Astronomické cykly

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Rotační perioda[editovat | editovat zdroj]

Rotační periodou se v astronomii rozumí doba potřebná k dokončení jedné otáčky objektu kolem jeho rotační osy. U tuhých těles je rotační perioda jednoduchou veličinou, ale u tekutých (kapalných či plynných) objektů je doba otáčky jiná na rovníku a jiná pro rovnoběžku poblíž pólu. Pro obří plynnou planetu jako je např. Jupiter existuje tzv. interní rotační perioda určovaná z rotace jeho magnetického pole.

Rotační periody Slunce a jeho planet
Slunce 24,66 dnů (pro rovník) asi 35 dnů poblíž pólů
Merkur 58,6462 dnů (58 dnů + 15,5088 hodin)
Venuše 243,0185 dnů (225 dnů)
Země 0,997 268 dnů (23,9344 hodin = 86 164 s)
Měsíc 27,321 661 dnů (synchronní s oběhem)
Mars 1,025 957 den (24,622 962 hodin)
Jupiter 0,413 538 021 dne (9 h 55 min 29,685 s)
Saturn 0,444 009 2592 dne (10 h 39 min 22,400 00 s)
Uran 0,718 333 333 dne (17 h 14 min 24,000 00 s)
Neptun 0,671 250 00 dne (16 h 6 min 36,000 00 s)

Oběhové cykly[editovat | editovat zdroj]

Existuje více možností, jak vymezit dobu trvání (periodu) oběhu těles - planety, např. Země, kolem hvězdy (Slunce) nebo dobu oběhu měsíce kolem planety anebo hvězdy kolem těžiště galaxie:

  • Siderická perioda je doba potřebná k plnému oběhu ve vztahu k velmi vzdáleným hvězdám, stálicím. Tato perioda je považována za pravou oběhovou periodu (planety nebo jejího měsíce).
  • Synodická perioda (měsíc) je doba, která uplyne mezi dvěma stejnými fázemi planety či jiného vesmírného tělesa se Sluncem (synod = setkání). Je to tedy doba potřebná k tomu, aby se objekt (planeta) znovuobjevil na stejném místě oblohy ve vztahu k Slunci při pozorování ze Země, která uplyne mezi dvěma následujícími konjunkcemi se Sluncem, takže jde o zdánlivou oběhovou periodu planety. Synodická perioda se od siderické liší, protože Země sama obíhá kolem Slunce.
  • Drakonická perioda (rok) je doba, která uplyne mezi dvěma průchody planety bodem (ascending point), ve kterém planeta z jihu na sever protne ekliptiku) neboli Dračí hlavou.
  • Anomalistická perioda (rok) je doba, která uplyne mezi dvěma průchody planety svým perihéliem – bodem svého největšího přiblížení ke Slunci. Liší se od siderické periody, protože osa planety obvykle vykonává pomalý precesní (nebo recesní) pohyb.
  • Tropická perioda (tropický rok) je doba, která uplyne mezi dvěma průchody nulovým pravým ascendentem. Je lehce kratší než siderická perioda, protože jarní bod vykonává precesní pohyb.

Oběh planet kolem hvězdy - rok[editovat | editovat zdroj]

Siderický rok a siderické periody slunečních planet[editovat | editovat zdroj]

Siderický rok je doba, za kterou se Slunce vrátí na stejnou polohu na zemské obloze z hlediska hvězdné klenby. Siderický rok je doba oběhu Země kolem Slunce a je roven 365,25636042 středních solárních dnů. Siderický rok je o 20 minut a 24 sekund delší než tropický rok.

Siderické periody planet jejich oběhu kolem Slunce
Merkur Venuše Země Mars Jupiter Saturn Uran Neptun Pluto
0,241 0,615 1 1,881 11,87 29,45 84,07 164,9 248,1

Údaje jsou uvedeny v tzv. juliánských rocích (1 juliánský rok = 365,25 standardních dnů, přičemž 1 standardní den = 24 x 3600 = 86 400 sekund).

Tropický rok[editovat | editovat zdroj]

je doba mezi dvěma po sobě jdoucími průchody Slunce bodem jarní rovnodennosti. Má délku 365,24220 středních slunečních dnů (365 d 5 h 48 min 45,71 s). Staroegyptský rok se svou délkou 365 dnů byl tedy o 0,2422 dnů kratší, takže rozdíl jednoho dne se projevil již za 4 roky. Juliánský rok délky 365,25 dne byl o 0,0078 dne kratší, takže rozdíl jednoho dne se projevil za 128 let. Gregoriánský rok s průměrnou délkou je oproti tropickému roku kratší o 0,00030 dne, takže rozdíl jednoho dne se projeví za 3 280 let. Novojuliánský rok se od tropického roku liší o pouhých 0,000022 dne, takže rozdíl jednoho dne by se projevil až za 45 000 let.

