V neděli 22. září 2024 ve 14:43 středoevropského letního času skončilo astronomické léto a začal astronomický podzim. Ten se v praxi, mimo jiné, projevuje tím, že noci jsou na severní polokouli delší než dny, zatímco na jižní polokouli je to přesně obráceně.
Léto je pro mnoho lidí tím nejoblíbenějším ročním obdobím. Dlouhé, teplé dny, které lze trávit u vody nebo venku v přírodě, by si někteří určitě přáli prožívat po celý rok. Z vědeckého pohledu je ale nemožné, aby léto trvalo neustále. Důvod není žádnou záhadou, ale kombinací geometrie, náklonu osy rotace naší planety a jejího pohybu kolem Slunce.
Roli hraje sklon osy rotace
Země není úplně kulatá. Technicky se jedná o rotační elipsoid s malou excentricitou – což znamená, že je na rovníku trošku širší než na pólech. Jak Země cestuje po své eliptické dráze kolem Slunce, osa její rotace je nakloněna o přibližně 23,5°. Tato odchylka způsobuje, že různé části naší planety dostávají v jednotlivých obdobích roku odlišnou míru slunečního záření.
Střídání ročních období
Pokud by osa, kolem které se Země otáčí, nebyla nakloněná, pak by sluneční paprsky dopadaly po celý rok všude rovnoměrně a roční období by vůbec neexistovala. Díky náklonu však máme jaro, léto, podzim a zimu. A právě tato variabilita dává našemu klimatu dynamiku a změny, na které jsme zvyklí.
Možná vás překvapí, že hlavním faktorem, proč zažíváme roční období, není měnící se vzdálenost Země od Slunce. I když Země obíhá po eliptické dráze, na které se od Slunce přibližuje a vzdaluje, tento rozdíl (v rozmezí 147 097 000 km až 152 099 000 km) je zanedbatelný ve srovnání s obrovskou vzdáleností, která nás od Slunce dělí.
Například když je na severní polokouli zima, je Země paradoxně blíže ke Slunci než v létě. To je důkazem toho, že skutečnými hybateli ročních období nejsou změny ve vzdálenosti od naší hvězdy, ale především to, jak sluneční paprsky dopadají na různé části planety v důsledku jejího náklonu.
Ukažme si to experimentem
Abychom lépe pochopili, jak náklon Země ovlivňuje roční období, můžeme si představit následující experiment. Vezměte si papír a baterku. Pokud baterku namíříte vůči papíru kolmo, světlo vytvoří jasný a malý kruh. Když papír nakloníte, světlo se rozprostře na větší plochu, ale sníží se jeho intenzita.
Stejný princip platí pro sluneční paprsky dopadající na Zemi. Když je severní polokoule nakloněná směrem ke Slunci, sluneční paprsky dopadají téměř kolmo, což vede k intenzivnějšímu ohřívání a tím pádem k letním podmínkám. Naopak v zimě dopadají paprsky šikměji, takže se energie rozprostře na větší plochu a povrch se zahřívá méně.
Sluneční paprsky dopadající na Zemi
Náklon Země přináší ještě jeden důležitý důsledek: ovlivňuje délku dne. Během letního slunovratu, který obvykle nastává kolem 21. června, je severní polokoule nakloněna směrem ke Slunci, což znamená, že dny jsou delší a noci kratší. V tomto období díky tomu zažíváme nejdelší dny v roce.
Na druhé straně tu máme zimní slunovrat, který nastává kolem 21. prosince a přináší nejkratší den a nejdelší noc, protože je severní polokoule nakloněná směrem od Slunce. Tyto změny v délce dne jsou způsobeny tím, jak Země rotuje a jaký úhel svírá se slunečními paprsky.
Stejně dlouhá noc i den při rovnodennosti
Další zajímavý jev se odehrává během rovnodenností, které přicházejí na jaře a na podzim, obvykle kolem 21. března a 23. září. Při rovnodennosti je po celém světě délka dne a noci téměř stejná, což je způsobeno tím, že sluneční paprsky dopadají přímo na rovník. To znamená, že jak severní, tak jižní polokoule dostávají stejnou dávku slunečního světla.
Přestože by se mohlo zdát, že rovnodennost přináší dokonalou rovnováhu mezi dnem a nocí, není tomu tak. Atmosférická refrakce, tedy ohýbání světelných paprsků v atmosféře, způsobuje, že sluneční kotouč vidíme o něco dříve, než ve skutečnosti vyjde, a také ho můžeme sledovat při západu slunce o něco déle. To znamená, že dny jsou ve skutečnosti o pár minut delší než noci.
Pokud by osa rotace Země byla nakloněna více než nyní, zažívali bychom ještě extrémnější rozdíly mezi létem a zimou. Například léta by byla mnohem teplejší a zimy výrazně chladnější. V případě, kdy by byla zemská osa méně nakloněná, by byla roční období méně výrazná, což by vedlo k menším teplotním výkyvům mezi nimi.
Důvod náklonu Země sahá až do doby, kdy se naše planeta teprve formovala. Vědci se domnívají, že Země byla zasažena obrovským tělesem, pravděpodobně velikostí srovnatelným s dnešním Marsem. Tento kolos, označovaný jako Theia, nejenže způsobil náklon Země, ale také z trosek po této kosmické srážce pravděpodobně vznikl Měsíc.
Zdroje: theconversation.com, weather.gov, spaceplace.nasa.gov, en.wikipedia.org.