Axina

V roce 2017 začíná astronomické jaro 20. března v 11:28. Slunce protne nebeský rovník a začne stoupat na severní obloze stále výše nad obzor. Astronomické léto začíná 21. června v 06:23, astronomický podzim začíná 22. září v 22:01, astronomická zima začíná 21. prosince v 17:27.

Axina

Již na základní škole jsme se učili, že roční období vymezují dva slunovraty (letní a zimní) a dva dny rovnodennosti (jarní a podzimní). Zopakujme si tyto skutečnosti s přihlédnutím, k jakým astronomickým konstelacím to vlastně dochází.

Roční období je jedna z hlavních částí roku. Vyznačuje se opakovanou pravidelnou změnou počasí. V tropickém podnebném pásu rozlišujeme dvě roční období -  období sucha a období dešťů (monzunové období), neboť změny v množství srážek jsou zde mnohem výraznější, než změna průměrné teploty. V mírném podnebném pásu rozlišujeme čtyři roční období - jaro, léto, podzim a zimu.

Lidé často soudí, že roční doby vznikají proto, že se mění vzdálenost Země od Slunce. Vzdálenost Země od Slunce se sice v průběhu roku mění - Země obíhá kolem Slunce po eliptické dráze, v jejímž ohnisku je Slunce - ale výstřednost zemské elipsy je nepatrná a ovlivňuje podnebí na Zemi jen málo (*1). Skutečnou příčinou střídání ročních dob je sklon rotační osy Země vůči rovině ekliptiky (oběžné rovině Země kolem Slunce). Rotující Země se chová jako setrvačník, tj. rotační osa svůj směr v prostoru nemění.

(*1) Na severní polokouli je zima v době, kdy je Země k Slunci nejblíže a léto v době, kdy je Země od Slunce nejdále. Na jižní polokouli je tomu naopak. Na jižní polokouli je zima v době, kdy je Země od Slunce nejdále a léto v době, kdy je Země k Slunci nejblíže. Proto jsou na jižní polokouli větší rozdíly mezi teplotami v létě a v zimě než na severní polokouli.

Astronomické jaro, léto, podzim a zima jsou přesně definované astronomickými okamžiky, jako jsou jarní a podzimní rovnodennost a letní a zimní slunovrat. Nezačínají v různých letech vždy ve stejný den, protože sluneční rok není roven přesnému počtu 365 dní a kalendář si vypomáhá přestupnými dny.

V době jarní a podzimní rovnodennosti jsou obě zemské polokoule ozařovány stejně. Všude na Zemi (s výjimkou polárních oblastí) trvá den stejně dlouho jako noc.

O letním slunovratu je nejdelší den a nejkratší noc, o zimním slunovratu je nejkratší den a nejdelší noc.

Astronomické jaro začíná jarní rovnodenností a končí letním slunovratem. Astronomické léto začíná letním slunovratem a končí podzimní rovnodenností. Astronomický podzim začíná podzimní rovnodenností a končí zimním slunovratem. Astronomická zima začíná zimním slunovratem a končí jarní rovnodenností.

Pojem jarní, letní, podzimní a zimní závisí na tom, zda se nacházíme na severní nebo na jižní polokouli. Obecně dny rovnodenností a slunovratů popisuje tabulka:

Dny rovnodenností a slunovratů - s přihlédnutím k severní polokouli - podrobněji:

Jarní rovnodennost

Nastává mezi 19. - 21. březnem, v 21. století zpravidla 20. 3. Na severní polokouli začíná astronomické jaro.

Slunce svítí rovnoměrně na severní i jižní polokouli. V poledne svítí Slunce přímo nad hlavou lidem, kteří jsou právě na rovníku.

Na celé zeměkouli den i noc trvají stejně dlouho, tj. 12 hodin.

Na severním pólu začíná polární den, který trvá až do podzimní rovnodennosti (22. nebo 23. září).

Na jižní polokouli začíná astronomický podzim, na jižním pólu začíná polární noc.
U nás vychází Slunce v 6 hodin na východě a zapadá v 18 hodin na západě.

Meteorologické jaro začíná 1. března a končí 31. května. Jarními měsíci jsou březen, duben a květen.

Letní slunovrat

Nastává 20., 21. nebo 22. června.

Severní polokoule je nejvíce přikloněna ke Slunci, začíná na ní astronomické léto.

V poledne je Slunce nejvýše z celého roku. Přímo nad hlavou svítí lidem, kteří jsou právě na obratníku Raka (23,5°s.š.).

Na severní polokouli je nejdelší den a nejkratší noc (*2). Na severním polárním kruhu (66,5° s.š.) nezapadne Slunce vůbec, na severním pólu je již od 21.3. polární den.

