Rotace Země

Rozbalit box

Obsah boxu

Rotace Země je otáčivý pohyb planety Země kolem její vlastní osy. Tento pohyb je jedním ze základních jevů, které definují život na naší planetě, neboť způsobuje střídání dne a noci. Rotace probíhá ve směru od západu na východ, což je důvod, proč se nám zdá, že Slunce, Měsíc a hvězdy vycházejí na východě a zapadají na západě.

Rotace Země má zásadní vliv na globální systémy, jako jsou počasí, oceánské proudy a magnetické pole Země. Její rychlost a sklon osy se v čase mírně mění, což má dlouhodobé dopady na klima a kalendář.

⚙️ Charakteristika rotace

Rotace Země je definována několika klíčovými parametry, které popisují její orientaci v prostoru, rychlost a periodu.

🌍 Rotační osa a její sklon

Země se otáčí kolem pomyslné přímky zvané zemská osa, která prochází severním a jižním pólem. Tato osa není kolmá na rovinu, ve které Země obíhá kolem Slunce (tzv. rovina ekliptiky). Je od kolmice odkloněna o úhel přibližně 23,44°. Tento sklon zemské osy je hlavní příčinou existence ročních období. Během oběhu Země kolem Slunce je k němu přikloněna střídavě severní a jižní polokoule, což vede ke změnám v délce dne a intenzitě slunečního záření.

⏱️ Perioda rotace: Hvězdný a sluneční den

Perioda rotace, tedy doba potřebná k jedné otočce, se měří dvěma základními způsoby:

Hvězdný den (siderický den): Je to doba, za kterou se Země otočí o 360° vůči vzdáleným hvězdám. Jeho délka je přibližně 23 hodin, 56 minut a 4,091 sekundy. Tato hodnota představuje skutečnou periodu rotace planety.
Sluneční den: Je to doba, za kterou se Slunce vrátí na stejné místo na obloze (například do nejvyššího bodu – poledne). Protože se Země během jedné otočky posune i na své oběžné dráze kolem Slunce, musí se pootočit o trochu více než 360°, aby se Slunce dostalo do stejné pozice. Průměrný sluneční den trvá přesně 24 hodin a je základem pro náš občanský čas a kalendář.

💨 Rychlost rotace

Rychlost rotace Země není na všech místech stejná. Je nejvyšší na rovníku a klesá směrem k pólům, kde je nulová.

Na rovníku (zeměpisná šířka 0°) je obvod Země přibližně 40 075 km. Rychlost rotace zde dosahuje asi 1 674,4 km/h (neboli 465,1 m/s).
V zeměpisné šířce 45° (např. Francie, severní Itálie) je rychlost přibližně 1 180 km/h.
V zeměpisné šířce 50° (poloha Prahy) je rychlost zhruba 1 073 km/h.
Na pólech (zeměpisná šířka 90°) je rychlost nulová.

Přestože se pohybujeme tak obrovskou rychlostí, nevnímáme ji, protože se spolu se Zemí pohybuje i atmosféra a vše na jejím povrchu. Vnímáme pouze relativní pohyb nebeských těles.

🌌 Důsledky rotace

Rotace Země má řadu významných a pozorovatelných důsledků, které ovlivňují fyzikální i biologické procesy na planetě.

☀️ Střídání dne a noci

Nejviditelnějším důsledkem je cyklické střídání světla a tmy. Část planety přivrácená ke Slunci zažívá den, zatímco odvrácená část je ve stínu a prožívá noc. Tento cyklus je základem pro cirkadiánní rytmy většiny živých organismů.

🌊 Coriolisova síla

Protože se Země otáčí, na všechny pohybující se objekty (vzduchové hmoty, vodní proudy, rakety) působí zdánlivá síla zvaná Coriolisova síla. Tato síla způsobuje stáčení pohybujících se těles:

Na severní polokouli se pohybující se objekty stáčejí doprava.
Na jižní polokouli se pohybující se objekty stáčejí doleva.

Tento jev má zásadní vliv na formování globálních větrných systémů (např. pasáty) a oceánských proudů. Je také zodpovědný za směr rotace cyklón a anticyklón.

🌐 Zploštění Země na pólech

Rotace vytváří odstředivou sílu, která je největší na rovníku. Tato síla způsobuje, že hmota planety je mírně "vyboulená" v oblasti rovníku a zploštělá u pólů. Země proto není dokonalá koule, ale má tvar rotačního elipsoidu (geoidu). Rovníkový průměr Země je asi o 43 km větší než polární průměr.

🧭 Precese a nutace

Gravitační působení Slunce a Měsíce na rovníkové vyboulení Země způsobuje, že zemská osa nevykonává jednoduchý rotační pohyb, ale pomalu se "kymácí" podobně jako dětská káča. Tento jev se skládá ze dvou hlavních složek:

Precese: Dlouhodobý kuželovitý pohyb zemské osy s periodou přibližně 25 772 let. V důsledku precese se mění poloha světového pólu mezi hvězdami. V současnosti míří osa k hvězdě Polárka, ale za 13 000 let bude mířit k hvězdě Vega. Precese také způsobuje posun jarního bodu, což vede k posunu ročních období v kalendáři, pokud by nebyl korigován (viz tropický rok).
Nutace: Menší, periodické "chvění" zemské osy superponované na precesní pohyb. Hlavní perioda nutace je 18,6 roku a je způsobena především změnou polohy oběžné dráhy Měsíce.

