Planeta Země Pohyby Země a jejich důsledky
Pohyby Země Planeta Země je jednou z osmi planet Sluneční soustavy. Vzhledem k okolnímu vesmíru je v neustálém pohybu. Úkol 1: Které pohyby naše planeta ve Sluneční soustavě vykonává? Řešení: Rotace kolem zemské osy Oběh kolem Slunce Precesní pohyb zemské osy Nutace zemské osy Obr. 1: <http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:the_earth_seen_from_apollo_17.jpg>
Rotace kolem osy Zemská osa je myšlená přímka procházející jižním a severním pólem. Země kolem této osy rotuje od západu na východ (proti směru hodinových ručiček). Jedna otočka o 360 º trvá 23 h 56 m 4,09 s (siderický den). Obr.2:<http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:Rotating_earth_(large).gif&fi letimestamp=20041218213600>
Důsledky rotace kolem osy 1 Úkol 2: Jaké důsledky má rotace Země kolem osy pro pozorovatele na Zemi? Řešení: Nejlépe pozorovatelným důsledkem je střídání dne a noci. Úkol 3: Proč je siderický den kratší než 24 hodin? Pokuste se odpovědět s využitím obrázku vpravo. Obr.3:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Tiempo_sid%C3 %A9reo.en.png>
Řešení z předchozí strany: Země během otočky o 360 º projde na své oběžné dráze kolem Slunce přibližně jeden stupeň, a dostane se tak z pozice 1 do pozice 2 (viz obrázek vlevo). Tento jeden stupeň musí dotočit, aby se ocitla ve stejném postavení vůči Slunci. Obr.4:<http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Sidereal_day_(prograde).png> Dotočení stihne přibližně za čtyři minuty (pozice 3), které tak tvoří rozdíl mezi siderickým dnem a běžným dnem trvajícím 24 hodin.
Zemská rotace kolem osy rotace proti pohybu hodinových ručiček Z V 1 otočka 23hod 56 min úhlová rychlost rotace 15 za hodinu důsledky rotace Slunce, hvězdy se zdánlivě pohybují střídání dne a noci zploštění Země na pólech existence pasátů (vanou východoseverovýchodním směrem na severní a východojihovýchodním směrem na jižní polokouli), stáčení mořských proudů, asymetrie říčních koryt, vymílání pravých břehů řek, větší opotřebení levé strany kolejnic
Oběh Země kolem Slunce
Parametry oběžné dráhy Země 1 Země obíhá po eliptické dráze od západu k východu (proti směru hodinových ručiček). Slunce se nachází v jednom ohnisku této elipsy. Průměrná vzdálenost Země od Slunce dosahuje 149 597 870 691 (± 30 metrů) a nazývá se astronomická jednotka. Obr. 6: <http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:ob%c4%9b%c5%ben%c3%a1_dr%c3%a1ha.j pg> Astronomická jednotka (AU) se používá jako jedna z možností pro určování vzdáleností ve vesmíru.
Parametry oběžné dráhy Země 2 Místo, kde se Země nachází nejdále od Slunce, se nazývá afélium. Místo, kde se Země nachází nejblíže ke Slunci, se nazývá perihélium. V aféliu se Země nachází začátkem červencem, v perihéliu začátkem ledna. Rozdíly vzdáleností jsou příliš malé na to, aby se projevily na střídání ročních období.
Precese Vlivem nepravidelného rozložení hmoty na Zemi dochází gravitačním působením okolních těles (především Slunce a Měsíce) ke krouživému pohybu zemské osy (na obrázku vyznačen písmenem P). Zemská osa opisuje při tomto pohybu plášť dvojkužele s vrcholem ve středu Země. Jedna otočka trvá přibližně 25 765 let (Platónský rok). Obr. 14:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Praezession.png> Tento pohyb se nazývá precese. http://www.youtube.com/watch?v= qlvgeozdjok
Důsledky precese Vlivem precese se mění poloha nebeského pólu. Obr. 17:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Precession_N.gif> Zatímco v současné době lze pro určování severu na severní polokouli použít hvězdu Polárku ze souhvězdí Malého vozu, za 10 000 let bude stejnou úlohu plnit Deneb ze souhvězdí Labutě a o dalších 2000 let později Vega ze souhvězdí Lyry.
