O tom, jak se Země pohybuje

Ahoj, tady Michael z Vsauce. Máte nejlepšího přítele,
který je tu pro vás 24/7/365? Je mi líto, ale to nestačí. Pokud by na něj opravdu byl spoleh, byl by tu pro vás
24,0000006/7/365,2421891. A George Washington
se narodil 22. února 1732. Alespoň nám to říkají. Nicméně kronika jeho rodiny uvádí,
že se narodil 11.

února 1731/1732. Takže co z toho, pane pravdomluvný? A to se ani neptejte na rok 1752. V Rusku rok 1752 vypadal celkem normálně, ale mrkněte, co se ten rok
dělo v Britském impériu. Nic zvláštního až na září,
kdy po druhém dni v měsíci následoval čtrnáctý. To bylo jedenáct dní prostě vymazáno? Kam se poděly?
Co se tenkrát stalo? Je na čase zpochybnit čas
a to, jak se Země pohybuje.

Sdružení těchto dvou
vedlo k několika podivným věcem. Všichni máme rádi časosběrná
videa hvězd pohybujících se po obloze, ale jsme to ve skutečnosti
my, co se pohybuje. Razíme si cestu vesmírem obrovským
mokrým kamenným vozidlem zvaným Země a obloha je naším čelním sklem. Díváme-li se svrchu na severní pól,
točíme se proti směru hodinových ručiček. Západ nahání východ. Vždycky jsem si to pamatoval podle toho,
že USA je divné zvíře s hlavou z Maine a nohama z Texasu a Floridy,
které běží dopředu.

Ale nejenže se točíme,
také obíháme okolo Slunce na rovině nakloněné k našemu
otáčení pod úhlem o velikosti 23,4°. V tomhle měřítku se z toho
celkem zvedá žaludek, ale z tohoto pohledu můžete vidět, že východ a západ slunce je jen
Země natáčející vás směrem k Slunci a pak směrem od něj. Tenhle pohyb způsobuje váš východ, vaše poledne – okamžik, kdy je
slunce na obloze nejvýše – a konečně západ slunce.

Abychom tenhle pohyb
probrali podrobněji, pojďme si povídat o polednících. Na jednom se právě teď nacházíte. Váš poledník je jen čára vedoucí
od jižního pólu k severnímu skrze vaší současnou pozici. Je to čára zeměpisné délky.

Oproti tomu jsou horizontální
čáry, které jsou na šířku, když je sever nebo jih nahoře.
Říká se jim zeměšířka. Tedy spíše zeměpisná šířka. Když je váš poledník
namířen přímo na Slunce, je pro vás slunce nejvýše na obloze,
nastává pro vás poledne. V tuhle chvíli dochází k zajímavé věci. Všechny vaše stíny směřují
přímo na jeden z pólů, pokud se však nenacházíte
v subsolárním bodě.

Subsolární bod je bod na zemském
povrchu přímo pod Sluncem. Pořád někde je, můžete zjistit
jeho současnou polohu na internetu, odkaz jako vždy v popisku. V subsolárním bodě jsou
stíny vrhané přímo dolů, takže mohou snadno zmizet. Dvakrát ročně subsolární
bod protne Havaj – jediné místo v USA, kde je na souši. Když k tomu dojde,
říká se tomu poledne Lahaina.

To znamená husté slunce. Po tuhle krátkou dobu vypadají
vertikální objekty nepřirozeně, jako kdyby tam nepatřily, jako kdyby je tam někdo přidal
ve Photoshopu beze smyslu pro skutečnost. Socha v Honolulu od Isamua
Noguchiho zvaná Nebeská brána celý rok vrhá pokroucený stín
s výjimkou poledne Lahaina, kdy je její stín dokonalý kruh. Nemusíte žít v místě, kde se slunce
objeví přímo nad vámi, ale jednou za každou rotaci Země subsolární bod připadne
někam na váš poledník, což pro vás způsobí poledne.

Technickým pojmem
pro toto vaše poledne je lokální zdánlivé pravé poledne. Hodinky na vašem zápěstí
a hodiny na vašem mobilu vám nesdělují váš lokální
zdánlivý solární čas, protože už před dávnou
dobou jsme si uvědomili, že kdyby každý poledník
měl svůj vlastní čas, osoba jen pár kilometrů od vás
by se s vámi neshodla na čase kvůli tomu, že by viděla jiné stíny.

Takže si města vytvořila svůj vlastní čas. Později se tohle stalo
standardem a vznikla časová pásma. Ale to není vše, co se nám
na stínem určeném čase nelíbilo. Abychom tomu více porozuměli,
musíme se zeptat, co je to den. Očividně je to doba, kterou Zemi
zabere se jednou otočit, že jo?

