Planéta Zem Pohyby Zeme Mesiac

1. Planéta Zem 1. Postavenie Zeme vo Vesmíre Zem, na kt. žijeme je len nepatrnou súčasťou vesmíru, kt. nás obklopuje. Vesmír je nepredstaviteľne veľký, obrovský priestor vyplnený izolovanými telesami a riedkou medzihviezdnou hmotou. Spoločnou vlastnosťou je pohyb. Medzi telesami sa rozlišujú žiariace hviezdy a tmavé telesá. Hviezdy sú plynné telesá, v kt. prebiehajú termojadrové reakcie, preto majú vysokú teplotu a žiaria vlastným svetlom. Súhvezdie je skupina hviezd, ktoré spolu navzájom zdanlivo súvisia a vytvárajú určitý obrazec na oblohe. V trojrozmernom priestore, väčšina hviezd v jednotlivých súhvezdiach spolu prakticky nesúvisí, ale pre pozorovateľa na Zemi sa zdá, že sú blízko seba. Galaxia je hviezdna sústava zložená z hviezd, hmlovín, hviezdokôp, medzihviezdnej hmoty a tmavej hmoty. Tmavé telesá sú väčšinou chladné, ich svetlo vzniká odrazom hviezdneho žiarenia, sú gravitačne viazané na hmotnejšie hviezdy.

Mliečna dráha alebo Mliečna cesta známa ako Galaxia pozostáva z 200 až 400 miliárd hviezd. Jednou z hviezd je Slnko. Galaktický disk má priemer asi 100 000 svetelných rokov, vzdialenosť Slnka od stredu galaxie je asi 27 700 svetelných rokov. Hviezdy v galaktickom disku obiehajú okolo stredu galaxie. Jeden obeh okolo stredu Galaxie trvá Slnečnej sústave 226 miliónov rokov. Rýchlosť obiehania jednotlivých hviezd v Mliečnej dráhe je medzi 200 a 250 km/s Proxima Centauri je najbližšia hviezda k Slnku vo vzdialenosti 4,22svetelného roka. Slnečná sústava je naša planetárna sústava. Skladá sa zo Slnka a všetkých telies, ktoré obiehajú okolo neho (planét, trpasličích planét, planétok, komét, mesiacov, meteoroidov, medziplanetárneho plynu a prachu), rovnako ako aj prostredia, v ktorom sa tento pohyb uskutočňuje. Planéty sl. sústavy tvoria dve skupiny: 1. terestrické planéty ( podobné Zemi – veľkosťou: Merkúr, Venuša, Zem, Mars) 2. veľké planéty (Jupiter, Saturn, Urán, Neptún – sú tvorené kvapalnými plynmi, s pevným jadrom a prstencami meteorického prachu a balvanov)

Zem ako súčasť vesmíru podlieha jeho zákonitostiam, vzťahy vesmíru a našej planéty podmienili vznik krajinnej sféry a určujú jej základné vlastnosti – najväčší význam pri tom zohráva Slnko a Mesiac Vznik planéty Zem : Sl. sústava sa utvárala pred 4,6 mld. rokov. V tomto období bola Zem asi celá z pevných látok, neskôr sa ohriala vplyvom rádioaktívného rozpadu planetárnej hmoty a zrážkami s menšími telesami, čím sa pevné kovové prvky postupne roztavili. Ťažšie kovové prvky sa oddelili od ľahších nekovových kremičitých látok, klesli k stredu Zeme. Postupným ochladzovaním planéty vznikla súčasná stavba. Vlastnosti planéty Zem: 1. magnetizmus – Zem má vlastné magnetické pole, vytvára magnetosféru, ktorá chráni život na Zemi pred nežiadúcimi druhmi žiarenia z vesmíru. Magnetické pole nie je stabilné, mení sa (vrátane polarity j. a s. magnetického pólu) 2. gravitácia – podmieňuje všetky erózne procesy na povrchu Zeme, tok riek, pohyb ľadovcov, padanie zrážok, sila gravitácie je úmerná hmotnosti Zeme a smerom od jej povrchu sa zmenšuje Budúcnosť planéty Zeme: je spätá so Slnkom, kt. asi o 5 mld. Rokov vstúpi do konečného štádia vývoja, stane sa červeným obrom, kt. povrch sa začne zväčšovať a pohltí najbližšie planéty ( vysoká teplota spôsobí vyparenie oceánov a Zem sa stane neobývateľnou)