Oběh galaxie - galaktický rok[editovat | editovat zdroj]

Slunce i se soustavou svých oběžnic je okrajovou součástí Galaxie (Mléčné dráhy), která jako celek rotuje kolem své osy. Slunce tedy obíhá kolem středu Galaxie a v Harvardově-Smithsonově Centru pro Astrofyziku v americkém Cambridge v roce 1999 poprvé určili, že doba oběhu Sluneční soustavy kolem středu Galaxie trvá zhruba 226 (212 až 240) milionů let. Tato oběžná perioda je někdy nazývána galaktický rok. Vyjdeme-li z toho, že Země vznikla zhruba před 4,65 miliardami let, znamená to, že dnes Země (se Slunečné soustavou) uskutečňuje svůj 22. či 23. oběh kolem středu Galaxie.

Oběh Měsíce kolem Země - měsíc[editovat | editovat zdroj]

Také oběh družice (nebeského měsíce) kolem planety může být (časový) měsíc siderický anebo synodický:

Siderický měsíc[editovat | editovat zdroj]

je doba, za kterou se Měsíc při svém oběhu kolem Země vrátí na stejnou polohu na obloze z hlediska nebeské klenby, mezi stálicemi. Siderický měsíc zemský je roven 27,321 661 (zaokrouhleně 27 1/3) dnů.

Synodický měsíc[editovat | editovat zdroj]

je doba, za kterou se Měsíc vrátí do stejné polohy vůči Slunci z hlediska pozemského pozorovatele. Protože Země obíhá Slunce, zabere Měsíci nějakou dobu (poté, co dokončí svůj plný oběh kolem Země – siderický měsíc) než ji dožene a vrátí se do stejné polohy vzhledem ke Slunci. Tento delší cyklus se nazývá synodický měsíc (podle řeckého syn hodo = s cestou : tj. Měsíc cestuje se Sluncem) nebo také doba lunace. Doba lunace kolísá mezi 29,27 a 29,83 dny, dlouhodobý průměr činí 29,530 588 dnů (29 d 12 h 44 min 2,8 s) – přibližně 29 ½ dne.

Kalendářní cykly[editovat | editovat zdroj]

Sluneční (Juliánský) cyklus[editovat | editovat zdroj]

Solární (Juliánský) cyklus je 28letý cyklus juliánského kalendáře, který se týká týdne. Protože přestupný rok se objevuje každé čtyři roky a rok může začínat v jednom ze sedmi dnů týdne, tak rok začíná daným dnem v týdnu (například nedělí) vždy jednou za 28 let. Tento cyklus se vyskytuje I u gregoriánského kalendáře, ale je přerušen v letech 1700, 1800, 1900, 2100, 2200 (které nejsou přestupnými roky).

Gregoriánský cyklus[editovat | editovat zdroj]

Gregoriánský cyklus, kterého užívá gregoriánský kalendář, trvá 400 let a má přesně 146 097 dní, což dělá přesně 20 871 týdnů. Kalendářní roky se obvykle značí nedělními čísly vyjadřujícími, na kolikátý den připadne první neděle v novém roce. Solární cyklus tedy odpovídá cyklu, v němž se opakuje sekvence (posloupnost) nedělních čísel. Právě proto, že jde o cyklus nedělních čísel (a neděle se např. v angl. nazývá Sun-day = den Slunce), nazývá se cyklus solárním (sol = slunce). Odchylka mezi délkou gregoriánského roku a délkou oběhové periody Země naroste za 5000 let na 1 den.

Novojuliánský (Milankovičův) cyklus[editovat | editovat zdroj]

Novojuliánský (Milankovičův) cyklus přestupnosti (vkládání dne 29. února) v ročnících končících na dvě nuly trvá 900 let. Byl navržen v roce 1923 profesorem bělehradské univerzity Milutinem Milankovičem.