📜 Historie poznání

Představa o rotující Zemi se v historii lidstva vyvíjela jen velmi pomalu a narážela na silný odpor.

🏛️ Starověké a středověké představy

Většina starověkých kultur, včetně řecké astronomie, vycházela z geocentrického modelu, podle kterého je Země nehybným středem vesmíru a všechna nebeská tělesa obíhají kolem ní. Tuto myšlenku systematizoval Klaudios Ptolemaios ve 2. století n. l. a jeho systém dominoval západnímu myšlení po více než 1400 let. Někteří starořečtí filozofové, jako Aristar ze Samu, sice navrhovali heliocentrický model s rotující Zemí, ale jejich myšlenky nebyly přijaty.

🔬 Kopernikánská revoluce a důkazy

Zásadní zlom přišel v 16. století s Mikulášem Koperníkem, který ve svém díle De revolutionibus orbium coelestium představil matematicky propracovaný heliocentrický model, v němž je rotace Země klíčovým prvkem pro vysvětlení denního pohybu hvězd. Jeho teorie byla dále podpořena pozorováním Galilea Galileiho a teoretickými pracemi Johannese Keplera a Isaaca Newtona.

Přímý experimentální důkaz rotace Země byl však podán až mnohem později. V roce 1851 francouzský fyzik Léon Foucault provedl slavný experiment s dlouhým kyvadlem v pařížském Panthéonu. Foucaultovo kyvadlo se zdánlivě otáčí, ale ve skutečnosti je to Země, která se otáčí pod ním. Tento experiment elegantně a přesvědčivě demonstroval rotaci planety.

⏳ Změny v rotaci Země

Rotace Země není dokonale konstantní. Její rychlost se v čase mění v důsledku různých vlivů.

🌙 Dlouhodobé zpomalování

Hlavním faktorem ovlivňujícím rotaci v dlouhodobém měřítku je slapové tření způsobené gravitačním působením Měsíce (a v menší míře i Slunce). Přílivové vlny v oceánech se třou o mořské dno, čímž rozptylují rotační energii Země a způsobují její postupné zpomalování. Důsledkem je, že délka dne se prodlužuje v průměru o 1,8 milisekundy za století. V době dinosaurů byl den kratší, trval přibližně 22 hodin. Zároveň se Měsíc v důsledku zákona zachování momentu hybnosti od Země vzdaluje rychlostí asi 3,8 cm za rok.

📈 Krátkodobé variace

Délka dne kolísá i v kratších časových úsecích (dny až desetiletí) o zlomky milisekundy. Tyto změny jsou způsobeny:

Pohybem hmoty v atmosféře a oceánech (změny v globální cirkulaci).
Táním a narůstáním ledovců.
Pohyby v tekutém zemském jádře.
Silnými zemětřeseními, která mohou nepatrně změnit rozložení hmoty planety.

閏 Přestupné sekundy

Kvůli nepravidelnostem a celkovému zpomalování rotace se čas měřený rotací Země (UT1) postupně rozchází s vysoce stabilním časem měřeným atomovými hodinami (UTC). Aby se tento rozdíl udržel pod hranicí 0,9 sekundy, je čas od času do UTC vložena přestupná sekunda. O vkládání rozhoduje Mezinárodní služba pro rotaci Země a referenční systémy (IERS).

🤓 Pro laiky

Co je rotace Země? Představte si Zemi jako obrovskou káču nebo globus, který se neustále točí kolem své osy. Jedna taková otočka trvá přibližně 24 hodin.
Proč máme den a noc? Protože se Země točí. Když je vaše místo na Zemi otočené směrem ke Slunci, máte den. Když se otočíte od Slunce pryč, do stínu Země, máte noc.
Proč necítíme, že se pohybujeme rychlostí přes 1000 km/h? Protože se všechno kolem nás – vzduch, domy, oceány – pohybuje stejnou rychlostí spolu s námi. Je to podobné, jako když jedete v autě nebo letíte v letadle. Dokud nezrychluje nebo nebrzdí, necítíte pohyb, jen vidíte krajinu ubíhat venku.
Co je Coriolisova síla jednoduše? Představte si, že stojíte uprostřed točícího se kolotoče a hodíte míček kamarádovi na okraji. I když jste míček hodili rovně, poletí obloukem, protože se pod ním kolotoč točí. Podobně na Zemi větry a mořské proudy neputují rovně, ale zatáčejí.
Mění se rychlost otáčení? Ano, ale jen velmi, velmi pomalu. Kvůli Měsíci se rotace Země nepatrně zpomaluje. Den je dnes o zlomek sekundy delší než před sto lety.

Šablona:Aktualizováno