Planéty slnečnej sústavy Hmlovina Helix v súhvezdí Vodnára Merkúr Venuša Zem Mars Jupiter Saturn Urán Neptun Špirálovitá galaxia NGC 1300 Hviezdokopa Plejády

2. Tvar a veľkosť Zeme Povrch Zeme je v dôsledku dlhodobého historického vývoja veľmi členitý a neustále podlieha ďalším zmenám (slapové javy, erózia…), preto by bolo na takejto ploche nemožné určiť presnú polohu akéhokoľvek miesta. Tvar zemského telesa sa pre matematické výpočty idealizuje a nahradzuje najčastejšie geoidom a rotačným elipsoidom pre širokú verejnosť potom guľou. Dôkazy o guľatosti Zeme ako 1. zhrnul Aristoteles, neskôr to boli veľké zemepisné objavné cesty. Vedecky dokázali tento tvar a vysvetľovali pohyby Zeme heliocentrická sústava Kopernika, Keplerove zákony a Newtonov gravitačný zákon. Zem svojim tvarom pripomína nedokonalú guľu ( hruškovitý tvar). Je sploštená v oblasti pólov a vydutá na rovníku. Sploštenie Zeme je dôsledok jej rotácie okolo vlastnej osi. Teoreticky najlepšie vystihuje tento nepravidelný tvar tzv. geoid – je veľmi zložité teleso v dôsledku nepravidelného rozloženia hmôt s rôznou hustotou v zemskej kôre. Môžeme si ho predstaviť ako plochu blízku pokojným stredným hladinám oceánov, predĺženú pod kontinentmi. (geoid je teleso, ktorého atmosféra oddeľuje od strednej pokojovej hladiny morí a oceánov) Pre vedecké účely je zložitý a pre výpočty nepraktický, preto je geoid nahradzovaný rotačným elipsoidom ( sféroidom), kt. sa svojim tvarom a rozmermi najviac približuje geoidu. Najväčší rozdiel medzi plochou geoidu a elipsoidu je asi 150 m².

Elipsoid vzniká rotáciou elipsy okolo jej malej osi, totožnej s osou zemskej rotácie; čiže so spojnicou severného a južného pólu. Základné rozmery rotačného elipsoidu: - veľká polos (rovníkový polomer) – 6378 km - malá polos (pólový polomer) – 6357 km → guľa – polomer 6371 km ( má povrch a objem ako elipsoid) - povrch – 510,1 mil.km² - súš: 149 mil.km² - 29%, voda:361 mil. km² - 71% - objem – 1083 mld. km3 - hmotnosť – 6.1021 ton V dôsledku guľovitého tvaru Zeme sa dostáva na jednotlivé časti zemského povrchu nerovnaké množstvo slnečného žiarenia (a tým aj nerovnomerné zohrievanie zemského povrchu). Najviac ho dopadá na rovník a postupne ho ubúda smerom k pólom. Rôzne klimatické pásma v rôznych zemepisných šírkach a následné pásmovité usporiadanie pôdneho krytu, rastlinstva a živočíšstva sú priamy odraz tejto skutočnosti. Rotačný pohyb Zeme vyvoláva Coriolisovu silu, v dôsledku kt. sa vychyľujú vzdušné a vodné prúdy od pôvodného smeru, na severnej pologuli doprava a na južnej pologuli doľava.

