Zvětšit obrázek

Grafické znázornění analemy s vloženým datem. K celkovému tvaru přispívají společně jak tvar zemské dráhy tak i sklon její osy. Jejich efekty se sčítají.

Hvězdářská ročenka pro letošní rok uvádí, že vzdálenost Země – Slunce je nejmenší 3. ledna v 1 hodinu SEČ. V tento moment obě kosmická tělesa dělí 147,1 miliónu kilometrů. Někoho možná v tomto okamžiku napadne otázka, proč tedy v našich končinách panuje zima? Je-li Slunce nejblíže, nemělo by být spíše léto?

O tom, že Země obíhá kolem Slunce víme už od dob Mikuláše Koperníka a Johannese Keplera. Její dráha není kruhová, ale mírně eliptická. Nepatrná, nicméně nenulová výstřednost způsobuje, že vzdálenost Země od Slunce se během roku mění asi o 5 miliónů kilometrů, což jsou zhruba 3,3%. Slunce je pak od Země nejdále na počátku července. Pokud by tento mechanismus byl zodpovědný za změny ročních období, fungoval by správně na polokouli jižní nikoliv však na té naší, severní.

Ovšem střídání ročních období je způsobeno něčím jiným – sklonem zemské osy. Ten činí 23,5 stupně od kolmice k rovině oběžné dráhy. Díky tomu je vždy jedna ze zemských hemisfér více ke Slunci nakloněna a druhá naopak od něj odvrácena. První zmíněná je vystavena dlouhým hodinám slunečního záření a samotné Slunce zde během dne vystoupá vysoko nad obzor. Na této polokouli panuje léto, zatímco na polokouli odvrácené je tomu naopak. Dny jsou krátké, Slunce jen velmi nízko nad obzorem a sluneční paprsky dopadají na Zemi pod malým úhlem.

Ovšem i proměnlivá vzdálenost Země od Slunce má své důsledky pro intenzitu ročních období. Právě skutečnost, že Země prochází perihelem své dráhy během zimy na severní polokouli a v afelu se nachází v průběhu léta zmírňuje rozdíly mezi teplotami během těchto ročních období. A na jižní polokouli je tomu naopak. Ve srovnání s polokoulí severní jsou zde zimy drsnější a léta naopak teplejší.

Jiným z důsledků pohybu po eliptické dráze je nekonstantní rychlost oběhu Země kolem Slunce. Zatímco v lednu je Země nejrychlejší, v červenci je její oběžná rychlost menší. Výsledkem je křivka zvaná analema a také tzv. časová rovnice, která bývá graficky znázorněna na slunečních hodinách.

Analema je křivka, kterou získáte pokud budete po celý rok vždy ve stejný čas zaznamenávat polohu Slunce na obloze. Na Zemi má tato křivka tvar osmičky (viz. obrázek). Nejnižší bod křivky odpovídá zimnímu slunovraty, bod nejvyšší naopak slunovratu letnímu. Střed osmičky pak znázorňuje polohu Slunce o rovnodennostech. To je důsledek sklonu zemské osy.

Takto by vypadala analema na Marsu, který má sice podobný sklon osy jako Země (25,2 stupně) ale výrazně vyšší excentricitu dráhy. Kredit:  Space.

Ke tvaru analemy ale přispívá i eliptická dráha Země. Kdyby Země obíhala po kružnici, tak Slunce projde meridiánem každý den ve stejný okamžik. Analema by měla tvar úsečky. Proměnlivá oběžná rychlost Země ovšem způsobuje, že okamžiky průchodu Slunce místním poledníkem se liší – a závisí na poloze Země na její dráze.

Začneme od zimního slunovratu na severní polokouli a vezměme si dvě planety – Země A s kruhovou dráhou a Země B s dráhou eliptickou (zanedbejme v tomto ilustrativním případě sklon osy). Za 24 hodin se obě Země posunou o určitou vzdálenost na své dráze. V případě B je tato vzdálenost větší. Zatímco na Zemi A prochází Slunce místním poledníkem právě v poledne, na Zemi B je to o 8 sekund později, protože Slunce je zde na obloze o 0,03 stupně východněji. Tento rozdíl není příliš velký, ale každým dalším dnem se kumuluje. Zatímco Země A se pohybuje stále stejnou rychlostí, Země B zpomaluje. Jejich rychlosti se srovnají na počátku dubna. V tomto období je také kumulativní rozdíl obou hodnot největší – dosáhl asi 8 minut. Po jarní rovnodennosti je rychlost Země B stále nižší a nižší a Slunce prochází místním poledníkem stále dříve. V pravé poledne je proto již na západ od meridiánu. Kumulativní rozdíl ovšem nedosáhne tak vysokých hodnot jako tomu bylo zpočátku roku.

Astronomové toto dění popisují tzv. časovou rovnicí, která definuje rozdíl mezi pravým slunečním časem (daným polohou Slunce na obloze) a středním slunečním časem (tedy časem, který ukazují naše hodiny). Maximální odchylka obou časů během roku dosáhne až 16 minut (na počátku října).

Zdroj:
Space.com
Hvězdářská ročenka
www.analemma.com