Zeme - součast vesmíru: Vesmír je soubor všech kosmických teles, které na sebe navzájem pusobí. Zatímco starí Zeme je určeno pomerne presne na 4,55 mld. roku, starí vesmíru je odhadováno na dobu nepomerne delší, tj. 15 - 18 miliard let. V této dobe nastal výbuch, který označujeme jako tzv. "velký tresk" a začaly se tvorit základy budoucich kosmických teles: hvezdy, planety, planetky, mesíce, komety a meteority.
Pro velké vzdálenosti ve vesmíru se používaji zvláštni délkové jednotky:
1. Astronomická jednotka (AU), strední vzdálenost Zeme od Slunce = 149,6 mil.km
2. Parsek (pc): vzdálenost, ze které je astronomická jednotka videt pod uhlem 1 vteriny = 20 600 astron. jednotky 3. svetelný rok (ly), vzdálenost , kterou urazí svetelný paprsek za jeden rok
Pojmy
Galaxie - jsou hvezdne soustavy obsahujíci miliardy hvezd
Hvezdy - jsou kulová gravitačné vázaná telesa složena z plazmy. Probíhaji v nich termojaderné reakce, vytváreji vysokou
teplotu a svetlo. Jsou základními stavebními prvky vesmíru
Planety - jsou vetší telesa obíhajíci kolem hvezd. Nemají vlastní zdroj žárení, svíti pouze svetlem odrazeným od hvezd
Mesíce - pevná telesa obíhajíci kolem planet
Meteoroidy- malá telesa meziplanetárni hmoty
Meteority - zbytek meteoroidu, který dopadl na zemi. Na míste dopadu vzniká kráter. Meteority se rozdelují na železné a
kamenné. Nejvetší nalezený železný meteorit je Hoba West v již. Africe - má asi 60 tun.
Dosud známy vesmír predstavuje jen část celku, o jehož rozmeru toho vedci dnes moc nevedí. Supergalaxie jsou nejvetší vesmírne útvary, do nichž se sdružují kupy galaxií. Nejvetší skupinou v supergalaxii je shluk galaxií v souhvezdí Panny. Naše Galaxie tvorí skupinu galaxií. Jednou z galaxií blízkych Zemi je Mlhovina v Andromede. Mléčna dráha predstavuje galaxii, je tedy tvorená z mnoha miliárd hvezd. Ve vzdálenosti asi 31 000 svetelných let od jejáho stredu obáha i planeta Zeme.
Sousedé Slunce vyplňují vesmírny prostor asi 20 svetelných let. Slunce jako hvezda má asi 20 nejbližších sousedu. Nejjasnejší hvezda severní hvezdné oblohy se jmenuje Sirius a nejbližší je trojhvezdí alfa Centauri ve vzdálenosti 4,3 svetelných let. Sluneční soustavu tvorí všechna telesa v oblasti trvalého vlivu gravitačního pole Slunce. Začala se formovat asi pred 4,7mld. let. Krome Slunce ji tvorí planety, mesíce planet, planetky, kométy, meteroidy, asteroidy, meziplanetárni plyn a prach. Slunce predstavuje 99,866% její hmotnosti. Veškeré objekty se tu pohybují podle tzv. zákonu nebeské mechaniky.
Planety sluneční soustavy tvorí dve skupiny: Terestrické planety (planety zemskeho typu): Merkur, Venuše, Zeme, Mars. Jedna se o planety stejného složení a srovnatelných rozmeru. Velké planety: Jupiter, Saturn, Urán a Neptun. Jsou tvoreny zkapalnenými plyny a pravdepodobne pevným jadrem. Kolem všech velkých planet jsou tzv. prstence tvorené meteorickým prachem a balvany. Poslední planeta Pluto nepatrí do žádne z obou skupin.
Mesíc je prirozená družice Zeme. Polomer má 3x menší. Je to dosud jediné vesmírne teleso, na kterém stanul človek (Neil Armstrong s Aldrinem - 20.7.1969). 1959 - 1. sonda na mesíci. Historické názory na Zemi a její postavení ve vesmíru:
Prvotní predstavy lidí o Zemi byly ruzne. Starí Indové tvrdili, že Zemi nesou na hrbetech 4 sloni, Rekové si mysleli, že ji drží na ramenech obr Atlas. Starí Egypťané se domnívali, že Zeme je ležíci buh, kterému z tela vyrustají stromy a jiné rostliny. Oblohu považovali za obrovskou bohyni ležíci nad ním a hvezdy za klenoty na jejim odevu. Lidé po dlouhé veky verili, že Zeme je plocha a že námorníci by mohli na jejím konci doplout do chrtanu oblud. Nekterí byli presvedčeni, že kdyby chteli obeplout svet, museli by projet místem, kde more vre a zeme horí. Až pozdeji bylo dokázano, že zeme je kulatá.