Elipsoid a jeho vzťah ku guli Geoid – Afrika a Európa

Coriolisova sila Severná pologuľa Severná pologuľa Južná pologuľa

2. Pohyby Zeme A: Obeh okolo Slnka Zem vykonáva dva základné pohyby : A: Obeh okolo Slnka Dráha obehu Zeme okolo Slnka sa volá orbita, má dĺžku asi 940 mil. km. Vzdialenosť Zeme od Slnka nie je stála. V najbližšom bode príslní - perihéliu je Zem začiatkom januára a vzdialenosť od Slnka je 147,1mil.km. V príslní sa Zem pohybuje najrýchlejšie – 30,3km/s. Najvzdialenejší bod na obežnej dráhe Zeme sa nazýva odslnie – afélium, kedy je vzdialenosť od Slnka 152,1 mil .km a Zem sa tu nachádza začiatkom júla, kedy sa pohybuje aj najpomalšie – 29,3km/s. Zem sa pohybuje priemernou rýchlosťou 29,8 km/s., stredná vzdialenosť Zem - Slnko je 149,6 mil. km . Jeden obeh ukončí za časovú jednotku nazývanú rok. Tropický rok, ktorý je základom kalendárneho roku má dĺžku 365 dní, 5 hodín, 48 minút a 45,4 sekúnd. Občiansky rok má 365, alebo 366 dní – každý štvrtý rok a nazýva sa priestupný rok.

Obeh Zeme okolo Slnka

Dôsledky obehu Zeme okolo Slnka: a) Striedanie ročných období Základnou príčinou pravidelného striedania ročných období je stály sklon zemskej osy a obeh Zeme okolo Slnka. Zemská os zviera s rovinou ekliptiky stály uhol - 66°30'.(rovina, v ktorej obieha Zem okolo Slnka sa nazýva ekliptika ) Astronomické leto na severnej pologuli začína 22. júna, severný koniec zemskej osy je najviac priklonený k Slnku, je deň letného slnovratu a začiatok leta. Najsevernejšou rovnobežkou na ktorú kolmo dopadajú slnečné lúče je obratník Raka. Na sever a na juh od obratníka sa uhol dopadajúcich slnečných lúčov zmenšuje. Severná pologuľa má najdlhší deň a najkratšiu noc. Postupne sa začína zmenšovať príklon zemskej osy k Slnku a na severnej pologuli nastáva deň jesennej rovnodennosti - 23. septembra, leto končí a začína astronomická jeseň. Dĺžka dňa i noci je 12 hodín. Od dňa jesennej rovnodennosti sa k Slnku viac prikláňa južná časť zemskej osy a dňa 22. decembra začína na severnej pologuli astronomická zima, je zimní slnovrat. Severný koniec zemskej osy je najďalej od Slnka. Slnečné lúče dopadajú na poludnie kolmo na obratník Kozorožca. Na severnej pologuli je najkratší deň a najdlhšia noc. Zima končí na severnej pologuli 21. marca v deň jarnej rovnodennosti, začína astronomická jar. Dĺžka dňa i noci je 12 hodín. Slnečné lúče dopadajú kolmo na rovník. Vzhľadom k rôznej obežnej rýchlosti Zeme okolo Slnka, sklonu zemskej osy a nerovnakej vzdialenosti Zeme od Slnka je dĺžka trvania ročných období rôzna pre obyvateľov severnej a južnej pologule.( letá sú na s. pologuli dlhšie a menej teplé, zimy sú kratšie a teplejšie ako na j. pologuli , dlhšie trvanie polárneho dňa na s. póle )

Sklon zemskej osi

Polárny deň a polárna noc Uhol dopadu slnečných lúčov na Zem

b) Dĺžka dňa a noci na Zemi V priebehu roku dochádza k zmenám zdanlivých dráh Slnka nad obzorom, ktoré sa na Zemi prejavujú rôznou dĺžkou dňa a noci. Na severnom póle Slnko od 21.3. do 23.9 nezapadá, hovoríme o polárnom dni. Južný pól má v tomto období polárnu noc. Najkratšie je trvanie polárnej noci na severnej polárnej kružnici – 24 hod. - dňa 21.12., na južnej polárnej kružnici je to 21.6.Opačne je to s polárnym dňom. c) Klimatické teplotné pásma Rozhodujúcim činiteľom pre vznik teplotných pásiem na Zemi je uhol dopadu slnečných lúčov na povrch Zeme. Rozlišujeme tieto základné teplotné pásma: - teplý (tropický) pás - je vymedzený obratníkmi Raka a Kozorožca, územie s najväčším prídelom slnečného žiarenia - mierne pásy severnej a južnej pologule - sú vymedzené obratníkmi a polárnymi kružnicami príslušných pologulí. - polárne pásy severnej a južnej pologule - sú vymedzené od polárnych kružníc obidvoch pologulí k pólom. d) Perióda obehu Zeme okolo Slnka ako základ kalendára Rok, ako perióda obehu Zeme okolo Slnka sa stal základom pre zostavovanie kalendárov.

