Rotace Země

Animace zemské rotace okolo skutečné rotační osy (36000× zrychleno)

Rotace Země je pohyb planety Země kolem její vlastní osy (pomyslná přímka spojující severníjižní zeměpisný pól). Země rotuje směrem k východu, z pohledu Polárky jde o pohyb proti směru hodinových ručiček. Jedna otočka trvá 23 hodin, 56 minut a 4 sekundy (tj. 1 siderický den).

Charakteristiky zemské rotace

Sklon osy rotace Země při jarní rovnodennosti

Z fyzikálního hlediska se Země chová jako obří setrvačník.

Osa rotace

Podrobnější informace naleznete v článku Zemská osa.

Země rotuje kolem zemské osy, která kromě zemských pólů v prodloužení protíná nebeské póly na pomyslné nebeské sféře. Sklon rotační osy od kolmice na ekliptiku je asi 23,5°. Působením různých vlivů se však sklon osy mění a tyto pohyby se nazývají precese zemské osy a nutace. Polohu zemské osy také mohou pozměnit silná zemětřesení, např. zemětřesení v Japonsku v roce 2011 ji vychýlilo asi o 16 cm.[1]

Změny rychlosti rotace

Simulace změny délky dne během historie Země.

Analýzou starých astronomických záznamů z dob 700 př. n. l. až 1600 n. l. doplněných o novější údaje se zjistilo, že za posledních 2700 let se prodlužovala střední délka dne v průměru o 0,0017 sekundy za století.[2] Jde o kombinaci vlivu výměny momentu hybnosti mezi Zemí a Měsícem (Země je zpomalována o 0,0023 s za století a Měsíc se vzdaluje o 3,8 cm za rok) s vlivem zvětšování zploštění Země v důsledku úbytku ledovců z vysokých zeměpisných šířek po poslední době ledové a přesunu táním vzniklé vody do oblasti rovníku (Nárůst zploštění vede ke zvětšení momentu setrvačnosti. Protože moment hybnosti je zachován, dochází ke zpomalení rotace – podobně jako když baletka v piruetě zpomalí svoji rotaci rozpažením.).

Současné hodnoty zpomalování zemské rotace nicméně nejde jednoduše promítnout do minulosti, neboť na rychlost rotace má vliv i v geologických dobách proměnlivé rozložení hmoty Země (např. v důsledku pohybu kontinentů) a jejího chemického složení a tím její viskozity a elastičnosti. V době před miliardou let byl podle různých modelů Měsíc 46–51 zemských poloměrů daleko (oproti dnešním 60) a délka dne činila 14–16 hodin.[zdroj?] Před 500 miliony let byla délka dne mezi 21 a 22 hodinami, před 75 až 72 miliony let (období kampánu) přibližně 23,5 hodiny.[3][4] V budoucnu se bude dál Měsíc od Země vzdalovat a tak zpomalovat zemskou rotaci, ale zpomalování bude pomalejší než bylo v minulosti, neboť slapové síly budou slabší a tak i přenos momentu hybnosti bude nižší. Za asi 500 milionů let bude vzdálenost Měsíce činit 62 zemských poloměrů a den se prodlouží na 26 hodin.[5]

Důsledky rotace

Ze Země se hlavní část zdánlivého pohybu nebeských těles na obloze (kromě meteorů, které vznikají v zemské atmosféře) jeví jako pohyb směrem na západ o rychlosti 15°/h = 15'/min, tedy přibližně o sluneční průměr každé dvě minuty.

Fyzikální důsledky

Rotace okolo vlastní osy vyvolává (zdánlivou) odstředivou sílu, jejímž působením vzniká vydutí na rovníku a v jeho důsledku zploštění na obou zemských pólech.[6] Vlivem odstředivé síly je na rovníku menší tíha než na pólech.

Vzhledem ke své hmotnosti má Země vlivem setrvačnosti velkou kinetickou energii resp. moment setrvačnosti, chová se jako veliký setrvačník. Na zemském povrchu se rotace projevuje jako (zdánlivá) Coriolisova síla, která má velký vliv zejména na globální proudění vzduchuzemské atmosféře a dále i na pohyb vody ve světových oceánech resp. na mořské proudy.

Biosféra

Podrobnější informace naleznete v článku Cirkadiánní rytmus.

Střídání dne a noci (tedy dob, kdy část zemského povrchu je a není vystavena slunečnímu světlu), spolu s kolísáním teploty mezi dnem a nocí, mělo a má zásadní význam pro adaptaci téměř veškerého života na Zemi (s výjimkou organismů, které se slunečním světlem nepřicházejí do styku). Zelené rostliny ve dne mění své dýchání na příjem oxidu uhličitého; někteří živočichové se např. specializovali na lov v noci, třeba lepším viděním v noci.

