Pohyb Země

*Vyrostl jsem v domě obklopeném 300 let starým dubem. A možná právě tam začala moje fascinace tím, jak se přizpůsobujeme našemu neustále se měnícímu fyzickému prostředí. Jako dítě jsem se naučil žít v neustálé rovnováze s přírodou, protože byla doslova součástí našeho domova. Nebylo třeba ji ovládat, ale reagovat na ni. V zimě jsme dávali pozor na slabé větve, které by se mohly pod náporem těžkého sněhu zlomit a prorazit nám střechu. Na jaře a v létě jsme sledovali spoluobyvatele našeho dubu, jako jsou veverky, veverčáci a tesaříci, kteří v našem domě působili spoušť, když si dělali své. A na podzim jsme trávili hodiny hrabáním listí, které náš dům pohřbívalo pod zlatavou vrstvou spadaného listí. Když se probírám svou krabicí s výtvarnými díly z dětství, vidím, jak úzce byl svět přírody součástí mého života. Měla jsem pocit, že s ním žijeme! Neseděly snad všechny domy posazené na stromech? Nebo ještě lépe, podle kresby, kterou nakreslila moje sestra, nebyly všechny domy v podstatě stromy?! Vyrůstal jsem s jedinečným pohledem na to, jak je Země pomíjivá a živá a jak neustálé změny, dokonce i v geologickém měřítku, ovlivňují náš každodenní život. Země je dynamická. Všechno od větrných bouří po oceánské vlny přímo souvisí s předvídatelným rytmem neustálého pohybu Země. Ukazuje se, že pohyb začal již v počátcích galaxie, ještě předtím, než se Země vůbec zformovala. Na začátku naší cesty do fyzikální geografie se vrátíme na počátek... všeho. Jmenuji se Alizé Carrère a toto je Crash Course Geography.*

Geografie je především o zhodnocení "velkého obrazu", který odhaluje geografické zákonitosti a procesy, jež vytvářejí prostředí Země a podporují vše živé. Ve velkém, velkém obraze, před 13,7 miliardami let, vznikl vesmír. O fyzikálních souvislostech bychom si mohli povídat celý díl seriálu - a také jsme to dělali! -- ale abychom se dostali k příběhu Země, musíme si přiblížit galaxii Mléčnou dráhu. V jednom vzdáleném rameni jedné ze 125 miliard galaxií se asi před 4,5 miliardami let zhroutil pod vlastní gravitací vířící oblak plynu a prachu, zvaný sluneční mlhovina. Otáčel se stále rychleji a zplošťoval se do disku. Téměř veškerý materiál mlhoviny byl vcucnut do jejího středu a vytvořil Slunce, ale nepatrný zlomek procenta se roztočil ven. A právě z něj se zformoval zbytek Sluneční soustavy - včetně Země. Dopady této dramatické události můžeme dodnes pozorovat na pohybu Země a ostatních planet a asteroidů v naší sluneční soustavě. Dny našeho víření a kroužení ještě nejsou za námi. Země se otáčí neboli rotuje kolem pomyslné osy, která vede od severního pólu přes střed planety k jižnímu pólu.

Jednou se Země kolem své osy otočí za necelých 24 hodin, tedy za jeden den. Na rovníku se Země ve skutečnosti otáčí rychlostí asi 1600 kilometrů za hodinu, což alespoň mému mozku v podstatě zní jako "velmi rychle". Abychom si ale opravdu uvědomili, co se děje, použijme referenční bod: geparda, jednoho z nejrychlejších zvířat na Zemi. Gepard může vyvinout rychlost až 120 kilometrů za hodinu, aby srazil impalu, kterou pronásleduje. Ne, ne antilopu. Ty by určitě dokázali chytit, ale já mluvím o autě - na dálnici! Otáčení Země na rovníku je stále 13krát rychlejší než maximální rychlost geparda. Na rovníku se pohybujeme nejrychleji, protože musíme otočit celý obvod Země, abychom se dostali zpět na místo, odkud jsme vyjeli. Pokud se však nacházíme kdekoli jinde, pohybujeme se po mnohem menším kruhu. Pokud se tedy nacházíme v Petrohradě na 60 stupních severní šířky, naše rychlost bude jen asi poloviční než na rovníku: 830 kilometrů za hodinu, tedy asi sedmkrát rychlejší než náš gepard. A na obou pólech je to rychlost geparda... dřímajícího. Takže každý den, zatímco si čistíme zuby, stojíme ve frontě na banány nebo dokonce spíme, se pohybujeme rychleji, než se gepardovi kdy zdálo. Tedy pokud nežijete poblíž severního nebo jižního pólu.