Nutace Přes precesní pohyb se překládá ještě jeden pohyb, který je na schématu vlevo znázorněn písmenem N. Tento vlnivý pohyb zemské osy se nazývá nutace. Hlavní příčinou nutace je periodicky se měnící postavení Měsíce a Slunce vůči Zemi. Obr. 15:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Praezession.png>
Rotace kolem osy Zemská osa je myšlená přímka procházející jižním a severním pólem. Země kolem této osy rotuje od západu na východ (proti směru hodinových ručiček). Jedna otočka o 360 º trvá 23 h 56 m 4,09 s (siderický den). Obr.2:<http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:Rotating_earth_(large).gif&fi letimestamp=20041218213600>
Jaká část dne nastává pro pozorovatele?
Důsledky oběhu Země kolem Slunce 1 Obr. 7: <http://en.wikipedia.org/wiki/image:n orth_season.jpg> Úkol 4: Co je hlavní příčinou střídání ročních období? Při úvahách využij obrázek nahoře. Řešení: Hlavní příčinou střídání ročních období je stálý sklon zemské osy vůči rovině ekliptiky a s tím související rozdílná intenzita dopadajících slunečních paprsků na severní a jižní polokouli během roku.
Důsledky oběhu Země kolem Slunce 2 Během jarní rovnodennosti (obvykle 20. nebo 21. 3.) dopadají sluneční paprsky kolmo na rovník. Den i noc jsou všude stejně dlouhé (12 hodin). Na severní polokouli začíná jaro. Obr. 8:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-equinox_EN.png> Během letního slunovratu (obvykle 20. nebo 21. 6.) dopadají sluneční paprsky kolmo na obratník Raka. V oblasti mezi severním polárním kruhem a severním pólem je polární den, Slunce zde nezapadá pod obzor. Na severní polokouli začíná léto. Obr. 9<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-summer-solstice_EN.png>
Důsledky oběhu Země kolem Slunce 3 Během podzimní rovnodennosti je situace stejná jako při rovnodennosti jarní. Nastává obvykle 22. nebo 23. 9. a na severní polokouli začíná podzim. Obr. 10:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lightingwinter-solstice_EN.png> Obr. 11:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lightingequinox_EN.png> Úkol 5: podle obrázku vlevo dole charakterizujte obdobným způsobem zimní slunovrat. Zodpovězte následující otázky: Kde na Zemi nastává polární noc a kde polární den? Kde dopadají polední paprsky kolmo na zemský povrch? Víte, kdy obvykle nastává zimní slunovrat?
Zdánlivý pohyb Slunce Přestože jsou během rovnodennosti den i noc stejně dlouhé, zdánlivá dráha Slunce na obloze se na různých zeměpisných šířkách liší. Obr. 12:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Equinox-0.jpg> Obr. 13:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Equinox-50.jpg> Na obrázku jsou znázorněné zdánlivé dráhy Slunce na rovníku a na 50 º s. š. Úkol 8: Pokuste se odhadnout, jak bude vypadat v tento den zdánlivá dráha Slunce na severním pólu.
Úkoly 9 a 10 Úkol 9: Kde na Zemi může nastat situace, že se Slunce nachází přímo v zenitu (nadhlavníku) a sluneční paprsky dopadají na povrch pod úhlem 90 º? Řešení: Pouze v pásu mezi obratníkem Raka a obratníkem Kozoroha. Úkol 10: Na kterou světovou stranu bude v poledne směřovat stín člověka nacházejícího se na 10 º j. š.? a) 21. 3. b) 21. 6. c) 22. 12. Řešení: 21. 3. a 21. 6. na jih a 22. 12. na sever.