Ale podle čeho? Všechno ve vesmíru se také
nějakým způsobem pohybuje. Vesmír neobsahuje milimetrový papír, co je v naprostém klidu,
na který bychom si mohli načrtnout dráhy. Můžeme pro to udělat akorát to, že se podíváme na velmi
velmi vzdálené hvězdy. Tak vzdálené, že se podobně jako okolní
krajina při cestě autem stěží pohnou, jak se Země pohybuje.

Vzhledem k nim udělá Země jednu
otočku každých zhruba 23,9 hodin. Tomuhle se říká siderický den.
Siderealný znamená týkající se hvězd. I když je siderický den celkem jednoznačný,
naše hodinky se podle něho neřídí, protože je tu bližší hvězda, jejíž k nám relativní pozice má
na naše životy větší dopad – Slunce. Díváme-li se svrchu na severní pól na proti směru hodinových
ručiček se otáčející Zemi, Země se také pohybuje proti směru
hodinových ručiček okolo Slunce.

Po siderickém dni se Země
na své oběžné dráze trochu pohnula, takže se musí otočit ještě více,
aby stejný poledník opět mířil na Slunce. Na téhle delší definici jednoho otočení
jsou založeny moderní kalendáře a hodiny. Říká se tomu sluneční den. Ale jde o tohle: to, co musí Země
dotočit, aby dokončila sluneční den, se den ode dne mění. Naše hodinky se řídí podle
průměru času, který to zabere, takže v průběhu roku jdou napřed
a pozadu vzhledem k Slunci.

Tohle je graf slunce. Obrázek
každodenní dráhy slunce po obloze. Kdyby hodiny ukazovaly
lokální zdánlivý solární čas, a vy byste vyfotili
každý den v poledne oblohu, měli byste získat linii sluncí. Ale ve skutečnosti se děje tohle:
v průběhu roku se vám bude zdát, že vám jdou hodinky pozadu, pak napřed
pak pozadu a pak zase napřed O tomhle problému se vědělo
nejméně od starověku, i když příčina byla neznámá.

Abychom tyhle dva sdružili,
byla vytvořena rovnice času. V tomhle smyslu rovnice znamená sdružit. Rovnice času byla použita na to,
co říkaly hodinky, aby byl vypočítán skutečný čas –
ten, co ukazovaly sluneční hodiny. Některé přepychové hodiny
nazývané rovnicové hodiny tohle dělaly za vás, ale časem
jsme to vzdali, vzdali jsme to a řekli: ''Ne, skutečný čas se neřídí podle slunce,
řídí se podle našich vynálezů.'' Tenhle přechod byl významný.


Lidstvo tak dospělo. Je to jako poprvé si uvědomit,
že jste silnější než vaši rodiče. Uvědomili jsme si, že naše stroje
na sledování času jsou pravidelnější, a kvůli nim jsme zanevřeli na stroje
na sledování času, které poskytovala příroda. Ale co způsobilo tenhle nesoulad? Jak se ukázalo, všechno
se to točí okolo otáčení, okolo způsobu, jakým
Země obíhá okolo Slunce. Kdyby byl rovník pořád
namířen směrem ke Slunci a kdyby Země obíhala
Slunce pořád stejnou rychlostí, subsolární bod by během roku
vždy byl na rovníku a doba, kterou by Zemi trvalo dokončit
sluneční den, by vždy byla stejná.

Ale tohle se neděje. Za prvé je oběžná dráha
Země trochu eliptická, takže se její rychlost během roku mění. Když na začátku ledna obíhá
okolo Slunce rychleji, doba pro otočení, která je potřeba
navíc pro vykonání slunečního dne, je delší, než když je od Slunce dále
a když se pohybuje pomaleji.

Je toho víc. Protože je Země nakloněna,
subsolární bod je během roku posouván po kruhu, co není rovník, takže mění směr. Pohybuje se severovýchodně, pak se vyrovná
a pohybuje se jihovýchodně, než se vyrovná a začne
se opět pohybovat severovýchodně. Během doby, kdy se subsolární bod kvůli
oběhu Země posouvá většinou východně, předhání otáčení Země rychleji.