V 16. stol. dokázal Kopernik, že stredem sluneční soustavy je Slunce. Dukaz o kulatosti Zeme podal Portugalec Fernando Magalhaes (1519-1522), když vykonal první cestu kolem sveta. Další dukazy potom podávali astrológové, datuje se to po objevení dalekohledu, kdy pozorovaním jiných planet podobných Zemi usoudilo, že Zeme má tvar koule.
Postavení zeme ve vesmíru
Geocentrická teorie (ve stredoveku ji prosazovala církev) - stredem vesmíru je zeme a kolem obíhaji všechny planety i Slunce. Heliocentrická teorie (v 16.stol. zverejnil Mikuláš Kopernik) - stredem vesmíru je Slunce a kolem nej obíhaji všechny planety. Studiem hvezd se zabývali: Mikuláš Kopernik, Galileo Galilei, Giordano Bruno, Isaac Newton a další.
Tvar a rozmery Zeme
Pusobením odstredivé sily, vznikajíci otáčením Zeme kolem zemské osy došlo v oblasti polu ke zploštení. V rovníkové oblasti se naopak nahromadil prebytek hmoty. Teleso, které ve fyzikálnim slova smyslu nejlépe vystihuje tvar a velikost Zeme se nazýva geoid. Je to teleso omezené strední hladinou svetového oceánu probíhajíci smyslene i pod kontinenty, je však matematicky nedefinovatelné.
Je nahrazován geometricky pravidelným telesem, které se označuje jako rotační elipsoid. První dospel k názoru, že Zeme je rot. elipsoid, Isaac Newton v 17.stol. Zidealizované teleso, které celé nebo jen části priléha ke geoidu se nazýva referenční elipsoid. Tj. matematické teleso, jehož plocha je výpočetní plochou pro tvorbu map. Nejnovejší a nejpresnejší je elipsoid vypočten na základe družicových merení. U nás se používa elipsoid Krasovského (od r.1952, pred ním se používal elipsoid Besseluv), podle nej jsou nejduležitejší míry zemského telesa:
Délka rovníku = 40 075 km
Délka poledníku = 40 008 km
Plocha povrchu = 510 mil. km2
Objem Zeme = 1 083 mld. km3
Hmotnost Zeme = 6 x 1021tun
Zploštení = 1 : 298,3
Rovníková polomer = 6 378 km
Polomer poledníkovým smerem = 6 356 km
Strední hodnota 1 stupne zem. šírky = 111,1 km
Kulatý tvar Zeme zpusobuje, že jednotlivé časti Zeme nedostávají stejné množství slunečního zárení. Nejvíce slunečních paprsku dopadá na rovník. Čím dále od rovníku, tím méne slunečního zárení a tepla. Vzdálenost Zeme od Slunce je asi 150 mil. km., proto uvažujeme, že sluneční paprsky dopadají na Zemi rovnobežne. Tím vznikají podnebné pásy podle zemepisné šírky (šírkové) = zonálnost - podminují vznik vegetačních pasu.
Zemepisná šírka : Je to uhel mezi rovinou rovníku o spojnici určeného bodu se stredem Zeme. Spojnice všech bodu se stejnou zemepisnou šírkou se nazývají rovnobežky. S.Z.S + sever. polokoule J.Z.S - již. polokoule + 23,5ş = obratník raka obratníky jsou rovnobežky, na které v poledne nejdelšího dne v roce dopadají slun. paprsky kolmo - 23,5ş = obratník kozoroh + 66,5ş = severní polárni kruh pol. kruhy jsou rovnobežky, na které v poledne nejkratšího dne v roce dopadají paprsky vodorovne - 66,5ş =jižní polární kruh 90ş = severní a jižní pol.