Časová pásma

Související informace naleznete také v článku Časové pásmo.

Vlivem rotace Země kolem své osy se postupně přesunují oblast Sluncem osvětlená a oblast od Slunce odkloněná, což se na povrchu projevuje jako střídání dne a noci. Z tohoto důvodu vznikla mezinárodní dohoda, která rozdělila celý zemský povrch dle poledníků na 24 časových pásem po 15°. Pásmový (místní) čas, který je v každém pásmu stejný, se počítá dle hodnoty na středním poledníku daného pásma, tedy pro poledníky 0°, 15°, 30° atd. Tento místní čas bývá doplněn názvem pásmového času slovně nebo zkratkou (například SEČ) nebo uvedením posunu místního časového pásma vzhledem ke koordinovanému světovému času UTC. Posun je určen (většinou) celistvým počtem hodin a znaménkem buď plus nebo minus třeba SEČ = UTC + 1 hod v zimním období.

Poznámka

Rotace Země je složitý geofyzikální proces, který ovlivňuje celá řada dalších fyzikálních, geofyzikálních a astrofyzikálních jevů a procesů: například: slapové síly Slunce a Měsíce, změny ve zploštění na zemských pólech, pohyby magnetických pólů, procesy probíhající uvnitř zemského jádra a pláště, precesní pohyb Země a s ním spojená nutace zemské osy, pohyby kontinentů a tektonických desek apod.

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Earth's rotation na anglické Wikipedii.

  1. BROWN, Eryn. 9.0 Japan earthquake shifted Earth on its axis. Los Angeles Times [online]. 2011-03-13 [cit. 2022-01-22]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. STEPHENSON, F. R.; MORRISON, L. V. Long-Term Fluctuations in the Earth's Rotation: 700 BC to AD 1990. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1995-04-15, roč. 351, čís. 1695, s. 165–202. Dostupné online [cit. 2016-09-03]. ISSN 1364-503X. DOI 10.1098/rsta.1995.0028. (anglicky) 
  3. WINTER, Niels J.; GODERIS, Steven; VAN MALDEREN, Stijn J.M.; SINNESAEL, Matthias; VANSTEENBERGE, Stef; SNOECK, Christophe; BELZA, Joke. Subdaily‐Scale Chemical Variability in a Torreites Sanchezi Rudist Shell: Implications for Rudist Paleobiology and the Cretaceous Day‐Night Cycle. Paleoceanography and Paleoclimatology [online]. 2020-02. Roč. 35, čís. 2. Dostupné online. DOI 10.1029/2019PA003723. (anglicky) 
  4. SOCHA, Vladimír. Dinosauří rok měl 372 dnů. OSEL.cz [online]. 18. března 2020. Dostupné online.  (česky)
  5. VONDRÁK, Jan. Změny v rotaci Země a vývoj dráhy Měsíce [online]. IAN, 2000-06-08 [cit. 2016-09-03]. Převzato ze zpravodaje Corona Pragensis. Dostupné online. 
  6. Encyklopédia Zeme. Bratislava, Obzor 1985. 720 s., str. 9

Související články

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Simulated evolution of Earth's day length over time.png
Autor: Bencbartlett, Licence: CC BY-SA 4.0
This plot depicts the simulated evolution of Earth's day length over time for varying choices of lunar torque τ0 (shown in blue and green) and temperature values (red) over the lifetime of the Earth. Resonant-stabilizing effects are present from 600 Ma. to 1800-2600 Ma., depending on the choice of lunar torque. Note that atmospheric thermal noise does not influence the day length except very near resonance, and that the resonant effect remains unbroken through this noise until two successive simulated snowball events at the end of the Precambrian 720 Ma and 640 Ma, corresponding to recent estimates of the Sturtian and Marinoan glaciations [Rooney et al., 2014]. Recapture events can be seen at 870 Ma following the “Kaigas glaciation” and, for some values of τ0, following a Paleoproterozoic glaciation detailed in Kirschvink et al. [2000]. Approximate empirical day length data from a compilation in Williams [2000] are overlaid in black (error bars included where present) and resemble the simulated results, though the reader should not take this data to be too reliable, particularly the data points prior to 600 Ma.
Globespin.gif
Autor: Wikiscient, Licence: CC BY-SA 3.0
Animated image of Earth rotating.
AxialTiltObliquity.png
(c) I, Dennis Nilsson, CC BY 3.0

Description of relations between Axial tilt (or Obliquity), rotation axis, plane of orbit, celestial equator and ecliptic.

Earth is shown as viewed from the Sun; the orbit direction is counter-clockwise (to the left).