B. Rotácia Zeme okolo vlastnej osi Zem sa otáča okolo svojej osi, prechádzajúcej severným a južným pólom - od západu na východ. Jedno otočenie Zeme okolo osi trvá presne 23 hodín 56 minút a 4,1 sekúnd a nazýva sa hviezdny deň. Čas na Zemi sa riadi podľa slnečného dňa – je to čas, kt. uplynie medzi dvoma po sebe nasledujúcimi vrcholeniami konštantnou rýchlosťou sa pohybujúceho Slnka na tom istom poludníku. Tento deň sa stal základom občianskej časomiery a trvá presne 24 hodín. Uhlová rýchlosť rotácie Zeme - rýchlosť, kde na jednu hodinu pripadá pootočenie o 15°. Všetky body na zemskom povrchu ( okrem bodov, ktorými prechádza os zemskej rotácie ), majú rovnakú uhlovú rýchlosť rotácie. Zemeguľa bola rozdelená poludníkmi na 24 časových pásiem so šírkou 150. V jednom pásme platí rovnaký čas, kt. sa stotožnil s miestnym časom stredného poludníka - platí tu tzv. pásmový čas. Pretože ako začiatok pásmového času pokladáme nultý poludník, bolo navrhnuté označenie tohoto časového pásu ako svetový čas označovaný anglickou skratkou UT (univerzal time, UTC,GMT) . Nie každé časové pásmo je presne ohraničené poludníkom o danej zemepisnej dĺžke, ale sú tu zohľadnené i hranice štátov a ďalšie vplyvy, viď. obrázok. Pri prechode o jedno časové pásmo sa zmení čas o jednu hodinu, a síce smerom na východ o jednu hodinu dopredu, smerom na západ o jednu hodinu dozadu. Až sa pri cestovaní dostaneme do oblasti Tichého oceánu, narazíme na dátumovú hranicu. (na obrázku červená).

Dátumová hranica je veľmi dôležitá, lebo po jej prekročení si cestovateľ musí zmeniť dátum, a síce tak, že si jeden deň pripočítava pri prechode dátumovej hranice od západu na východ a smerom od východu na západ si jeden deň odčíta. Dátumová hranica bola stanovená medzinárodnou zmluvou na 180. poludník (r. 1845). Toto miesto bolo vybrané zámerne, pretože sa v blízkosti tohoto poludníka nenachádza žiadne väčšie mesto, vyhýba sa kontinentom a ostrovom. Miestny čas - je čas určovaný vzhľadom na miestny poludník. Každé miesto, ktoré leží na určitom poludníku, má v tom istom okamihu rovnaký miestny čas. V bežnej praxi sa nepoužíva. Dôsledky zemskej rotácie a) vychyľovanie pohybujúcich sa objektov – na každé teleso zemského povrchu pohybujúceho sa poludníkovým smerom pôsobí Coriolisova sila - dôsledky sme už spomínali. b) striedanie dňa a noci - podmieňuje denný rytmus organizmov, procesov a javov v krajinnej sfére c) slapové javy - slapová vlna obehne v dôsledku rotácie za deň celú zemeguľu d) zdanlivý pohyb nebeskej sféry - pozorovateľ na Zemi nevníma rotáciu Zeme, ale pozoruje zdanlivé otáčanie nebeskej sféry so všetkými vesmírnymi telesami okolo Zeme e) tvar Zeme - odstredivá sila, vznikajúca pri rotácii Zeme, spôsobila nahromadenie hmoty v oblasti rovníka a sploštenie Zeme na póloch

Časové pásma na Zemi Stredoeurópsky čas - používa sa u nás, oproti UTC+1( 1 hodinu napred voči koordinovanému svetovému času) V lete sa používa tzv. letný čas - v letných mesiacoch roku sa nepoužíva čas daný príslušným časovým pásmom, ale používa sa čas, ktorý je o určitú dobu (obvykle o 1 hodinu) posunutý dopredu.