Zemepisná délka :Je to uhel, který svíra rovina základního poledníku s rovinou místniho poledníku (to je poledníku, na kterem meríme). Pojem polednik vyjadruje skutečnost, že se jedná o čáru, na niž nastáva všude současne poledne. Z.Z.D záp. polokoule V.Z.D vych. polokoule 0ş = Greenwichska (drive Ferrsky)polednik = zakladni polednik od r. 1922 180ş = datova hranice
Zemepisná sit: Je tvorená rovnobežkami a poledníky, slouží k určování polohy bodu na zemském povrchu a umožňuje tak orientaci.
Pohyby Zeme
Precese a nutace
Precese je výkyvný pohyb zemské osy, která opisuje plášt rotačního dvoukužele vlivem nahromadení hmoty v oblasti rovníku - jsou pritahovány ostatními planetami, Mesícem. Perióda 1 dvoukužele je 26 000let. Nutace. Zemská osa opisuje zvlnený plášt rotačního dvoukužele, vychyluje se vne a dovnitr kužele. Príčinou jsou nerovnomernosti obežnych drah Zeme a Mesíce. Perioda pohybu je 18 let.
Rotační pohyb
Zeme se otáčí od západu na východ kolem své osy rotace. Ve stejném smeru Zeme obíha i kolem Slunce. Doba jedné otočky zeme kolem osy rotace se označuje jako perióda rotace a trvá asi 23h 56min 4,1s. Tento časový interval predstavuje délku tzv. hvezdného dne. Sluneční den pravy je doba mezi dvema po sobe následujícimi vyvrcholeními Slunce na místnim poledníku. Táto doba se mení, protože se mení rychlost obehu Zeme.
U rotačního pohybu rozlišujeme dva druhy rýchlosti:Uhlová rýchlost rotace - je stála, všechny body na zemském povrchu se točí za 24 hodin o 360ş = za 1 hodinu o 15ş. Obvodová rýchlost - mení se v závislosti na vzdálenosti od osy rotace. Nejvyšší obvod. rychlost je na rovníku 465,1 m/s, na 50 s.z.s. je 290m/s a na pólech je nulová. Rychlost rotace nevnímame, dokazujeme ji neprímo. Hlavními dusledky zemské rotace jsou: Vychylováni pohybujícich se predmetu od puvodniho smeru, Corriolisova síla, strídání dne a noci, slapove jevy, skutečný tvar Zeme, zdánlivý pohyb hvezdné sféry.
Corriolisova síla : Je to síla, která pusobí na telesá nebo hmoty pohybujíci se na otáčejícím telese približne poledníkovým smerem. Proto se všechny vzduchové, sypké a vodní hmoty, které splnují tuto podmínku, uchyluji na severní polokouli vpravo a na jižní vlevo. Corriolisova síla pusobí jako uchylujíci síla zemské rotace. Odchýlka je vetší smerem od rovníku k pólum.
Dusledky: astronomické - svitání a soumrak, fyzikálni - pokusy - dopad do vykopané šachty kamenem, zemepisné - vzdušné hmoty - odchýlka, sypké hmoty - ukládaní písku v poušti - duny, vodní hmoty - morské proudy, vymílaní brehu rek, které tečou poledníkovym smerem.
Obežný pohyb = revoluční pohyb. Zeme obíha kolem Slunce proti smeru hodinových ručiček po dráze, která je mírne eliptická a nazýva se orbita. Slunce se nacházi v jednom z ohnisek této elipsy. Celková délka orbity činí 932,2 mil. km. A Zeme se po této dráze pohybuje prumernou rychlostí 29,8km/hod. Uzavrenou elipsu proto opíše za 365 dní 5 hodin a 45,7 minut. Táto doba se označuje jako tropický rok. Je o necelých 6 hodin delší než rok občanský. Proto každý čtvrtý rok tzv. prestupný, ma 366dní. Zdánlivý pohyb slunce se promíta na nebeskou sféru do pomyslné kružnice - ekliptiky.
Vzdálenost Zeme od Slunce není stála. V nejbližším bode - prísluní (perihelium) začátkem ledna činí vzdálenost 147,1mil. km. V nejvzdálenejším bode - odsluní (afelium ) začátkem července vzdálenost činí 152,1 mil. km. Strední vzdálenost = 1AU. Rychlost pohybu: v periheliu = 30,3km/s, v afeliu = 29,3km/s (prumerná rychlost je 29,8 km/s na obežnou dráhu 939 mil. Km.)