Všechno a všichni lidé na Zemi - včetně atmosféry - rotují s námi. Proto si neuvědomujeme, že se otáčíme. Nemáme žádné blízké pohybující se objekty, s nimiž bychom mohli pohyb Země porovnat. Zatímco trčíme na povrchu, může nám v omezené míře pomoci hlavní objekt na naší obloze, Slunce. Zdá se, že se pohybuje, protože se Země otáčí, což v průběhu dne mění náš pohled na Slunce. Kdybychom se vznášeli nad severním pólem, Země by se otáčela proti směru hodinových ručiček. To vytváří dojem, že Slunce vychází na východě, při stoupání se pohybuje po obloze a pak zapadá na západě. A kdybychom se pak na Zemi dívali z dálky, jako astronauti na Měsíci, skutečně bychom viděli, jak se Země otáčí, protože bychom se už neotáčeli s ní. Ve skutečnosti bychom dokonce mohli vidět postupný pohyb osvětlovacího kruhu, což je dělící čára, která odděluje polovinu Země, která právě přijímá světlo a sluneční energii, od druhé poloviny, která je ve tmě. I když bychom se museli dívat dost pozorně, abychom si všimli, že Země se netočí dokonale.

Ukazuje se, že Země se netočí jako dokonalý vrchol. Stále se mírně kymácí. Některé z těchto kmitů Země jsou ve skutečnosti předvídatelné. Podobně jako se zpomaluje točící se vrchol, kmitá zemská osa v 26 000letém cyklu známém jako precese, který mění orientaci zemských polokoulí vůči Slunci. Severka, neboli hvězda téměř přímo nad severním pólem, se tak v průběhu času cyklicky střídá s několika hvězdami. Precese je jedním z Milankovičových cyklů pojmenovaných po matematikovi, který je ve 40. letech 20. století odvodil. Milankovičovy cykly ovlivňují zemské klima tím, že mění množství sluneční energie, které na Zemi dopadá. V roce 2000 však kmitání nabralo nečekaný a poměrně "rychlý" směr na východ. Vědci proto s pomocí družic GRACE, které vypustily NASA a Německé středisko pro letectví a kosmonautiku, aby zaznamenávaly údaje o anomáliích v gravitačním poli Země, hledali odpovědi v zemské hmotě. Zjistili, že tání ledu z Antarktidy a Grónska způsobuje zvyšování hladiny moří, což ovlivňuje i pevninské masy, které při rotaci Země tlačí a táhnou. Vliv má ale i využívání vody člověkem v Eurasii! Podzemní voda pod povrchem je využívána rychleji, než ji hydrosféra dokáže přirozeně nahradit, a to po celém světě. Jakmile se však přiblížíme k 45 stupňům severní nebo jižní šířky, mají malé změny velký vliv. Koeficienty v rovnicích, které nejlépe popisují kolísání Země, závisí na zeměpisné šířce a v blízkosti 45. stupně severní nebo jižní šířky jsou tyto koeficienty největší. Jakékoli změny hmotnosti, ke kterým v této oblasti dojde, se tedy zesilují. NASA odhaduje, že suché roky způsobují kývání Země na východ, zatímco ve vlhkých letech se Země kýve na západ. Přesně tak, způsob, jakým využíváme a uchováváme vodu, může Zemi nasměrovat! Nebo ji alespoň o pár centimetrů rozkolísat.

Teď už Země nekolísá jen tak libovolně ve vesmíru. Země se pohybuje po dráze dlouhé 940 milionů kilometrů kolem Slunce, které se říká oběžná dráha. Jedna úplná oběžná dráha je jeden oběh, který trvá 365 a čtvrt dne. Což... se do kalendáře moc nehodí. A tak se lidé rozhodli každé čtyři roky přidat do kalendáře jeden den navíc - šťastný přestupný den! Oběžná dráha Země je ve skutečnosti eliptická, jako mírně protáhlý kruh. To znamená, že vzdálenost mezi Zemí a Sluncem se během roku trochu mění. Konkrétně v lednu je Země Slunci nejblíže, neboli v periheliu. A na začátku července je Země od Slunce vzdálena téměř pět milionů kilometrů v aféliu. Naše měnící se vzdálenost od Slunce nemá ve skutečnosti souvislost s každodenním počasím zde na Zemi. Velké změny bychom zaznamenali pouze v případě, že bychom přeskočili například na dráhu Merkuru nebo Saturnu. Všechny planety naší sluneční soustavy rotují a obíhají kolem Slunce po eliptických drahách, i když v dramaticky odlišných časových intervalech. Vzhledem k tomu, jak se sluneční soustava zformovala z vířivého disku, o kterém jsme mluvili, většina planet obíhá v rovině ekliptiky, pomyslné rovině, která obsahuje dráhu Země, nebo blízko ní.

