2. ZEMLJA V OSONJU2.1 RAZVOJ SPOZNANJ O ZGRADBI OSONJAPTOLEMAJEV GEOCENTRINI SISTEM

- Klavdij Ptolemaj (2. st. n.t.): Almagest (Velika matematina zgradba astronomije), prevladujoi nauk v Starem in Srednjem veku

- Nebo je krogla, ki se vrti- Zemlja je okrogla, miruje in je v srediu vesolja, okrog nje kroijo Luna, Sonce, planeti in zvezde

- Gibanje Sonca in petih planetov (Merkur, Venera, Mars, Jupiter, Saturn) poteka po zamotanih tirih: vsako telo se giblje po majhnem krogu(epiciklu), sredie majhnega kroga se giblje po vejem krogu(deferentu) okrog Zemlje

- V primerjavi z oddaljenostjo zvezd je Zemlja toka- S sistemom je mono pojasniti navidezno gibanje planetov in izraunati vnaprejnje lege planetov

Ptolemajeva zgradba vesolja

Gibanje planetov po epiciklih in deferentih

KOPERNIKOV HELIOCENTRINI SISTEM

- Nikolaj Kopernik (1473-1543): O kroenju nebesnih sfer- V srediu Osonja je Sonce, Zemlja in ostali planeti kroijo okoli njega- Zemlja se vrti od Z proti V, kar povzroa navidezno gibanje zvezd in

Sonca v obratni smeri

- Planeti Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter in Saturn enakomerno kroijo okoli Sonca v razlinih oddaljenostih in z razlinimi obhodnimi asi

- Oddaljenosti zvezd od Zemlje so tako velike, da kroenje Zemlje ne vpliva na njihovo medsebojno razporeditev na nebu

- Leta 1616 je bila knjiga prepovedana, prepoved irjenja nauka je bila odpravljena ele 1833

Kopernikova zgradba vesolja

KEPLERJEVI ZAKONI O GIBANJU PLANETOV

- Johannes Kepler (1571-1630)

- Prvi zakon: Planeti se gibljejo po elipsah, ki imajo Sonce v enem od svojih gori (drugo gorie je prazno)

- Drugi zakon: Daljica, ki povezuje Sonce s planetom, opie v enakih asih enake ploine (planet se giblje po tiru s spremenljivo hitrostjo, najhitreje, ko je najblije Soncu)

- Tretji zakon: Kvadrati obhodnih asov planetov so sorazmerni kubom velikih osi njihovih elipsnih tirov (kubom njihovih povprenih oddaljenosti od Sonca (k = a3 / P2) omogoi izdelavo modela Sonevega sistema v pravih velikostnih razmerjih

Keplerjevi zakoni o gibanju planetov

NEWTONOV ZAKON O SPLONI GRAVITACIJI- Isaac Newton (1642-1727): Principi (1687)- Pojasni zakaj se planeti gibljejo okoli Sonca po eliptinih tirnicah- Dve poljubni telesi se privlaujeta med seboj s silo (F), ki je

sorazmerna produktu njunih mas (m m) in obratno sorazmerna kvadratu razdalje med masnima srediema teh teles (d2 ):

F = G m m/ d2 G konstanta splone gravitacije (6,67 x10-11 m3 / kg s2)

- Tiri planetov so rezultat gravitacije Sonca (in ostalih planetov) in nasprotne sile, ki nastane kot posledica kroenja

2.2 ZGRADBA OSONJA (SONEVEGA SISTEMA)Sonev sistem (Osonje)

- Sestavljajo ga Sonce in nebesna telesa, ki zaradi gravitacijske privlanosti kroijo okoli njega (planeti, sateliti planetov, mali planeti, kometi, meteoriti, medplanetarni plin in prah)

- Ravnine tirov planetov so v priblino v isti ravnini, vsi planeti kroijo okoli Sonca v isti (napredni) smeri (v nasprotni smeri urnega kazalca), v isti smeri se skoraj vsi planeti vrtijo okoli svojih osi, tako kroi veina satelitov okoli svojih planetov

Delitev planetov

- Notranji planeti: gibljejo se med Zemljo in Soncem (Merkur in Venera)- Zunanji planeti: gibljejo se za Zemljinim tirom (Mars, Jupiter, Saturn, Uran,

