FyzWeb  odpovědna

Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!


nalezeno 5 dotazů obsahujících »elipse«

1) Léto delší než zima19. 01. 2007

Dotaz: Preco je na severnej pologuli leto dlhsie ako zima? (meryn)

Odpověď: Země neobíhá okolo Slunce po kružnici, ale po mírně výstředné elipse. V důsledku toho je někdy (paradoxně v době, kdy je na severní polokouli zima) Slunci trochu blíže a někdy trochu dál. Když je Země Slunci nejblíže, pohybuje se trochu rychleji (až 30 280 m/s), takže svou "zimní" část oběhu stihne urazit rychleji než v létě, kdy je od Slunce dále a oběžná rychlost v důsledku druhého Keplerova zákona klesá (až k 29 270 m/s) - léto tedy trvá déle.

Jak je z předchozího vidět, teplo v létě a zima v zimě (na severní polokouli) nejsou způsobeny blízkostí Slunce, v lednu jsme Slunci nejblíže. Určující vliv na změny teploty během ročních dob má sklon Zemské osy - během léta se Země naklápí ke Slunci trochu více severní polokoulí, během zimy pak zase "naši" severní polokouli spíše odvrací.

(Jakub Jermář)   >>>  

2) Časy východu a západu slunce23. 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.


(Jakub Jermář)   >>>  

3) Země, Měsíc a slapové jevy21. 12. 2006

Dotaz:

Dobrý den, mám dvě otázky: proč má měsíc stejnou dobu rotace kolem své osy jako Země (stále vidíme stejnou část měsíce) a zda příliv/odliv (což je energeticky dost náročné) způsobuje zpomalování Země, přibližování měsíce, a nebo je systém stále v energetické rovnováze. moc děkuji za odpověd, jste skvělí, že dáváte nám, divícím se laikům odpovědi často asi na stupidní otázky!

(martin)

Odpověď:

Vezměme to pěkně popořádku. Ze Země je opravdu vidět stále stejná polovina Měsíce, tedy zhruba poovina jeho povrchu. Souvisí to s tzv. vázanou rotací - Měsíc rotuje okolo své osy se stejnou úhlovou rychlostí, jako obíhá okolo Země - k Zemi je pak přivrácena stále stejná polovina. Vázaná rotace není ve sluneční soustavě ničím neobvyklým a jde o důsledek slapových sil (např. přílivu a odlivu na Zemi).

Měl bych zde ale upozornit, že to, že vidíme pořád stejnou polovinu měsíčního povrchu není tak úplně pravda, Měsíc se k nám totiž střídavě natácí trochu víc severní a pak zase trochu víc jižní částí (říká se tomu tzv. librace v šířce) a podobné kývavé pohyby dělá i co se týče natáčení se východní a západní částí (a tomu říkáme librace v délce). V důsledku toho jsme schopni ze Země vidět (samozřejmě ne najednou) asi 59% povrchu Měsíce. A proč se Měsíc tak podivně kýve? On se vlastně nekýve, celý jev vzniká v důsledku dvou skutečností. Jednak Měsíc neobíhá Zemi ve stejné rovině jako obíhá Země okolo Slunce (a díky tomu ho občas vidíme trochu zespodu a pak zase trochu zvrchu - tedy ona librace v šířce). Dále pak Měsíc neobíhá Zemi po kružníci ale po elipse, v důsledku Keplerových zákonů se proto mění jeho oběžbá rychlost (v perigeu obíhá rychleji než v apogeu), ale rychlost rotaze kolem vlastní osy je konstantní - vázaná rotace proto není uplně dokonalá a my to vnímáme právě jako onu libraci v délce.

Příliv a odliv (obecně slapové jevy) skutečně zkůsobují také zpomalování rotace Země a vzdalování se Měsíce od Země. V důsledku toho se pozemský den prodlužuje o zhruba 2,3 milisekundy za 100 let a Měsíc se od nás za rok vzdálí průměrně o 3,7 cm. Je však důležité si uvědomit, že toto nepatrné vzdalování se je jenom průměrná hodnota - Měsíc se během svého oběhu okolo Země pohybuje ve vzdálenosti od 356 410 km (je-li v tzv. perigeu) do 406 697 km (když je v tzv. apogeu). Běžně se tedy k nám přibližuje a zase se vzdaluje o 50 tisíc kilometrů!

Měl-li bych se vyjádřit k energetické bilanci, pak lze zhruba říct, že energie získaná ze zpomalení rotace Země se spotřebovaná jednak na slapové jevy (při přílivu a odlivu se část energie v důsledku tření a viskozity přeměňuje na teplo) a také na zvýšení potenciální energie soustavy Země-Měsíc (a tedy vzdalování se Měsíce od Země).

(Jakub Jermář)   >>>  

4) Magnetický pól Země19. 09. 2006

Dotaz: Jaka je vzdalenost zemskeho a magnetickeho polu zeme? (Nela)

Odpověď: Vzdálenost zeměpisného pólu a magnetického pólu Země se neustále mění. Podívejme se pro zjednodušení třeba na jižní magnetický pól. Ten se v těchto letech nachází kdesi v Severním ledovém oceánu severně od Kanady a sune se průměrnou rychlostí asi 40 metrů za den (což za 100 let znamena posun o 1500 km!!) směrem na severoseverovýchod. Ovšem kromě tohoto relativně pomalého posuvného pohybu opisuje ještě magnetický pól denně (jde totiž zejména o interakci zemského magnetického pole se slunečním větrem) nepravidelnou elipsu s hlavní poloosou přes 80 km . Jenom za dobu přečtení tohoto odstavce se tedy magnetický pól posunul po oné elipse zhruba o 50 metrů.

Upozornění: v minulosti jsme zde chybně uvedli, že na severní polokouli se nachází severní magnetický pól. To v současnosti (tisíce let) není pravda. Na poblíž severního zeměpisného pólu je skutečně nachází jižní magnetický pól a severní magnetický pól je na jižní polokouli.

(Jakub Jermář)   >>>  

5) Jak dlouho letí světlo ze Slunce10. 01. 2006

Dotaz: Chtěl bych se zeptat za jak dlouho dorazí ze slunce světlo na zem. (Jan Peterka)

Odpověď: Jelikož se Země pohybuje okolo Slunce nikoli po kruhu, ale po elipse, mění se v průběhu roku i vzdálenost Země od Slunce. Pozici, kdy je Země ke Slunci nejblíže nazýváme perihélium (perihel, česky též přísluní; nastává okolo 4. ledna), zatímco nevzdálenější polohu nazýváme afélium (afel, česky též odsluní). Nachází-li se Země v perihéliu, trvá cesta světelnému paprsku nejkratší dobu - jen 489 sekund (8 minut a 9 sekund). Nejdéle to pak světlu trvá, je-li Země v aféliu - okolo 509 sekund (8 minut a 28 sekund).
(Jakub Jermář)   >>>