3. Mesiac Mesiac je náš jediný prirodzený satelit (= mesiac = družica); je to najbližšie nebeské teleso k Zemi a zatiaľ jediné, na ktorom stál človek ( americký kozmonaut Neil Armstrong - 20.07.1969 - kozmická loď Apollo 11. – prvý človek). Jeho stredná vzdialenosť je len 384 000 km. Je však pomerne malým telesom s priemerom 3 476 km a s hmotnosťou iba 1/81 hmotnosti Zeme. Mesiac nesvieti vlastným svetlom (vo viditeľnej oblasti spektra), ale odráža svetlo zo Slnka. Na mesačnom povrchu vidíme aj voľnými očami tmavé "moria" a svetlé planiny. Striedanie mesačných fáz vzniká v dôsledku toho, že Slnko osvetľuje vždy inú časť mesačného povrchu. Ako sa mení poloha Mesiaca voči Slnku a Zemi, mení sa vzhľad Mesiaca ako ho vidíme z povrchu Zeme. V nove je natočená k Zemi tmavá strana a Mesiac nie je zo Zeme viditeľný s výnimkou prípadu, kedy leží presne na priamke prechádzajúcej Slnkom a Zemou; vtedy pozorujeme zatmenie Slnka. O dva - tri dni sa Mesiac objaví na západe po západe Slnka ako tenký kosáčik. Zo dňa na deň kosáčik Mesiaca dorastá (vyzerá ako písmeno D) a posúva sa na východ. V prvej štvrti je vidieť polovica pologule Mesiaca. Mesiac ďalej pribúda.

Medzi dvoma novmi uplynie takmer 29,5 dňa. V splne je osvetlená celá privrátená pologuľa Mesiaca. Žiari po celú noc, pretože je presne oproti Slnku. Potom Mesiac opäť ubúda. Posledná štvrť - Mesiac „cúva“ až k poslednej štvrti a kotúčik v tvare „C“ je na rannej oblohe, smeruje opäť až k novu, ktorý je začiatkom nového cyklu fáz. Medzi dvoma novmi uplynie takmer 29,5 dňa. Pohyby Mesiaca - obieha okolo Zeme (po obežnej dráhe tvaru elipsy) a zároveň sa za rovnakú dobu otočí raz okolo svojej osi. Doba obehu a doba rotácie sú rovnako dlhé – preto vidíme zo Zeme stále len jednu a tú istú privrátenú stranu Mesiaca. Slapové javy - vplyv príťažlivej sily Mesiaca sa na Zemi prejavuje v podobe pravidelných deformácií tvaru Zeme, ktoré sa označujú ako slapové javy. Najvýraznejšie sa prejavujú na vodnej hladine svetového oceánu v podobe odlivu a prílivu. Morský príliv a odliv sa vystrieda na tom istom mieste dvakrát za deň. (Príliv a odliv sa pravidelne opakujú po 12 hodinách a 25 minútach). Príčinou je súčasné vzdúvanie oceána na privrátenej strane k Mesiacu v dôsledku jeho príťažlivosti a na odvrátenej strane v dôsledku prevahy odstredivej sily rotácie Zeme nad jej gravitačnou silou. Obrázky znázorňujú fázy Mesiaca