Na jižní polokouli, která je od Slunce nejvíce odkloněna, je tomu právě naopak. Začíná zima, je nejkratší den a nejdelší noc, na jižním polárním kruhu (66,5 °j.š.) vůbec nevyjde Slunce, na jižním pólu je již od 21.3. polární noc.
U nás vychází Slunce před 4. hodinou na severovýchodě a zapadá ve 20 hodin na severozápadě.

Po letním slunovratu se začnou dny zkracovat a noci prodlužovat. Severní polokoule se začne od Slunce odklánět. Místa, kde lidem v poledne svítí Slunce přímo nad hlavou, se budou vracet od obratníku Raka zpět směrem k rovníku (proto název slunovrat).

Meteorologické léto začíná 1. června a končí 31. srpna. Letními měsíci jsou červen, červenec a srpen.

Podzimní rovnodennost

Nastává 22. nebo 23. září. Na severní polokouli začíná astronomický podzim.

Slunce svítí rovnoměrně na severní i jižní polokouli. V poledne svítí přímo nad hlavou lidem, kteří jsou právě na rovníku.

Na celé zeměkouli den i noc trvají stejně dlouho, tj. 12 hodin.

Na severním pólu začíná polární noc, která trvá až do jarní rovnodennosti (19., 20. nebo 21. března).

Na jižní polokouli začíná astronomické jaro, na jižním pólu začíná polární den.
U nás vychází Slunce v 6 hodin na východě a zapadá v 18 hodin na západě.

Meteorologický podzim začíná 1. září a končí 30. listopadu. Podzimními měsíci jsou září, říjen a listopad.

Zimní slunovrat

Nastává  21. nebo 22. prosince.

Severní polokoule je nejvíce odkloněna od Slunce, začíná na ní astronomická zima.

V poledne je Slunce nejníže z celého roku. Přímo nad hlavou svítí lidem, kteří jsou právě na obratníku Kozoroha (23,5° j.š.).

Na severní polokouli je nejkratší den a nejdelší noc (*3). Na severním polárním kruhu (66,5° s.š.) Slunce vůbec nevyjde, na severním pólu je již od 22/23.9. polární noc.

Na jižní polokouli, která je ke Slunci nejvíce přikloněna, je tomu právě naopak. Začíná léto, je nejdelší den a nejkratší noc, na jižním polárním kruhu (66,5° j.š.) Slunce vůbec nezapadne, na jižním pólu je již od 22./23.9. polární den.
U nás vychází Slunce před 8. hodinou na jihovýchodě a zapadá v 16 hodin na jihozápadě.

Po zimním slunovratu se začnou dny prodlužovat a noci zkracovat. Severní polokoule se začne přiklánět ke Slunci. Místa, kde lidem v poledne svítí Slunce přímo nad hlavou, se budou vracet od obratníku Kozoroha zpět směrem k rovníku (proto název slunovrat).

Meteorologická zima začíná 1. prosince a končí 28. února (v přestupném roce 29. února). Zimními měsíci jsou prosinec, leden a únor.

Severní polární kruh je myšlená kružnice, která protíná všechna nejjižnější místa na severní polokouli, kde Slunce za letního slunovratu nezapadne za obzor, a na nichž Slunce za zimního slunovratu nevyjde nad obzor. Nynější geografická poloha severního polárního kruhu je přibližně 66° a 33' severní šířky.

Obratník Raka je nejsevernější rovnoběžka, na které může být Slunce v zenitu. Tento okamžik nastává pouze jednou za rok a to v době letního slunovratu. Nachází se přibližně na 23° a 26' severní šířky.

Rovník je nejdelší rovnoběžka. Je to průsečnice zemského povrchu s rovinou, která prochází středem Země a je kolmá k zemské ose. Rovník rozděluje povrch planety na severní a jižní polokouli.

Obratník Kozoroha je nejjižnější rovnoběžka, na které může být Slunce v zenitu. Tento okamžik nastává pouze jednou za rok a to v době (našeho) zimního slunovratu. Nachází se přibližně na 23° a 26' jižní šířky.

Jižní polární kruh je myšlená kružnice, která protíná všechna nejsevernější místa na jižní polokouli, kde Slunce za (našeho) zimního slunovratu nezapadne za obzor, a na nichž Slunce za (našeho) letního slunovratu nevyjde nad obzor. Nynější geografická poloha severního polárního kruhu je přibližně 66° a 33' jižní šířky.

Z astronomického hlediska rovnodennost je okamžik, ve kterém Slunce při svém zdánlivém ročním pohybu prochází průsečíkem světového rovníku s ekliptikou. Takové okamžiky nastanou během roku dva. Při jarní rovnodennosti prochází Slunce tzv. jarním bodem. Při podzimní rovnodennosti prochází Slunce tzv. podzimním bodem. Letní slunovrat  je okamžik, ve kterém má Slunce vůči světovému rovníku největší deklinaci. Zimní slunovrat  je okamžik, ve kterém má Slunce vůči světovému rovníku nejmenší deklinaci.

