KMT/ASTR1 – Astronomie pro 1. stupeň ZŠ

Prezentace na téma: "KMT/ASTR1 – Astronomie pro 1. stupeň ZŠ"— Transkript prezentace:

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

2 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)

3 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)

4 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!

5 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

6 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

7 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)

8 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 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.

9 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.

10 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)

11 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.

12 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)