Neptun, Pluton)- Planeti Zemljinega tipa: majhna masa, velika gostota, trdno povrje, majhna

vrtilna hitrost, atmosfera bogata s kisikom, duikom in ogljikovim dioksidom (Merkur, Venera, Zemlja, Mars)

- Planeti Jupitrovega tira: velika masa, majhna gostota, velika vrtilna hitrost, atmosfera bogata z vodikom, helijem, amonijakom in metanom (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun)

Spremenjen pogled na Sonev sistem 9 planetov do avgusta 2006: Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter,

Saturn, (poznani iz Antike); Uran (1781), Neptun (1846), Pluton (1930)

Sonni sistem do avgusta 2006

Relativna velikost planetov v Osonju

Nova odkritja na robu Osonja v zadnjih desetletjih: Kuiperjev pas (Pluton je samo najveje telo tega pasu), kandidati za nove planeta za Kuiperjevim pasom (Sedna, Ksena)

Generalna skupina Mednarodne astronomske unije (IAU); Praga, avgust 2006

- Nova definicija planeta: Planet je nebesno telo, ki se giblje okoli Sonca in ima dovolj veliko maso, da je v hidrostatinem ravnovesju (njegova lastna tenost prevladuje nad silami v trdni snovi in ga je zgnetla v skoraj okroglo obliko. Planet mora biti prevladujoe telo v svojem obmoju, kar vidimo po tem, da je oistilo okolico svoje tirnice.

- Definicija pritlikavi planet: To je telo, ki zadoa kriterijem za planet, vendar ni oistilo okolice svoje tirnice

- Definicija mala telesa Osonja: Vsa druga telesa v Osonju, ki se gibljejo okoli Sonca in niso lune

Pluton zgubi status planeta (ni oistil svoje okolice), postane pritlikavi planet skupaj z Ceresem, Sedno, Kseno idr.

Kandidati za pritlikave planete

Planeti v spremenjenem Sonevem sistemu

Nastanek OsonjaPred priblino 5 milijardami let se zane

lebdei oblak iz medzvezdne snovi (verjetno zaradi eksplozije zvezde v bliini) kriti in zgoati.

Med krenjem se je zael oblak vrteti okoli teia, kjer nastane protosonce. Ta prazvezda pridobiva energijo z nadaljnjim krenjem, ko se dovolj zgosti, pride v njeni notranjosti do zlivanja jeder nastane pravo Sonce.

Okoli protosonca se snov zbere v protoplanetarni disk iz katerega nastanejo protoplaneti.

Teja snov se zbere v bliini mladega Sonca (nastanejo manji kamniti planeti), laja pa v veji oddaljenosti (plinasti planeti velikani)

2.3 OBLIKA IN DIMENZIJE ZEMLJEZemlja - ploa (Asirci, Babilonci, Stari Egipani, Stari Indijci)

Stari Grki: Zemlja je okrogla ploa,ki jo obliva voda (Okeanos). V srediu je Helada z Olimpom,kjer ive bogovi. Nebo je poveznjen oval, v njem se po notranji strani premika Sonce in ostala nebesna telesa.

Zemlja kroglaPlaton (4.-3.st.pr.n.t.): Krogla je najpopolneja oblika, ki jo lahko ima telo, zato je tudi Zemlja, ki je v srediu vesolja, okrogla.

Dokazi za okroglo obliko:

Priblievanje / oddaljevanjeladje obali

Spreminjanje viine zvezde nad horizontom pri potovanju v meridionalni smeri

Eratostenov (275-194 pr.n.t.) izraun obsega Zemlje kot krogle:- Viina Sonca nad ravnino horizonta najdaljega dne v letu (poletni obrat) v Aleksandriji in Syeni (Asuanu) astronomska meritev- Razdalja med Aleksandrijo in Syeno, ki leita na istem poldnevniku, Syena pa na S povratniku geodetska meritev- 21.6. je Sonce v Syeni v zenitu, v Aleksadriji je zenitna oddaljenost 7,20- Po pravilu o izmeninih kotih je zenitna oddaljenost Sonca v Aleksandriji enaka sredinemu kotu sredie Zemlje-Syena-Aleksandrija

