KMT/ASTR1 – Astronomie pro 1. stupeň ZŠ Pohyby Země a Měsíce 3. 10. 2016 Jiří Kohout Katedra matematiky, fyziky a technické výchovy, Fakulta pedagogická, Západočeská univerzita v Plzni

Obsah přednášky Střídání dne a noci Střídání ročních období, kalendáře Lunisolární precese Země Fáze Měsíce Zatmění Měsíce, zatmění Slunce RVP: V rámci vzdělávací oblasti Člověk a jeho svět jsou uvedeny následující očekávané výstupy a odpovídající učivo: − vysvětlí na základě elementárních poznatků o Zemi jako součásti vesmíru souvislost s rozdělením času a střídáním ročních období (očekávaný výstup) − Vesmír a Země – sluneční soustava, den a noc, roční období (učivo)

Střídání dne a noci Způsobeno rotací Země kolem své osy. Doba oběhu Země vůči hvězdám (hvězdný den) = 23 h 56 min Průměrná doba mezi dvěma kulminacemi Slunce = 24 h (střední sluneční den) Na 1. stupni: den trvá 24 hodin a způsobuje střídání dne a noci. Kvůli natočení zemské osy trvá den různou dobu v zimě a létě (využít globus)

Střídání dne a noci 2 Další komplikace - kvůli proměnné rychlosti oběhu Země kolem Slunce trvá sluneční den různou dobu (24 hodin je průměr)  pravý sluneční čas (měří ho sluneční hodiny) se liší od středního slun. času, rozdíl popisuje tzv. časová rovnice Důsledky: Nepozdější východ slunce až v lednu, nejdřívější západ už asi 11. prosince (nejkratší den 21. prosince) apod. Normální hodiny měří vždy střední sluneční čas!

Střídání ročních období Dáno náklonem zemské osy o 23,5 stupně vůči rovině ekliptiky  rozdílná maximální výška slunce nad obzorem (ČR: letní slunovrat – 63,5 , rovnodennost – 40 , zimní slunovrat – 16,5 ). Osa rotace Země zachovává v prostoru v zásadě stálý směr (ačkoliv některé obrázky z učebnic nasvědčují opaku)  když je na jižní polokouli zima, je na severní léto a naopak

Střídání ročních období 2 Země obíhá Slunce po elipse  podle 2. Keplerova zákona rozdílná rychlost v přísluní (perihéliu – 147,1 mil. km) a odsluní (aféliu – 152,1 mil. km). Paradox – nejblíže Slunci je Země v prosinci. Vliv vzdálenosti na zářivý tok (rozdíl zima-léto cca 6 %) je však zanedbatelný vůči vlivu náklonu osy a výšky Slunce nad obzorem (cca 200 %). V učebnicích rozdíl mezi přísluním a odsluním často přeháněn. Rozdílná rychlost  na SP kratší zima, na JP kratší léto. Roční období Trvání na severní polokouli (přibližně) Trvání na jižní polokouli (přibližně) Jaro 92 d 22 h 89 d 17 h Léto 93 d 14 h 89 d 1 h Podzim Zima

Kalendáře Doba oběhu kolem Z kolem Slunce = 365 dnů 5 hodin 48 minut 45 s (myšleno středních slunečních dnů) = 365, 2422 dne Juliánský kalendář (Julius Caesar) - počítal s délkou roku 365,25 dne, tím vznikala nepřesnost, v roce 1582 již téměř 10 dnů  posun Velikonoc  nutnost reformy Gregoriánský kalendář (1582) – přestupné roky upraveny jinak tak, aby nedocházelo k takové odchylce: jednou za čtyři roky, ale 1700, 1800 či 1900 ne, 1600 či 2000 ano…), odchylka cca 0,03 dne za 100 let. V Rusku přijat až v roce 1918 (VŘSR v listopadu…), pravoslavná církev stále Juliánský (Vánoce v Rusku slaveny až v lednu)

Lunisolární precese Země Země se vzhledem k své rotaci chová jako velký setrvačník. Moment gravitační síly od Slunce se snaží narovnat směr zemské osy do směru ekliptiky. To vede k precesi zemské osy, tj. rotaci jejího směru v prostoru s periodou zhruba 26 000 let. Vliv Měsíce způsobuje další odchylku, tzv. nutaci → osa rotace se nepohybuje přesně po precesním kuželi. Perioda nutace je zhruba 18,6 roku. Důsledek precese: horoskop by měl nyní vypadat úplně jinak než před 2000 lety, místo 12 znamení by jich mělo být 13 (nově přibývá Hadonoš) apod.

Fáze Měsíce Jak dlouho trvá oběh Měsíce kolem Země? (obíhá po elipse ve vzdálenosti 363 až 405 tis. km) 27,3 dne = siderický měsíc, oběh vůči hvězdám, zároveň doba rotace kolem osy (vázaná rotace – vždy vidíme stejnou polovinu Měsíce) 29,5 dne = synodický měsíc, doba mezi dvěma úplňky (popř. novy) Rozdíl dán pohybem Země kolem Slunce Fáze: nov-první čtvrť (D = dorůstá)-úplňek-poslední čtvrť (C = couvá)-nov.

Fáze Měsíce 2 Z didaktického hlediska na první stupni vhodná uvedená analogie s osvětleným pomerančem, následující obrázky výstižnější, ale již náročnější (občas dokonce chyby v učebnicích…). Fáze Měsíce mají vliv na velikost přílivu a odlivu (slapových jevů)

Zatmění Měsíce Zatmění Měsíce nastává, když se Země nachází mezi Sluncem a Měsícem (Měsíc je tedy v úplňku). K zatmění však nedochází při každém úplňku, protože Měsíc obíhá Zemi v rovině odchýlené cca o 5 stupňů od roviny ekliptiky  zatmění jen poblíž uzlů (cca dvakrát až třikrát za rok) Rozlišujeme částečné a úplné zatmění. Příští úplné zatmění v ČR 27. července 2018.

Zatmění Slunce Zatmění Slunce nastává, když Měsíc zakryje sluneční kotouč (Měsíc je v novu, ale kvůli odchylce roviny obíhání Měsíce od Země ne každý nov vede k zatmění – typicky dvakrát až třikrát). Rozlišujeme částečné, prstencové a úplné zatmění. Ačkoliv je stejně časté jako zatmění Měsíce, je vidět jen na malé části Země  v daném místě mnohem vzácnější než zatmění Měsíce (příští úplné v ČR až 7. října 2135)