| |||
|
Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. | |||
|
Není rovnost jako rovnost aneb podzim je za humny
Jakub Rozehnal
Dne 22. září v 16 hodin 20 minut středoevropského letního časuSEČ – středoevropský čas. SEČ je roven světovému času + 1 hodina. V období od poslední březnové neděle do poslední říjnové neděle platí tzv. letní čas (SELČ), který je roven světovému času + 2 hodiny. nastává podzimní rovnodennost a začíná astronomický podzim. Jako rovnodennost označujeme okamžik, kdy se střed Slunce nachází právě nad zemským rovníkem, takže rovnoměrně osvětluje obě polokoule. Díky tomu mají den a noc prakticky stejnou délku, odtud tedy rovnodennost. Slunce v den rovnodennosti vyjde téměř přesně na geografickém východě a zapadne na geografickém západě. V pravé poledne, kdy bude Slunce přesně nad jihem, jej u nás spatříme ve výšce 40 stupňů nad obzorem, zatímco na rovníku bychom jej měli přesně nad hlavou. Okamžik podzimní rovnodennosti je zároveň začátkem astronomického podzimu.
Den a noc se na Zemi střídají od nepaměti. Zdroj: NASA..
|
Slunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. Rovnodennost – okamžik, kdy je střed Slunce při svém zdánlivém ročním pohybu na světovém rovníku. Při přechodu Slunce z jižní polokoule na severní nastává jarní rovnodennost (kolem 21. března); při přechodu ze severní na jižní polokouli nastává podzimní rovnodennost (kolem 23. září). Ekliptika – zdánlivá dráha Slunce na obloze. Průsečnice, v níž rovina dráhy Země kolem Slunce protíná světovou sféru. Rovina ekliptiky je rovinou oběžné dráhy Země. Světový rovník – průsečnice roviny zemského rovníku s nebeskou sférou. Světový rovník se protíná se zdánlivou dráhou Slunce na obloze (ekliptikou) ve dvou místech – jarním a podzimním bodě. Jarní bod je současně počátkem rovníkových souřadnic (rektascenze a deklinace). |
Střídání ročních období
Střídání ročních období je způsobeno sklonem zemské osy. Protože je zemská osa od svislého směru nakloněna o úhel 23,5 stupně, dochází při oběhu ZeměZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru. okolo SlunceSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. k opakovanému přiklánění a odklánění severní a jižní polokoule. Jestliže je ke Slunci právě přikloněná severní polokoule, máme u nás léto, je-li přikloněna jižní polokoule, máme zimu. Střídání ročních období nesouvisí s měnící se vzdáleností od Slunce, tento efekt je příliš malý.
Střídání ročních období. Zdroj: Conversation.
Sluneční pouť začneme sledovat v zimě, kdy u nás Slunce vystupuje jen nevysoko nad obzor. V té době dopadá většina slunečního záření na jižní polokouli. V okamžiku zimního slunovratu, který nastává kolem 21. prosince, se Slunce nachází přímo nad jižním obratníkem Kozoroha. V období zimního slunovratu proto u nás máme nejkratší dny a nejdelší, až šestnáctihodinové, noci. Od tohoto data se den postupně prodlužuje a Slunce vystupuje stále výš a výš nad obzor. Kolem 21. března Slunce překračuje rovník – nastává jarní rovnodennost. Toho dne mají den i noc prakticky stejnou délku. Dále Slunce pokračuje svou pouť na severní polokouli a kolem 21. června se dostane k obratníku Raka, kde jej budou mít v poledne přímo nad hlavou. Nastává letní slunovrat, který zároveň označuje začátek astronomického léta. Poté se Slunce vydává zpět k rovníku, který překračuje kolem 23. září, kdy nastává podzimní rovnodennost. Poté se vrací na jižní polokouli a noci se u nás pomalu začínají prodlužovat – přichází podzim. Celý cyklus je zakončen zimním slunovratem.
Poloha Slunce při podzimní rovnodennosti 22. září 2016. Zdroj: Stellarium.
Nejčastější omyly spojené se střídáním ročních obdob
Přestože je základní problematika pohybu Slunce po obloze relativně jednoduchá, traduje se mezi lidmi řada omylů. Nejčastější jsou tyto následující.
Omyl první: Střídání ročních období je způsobeno změnou vzdálenosti Země od Slunce.