Světový (nebeský) rovník je kružnice na nebeské sféře, která je průmětem zemského rovníku. Jeho sklon vůči rovině ekliptiky je asi 23,5°. Nebeské objekty v blízkosti nebeského rovníku jsou viditelné téměř na celém světě,

Ekliptika je průsečnice, v níž rovina dráhy Země kolem Slunce protíná nebeskou sféru. Slovo je odvozeno od  latinského eclipsis - zatmění, protože právě v nejtěsnější blízkosti ekliptiky nastávají zatmění Slunce a Měsíce.

Z pohledu zemského pozorovatele se Slunce jeví tak, jakoby se pohybovalo na pozadí hvězd. Ekliptika je dráha, kde je Slunce zobrazeno na dráze vzhledem ke hvězdám. Země dokončí svůj oběh kolem Slunce za 365 dní.
Ekliptika má tvar kružnice a protíná nebeský rovník ve dvou bodech. Jeden se nazývá jarní a druhý podzimní. Při pohledu ze Země putuje Slunce po ekliptice a prochází přitom během roku různými souhvězdími, která nazýváme zvířetníková souhvězdí. Blízko ekliptiky najdeme i všechny planety Sluneční soustavy i Měsíc.

Rovina ekliptiky je rovina, ve které obíhá Země kolem Slunce. Tato rovina se s časem téměř nemění, a proto je vhodná pro definování soustavy souřadnic (ekliptikální souřadnice). Všechny planety Sluneční soustavy obíhají kolem Slunce v rovinách, které se od roviny ekliptiky liší málo. Tato skutečnost je pravděpodobně důsledkem vývoje Sluneční soustavy z plynného protoplanetárního disku

Rovníkové souřadnice 2. druhu

Obdobou zeměpisných souřadnic jsou astronomické souřadnice.

Rovníkové souřadnice představují jeden ze systémů souřadnic pro mapování objektů na obloze. Středem souřadnic je střed Země a základní rovina je dána nebeským rovníkem, tj. promítnutím zemského rovníku na nebeskou sféru.

Rektascenze je úhel měřený ve stupních nebo hodinách v rovině rovníku od jarního bodu. Rektascenze jarního bodu je 0° (0 h), rektascenze podzimního bodu je 180° (12 h). Je obdobou zeměpisné délky. Častěji se udává v hodinách, minutách a sekundách. Jedna hodina odpovídá úhlu 15^°.

Deklinace je úhel měřený ve stupních na deklinačních kružnicích. Deklinační kružnice jsou hlavní kružnice kolmé k nebeskému rovníku. Deklinace světového rovníku je 0°, deklinace severního světového pólu je 90°, deklinace jižního světového pólu je -90°. Je obdobou zeměpisné šířky. Deklinační kružnice (prochází severním a jižním světovým pólem) procházející navíc jarním a podzimním bodem se nazývá kolur rovnodennosti.

Vzdálenost Země od Slunce

Nachází-li se Země na své oběžné dráze kolem Slunce v perihéliu (přísluní), tj. nejblíže ke Slunci, je od něj vzdálena asi 147 000 000 km. V současné době prochází Země perihéliem 4. ledna, cca 2 týdny po zimním slunovratu. V té době je její oběžná rychlost nejvyšší, asi 30,29 km/s.

Nachází-li se Země na své oběžné dráze kolem Slunce v aféliu (odsluní), tj. nejdále od Slunce, je od něj vzdálena asi 152 000 000 km. V současné době prochází Země aféliem 4. července, cca 2 týdny po letním slunovratu. V té době je její oběžná rychlost nejnižší, asi 29,29 km/s.

Sklon rotační osy planety je v astronomii odchylka rotační osy planety od oběžné roviny, tj. od roviny ve které kolem své hvězdy obíhá. Vyjadřuje se v úhlových stupních. Je dána úhlem, který svírá osa rotace s kolmicí k oběžné rovině. U Země činí zhruba 23,5°.

Úvaha 1:

Pokud by se sklon rotační osy Země blížil 0°, Slunce by bylo v zenitu vždy v oblasti na rovníku. Na pólech by nedocházelo k polárním nocím a dnům. Podnebí, srážky a průměrné teploty by byly určeny hlavně zeměpisnou šířkou. Formy života na Zemi by neměly důvod přizpůsobovat se změnám v ročních obdobích, neboť by žádné změny nenastávaly.

Pokud by se sklon rotační osy Země blížil 90°, přijímala by jedna polovina povrchu Země po dobu půl roku sluneční světlo, zatímco druhá by mu byla skryta a tento stav by se navzájem v průběhu roku střídal. Organismy na Zemi by se musely přizpůsobit takto pomalému střídání ročních období.