Ker je sredini kot 1/50 polnega kroga (3600 : 7,20 = 50), je tudi lok med Aleksandrijo in Syeno 1/50 obsega Zemlje

: 3600 = l : 2r 2r = l (3600 : ) 2r = 250.000 stadijev

38 km6378 km6340 kmr Zemlje193 km40.009 km39.816 kmOb ZemljeRazlikaPolarni Ob / rEratosten

Zemlja rotacijski (sploen) elipsoid (2/2 17. st.)- Zemljina gravitacija naraa od ekvatorja proti poloma (pri okrogli obliki bi morala

biti na vseh G enaka)- Zemlja je zaradi vrtenja v polarnih predelih sploena in v ekvatorialnih izboena

Hitrost vrtenja Zemlje okoli svoje osi:ve = Ob / 24h 40.076.000 m / 86.164 s 465 m/s (1674 km/h)v = ve cos 460 = 323 m/s (1163 km/h)

- Dokaz za obliko rotacijskega elipsoidaMeritve meridianske stopinje:

Peru ( = 10 31) 110,576 kmLaponska (= 660 20 ) 111,948 km

Zemlja geoid (19. st.)- Gravitacija na Zemlji se ne razporeja v skladu z obliko rotacijskega elipsoida

(rte enake tee ne potekajo tako kot vzporedniki)- Gravitacija je veja ob obalah oceanov (gosteje kamnine pod oceani) kot v

notranjosti kontinentov- Geoid (Listing, 1873): Poenostavljena oblika Zemlje, ki ima povrino povsod

pravokotno na smer gravitacijeShematien prikaz geoidne in Razlike med geoidno in sferoidno obliko sferoidne oblike Zemlje

Zemlja apioid (kardioid)- Asimetrinost S in J Zemljine poloble: Opazovanja tirov umetnih satelitov so

pokazala, da ima Zemlja ob S polu nabreklino, ob J polu udolbino, v nizkih G S poloble je vboena, v srednjih G J poloble pa izboena oblika hruke (apioid) oziroma obrnjenega srca (kardioid)

Mednarodni elipsoid

- Mednarodna zveza za geodezijo in geofiziko: Natanno izmerjene in obvezujoe koliine o obliki, dimenzijah, prostornini, masi, Zemlje

Realna oblika ZemljeApioid

2.4 SISTEM ZEMLJA LUNANastanek Lune: Teorija o poevnem trku- Pred cca. 4,6 milijardami let Zemljo oplazi planetoid velikosti

Marsa- Kovinsko jedro planetoida se zlije z Zemljinim jedrom, kamnita

plaa se segrejeta in premeata- Od planetoida ostane manji kamniti del, ki se izoblikuje v telo

velikosti Lune- Zemljina gravitacija ujame to telo v stabilno kronico okoli ZemljeDokazi: - Podobna starost kamnin Luninega in Zemljinega plaa- Podobna gostota Lune in Zemljinega plaa- Podobna kemijska zgradba kamnin na Luni in Zemljinega

plaa- Na Luni je ve teje hlapnih (Ca, Al, Ti) in manj lahko hlapnih

elementov (Na, K)

Teorija o poevnem trku

Fizikalne lastnosti Lune

- Obseg: 10.920 km- Srednja oddaljenost od Zemlje: 384.400 km- Nima vode (sledi vode) in atmosfere - Relief: morja (nije povrje temneje barve iz bazalta; 30% vidnega dela)

kopna (viji, svetleji predeli)- Temperatura povrja: +130 (110) 0C (dan), -160 (180) 0C (no)- Povprena hitrost na tiru: 1 km/s- Nagnjenost Luninega tira glede na tir Zemlje okoli Sonca: 50- Obhodni as (mesec):

Siderski (zvezdni): 27,3 dniSinodski (lunacija): 29,5 dniDrakonski: 27,2 dni

Primerjava Zemlje in Lune

Vidna stran Lune

Razlika med siderskim in sinodskim mesecem

Gibanje Lune- Revolucija: Gibanje po elipsi (skoraj kronici) okrog Zemlje.

Smer sovpada z revolucijo in rotacijo Zemlje.- Rotacija: Vrtenje okoli rotacijske osi.

