Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 22 dotazů obsahujících »dopadající«
4) Časy východu a západu slunce
23. 12. 2006
Dotaz: Dobrý den, mám dotaz ohledně východu a západu slunce. Na jaře se u nás stále
dříve rozednívá a večer později stmívá. Na podzim je to naopak. Nedává mi však
smysl, proč v těchto dnech (trvá to zhruba od 15. prosince do 5. ledna, se ráno
stále rozednívá později, ale zároveň se začíná už i později stmívat. Například:
slunce vychází v 7.56, 7.57, 7.58 a zapadá v 15. 58, 15.59, 16.00... Díky za
odpověď. (Martin)
Odpověď: Ačkoli lidé celé věky používali sluneční hodiny k určování a měření času, ukazuje se, že Slunce není pro měření času příliš šťastná volba. Pohyb Slunce po obloze je totiž v průběhu roku značně nerovnoměrný. Postavíte-li si sluneční hodiny, budou se vám oproti klasickým hodinám občas předbíhat a jindy se zase opozdí (a to třeba až o čtvrt hodiny na jednu či druhou stranu, v závislosti na roční době). V důsledku této nerovnoměrnosti pohybu Slunce po obloze pak dochází také k opožďování či urychlování východu a západu Slunce oproti očekávaným časům (měřeným přesnými hodinami).
A co je tedy příčinou onoho nerovnoměrného pohybu slunečního kotouče? Jednou z příčin je sklon Zemské (rotační) osy vůči rovině oběhu Země okolo Slunce. Na obloze se pak sluneční kotouč nepohybuje po tzv. světovém (nebeském) rovníku, ale po tzv. ekliptice. Druhou neméně významnou příčinou je to, že Země neobíhá okolo Slunce po kružníci, ale po elipse. V souladu s Keplerovými zákony pak v periheliu (přísluní, místě nejblíže Slunci) obíhá rychleji než v aféliu (odsluní, místě nejvydálenějším). Udává se, že oběžná rychlost v periheliu je 30,28 km·s-1 a v aféliu jen 29,27 km·s-1, tedy zhruba o 3% méně, což se samozřejmě také promítá denních změn v poloze slunečního kotouče na obloze.
Jak však správně upozornil pan Vratislav Červenka (ČZU v Praze), většinu opožďování či předbíhání západu a východu Slunce lze vysvětlit jednodušeji:
V době kolem rovnodennosti svírá osa zemské rotace se směrem dopadajících slunečních paprsků úhel 90 stupňů a tudíž východ slunce je pro celý poledník v témže okamžiku. Rovněž i západ. Jaká je z tohoto pohledu situace v období slunovratu? Sledujme Prahu a průsečík jejího poledníku s rovníkem o zimním slunovratu. Udělejme teoretický pokus: Zastavme v den zimního slunovratu Zemi na její dráze okolo slunce, nechme ji jen rotovat kolem své nakloněné osy. V našem bodě na rovníku je 6:00 ráno, slunce vychází, zatímco Praha na svůj východ musí ještě čekat 2 hodiny. Večer se situace „zrcadlově“ opakuje; rozdíl časů východů obou míst je přesně stejný jako rozdíl časů západů. Den na rovníku je dlouhý 12 hodin, v Praze mu z každé strany 2 hodiny chybí – pouze 8 hodin. Klíčový moment nastává, když se nám Země v našem pokusu opět rozběhne svými 30 km/s kolem slunce a třeba i po přesně kruhové dráze ve stejném smyslu v jakém rotuje kolem své osy. Co se stane za ony 2 hodiny mezi východem slunce na rovníku a východem slunce v Praze? Průvodič Země se posune o úhel cca 1/12 stupně. O stejný úhel se musí ráno Praha otočit navíc (oproti pokusu s neobíhající Zemí) aby se východu slunce dočkala. Večer tato geometrie způsobí, stejné zpoždění západu a nesouměrnost je na světě. Neboli Lucie noci upije, ale dne nepřidá a v létě Na svatého Víta hlava uléhá a u paty svítá.
Dotaz: Proč se mění tlak vzduchu, resp. co v atmosféře způsobuje kolísání její
hmotnosti nad určitým územím ? (Václav Petráček)
Odpověď: Dějů, které způsobují změnu atmosférického tlaku je celá řada. Při stacionární situaci, kdy se moc nemění "velkoprostorové" rozložení tlakových útvaru v atmosféře, je možné pozorovat denní chod tlaku, který je určen jednak působícími slapovými silami (přitažlivost Slunce a Měsíce - stejně jako příliv a odliv u moří a oceánů) a dále i ohřevem atmosféry od dopadajícího slunečního záření. Dalším fakrorem je proudění, které jednak transportuje vzduch různých vlastností, tedy i teploty a tudíž i tlaku (platnost stavové rovnice) ve smyslu všeobecné cirkulace atmosféry a dále jsou důsledkem proudění i dynamické změny tlaku, jako je například vytváření závětrných tlakových útvarů za pohořími (závětrné brázdy nebo tlakové níže). Jak už jsem řekl, vše je podstatně složitější, neboť atmosféra je třídimenzionální, v čase se vyvijeici prostředí a děje ve středních a vysokých partiích troposféry souvisejí s jejími projevy u zemského povrchu.
I zde bych doporučil případnou literaturu v českém jazice:
Jan Bednář: Meteorologie. Úvod do studia dějů v zemské atmosféře. Portál 2003
Jaroslav Kopaček, Jan Bednář: Jak vzniká počasí. Karolinum 2005
kde je vysletlena řada věcí bez nutné znalosti partií vyšší matematiky.