Zatímco v gregoriánském kalendáři se z jinak nepřestupných roků se dvěma nulami na konci stává přestupným každý čtvrtý po třech nepřestupných, v novojuliánském se stanou přestupnými vždy střídavě čtvrtý (po 3 nepřestupných) a pak pátý (po 4 nepřestupných). Dva přestupné roky se dvěma nulami se tak opakují v cyklu 900 let , ostatních 7 těchto roků jsou nepřestupné a v gregoriánském jsou dva přestupné roky se dvěma nulami v cyklu 800 let (a zbylých 6 roků je nepřestupných). Vyznačíme-li nepřestupné netučně a přestupné tučně, jsou nepřestupnými / přestupnými roky podle periody

  • gregoriánské: 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300, 3400,
  • novojuliánské 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300, 3400.

Novojuliánská perioda (2 přestupné roky století z 9) vystihuje dobu oběhu Země kolem Slunce (délku slunečního roku) s chybou 1 celého dne za 43 500 let (zatímco gregoriánský cyklus má chybu 1 celý den již za 5000 let). Do roku 2399 má ovšem lidstvo dost času na rozhodnutí, zda převede gregoriánský kalendář na kalendář novojuliánský (rozdíl mezi oběma nastává až k únoru 2400).

Metonův (měsíční) cyklus[editovat | editovat zdroj]

Metonův (měsíční) cyklus (neboli Enneadecaeteris = devatenáctice) je společných násobkem tropického roku a synodického měsíce. 19 tropických roků (= 6939,602 dne) se liší od 235 synodických měsíců (= 6939,688 dne) asi o 2 hodiny, což vydá na plný den (24 hodin) každých 219 roků.

Tato aproximace je použita v židovském kalendáři. Řecký astronom Meton ji zavedl okolo roku 432 př. n. l. Je také použita pro výpočet data Velikonoc. Je zajímavé, že Homér v Odyseji nechává Odyssea, aby se vrátil ke své Penelopě přesně devatenáct let poté, co opustil svou rodnou Ithaku.

V typickém lunisolárním kalendáři má většina lunárních roků 12 měsíců, ale některé roky mají jeden měsíc navíc. Tento nadpočetný měsíc se nazývá interkalární nebo embolismický (česky: hrudný) měsíc. V každé Metonově 19 letém cyklu je zařazeno 7 interkalárních měsíců. V Babylonském, Židovském a Atickém kalendáři mají 3., 6., 8., 11., 14., 17., a 19. rok Metonova cyklus po 13 měsících. Metonův cyklus zahrnuje dva méně přesné subcykly a to „osmici“ (Octaeteris) s 8 lety = 99 lunací (s odchylkou pětina dne za rok) a „jedenáctici“ s 11 lety = 136 lunací (s odchylkou sedminy dne za rok).

Metonův cyklus sám o sobě je subcyklem správnější periody 334 let = 4131 lunací s odchylkou 1/11598 dne za rok. Meton aproximoval svůj cyklus v celkové délce 6940 dnů 125 dlouhými měsíci (po 30 dnech) a 110 krátkými měsíci (po 29 dnech)......

Kallippův cyklus[editovat | editovat zdroj]

Kallippův cyklus je čtyřnásobkem Metonova cyklu (4 x 19 = 76 let) minus jeden den. Trvá 27 759 dní a 940 lunací a rozdíl mezi 76 ročním oběhy Slunce a 940 lunacemi vydá na plný den jednou za 553 let. Kallippův cyklus začal letním slunovratem roku 330 př. n. l. a byl užit například v Ptolemaiově Almagestu, kde jsou Timocharisova pozorování přiřazena 47. roku Kallippova cyklu (283 př. n. l.) na základě toho, že osmého Anthesterionu byly Plejády zakryty Měsícem.

Kallippův kalendář původně užíval jména měsíců z athénského kalendáře, ale pozdější astronomové jako Hipparchos dávali přednost jiným kalendářům včetně kalendáře egyptského. Ptolemaiův Almagest poskytuje některé přepočty mezi Kallipovým a egyptským kalendářem – například, že 8. anthesterion 47. roku Kallippova cyklu je ekvivalentní 29. athyru 465. roku od nastolení Nabonassara králem Assyrie (26. února 747 př. n. l..)

Hipparchův cyklus[editovat | editovat zdroj]

Hipparchos objevil kolem r. 125 př. n. l. potřebu další opravy kalendáře. Zjistil, že rovnodennost se oproti Kallipovu cyklu posouvá o půl dne za 150 let. Navrhl tedy cyklus, který je o den kratší než čtyřnásobek cyklu Kallipova, takže trvá 304 (76 x 4)let = 3760 (940 x 4) lunací = 111 035 dnům. Hipparchovy opravy nebylo nikdy využito - zřejmě proto, že Řecko se v roce 146 př. n. l. dostalo pod nadvládu Říma, a Římané neměli pro matematiku příliš pochopení.