Je potřeba více času,
aby byl dokončen den. Čirou náhodou žijeme v době,
kdy oba z těchto dvou jevů – delší a kratší dny jsou
zhruba stejně dlouhé, takže se vyruší, kvůli tomu je
18. září téměř o minutu kratší než nejdelší den roku –
22. prosince. Pro obyvatele severní polokoule
je v prosinci přes den nejméně světla, ale celý sluneční den od jednoho
východu slunce k druhému je pro všechny na Zemi 22.

prosince
tím nejdelším dnem v roce. Lidé na severu ho jen
stráví povětšinou ve tmě. Naklonění Země neovlivňuje jen délku dne, také ovlivňuje délku roku. To protože naklonění Země
způsobuje roční období. Na polovině Země nakloněné
směrem ke Slunci je stejné množství slunečního záření rozprostřeno
po menší ploše než na té druhé, takže je tam na stejnou plochu
větší množství tepelné energie.

To způsobuje léto a zimu
pro druhou polovinu. Doba, kterou Zemi zabere otočit se
z jednoho ročního období do toho samého, se nazývá sluneční nebo také tropický rok. Je to velice praktický způsob,
jakým definovat rok, protože přesně zahrnuje
všechna roční období, jelikož je založen na orientaci
Země, jenž je způsobuje. Ale problém je v tomhle:
počet slunečních dní, které se ve slunečním roce
nachází, není celé číslo.

Je to skoro 365, ale po tolika
slunečních dnech uplyne ještě čtvrt dne, než znovu začne sluneční rok. To z navrhování kalendáře dělá
spíš navrhování kalené. Kdyby vás kalendář měl
rok s pouze 365 dni, po čase by se posouvaly
data pryč z ročních období, ve kterých předtím byly. Pokud však tahle čtvrtka otočky
nejde po každých čtyřech letech sečíst, aby vydala za den.

1. března je teď o den napřed, takže když každé čtyři roky odložíte
březen přidáním dne navíc do února, přidáte přestupný den,
jsme zpátky v sedle. Přestupné dny nepřidávají
dny do vašeho života, prožijete jich stále stejný počet,
mění se jen to, jak jim říkáme. Ale komu by mohlo vadit, že jsme
každé čtyři roky o den napřed? Jeden den není nic,
stěží si toho všimnete. Ale časem...

Kdyby zakladatelé Ameriky vyhlásili
nezávislost nejen od Británie, ale také od přestupných dní a zrušili je, dnes o 240 let později by jejich kalendář
byl napřed o dva měsíce vůči pozici Země. Tím by nejstudenější dny v Americe
byly v květnu a nejteplejší v říjnu. Jeden den každé čtyři roky
přidává známý juliánský kalendář. Po jeho představení roku
46 př. n. l. Juliem Ceasarem byl v západním světě po dlouho
dobu standardním kalendářem, po více než tisíciletí.

Ale není dokonalý. Podívejte se zblízka. Přestupné dny posouvají
kalendář o kousek moc daleko, protože jsem lhal. 365,25 slunečních dní
v jednom slunečním roce není. Skutečné číslo je o trochu
menší a každý rok se mění v závislosti na dlouhodobých
změnách pohybů Země a Slunce, to znamená, že přidat jeden den každé
čtyři roky je jen o trošičku moc.

Rokem 1582 se juliánské kalendáře
zpožďovaly o 10 dní za ročními obdobími ve srovnání s jejich předchozí pozicí. To není špatné, deset dní
a skoro půl druhého tisíciletí? Ale katolické církvi
to vadilo, protože chtěli, aby Velikonoce byly přesně tam,
kde byly před staletími. Astronomové té doby si uvědomili, že když přestupné dny posouvají
kalendář příliš daleko za roční období, prostě jich udělají méně,
aby se vše vyřešilo.

Konkrétně bychom museli mít o tři
přestupné dny méně každé čtyři století. Aby toho dosáhli, vytvořili pravidlo, které říkalo, že každé čtyři roky
budou i nadále přestupné, kromě roků dělitelných stem, pokud
se však nedají beze zbytku vydělit čtyřmi sty. To odstraňuje tři přestupné
dny každých čtyři sta let. 4. října představil papež Řehoř XIII.
tenhle nový kalendář. Je pojmenovaný po něm. Gregoriánský kalendář.

Také odstranil posun, který vzniknul
od dob juliánského kalendáře, a 4. října vyhlásil,
že zítra bude 15. října. 5. až 14. říjen se roku 1582 v zemích,
které se řídily papežem, nekonal. Zbytku světa trvalo staletí,
než to zavedli také. Anglie a její kolonie jako třeba
budoucí Spojené státy americké přijaly gregoriánský
kalendář v září roku 1752, kdy už byly jejich juliánská data
mimo roční období o 11 dní. Kvůli tomu zmizely 3.

až 13. září. Když ho zavedli, první den v roce byl
posunut z března na 1. ledna. To je důvod, proč datum narození
George Washingtona má dvě varianty. I když navazuje na roční
období více než juliánský, gregoriánský kalendář stále není dokonalý. Jeho rozdíl způsobuje, že jsou data
o jeden den mimo roční období každých 3216 let. Byly navrženy jiné kalendáře
jako ten, který vypočítal standupmaths, který se posouvá ještě pomaleji.