Sinhrona rotacija perioda rotacije in revolucije je enaka, z Zemlje vidimo vedno isto polovico Lune temna stran Meseca.

Temna stran LuneGibanje Zemlje in Lune okoli Sonca

Lunine mene (faze)Videz osvetljenega dela Lune kakor ga vidimo z Zemlje, ko Luna kroi okoli nje:1. Mlaj (prazna Luna): Luna je v konjunkciji s Soncem, vzhaja in zahaja z njim. Jo

ne vidimo, Sonce osvetljuje nam nevidno stran.3. Prvi krajec: Zemlja-Luna-Sonce oklepajo pravi kot, Luna je 900 vzhodno (levo)

od Sonca. Z Zemlje vidimo osvetljene poloble Lune izboena stran gleda proti zahodu (Soncu). Luna je vidna v prvi polovici noi, zahaja okoli polnoi.

Mlada Luna: as med mlajem in ipom. Srp z izboenim delom je obrnjen proti zahodu (D Luna se debeli).

5. ip (polna Luna): Luna je glede na Zemljo v opoziciji s Soncem. Polobla, obrnjena proti Zemlji, je v celoti osvetljena. Vzide ob zahodu Sonca, opolnoi je na jugu, zaide ob vzhodu Sonca.

7. Zadnji krajec: Smer Zemlja-Luna-Sonce oklepajo pravi kot. Luna je 900 zahodno (desno) od Sonca. Z Zemlje vidimo osvetljene poloble izboena stran gleda proti vzhodu. Vzhaja okoli polnoi, vidna je v drugi polovici noi.

Stara Luna: as od ipa do mlaja. Srp z izboenim delom je obrnjen proti vzhodu (C Luna crkuje).

Plimovanje (bibavica)- Periodino dvigovanje in znievanje trdne Zemljine skorje, ozraja in vodovja

zaradi gravitacije Lune (3/4 vpliva) in Sonca (1/4 vpliva).- V 24h50min (Lunarni dan) sta praviloma dve plimi in oseki (menjava na cca. 6

ur): Vzrok razlika v velikosti gravitacije v razlinih krajih na Zemlji (na drugi strani je gravitacija ibkeja, zato voda uhaja na drugo stran).

- Sizigalna plima: Sonce-Zemlja-Luna so na isti premici (mlaj, ip), privlani sili se setejeta. Poldnevni tip plimovanja dve plimi in dve oseki v enem dnevu, obiajno je ena plima vija.

- Plima ob kvadraturi: Luna in Sonce vleeta vsak na svojo stran (prvi in zadnji krajec).. Pogosti sta ena plima in ena oseka dnevni tip plimovanja (manja amplituda plimovanja).

Pojav bibavice

Sizigalna plima

Plima ob kvadraturi

Lokalna plima

- Odprti oceani: okoli 0,5 m- Zaprti zalivi, morski prelivi: Rokavski zaliv (do 16 m), zaliv Fundy v Kanadi

(do 21 m) pojav resonance (frekvenca bibavinega toka se ujema z lastno frekvenco vode v zalivu).

Plimovanje v Jadranu- Juni Jadran: bibavina amplituda okoli 30 cm- Severni Jadran: bibavina amplituda do 90 cm (Koper 66 cm, Trst 88 cm)- Visoke plime v S Jadranu: do 2,5 m (sizigalna plima, nizek ZP, jugo)

Visoka plima v Izoli Nizka oseka v Vilianu pri Izoli

Lunin mrk

- Sonce-Zemlja-Luna so na isti premici (Luna je na Zemljinem tiru okoli Sonca ali blizu njega)

- Luna ob ipu zaide popolnoma (popolni Lunin mrk) ali delno (delni Lunin mrk) v Zemljino senco.

- Z Zemlje je mrk viden z vseh krajev, kjer je Luna nad horizontom (popolni Lunin mrk traja do 1h40min).