Dráha Zeme leží v rovine ekliptiky. Svetový rovník je prusečnice roviny zemského rovníku s nebeskou sférou. Sklon roviny rovníku k rovine ekliptiky je 23,5ş, stejný uhel svíraji na nebeské sfére i obe kružnice - ekliptika se svetovým rovníkem. Prusečníky svetového rovníku s ekliptikou se nazývají jarní a podzimní bod. Do techto bodu se pro pozorovatele ze Zeme promíta jednou ročne Slunce. Dne 20. - 21. brezna (nepravidelnost díky prestupným rokum) nastáva den jarní rovnodennosti.
Rovnodennost tzn. Den a noc trvají stejne dlouho tj. 12 hodin. Tento den sluneční paprsky dopadají kolmo na rovník a Slunce zdanlive prekračuje ze severní polokoule na jižní. Dne 22. - 32. zárí nastáva den podzimní rovnodennosti. Zemská osa svíra stále stejný uhel k ekliptice a to 66,5ş - základní príčina strídaní ročních období. Severní konec zemské osy je nejvíce priklonen ke Slunci 21. - 23. června - letní slunovrat. Sluneční paprsky dopadají v poledne kolmo na obratník Raka, na severní polokouli je nejdelší den a nejkratší noc. Od letního slunovratu se dny začínaji zkracovat. Slunce se zdánlive vrací k rovníku.
Dnem podzimní rovnodennosti leto na severní polokouli končí a začína podzim. Dne 21. - 22. prosince dopadají sluneční paprsky v poledne na obratník Kozoroha. Je zimní slunovrat a začína zima. Na severní polokouli je nejkratší den a nejdelší noc. Po zimním slunovratu se opet Slunce zdánlive vrací k rovníku. Dny se prodlužují a noci zkracují. Zima končí v den jarní rovnodennosti a začína jaro. Nestejnomerne je teda osvícena severní a jižní polokoule. Tím docházi ke zmenám ročních období (díky sklonu a rychlosti Zeme). Když je na severní polokouli zima, na jižní polokouli je léto. Když je na severní polokouli jaro, je na jižní polokouli podzim. Pro tepelné podmínky na Zemi je rozhodujíci uhel dopadu slunečních paprsku.
Povrch Zeme lze rozdelit podle zemepisné šírky do základních teplotních pásu: teplý pás - je mezi obratníky Raka a Kozoroha (je to oblast s nejvetším prídelem slunečního tepla a svetla). Mírne pasy - jsou vymezeny obratníky a polárnimi kruhy príslušných polokoulí.
Polední výška Slucne zde behem roku kolísa od 0ş do 90ş. Polárni pásy - zabíraji kruhové vrchlíky vymezené polárnimi kruhy obou polokoulí. Charakteristickým rysem je výskyt polárnich dnu a nocí s trvánim od jednoho dne na polárnich
kruzích do pul roku na pólech. Polárni den na severní polokouli trvá 189 dní a na jižní 179. To je zpusobeno pomalejší rýchlosti pohybu v aféliu. Pásmový čas, datová hranice. Protože Slunce nevrcholí na Zemi všude stejne, je velmi obtížne
zmerit čas. Proto byl v r. 1884 vytvoren a zaveden tzv. pásmový čas.
Rotační pohyb Zeme od západu k východu zpusobuje, že když Slunce vrcholí na nultém poledníku ve 12 hod, na 15ş v.z.d. Slunce vyvrcholilo o jednu hodinu dríve stejne jako na 15ş z.z.d. bude vrcholit o jednu hodinu pozdeji. Táto skutečnost je podstatou definovaní 24 časových pásem. Každé pásmo má 15,1ş jsou 4 časové minuty. V časovém pásmu se všude používa stejného pásmoveho času, který se rídi podle času poledníku, jež procházi stredem, a která se líši o hodinu od času sousedniho pásma.
Základním pásmem je pásmo, kterým procházi nultý poledník - greenwichsky = základní. Čas tohoto pásma se nazýva Svetový čas - Universal Time (UT), neboli téz západoevropský, Greenwich Mean Time (GMT), nebo také Universal Time Coordinated (UTC) - rídi se jim navigace - svetový obchod, mezinárodní doprava,?
Čas dalšího pásma - smerem na východ 1 hodina +, smerem na západ 1 hodina -
Čas smerem na východ je stredoevropský čas (SEC), prochází, strední Evropou a je shodný s místnim časem 15ş v.z.d. V evropských zemích se od jara do podzimu zavádi tzv. letní čas.