Je pravda, že dráha Země není přesná kružnice, ale elipsa. Díky tomu se Země střídavě přibližuje ke Slunci na vzdálenost 147 milionů kilometrů a vzdaluje se až na 152 milionů kilometrů. Rozdíl ve vzdálenosti v průběhu roku tak činí 5 milionů kilometrů. Tato skutečnost však roční období na Zemi ovlivňuje jen okrajově. Patrné je to už z faktu, že nejblíže je Země Slunci na počátku roku, kdy u nás mnohdy panují třeskuté mrazy, zatímco nejdále je od něj na počátku července, kdy se vyrážíme ochladit k vodě.
Oběh Země po eliptické dráze však nepřímo ovlivňuje délku ročních období. Země se pohybuje po své dráze pomaleji v místech, kdy je od Slunce dále, a rychleji tam, kde je mu blíže (tuto skutečnost popisuje II. Keplerův zákon o pohybu planet). Z toho plyne, že roční období na severní a jižní polokouli nemají stejnou délku. Severské léto je o několik dní delší než to jižní, naopak na jižní polokouli mají léta kratší ale o něco teplejší, neboť se v té době nachází Země blíže Slunci.
Omyl druhý: podzimní rovnodennost začíná vždy 23. září
Ti z nás, kteří chodili do základní školy v druhé polovině 20. století, se patrně učili, že jaro začíná 21. března, léto 21. června, podzim 23. září a zima 21. prosince. Tak tomu tehdy skutečně většinou bylo, ale ve škole nám zatajili skutečnost, že data počátku ročních období se mění!
„Problém“ nám v tomto případě způsobuje kalendář. Kalendářní rok totiž není celistvým násobkem dní, a proto je třeba zavádět tzv. přestupné roky, kdy si do kalendáře přidáme jeden den navíc. Proto se den podzimní rovnodennosti a vůbec všech okamžiků začátků nových ročních dob mění.
Omyl třetí: v den rovnodennosti jsou noc a den stejně dlouhé
V den rovnodennosti jsou den a noc stejně dlouhé jen přibližně a celá problematika je pro laika překvapivě složitá. Faktorů, které ovlivňují délku dne a noci je hned několik. V prvé řadě si musíme uvědomit, že den začíná ve chvíli, kdy se horní okraj slunečního disku objeví nad obzorem a končí, když horní okraj zapadne pod obzor. Den se tedy prodlužuje o dobu, jakou Slunce vychází a zapadá. Druhou „potíž“ přináší existence naší atmosféry. Světelné paprsky se v ní lámou takovým způsobem, že se nám na obloze všechny nebeské objekty jeví výše, než ve skutečnosti jsou. Tomuto jevu říkáme refrakce a u obzoru dosahuje hodnoty přes půl stupně. To znamená, že vidíme-li vycházet Slunce, geometricky je ještě stále pod obzorem! Jinými slovy, díky naší atmosféře „vidíme za roh“ a den je tak opět prodlužován na úkor noci.
Další faktor souvisí s časem, kdy dojde k rovnodennosti. Ta nastává v okamžiku, kdy se střed Slunce dotkne nebeského rovníku (to je průmět zemského rovníku na oblohu). Jestliže se Slunce v den rovnodennosti nachází na severní polokouli (z našeho pohledu „nad“ nebeským rovníkem“), nevychází přesně na východě, ale poněkud severněji. V průběhu dne překročí nebeský rovník (nastane rovnodennost) a přejde na jižní polokouli (z našeho pohledu „pod“ nebeský rovník). Večer proto nezapadne přesně na západě, ale o něco jižněji. Ranní odchylka východu Slunce od geografického východu však nebude stejná, jako večerní odchylka od geografického západu, ledaže by Slunce překročilo rovník přesně v půlce své pouti od východu k západu, tedy v okamžiku pravého poledne. Pokud dojde k rovnodennosti před pravým polednem, bude den kratší než noc, pokud dojde k rovnodennosti po pravém poledni, bude den delší než noc (neuvažujeme-li ostatní faktory, které délku dne a noci ovlivňují). A konečně je délka dne a noci ovlivněna i denní změnou rychlosti oběhu Země kolem Slunce, která způsobuje nepravidelný pohyb Slunce po obloze.
Množství denního světla v závislosti na dni v roce a na
zeměpisné šířce.
Zdroj: Language Continuity.
Odkazy