Sóthidská perioda (Veliký rok)[editovat | editovat zdroj]

Sóthidská perioda (Veliký rok) trvá 4 x 365 = 1460 let. Je to doba, za kterou se datum podle egyptského kalendáře (s neměnnou délkou roku 365 dní) vrátí do stejného dne z hlediska ročního období. Za tu dobu uplynulo 1461 egyptských roků (= 1460 roků juliánských).

Scaligerova juliánská perioda[editovat | editovat zdroj]

V roce 1583 vydal francouzský učenec Joseph Scaliger učené pojednání s názvem „Nové dílo o zdokonalení letopočtu“, ve které navrhoval uvádět místo dat a roků pořadí dnů v tzv. dnech juliánské periody, přičemž počátek této periody stanovli na 1. leden roku 4713 př. n. l. Jedna Scalingerova perioda trvá 7980 let, což je součin 28letého slunečního kruhu (období potřebné k tomu, aby se pořadí dnů v měsíci vrátilo ke stejnému pořadí dnů v týdnu), 19letého (Metonova) měsíčního kruhu a 15leté indikce (bylo v Římské říši období, po jehož uplynutí se vybírala mimořádná daň a byla znovu vyměřena pravidelná daň. (28 × 19 × 15 = 7980).- Datum libovolného kalendáře lze přepočítat na dny této juliánské periody - označované jako Juliánské dny - J. D.. Židovský letopočet začíná podle našeho kalendáře 7. října 3761 př. n. l., což je 347998. den juliánské periody a značíme jako 347 998 J.D. Podobně počátek křesťanské éry (1. ledna roku 1) se podle Salingera zapíše jako 1 721 058 J. D. Salingerovy Juliánské dny si oblíbili zejména astronomové.

Jiné cykly[editovat | editovat zdroj]

Platonský rok[editovat | editovat zdroj]

Platonský rok neboli Velký rok nebo Rovnodennostní cyklus je doba potřebná k jednomu úplnému cyklu precese rovnodenností – zhruba 25 700 let (v literatuře je obvykle uváděno 26 000 let). Ve skutečnosti není trvání toho cyklu konstantní, protože rychlost této obecné precese se se mění s časem. Velký rok se uplatnil v mayském kalendáři.

Chaldejský cyklus (perioda SAROS)[editovat | editovat zdroj]

Chaldejský cyklus byl objeven Chaldejci v Babylonii již v 7. století př. n. l. pro předpovědi zatmění Slunce a Měsíce. Jeho délka činí 223 synodických měsíců (= 6585 1/3 dnů = 18 roků 11 dní 7 hodin a 43 minut) a za tuto se vyskytne 15 úplných, 11 prstencových a 15 pouze částečných zatmění Slunce. Například po zatmění Slunce z 11. srpna 1999 v Evropě bude následovat podobné zatmění Slunce 21. srpna 2017. Problém je, že cyklus o 8 hodin (přesně 7 h 43 min) přesahuje cyklus slunečního dne, takže k zatmění Slunce dojde na místě vzdáleném od původního místa o 8 hodinových pásem. Proto je užíván trojnásobný cyklus (54 let + 1 měsíc = 19 756 plných dnů) - trojnásobný Saros nebo exeligmos (v řečtině „otočení kola“).

Cyklus slunečních skvrn[editovat | editovat zdroj]

Cyklus slunečních skvrn (také Schwabeův cyklus nebo Schwabe-Wolfův cyklus) je jedenáctiletý cyklus aktivity Slunce - doba, která uplyne mezi dvěma maximy sluneční aktivity. Poslední maximum nastalo v roce 2001. Cyklus není striktně 11-letý, v minulosti trval někdy jen 9 let jindy až 14 let.

Milankovičovy (klimatické) cykly[editovat | editovat zdroj]

Milankovičovy (klimatické) cykly jsou společným efektem změn v pohybech Země, které mají za následek změny klimatu ve stotisícileté (po 100 000 letech) periodě dob ledových. Jsou pojmenovány po srbském inženýrovi a matematikovi Milutinu Milankovičovi. Příčinami jsou proměny výstřednosti (excentricity) oběžné dráhy Země, osové slapy a precese oběhu Země.