Slapové javy a fázy Mesiaca

Na príliv a odliv pôsobí aj Slnko asi o 64% menšou príťažlivou silou, než je sila Mesiaca. Ak je Mesiac aj Slnko v jednej rovine so Zemou, ich príťažlivé sily sa znásobujú a spôsobujú skočný príliv, ktorý sa opakuje každých 15 dní. Naopak, ak je Mesiac v prvej a poslednej štvrti, t. j. nie v jednej rovine so Slnkom, mesačná príťažlivosť je čiastočne narušená slnečnou príťažlivosťou a vzniká hluchý príliv. Slapové pohyby majú v pobrežných krajinách dôležité geografické dôsledky. Napríklad vysoký príliv umožňuje vplávať zaoceánskym lodiam hlboko do vnútrozemia cez ústia veľkých riek ( Londýn, Rotterdam, atď.). Energia morského prílivu sa využíva v prílivových hydroelektrárňach. Zatmenie Slnka - nastane, ak sa Slnko, Mesiac a Zem dostanú do jednej priamky. Na Zemi sa to prejavuje tak, že Mesiac úplne alebo čiastočne zatieni Slnko. Poznáme úplné, čiastočné a prstencové zatmenie Slnka. Zatmenie Slnka nastáva každý rok, avšak je vždy viditeľné len v určitých zemepisných šírkach a len z časti povrchu Zeme. V jednom roku môžu nastať 4 zatmenia Slnka, vo výnimočnom prípade až 5 zatmení. Zatmenie Mesiaca - nastáva vtedy, ak sa Slnko, Zem a Mesiac dostanú do jednej priamky a zemský tieň dopadne na Mesiac. Poznáme polotieňové, čiastočné a úplné zatmenie Mesiaca. Čiastočné zatmenie Mesiaca môže trvať najviac 3 hodiny 49 minút, úplné zatmenie Mesiaca maximálne 1 hodinu 44 minút a polotieňové zatmenie Mesiaca 5 hodín 57 minút. V jednom roku môžu nastať najviac 3 zatmenia Mesiaca.

Schéma prstencového zatmenia Slnka Schéma úplného zatmenia Slnka Schéma zatmenia Mesiaca

Zatmenie Slnka – prstencové, úplné a čiastočné Fázy zatmenia Mesiaca

posádka Apolla 11 - N. Amstrong, M. Collins, E. Aldrin „Je to malý krok pre človeka, ale veľký skok pre ľudstvo.“ -Neil Armstrong

Z histórie prieskumu Vesmíru Sputnik 1- 4. október 1957 - prvá družica Zem Luna 1- 2. január 1959 - prelet okolo Mesiaca (pokus o dopad na Mesiac?) prvý prelet okolo Mesiaca Luna 2- 12. september 1959 - prvý dopad na Mesiac Mariner 2- 27. august 1962 - prvý prelet okolo Venuše Mariner 4- 28. november 1964 - prvý prelet okolo Marsu Venera 3- 16. november 1965 - pristátie na Venuši (stratené spojenie prvý dopad na Venušu Luna 9- 31. január 1966 - prvé pristátie na Mesiaci Luna 10 - 31. marec 1966 - prvá družica Mesiaca Venera 4- 12. jún 1967 - prvá atmosferická sonda Venuše Zond 5 – 15.september 1968- prvý prelet okolo Mesiaca a návrat na Zem Apollo 11- 16. júl 1969 - prvé pristátie ľudí na Mesiaci Venera 7 - 17. august 1970 - prvé pristátie na Venuši Luna 17/Lunochod 1 - 10. november 1970 - prvé vozidlo na Mesiaci

Mars 2- 19. máj 1971 - prvá družica Marsu/pokus o pristátie/prvý dopad na Mars Mars 3- 28. máj 1971 - družica Marsu/prvé pristátie na Marse a prvá atmosferická sonda Marsu Pioneer 10- 3. marec 1972 - prvý prelet okolo Jupitera a prvá sonda smerujúca von zo Slnečnej sústavy Pioneer 11- 5. apríl 1973 - Jupiter/prvý prelet okolo Saturnu Mariner 10- 4. november 1973 - prelet okolo Venuše/prvý prelet okolo Merkúru Venera 9 - 8. jún 1975 - prvá družica Venuše a pristátie – pristátie Helios 2 - 15. január 1976 - najväšie priblíženie k Slnku Voyager 2- 20. august 1977 - Jupiter/Saturn/prvý prelet okolo Uránu/prvý prelet okolo Neptúnu ISEE-3/ICE - 12. august 1978 - prelet okolo kométy Giacobini-Zinner a Halleyovej kométy- prvý prelet okolo kométy Galileo- 18. október 1989 - prvý prelet okolo asteroidu, objav prvého mesiaca asteroidu, prvá družica Jupitera a prvá atmosferická sonda Jupitera Mars Pathfinder - 4. december 1996 - pristátie na Marse a prvé vozidlo na Marse Cassini-Huygens - 15. október 1997 - prvá družica Saturnu, prvé pristátie na Titane STEREO - 26. október 2006 - dve sondy pre výskum Slnka