Sonev mrk

- Z doloene opazovalne toke na Zemlji sta ob mlaju Luna in Sonce natanno v isti vidni liniji (Lunina ploskev nam zakrije Sonevo ploskev optino sta enaki)

- Sonevi mrki so pogosteji od Luninih, vendar vidni na bistveno ojih obmojih (pasovi iroki okoli 100 km, dolgi nekaj 1000 km

Popolni Sonev mrk na Gorikem, 11.8.1999

2.5 ROTACIJA ZEMLJE- Zemlja se vrti okoli navidezne osi, ki gre skozi njeno sredie in jo prebada na

teajih.- V cca. 24 urah naredi en obrat od zahoda proti vzhodu.- Zaradi okrogle oblike se toke na njeni povrini ne vrtijo z enako hitrostjo:

v = ve cos ve = 465 m/s (1674 km/h)

Dokazi za rotacijo- Rotacije Zemlje ne moremo neposredno zaznati, ker smo skupaj z Zemljino

atmosfero udeleenci tega gibanja.- Neposredno vidimo le, da se Sonce, zvezde in planeti vrtijo okoli nebesne osi

(navidezna os, okrog katere poteka navidezno dnevno vrtenje nebesne krogle in je vzporedna z Zemljino vrtilno osjo).

- Ali se vrti Zemlja, ali nebo z zvezdami?

Navidezno vrtenje nebesne oble

Navidezno vrtenje ravnine nihala (Foucaultov poizkus)- Projekcija loka nihanja nihala opie nad polom v eni uri kot 150 (v nijih G

manj), v 24 urah polni kot 3600.- Nihalo niha vedno v isti smeri, ne glede na to, kako se obraa toka, v kateri je

nihalo vpeto (Huyghensov zakon o nihalu).- Vrti se podlaga (Zemlja).

360024:00150902540 30'33:00100 36'45

000:00000Kot v 24has za 3600Odklon v 1hG (o)

- Na ekvatorju dokaz ni izvedljiv (ravnina nihanja in ravnina meridiana ves as sovpadata).

Foucaltovo nihalo

Posledice rotacije ZemljeIzmenjava dneva in noi- V 24h se toke na Zemljinem povrju enkrat nahajajo na strani Zemlje, ki je

obrnjena proti Soncu (dan) in enkrat na nasprotni strani (no).- e je v nekem kraju na Zemlji poldne, je v drugem kraju, oddaljenem od prvega za

1800, polno.- Izmenjava dneva in noi s spreminjanjem osvetljenosti, toplote, zrane vlage in

vetrovnosti vpliva na ivljenjski ritem ivali in rastlin (loveka).- En navidezen obrat nebesne sfere, kot posledica dejanskega obrata Zemlje okoli

njene osi, je asovna enota dan.

asovni pasovi

Coriolisova sila (odklonska sila, deviacijska sila)- Navidezna sila, ki nastopi na Zemljinem povrju pri gibanjih na dalje razdalje,

zaradi razlinih rotacijskih hitrosti tok na Zemljinem povrju in vztrajnosti.- Toke v vijih G imajo manjo rotacijsko hitrost (v istem asu naredijo krajo

pot) od tok v nijih G.- Pri gibanju ohrani telo rotacijsko hitrost izhodia gibanja.- Primer: e se telo giba na severni polobli iz toe v viji G, ki ima manjo

rotacijsko hitrost), tono po meridianu proti toki v niji G, ki ima vejo rotacijsko hitrost, zaostane za ciljno toko, oziroma pride do odklona v desno.

- Pravilo: Na severni polobli se telesa zaradi Coriolisove sile odklonijo v desno, gledanov smeri gibanja, na juni polobli pa v levo.

- Coriolisova sila je zelo pomembna za razumevanjesplone cirkulacije atmosfere (potek morskih tokov).

Plimovanje- Zaradi rotacije zajame plimovanje zaporedoma vse kraje na Zemlji.- Dnevni ritem plime in oseke uravnava ivljenjski ritem tevilnih organizmov

v plimskem pasu.- V predelih sveta z veliko amplitudo plimovanja vpliva na dnevni ritem

gospodarskih dejavnosti loveka (pristaniki as, plimske elektrarne).

Sploenost Zemlje- Zaradi vrtenja okoli svoje osi je Zemlja v polarnih predelih sploena in v

ekvatorialnih izboena (oblika rotacijskega elipsoida).

