280 likes | 665 Views
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
E N D
Planeta Země Pohyby Země a jejich důsledky Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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&filetimestamp=20041218213600> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Důsledky rotace kolem osy 2 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. • Dotočení stihne přibližně za čtyři minuty (pozice 3), které tak tvoří rozdíl mezi siderickým dnem a „běžným“ dnem trvajícím 24 hodin. Obr.4:<http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Sidereal_day_(prograde).png> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Oběh Země kolem Slunce • Geocentrismus, představu, že se v centru Sluneční soustavy nachází Země a všechna ostatní tělesa, včetně Slunce, kolem ní obíhají (horní schéma), zastávali již mnozí antičtí astronomové a své příznivce měla také ve středověku. • Správná heliocentrická představa (spodní schéma) se více prosadila až díky Mikuláši Koperníkovi, Johannesu Keplerovi a Galileo Galileovi v 16. a 17. století. Obr. 5:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Geoz_wb_en.jpg> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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. • Astronomická jednotka (AU) se používá jako jedna z možností pro určování vzdáleností ve vesmíru. Obr. 6:<http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Ob%C4%9B%C5%BEn%C3%A1_dr%C3%A1ha.jpg> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Důsledky oběhu Země kolem Slunce 1 Obr. 7:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:North_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. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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. • 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. 8:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-equinox_EN.png> Obr. 9<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-summer-solstice_EN.png> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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. • 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? Obr. 10:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-winter-solstice_EN.png> Obr. 11:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Earth-lighting-equinox_EN.png> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Zdánlivý pohyb Slunce • Přestože jsou během rovnodennosti den i noc stejně dlouhé, zdánlivá dráha Slunce na obloze se na různých zeměpisných šířkách liší. • 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. Obr. 12:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Equinox-0.jpg> Obr. 13:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Equinox-50.jpg> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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.? • 21. 3. • 21. 6. • 22. 12. Řešení: • 21. 3. a 21. 6. na jih a 22. 12. na sever. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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 25765 let (Platónský rok). • Tento pohyb se nazývá precese. Obr. 14:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Praezession.png> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Důsledky precese • Vlivem precese se mění poloha nebeského pólu. • 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. Obr. 17:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Precession_N.gif> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Úkol 11 • Úkol 11: Urči výšku severního nebeského pólu nad obzorem pro pozorovatele na severní polokouli, který stojí na místě se zeměpisnou šířkou φ. • Pro odvození využij schéma vpravo. Obr. 18: Zdroj: Petr Doubrava Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Řešení úkolu 11 Řešení: Výšce nebeského rovníku nad obzorem odpovídá úhel β. Dále vidíme, že: • γ = 90 º – φ a také: • β = 90 º – γ neboli: • β = 90 º – (90 º – φ) tedy β = φ • Výška nebeského pólu nad obzorem odpovídá zeměpisné šířce místa pozorování. Obr. 19: Zdroj: Petr Doubrava Poznámka: Směr k Polárce ze středu Země je stejný jako z místa pozorování A, protože vzdálenost těchto míst je zanedbatelná oproti vzdálenosti Země od Polárky. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Úkol 12 • Úkol 12: Pro určování severu se v současnosti nejlépe hodí hvězda Polárka, která je od severního nebeského pólu vzdálená necelý jeden stupeň. Z jakých míst na Zemi můžeme tuto hvězdu na obloze pozorovat? Při řešení zanedbejte vzdálenost Polárky od severního nebeského pólu. Řešení: • Přímo v nadhlavníku se severní nebeský pól nachází na severním pólu. • Postoupíme-li o jeden stupeň na jih, sníží se výška nebeského pólu nad obzorem o jeden stupeň. • Na rovníku bude Polárka o 90 º níže, tedy přímo na obzoru. • Na jižní polokouli se již bude nacházet trvale pod hranicí obzoru. • Viditelná je pouze ze severní polokoule. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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. • Jak jsme již odvodili, odpovídá výška Polárky zeměpisné šířce místa pozorování. Na 50 º s. š. se tedy nachází 50 º nad obzorem. Obr. 20:<http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Star_trails_over_mountain.jpg> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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: Creative Commons Attribution ShareAlike 3,0, Autor: Marvel • 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: Creative Commons Attribution ShareAlike 3,0, Autor: Gdr • 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: Creative Commons Attribution ShareAlike 3,0, 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 Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
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> Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.