Dotaz: Dobrý den, měl bych jeden dotaz: Potřeboval bych vědět, co se děje při styku
dvou vzduchových hmot, které mají různou teplotu, vlhkost a popřípadě tlak. Dal
by se v uzavřeném prostředí (např. při fyz. pokusu) vypočítat průběh tohoto
děje? Existují nějaké vzorce pro výpočet změny těchto dvou různých hmot vzduchu,
jestliže známe hmotnost, teplotu a vlhkost vzduchu? Za jakoukoliv odpověď
mnohokrát díky. (Petr)
Odpověď: Oblast styku dvou vzduchových hmot není nic jiného než to, co známé pod názvem fronta. Je-li aktivnější teplý vzduch ("vytlačuje-li" tepla vzduchová hmota dříve se v dané oblasti nalézající chladnou nebo studenou vzduchovou hmotu) jedná se o teplou frontu, při opačném dějí jde naopak o studenou frontu. S tzv. okluzní frontou je to trochu složitější. Nicmeme existuje vhodná česká literatura, kde je možné o všem získat základní informací:
Jan Bednář: Meteorologie. Úvod do studia dějů v zemské atmosféře. Portál 2003
Jaroslav Kopaček, Jan Bednář: Jak vzniká počasí. Karolinum 2005
Ohledně průběhu daných veličin v oblasti fronty (a nejen tam) je to trochu složitější. Časový vývoj i prostorové rozložení daných veličin se získá numerickým výpočtem matematického modelu zalozeneno na rovnici kontinuity,
Navier-Stokesových (pohybových) rovnicích, 1. hlavní věty termodynamiky upravené pro izentropický děj a dalších rovnic, jež popisují chování všech fází vody v atmosféře. V rovnicích musí být zahrnut i popis radiačních procesů - krátkovlnné radiace - dopadající sluneční záření a dlouhovlnná radiace - tepelné záření a parametrizovány děje jako např. turbulence, která má v atmosféře významnou roli.
Dotaz: Jaký optický jev způsobuje světelnou stopu, například při kroužení(jakémkoli
rychlém pohybu) rozžhaveným klacíkem ve tmě? (linda)
Odpověď: Obrazce vznikající při rychlém pohybu světelného zdroje nejsou způsobeny žádným fyzikálním optickým jevem, ale jsou důsledkem nedokonalosti snímače, nejčastěji tedy oka. Pro názornost se ale podívejme nejprve na fotoaparát - ten při pořizování snímku na chvilku odkryje fotocitlivou vrstvu (film u klasických či snímací senzor u digitálních fotoaparátů) a když už je "nachytáno" dostatek světla, fotoaparát zase fotocitlivou vrstvu zakryje. Pokud se tedy fotografovaný předmět pohybuje, bude na výsledné fotografii zachycena jeho pozice od okamžiku odkrytí fotocitlivé vrstvy až do okamžiku jejího zakrytí - bude tedy rozmazaný. Při fotografování kroužícího žhnoucího klacíku tedy bude zachycena část jeho trajektorie.
V případě oka se nedá mluvit o zakrývání či odkrývání sítnice, protože pokud zrovna nemrkáme, je oko otevřené stále. Přesto zde dochází k podobnému jevu. Jednotlivé fotocitlivé buňky (tyčinky pro černobílé a čípky pro barevné vidění) totiž potřebují ke své aktivaci (oby odeslaly signál, že na ně dopadá světlo) určitý čas (a musí "nasbírat" dost světla), dá se tedy řict, že průměrují množství dopadajícího světla za určité krátké časové období. Při dobrém osvětlení je tento čas relativně krátký (několik setin sekundy), při horším ovětlení se doba prodlužuje (v šeru používáme už jenom tyčinky a ty jsou v tomto ohledu pomalejší). Celý obraz pak navíc ještě doupraví a zpracuje mozek tak, aby mu dával smysl.
Dotaz: Dobrý den.Chtěl bych se zeptat jaká je teplota ve vakuu? Pokud je to absolutní
nula,tak co je to absolutní nula.Děkuji. (spider-x)
Odpověď: Představme si komoru se zcela vyčerpaným vzduchem. Ve vakuu uvnitř komory i po vyčerpání vzduchu mohou existovat (a také existují) elektromagnetické vlny. Tyto vlny dopadají na stěny nádoby a zahřívají je (předávají jim svou energii), zároveň však stěny nádoby tepelně září (i tepelné záření je ve své podstatě záření elektromagnetické, jeho intenzita pak odpovídá Stefan-Boltzmanově vyzařovacímu zákonu). Pokud je komora izolována od okolního světa, časem se dostane do stavu, kdy intenzita dopadajícího a vyzařovaného elektromagnetického záření se vyrovná. Dostali jsme se tedy do stavu, kdy stěny komory i vakuum jsou v termodynamické rovnováze a můžeme tedy říct, že mají stejnou teplotu. Vakuum má tedy teplotu odpovídající teplotě předmětů, s nimiž je v termodynamické rovnováze.
Teplota vakua ve vesmíru (neboli záření vesmírného pozadí) odpovídá teplotě necelých 3K, tedy přibližně -270°C.
Pozor! Nemá smysl určovat teplotu za situace, že zkoumané prostředí není v termodynamické rovnováze a jsou v něm nezanedbatelné toky energie. To je také důvod, proč se například teplota vzduchu měří vždy ve stínu ("na sluníčku" totiž nemůžeme zanedbat tok energie od Slunce).
Absolutní nula je nejnižší možná termodynamická teplota (0K) odpovídající přibližně -273,15°C.