Organizmi plimskega pasu so prilagojeni obasno izsuenemu oz. slanemu okolju

2.6 REVOLUCIJA ZEMLJEGibanje Zemlje okrog Sonca- Obseg eliptinega tira: 939.200.000 km- Velika os (apsidnica): 299.000.000 km- Mala os: 298.958.000 km- Linearna ekscentrinost: 2.504.000 km

(razdalja med srediem elipse in Soncem)- Perihelij (prisonje): 147.000.000 km- Afelij (odsonje): 152.000.000 km- Smer gibanja: nasprotna smer urinih kazalcev- Hitrost v periheliju: 30,3 km/s- Hitrost v afeliju: 29,3 km/s- Obhodni as: 365,25 dni (1 leto; prestopno leto)- Kardinalne toke:

spomladanski ekvinokcij (sp. enakonoje): 20./21.3.poletni solsticij (pol. obrat, astronomski kres): 21.6.jesenski ekvinokcij (jes. enakonoje): 23.9.zimski solsticij (zim. obrat, astronomski boi): 21.12.

- Solsticijska rta: povezuje oba solsticija- Ekvinokcijska rta: povezuje oba ekvinokcija- Kot med apsidnico in solsticijsko rto: 110

Eliptini tir Zemlje okoli Sonca

Smer rotacije in revolucije

Nagnjenost Zemljine osi- Naklon Zemljine osi od pola ravnine kroenja Zemlje okoli Sonca: 23,50- Naklon Zemljine osi proti ravnini kroenja Zemlje okoli Sonca: 66,50- Naklon ekvatorske ravnine Zemlje proti ravnini kroenja okoli Sonca: 23,50- Zemljina rotacijska os ohranja enak naklon in v asu kroenja Zemlje okoli

Sonca isto smer spreminja se smer vpada Sonevih arkov (toplotni letni asi v srednjih in vijih G).

Nagnjenost Zemljine rotacijske osi

Ohranjanje smeri in nagnjenosti osi pri revoluciji

Dokazi za revolucijo Zemlje- Letna paralaksa zvezde

Pri celoletnem opazovanju zvezd opazimo, da njihova projekcija opie na ozadju zvezdneganeba pot v obliki elipse.

- Navidezno retrogradno gibanje zunanjih planetovKo Zemlja dohiteva planet z daljo obhodno dobo okoli Sonca, je videti projekcija njegovega gibanja kot gibanje v nasprotni smeri.

Posledice revolucije Zemlje in nagnjenosti njene osiToplotni letni asi v srednjih in vijih geografskih irinah- Letni asi so posledica nagnjenosti posamezne poloble med revolucijo

Zemlje k Soncu (poletje) oziroma od Sonca (zima).- Zaradi tega se spreminjata viina Sonca nad ravnino horizonta (amplituda

470) in vpadni kot sonnih arkov: visoko Sonce, strmi vpad sonnih arkov poletje nizko Sonce, poloni vpad sonnih arkov zima

Razmere glede osvetljenosti ob enakonoju (zgoraj) in obratih (spodaj)

- Astronomski letni asias od prehoda Zemlje od ene do druge kardinalne toke:

Astronomski letni asi severne poloble*: Pomlad (20./21.3. 21.6.)Poletje (21.6. -23.9.)Jesen (23.9. 21.12.)Zima (21.12. 21.3.)

Zaradi razline oddaljenosti Zemlje od Sonca med revolucijo in razlinih revolucijskih hitrosti sta severno poletje in pomlad za okoli teden dni dalji od jeseni in zime (pomlad 93-94 dni, poletje 92-93 dni, jesen in zima 89 dni).

- Klimatski (meteoroloki) letni asitiri znailna vsakoletna vremenska obdobja sestavljena iz treh zaporednih

koledarskih mesecev:Klimatski letni asi severne poloble*: Pomlad (1.3. 31.5.)

Poletje (1.6. 31.8.)Jesen (1.9. 30.11.)Zima (1.12. 28. / 29.2.)

- Tropski letni asi: Suha in deevna doba- Arktika, Antarktika: Dolgotrajna zima- Subpolarna obmoja: Dolga zima, kratko poletje, neizrazita pomlad in jesen_____________

* Zaporedje letnih asov na juni polobli je obratno kot na severni polobli