Ten má o jednu hodinu víc než čas pásmový, umožnuje tak lepší využití svetla behem pracovního dne. Smluvený čas (moskevský čas) je posunutý oproti svetovému o 3 hodiny, ale správne by mel být posunutý jen o 2 (VEC). Protilehlý poledník (180ş) je tzv. datova hranice (v oblasti Tichého oceánu). Pri jejim prekročení ze západní polokoule na východní pridáme jeden den k datu. Pri ceste z východu na západ ponecháme datum stejné. Hranice časových pásem respektuji administrativní delení státu. Datova hranice procházi nejméne obydleným územím tj. Tichomorí, pričemž respektuje státni útvary. Velké státni
celky mají časových pásem nekolik napr. USA, Kanada, Rusko (deset časových pásem), Čina (čtyri pásma , ale na celém území platí jeden čas). Další státy využívají tzv. časových mezipásem, ale je tam vždy uvedeno, o kolik se líši oproti svetovému času (Indie, Irán, Afganistan).
Slapove jevy
Periodické deformace tvaru zemského telesa se označuji pojmem slapove jevy. Jsou vyvolány jednak gravitačním pusobením Mesíce a Slunce a také odstredivou silou, která vzniká pohybem Zeme kolem společného težište gravitačne spjaté soustavy Zeme - Mesíc (společne težište tzv. barycentrum leží asi 1 700 km pod povrchem Zeme). Vlivem techto sil dochází v nekterých častech zemského telesa ke zdvihu a hromadení hmot. Zeme a v jiných částech k jejich poklesu a úbytku (príliv a odliv).
Podle prostredí rozlišujeme slapy: morské - dmuti, slapy zemské kury, slapy atmosféry. Nejlépe pozorovatelné jsou slapy morské. Mesíc nemá svuj vlastní zdroj svetelného zárení, odrází zárení Slunce. Mesíc obíha kolem Zeme, vznikají čtyri fáze: nov - novoluni - Mesíc je v konjukci (tj. mezi Zemi a Sluncem), o pulnoci je na severu, není videt. 1. čtvrt - Mesíc dorusta (má tvar "D"), o pulnoci je na západe, videt je pulka privracené strany. Uplnek - Mesíc je v opozici, o pulnoci je na jihu, viditelná je celá privrácená strana. 4. čtvrt - Mesíc couvá (tvar "C"), o pulnoci je na východe, videt je pulka privrácené strany. Vzhledem k tomu, že doba jednoho otočení mesíce kolem své osy je stejná jako doba obehu kolem Zeme , je k nám privrácena stále stejná strana Mesíce. Doba jedné otočky je 29 dní a 5 hodin. Geografický vliv mesíce se projevuje deformací Zeme = slapove jevy.
K prílivu dochází na privrácené strane Zeme a na odvrácené strane - na strane privrácené k Mesíci prevláda prítažlivá sála Mesáce nad odstredivou silou soustavy Zeme - Mesíc a príliv na strane odvrácené od Mesíce se vysvetluje prevahou odstredivé síly. Príliv a odliv se pravidelne strídaji pri každé kulminace Mesíce. Príliv se opakuje vždy po 12 hodinách 25 min. je to tzv. puldenní príliv, který každý následujíci den vrcholí o 50 min. pozdeji. Doba, kdy se Zeme otočí vuči Mesíci o 360ş se nazýva lunárni den - 24hod. 50min.
Jestliže se Zeme, Mesíc a Slunce nacházejí v jedné rovine kolme k ekliptice (Mesíc v uplnku nebo v novu), pak se následne síly pusobením Mesíce a Slunce sčítají a nastáva nejvetší tzv. skočný príliv. Jestliže spojnice Zeme s Mesícem a spojnice Zeme se Sluncem svíraji pravý uhel, potom se výsledné síly pusobením Mesíce a Slunce vzájemne odečítaji a nastáva tzv. hluchý príliv.
Príklady skocneho prílivu: na otevrenem oceáne je dmuti malé, v zálivech velké - JZ irsko - i 7-8 m vysoké vlny, SZ Francie -11,7 m = klasické využití morského dmuti pro prílivové elektrárny. JV Kanada - Fundský záliv - až 18 m. Na mnoha rekách usticích do more se silným dmutím postupuje príliv mnoho set km proti proudu, napr. Londýn leží 64 km od usti Temže, díky vysokému prílivu je prístavem. Na rece Amazonce se pri prílivu vytvári vysoká vlna tzv. proroka, která prepadáva s rachotem a pohybuje se proti proudu.
