Jako pozemšťan je snadné uvěřit, že stojíme na místě. Koneckonců nemáme pocit, že se řítíme vesmírem. Přesto jsme.
Jak rychle se tedy Země pohybuje kolem Slunce?
Někteří z nejstarších astronomů v zaznamenané historii navrhli, že žijeme v geocentrickém vesmíru, ve kterém Země leží ve středu všeho. Slunce podle nich rotovalo kolem nás, což způsobovalo východy a západy Slunce – to samé pro pohyby Měsíce a planet. Ale i tehdy existovaly určité věci, které nebyly přesně v souladu s těmito teoriemi. Například někdy planeta ustoupila na obloze, než se obnovila vpřed.
Nyní víme, že tento pohyb tam a zpět - který se nazývá retrográdní pohyb - se děje, když Země "dohání" jinou planetu na své oběžné dráze. Například Mars obíhá dále od Slunce než Země. Takže v jednom bodě příslušných oběžných drah planet Země dohoní Rudou planetu a míjí ji. Když projíždíme kolem Marsu, pohybuje se na obloze dozadu a poté, co jsme prošli, zase dopředu.
Dalším důvodem, proč si lidé začali uvědomovat, že možná nejsme středem vesmíru, byl pohled na paralaxu nebo zjevnou změnu polohy hvězd vůči sobě navzájem. Pro jednoduchý příklad paralaxy zvedněte ukazováček před obličejem na délku paže. Podívejte se na to pouze levým okem a zavřete pravé oko. Poté zavřete pravé oko a levým se podívejte na prst. Zdánlivá poloha prstu se mění. Je to proto, že vaše levé a pravé oko se dívá na prst z mírně odlišných úhlů.
Totéž se děje na Zemi, když se díváme na hvězdy. Trvá asi 365 dní, než oběhneme Slunce. Pokud se na hvězdu (nacházející se relativně blízko nás) podíváme v létě a znovu se na ni podíváme v zimě, její zdánlivá poloha na obloze se změní, protože se nacházíme v různých bodech naší oběžné dráhy. Hvězdu vidíme z různých pohledů. S trochou jednoduchého výpočtu, pomocí paralaxy, můžeme také zjistit vzdálenost k této hvězdě.
Jak rychle se točíme?
Rotace Země je konstantní, ale rychlost závisí na tom, v jaké zeměpisné šířce se nacházíte. Zde je příklad. Obvod (vzdálenost kolem největší části Země) je podle NASA zhruba 24 898 mil (40 070 kilometrů). (Tato oblast se také nazývá rovník.) Pokud odhadnete, že den má 24 hodin, vydělíte obvod délkou dne. To vytváří rychlost na rovníku asi 1 037 mph (1 670 km/h).
V jiných zeměpisných šířkách se však nebudete pohybovat tak rychle. Pokud se přesuneme do poloviny zeměkoule na 45 stupňů zeměpisné šířky (buď na sever nebo na jih), vypočítáte rychlost pomocí kosinusu (trigonometrické funkce) zeměpisné šířky. Dobrá vědecká kalkulačka by měla mít k dispozici funkci kosinus, pokud nevíte, jak ji vypočítat. Kosinus 45 je 0,707, takže rychlost otáčení při 45 stupních je zhruba 0,707 x 1037 = 733 mph (1 180 km/h). Tato rychlost klesá více, jak jdete dále na sever nebo na jih. Než se dostanete na severní nebo jižní pól, vaše rotace je opravdu velmi pomalá - trvá celý den, než se roztočí na místě.
Vesmírné agentury rády využívají rotaci Země. Pokud například posílají lidi na Mezinárodní vesmírnou stanici, preferované místo k tomu je blízko rovníku. Z Floridy proto startují například nákladní mise na Mezinárodní vesmírnou stanici. Díky tomu a startu ve stejném směru, v jakém se točí Země, rakety zrychlí, aby mohly létat do vesmíru.
Jak rychle Země obíhá kolem Slunce?
Rotace Země samozřejmě není jediným pohybem, který ve vesmíru máme. Naše oběžná rychlost kolem Slunce je podle Cornella asi 67 000 mph (107 000 km/h). Můžeme to vypočítat základní geometrií.