Země se ve skutečnosti odklání o 23,5 stupně od přímky kolmé k rovině ekliptiky - což se pravděpodobně stalo poté, co do ní před miliardami let narazilo nějaké jiné vesmírné těleso. Všechny tyto pohyby spolu s tvarem Země ovlivňují množství slunečního svitu, které dopadá na jednotlivé části planety. Což uvádí do pohybu procesy pro ony větrné bouře a oceánské proudy a dokonce i počasí - to vše ovlivňuje, kde pěstujeme určité potraviny a co potřebujeme ke stavbě přístřeší. V geografii, abychom byli konkrétnější, když mluvíme o pohybu energie, nazýváme sluneční svit insolace, což je zkratka pro příchozí sluneční záření. To pohání různé zemské systémy, jak jsme o tom mluvili v minulém díle. Protože Země je trochu baculatá koule, insolace nakonec není všude stejná. Pouze na jednu zeměpisnou šířku dopadají nejintenzivnější a nejkoncentrovanější přímé paprsky. Zbytek dostává šikmé paprsky, které musí projít větším množstvím atmosféry, která světlo odráží a rozptyluje. Takže. Máme Zemi, která se otáčí kolem nakloněné osy, směřuje určitým směrem, je na eliptické dráze a sluneční energie na její povrch dopadá pod různými úhly. To zní jako recept na něco! Rozhodně ne na katastrofu. Spíš jako... recept na život na Zemi! Množství slunečního záření, které k nám dopadá, je zodpovědné za vše, od toho, kolik potravin jsme schopni vypěstovat, přes to, kolik vody se pohybuje po planetě, až po to, zda musíme nosit těžký kabát, když jdeme ven. Jinými slovy, to, jak se Země pohybuje, mění roční období.

Nejlepším způsobem, jak pochopit průběh ročních období, je sledovat Zemi po její oběžné dráze a sledovat oslunění. Dne 21. prosince, neboli o prosincovém slunovratu, je jižní pól přikloněn ke Slunci. Vše jižně od 66,5 stupně jižní šířky na antarktickém kruhu dostává 24 hodin denního světla. A v poledne budou sluneční paprsky přímo nad obratníkem Kozoroha, neboli nad čárou zeměpisné šířky označující 23,5 stupně jižní šířky. To je nejsilnější oslunění, které jižní polokoule dostává, a je to vrchol léta. Náklon Země však znamená, že o prosincovém slunovratu je severní pól od Slunce odkloněn. Vše severně od 66,5 stupně severní šířky na polárním kruhu zažívá celých 24 hodin tmy. Díky slabému oslunění je severní polokoule v zimě. Jak Země pokračuje po své dráze, úhel Slunce vůči Zemi a délka dne se na severní polokouli postupně zvětšují. Blízko 21. března neboli březnové rovnodennosti není zemská osa nakloněna ani ke Slunci, ani od něj. A osvětlovací kružnice - čára mezi dnem a nocí, kterou vidíme z vesmíru - prochází oběma póly, což přináší všem místům na Zemi stejnou délku dne a noci. Na severní polokouli nastalo jaro a na jižní polokouli je to první oficiální den podzimu. Kolem 21. června pak nastává červnový slunovrat.

A přesně opačné podmínky než při prosincovém slunovratu: severní pól je přikloněn ke Slunci, zatímco jižní pól je odkloněn. V poledne svítí Slunce přímo nad obratníkem Raka, což je linie zeměpisné šířky označující 23,5 stupně severní šířky. Obratník Raka a obratník Kozoroha označují hranice na Zemi, kde může Slunce svítit přímo nad hlavou. Na žádném z těchto pólů nebude Slunce nikdy přímo nad hlavou. A konečně kolem 21. září dosáhneme zářijové rovnodennosti. Opět platí, že zemská osa není nakloněna ke Slunci ani od něj, takže na pólech je stejná délka dne i noci. Jenže tentokrát je na severní polokouli podzim a na jižní polokouli jaro. Roční období - a vše, co znamenají pro to, jak jsme se přizpůsobili - jsou možná jen díky procesům, které se daly do pohybu doslova ještě předtím, než Země vůbec vznikla. Kdyby se Země neotáčela, polovina planety by byla ledovým žalářem a polovina by hořela. Kdyby se Země neotáčela, délka dne by zůstala pevná, ale na celém světě by byla drasticky nerovnoměrná. Naše životní rozhodnutí jsou pohybem Země značně ovlivněna.