Úkol 6 Úkol 6: Pod jakým úhlem budou 21. 6. v poledne dopadat sluneční paprsky na rovnoběžce 70 º s. š. Řešení: Kolmo dopadají v den letního slunovratu na obratník Raka, který má zeměpisnou šířku φ = 23,5 º s. š. Rozdíl zeměpisných šířek obou míst je 46,5 º. O tuto hodnotu se zmenší úhel dopadajících paprsků. Výsledek tedy získáme jako rozdíl 90 º 46,5 º = 43,5 º.
Úkol 7 Úkol 7: Kde dopadají 22. 12. sluneční paprsky v poledne pod úhlem 30 º? Řešení: Pod úhlem 90 º dopadají toho dne na obratníku Kozoroha (23,5 º j. š.). 30 º je hodnota o 60 º menší. Hledané místo je tedy vzdáleno od obratníku Kozoroha 60 º. Proto jsou hledanými místy rovnoběžky 83,5 º j. š. a 36,5 º s. š.
Nebeský pól a nebeský rovník Nebeský pól je místo, kde zemská osa protíná nebeskou sféru. Na obrázku označen NORTH (SOUTH) CELESTIAL POLE. Nebeský rovník je průnik roviny světového rovníku s nebeskou sféru. Na obrázku označen CELESTIAL EQUATOR. Obr. 16:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:AxialTiltObliquity.png>
Poznámka k nebeskému pólu Všechny hvězdy zdánlivě vykonávají kruhové dráhy kolem nebeského pólu (a tedy kolem Polárky). Na snímku s dlouhou expozicí jsou zachyceny části těchto kružnic. Obr. 20:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Star_trails_over_mountain.jpg> Jak jsme již odvodili, odpovídá výška Polárky zeměpisné šířce místa pozorování. Na 50 º s. š. se tedy nachází 50 º nad obzorem.
Zdroje a licence použitých obrázků Obr. 1: <http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:the_earth_seen_from_apollo_17.jpg> Licence: public domain Obr. 2:<http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:Rotating_earth_(large).gif&filetimestamp=20041218213600> Licence: GNU Free Documentation Licence Obr. 3:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Tiempo_sid%C3%A9reo.en.png> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5, Autor: Javier Blanco Obr. 4:<http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Sidereal_day_(prograde).png> Licence: GNU Free Documentation Licence Obr. 5:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Geoz_wb_en.jpg> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5, Autor: Niko Lang Obr. 6:<http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Ob%C4%9B%C5%BEn%C3%A1_dr%C3%A1ha.jpg> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5, Autor: Pastorius Obr. 7:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:North_season.jpg> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5, Autor: Tau olunga Obr. 8, 10:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-equinox_EN.png> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.0, Autor: Blueshade Obr. 9:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-summer-solstice_EN.png> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.0, Autor: Blueshade Obr. 11:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-equinox_EN.png> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.0, Autor: Blueshade Obr. 12:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Equinox-0.jpg> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5, Autor: Tau olunga Obr. 13:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Equinox-50.jpg> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5, Autor: Tau olunga Obr. 14, 15:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Praezession.png> Licence: GNU Free Documentation Licence, Autor: Herbay Obr. 16:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:AxialTiltObliquity.png> Creative Commons Attribution ShareAlike 3.0, Autor: Dna-Webmaster Obr. 17:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Precession_N.gif> Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5, Autor: Tau olunga Obr. 18, 19: Zdoj: Petr Doubrava (Autor povoluje další šíření obrázku pod licencí public domain). Obr. 20:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Star_trails_over_mountain.jpg> Licence: Creative Commons Attribution ShareAlike 2.0, Autor: TopTechWriter.US
Zdroje faktických údajů Hodnota astronomické jednotky: dostupné z www: <http://cs.wikipedia.org/wiki/astronomick%c3%a1_jednotka> Délka siderického dne: dostupné z www: <http://cs.wikipedia.org/wiki/hv%c4%9bzdn%c3%bd_%c4%8das> Délka Platónského roku: dostupné z www: <http://en.wikipedia.org/wiki/great_year>