Nejprve musíme zjistit, jak daleko Země cestuje. Země obíhá kolem Slunce asi 365 dní. Orbita je elipsa, ale pro zjednodušení matematiky řekněme, že je to kruh. Takže oběžná dráha Země je obvodem kruhu. Vzdálenost Země od Slunce – nazývaná astronomická jednotka – je podle Mezinárodní unie astronomů 92 955 807 mil (149 597 870 kilometrů). To je poloměr (r). Obvod kruhu je roven 2 x π x r. Za jeden rok tedy Země urazí asi 584 milionů mil (940 milionů km).
Protože se rychlost rovná vzdálenosti ujeté za čas, rychlost Země se vypočítá vydělením 584 milionů mil (940 milionů km) 365,25 dnem a vydělením výsledku 24 hodinami, abychom získali míle za hodinu nebo km za hodinu. Země tedy urazí asi 1,6 milionu mil (2,6 milionu km) denně, neboli 66 627 mph (107 226 km/h).
Jak se pohybují Slunce a galaxie?
Slunce má svou vlastní oběžnou dráhu v Mléčné dráze. Slunce je asi 25 000 světelných let od středu galaxie a Mléčná dráha má průměr nejméně 100 000 světelných let. Podle Stanfordské univerzity jsme asi v polovině cesty z centra. Zdá se, že Slunce a sluneční soustava se pohybují rychlostí 200 kilometrů za sekundu, neboli průměrnou rychlostí 448 000 mph (720 000 km/h). I při této vysoké rychlosti by sluneční soustavě trvalo kolem Mléčné dráhy asi 230 milionů let.
Mléčná dráha se také pohybuje v prostoru vzhledem k jiným galaxiím. Asi za 4 miliardy let se Mléčná dráha srazí se svým nejbližším sousedem, galaxií v Andromedě. Oba se k sobě řítí rychlostí asi 70 mil za sekundu (112 km za sekundu).
Vše ve vesmíru je tedy v pohybu.
Co by se stalo, kdyby se Země přestala otáčet?
Není žádná šance, že budete vymrštěni do vesmíru právě teď, protože zemská gravitace je tak silná ve srovnání s jejím rotujícím pohybem. (Tento druhý pohyb se nazývá dostředivé zrychlení.) V nejsilnějším bodě, který je na rovníku, působí dostředivé zrychlení proti zemské gravitaci pouze asi o 0,3 procenta. Jinými slovy, ani si toho nevšimnete, ačkoli na rovníku budete vážit o něco méně než na pólech.
NASA říká, že pravděpodobnost, že Země zastaví rotaci, je v příštích několika miliardách let „prakticky nulová“. Teoreticky, pokud by se však Země náhle přestala pohybovat, mělo by to hrozný efekt. Atmosféra by se stále pohybovala původní rychlostí rotace Země. To znamená, že vše by bylo smeteno ze země, včetně lidí, budov a dokonce i stromů, ornice a kamení, dodala NASA.
Co kdyby byl proces pozvolnější? Toto je pravděpodobnější scénář v průběhu miliard let, řekla NASA, protože Slunce a Měsíc se tahají za rotaci Země. To by dalo lidem, zvířatům a rostlinám dostatek času, aby si na změnu zvykli. Podle fyzikálních zákonů by nejpomalejší, jak by Země mohla zpomalit rotaci, byla 1 otáčka za 365 dní. Této situaci se říká „sluneční synchronní“a přinutila by jednu stranu naší planety, aby byla vždy obrácena ke slunci, a druhou stranu, aby byla trvale obrácena pryč. Pro srovnání: Měsíc Země je již v rotaci synchronní se Zemí, kde jedna strana Měsíce vždy směřuje k nám a druhá strana je proti nám.
Ale zpět ke scénáři bez rotace na vteřinu: Kdyby se Země přestala točit úplně, došlo by k dalším podivným efektům, uvedla NASA. Za prvé, magnetické pole by pravděpodobně zmizelo, protože se předpokládá, že je částečně generováno rotací. Ztratili bychom naše barevné polární záře a pravděpodobně by zmizely i Van Allenovy radiační pásy obklopující Zemi. Pak by Země byla proti zuřivosti Slunce nahá. Pokaždé, když vyslal výron koronální hmoty (nabité částice) směrem k Zemi, narazil by na povrch a zaplavil vše zářením. "Jde o významné biologické nebezpečí," řekla NASA.