Mimochodem jeho videa jsou skvělá. Ale tohle už nechme být. Posaďme se a užijme si pohyb Země,
aniž bychom se ho snažili rozdělit a pojmenovat. Mějte na paměti, že zemské oceány
a tekutiny v ní a další vesmírná tělesa neustále tahají a škubají a šplouchají
a nepatrně mění pohyby Země. Jejich vliv se dá změřit, ale těžko
se ve velkých měřítkách pozná a v krátkodobém intervalu moc neznamená.

Krátkodobý jako život člověka. Díváme-li se shora na severní pól, rovník se točí proti směru hodinových
ručiček při asi 1670 km/hod. Relativně ke Slunci obíhá Země
proti směru hodinových ručiček při asi 108 000 km/hod na dráze, která je vůči jejímu otáčení
nakloněná o 23,4 °. V rámci lokálního sousedství
hvězd naše celá Sluneční soustava putuje při 70 000 km/hod zhruba směrem
k jasné hvězdě Vega v souhvězdí Lyry.

Naše Sluneční soustava je součástí
obrovské galaxie zvané Mléčná dráha. Na rovině nakloněné asi 60 °,
zhruba jako čelní sklo automobilu, díváme-li se svrchu
na severní pól Země, se naše Sluneční soustava žene
ve směru hodinových ručiček okolo středu galaxie
při asi 792 000 km/hod. Naše celá galaxie si také
razí cestu vesmírem. Víme to, protože když byl
vesmír velice mladý, byl tak horký, že elektrony
a protony jen tak poskakovaly a fotony světla se neustále odrážely.

Nemohly urazit velkou
dálku, než se zase odrazily, takže byl vesmír neprůhledný. Ale pak asi o 380 000 let po velkém třesku
se vesmír ochladil tak akorát, aby mohly elektrony
a protony vytvořit vodík. Najednou se fotony oddělily
od této překážkové dráhy a mohly cestovat relativně volně. Vesmír začal být pro světlo průhledný.

Od tohoto okamžiku tyhle rané
fotony cestovaly vesmírem. Každým dnem starodávné fotony, které se naposledy odrazily
od této neprůhledné mlhy, prošly oddělením o světelný den
dále, než se Země teď nachází, a dorazí k nám. Jsou součástí reliktního
mikrovlnného záření. Je viditelné každým směrem. Mikrovlnné i přestože
dříve měly více energie, protože je expanze vesmíru
posunula do červena.

Některé části této radiace jsou
více posunuty do červena než jiné kvůli našemu vlastnímu pohybu vesmírem. Pohyby, o kterých
jsme mluvili, jsme zvládli. Relativně k tomuto
nekonečnému ochlazujícímu se novorozeneckému obrázku vesmíru – k tomu prvnímu a nejstaršímu
měřitelnému světlu máme v rámci Mléčné dráhy
namířeno do míst, kde jsou pro nás souhvězdí Lva a Panny,
rychlostí 2 100 000 km/hod, směrem k věci, které ještě
pořádně nerozumíme.

Nazývá se jednoduše velký atraktor. Takto se na zemském povrchu
pohybujete napříč vesmírem na palubě raketoplánu Země. Dobře, teď zastavte. Tohle je zhruba sto let
pohybu Země vesmírem. Od počátku dráhy, kterou jsme načrtli,
začala vaše životní cesta vesmírem.

Nekoupili jste si na ní vstupenku. Vaši rodiče vás na ní přihlásili
bez vašeho souhlasu. Nicméně je to doslova životní jízda. A jako vždycky, díky za sledování. Právě teď je čas na důležité oznámení. Víte, jak jsme posledních pár let
vypouštěli do světa holiday box? Představuji vám curiosity box od Vsauce. Vytvořili jsme tuhle věc
jako čtvrtroční box.

Přijde vám čtyřikrát do roka
napěchovaná exkluzivními Vsauce věcmi a super geek hračkami,
které jsme vybrali já, Kevin a Jake. Navíc jde jako vždy část výdělku
na výzkum Alzheimerovy choroby. Můžete si ho pořídit
na thecuriositybox.com. Jsem na něj neuvěřitelně pyšný,
běžte se na něj mrknout. A jako vždycky, díky za sledování.