Precese zemské osy je krouživý pohyb zemské osy přibližně po plášti dvojkužele. Jde o speciální případ obecného fyzikálního jevu, pozorovaného u rotujících hmotných těles (setrvačníků) a zvaného precese.

Jde o velmi složitý pohyb, skládající se z několika složek. Nejvýznamnějším vlivem způsobujícím precesi zemské osy je gravitační působení Měsíce a Slunce na zemské těleso. Protože Země nemá tvar koule, ale přibližně tvar rotačního elipsoidu, snaží se Měsíc stočit osu zemského tělesa tak, aby se rovníková výduť Země dostala do roviny oběhu Měsíce kolem Země. Podobně gravitační síla Slunce se snaží stejným způsobem dostat rovníkovou výduť do roviny oběhu Země kolem Slunce (tedy do roviny ekliptiky). Oba tyto vlivy působí na Zemi, kterou si můžeme představit jako obrovský setrvačník, tak, že její osa vykonává precesní pohyb (vychyluje se ve směru kolmém na okamžitou polohu osy zemské rotace a zároveň kolmou na dvojici gravitačních sil působících na rovníkovou výduť). Současná hodnota posuvu jarního bodu je přibližně 50˝ za rok, a to proti směru zdánlivého pohybu Slunce po nebeské sféře. Z této hodnoty asi 60 % připadá na gravitační vliv Měsíce a 40 % na vliv Slunce.

Osa dvojkužele, který přitom zemská osa opisuje, míří k pólu ekliptiky, který se nachází v souhvězdí Draka, vzdálen od světového pólu v současnosti o úhel 23,5° (tj. o sklon zemského rovníku k rovině ekliptiky). Zemská osa pouze působením precese vykoná plný kruh za dobu asi 26 000 let (přesně 25 725 let). Tato perioda se nazývá Platónský rok. Po jejím uplynutí se nebeský pól vrátí na dnešní místo.

Úvaha 2:

V důsledku precese zemské osy dochází k posunu začátků jednotlivých ročních období. Zhruba za polovinu Platónského roku (asi 13 000 let) dojde následkem změny orientace zemské osy v prostoru k tomu, že severní polokoule bude v červenci odvrácena od Slunce a naopak v prosinci ke Slunci přivrácena. Tedy bude tomu přesně naopak, než dnes. Následkem toho  jaro na severní polokouli nebude začínat 21. března, ale okolo 23. září. Klimatické léto počne těsně před Vánoci, tedy 21. prosince, zatímco klimatická zima bude mít svůj počátek před dnešními hlavními školními prázdninami - 21. června.

Délka ročních období

Průběh a především délka ročních období na severní a jižní polokouli jsou odlišné. Léto na severní polokouli je - v důsledku excentricity oběžné dráhy Země kolem Slunce - o 4,5 dne delší než zima. Na jižní polokouli je tomu naopak.

Tyto rozdíly mají za následek klimatické rozdíly mezi severní a jižní polokouli. Sklon zemské osy (23,5°) a rozdílná vzdálenost Země od Slunce v perihéliu a aféliu mají také za následek klimatické rozdíly mezi jednotlivými ročními obdobími. Jak na severní, tak na jižní polokouli.

Délka dnů a nocí na Zemi

V průběhu roku dochází ke změnám zdánlivých drah Slunce nad obzorem, které se na Zemi projevují různou délkou dnů a nocí.

Poznámka: 

V den rovnodennosti jsou den a noc stejně dlouhé jen přibližně a celá problematika je 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 atmosférická 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.

- Délka dne a noci je ovlivněna i denní změnou rychlosti oběhu Země kolem Slunce, která způsobuje nepravidelný pohyb Slunce po obloze.

A nyní si základní informace spojené s důvodem střídání ročních období ještě můžeme zopakovat pomocí názorného videa. (Mladému autorovi odpustíme neobratnost vyjadřování, která působí jako podceňování diváků. Ano, skutečně jsme již někdy slyšeli, že Země se otáčí kolem své osy od západu na východ a jedna otočka trvá přibližně 24 hodin :-) ) 

Pro úplnost dodejme, že roční doby se střídají nejen na Zemi, ale i na jiných planetách či měsících Sluneční soustavy. Projevují se nápadnými sezónními změnami teplot nebo změnami atmosférické cirkulace. Je tomu tak například na Marsu, Saturnu, na Saturnově měsíci Titanu nebo na Neptunu.

Poznámka: Po kliknutí na libovolný obrázek se otevře galerie obrázků pro daný článek. Obrázky se zobrazí větší. V plné velikosti se libovolný obrázek zobrazí tak, že na něj klikneme pravým tlačítkem myši a zvolíme "Otevřít odkaz v novém okně".

20.03.2017, 05:06:30   Publikoval Axinakomentářů: 7