Matematická geografie

Sylabus

Syllabus přednášky (představuje i tématické okruhy ke zkoušce):

- Matematická geografie jako nauka, její pojetí a význam pro geografické disciplíny a stručná její historie. Geografické poznatky v kosmogonických hypotézách od starověku po současnost.

- Vesmír, Galaxie, hvězdy, exoplanety, sluneční soustava a postavení Země v ní. Základy planetologie. Hlavní zákony nebeské mechaniky. Nebeská sféra. Zdánlivé pohyby nebeských těles, zejména hvězd, Slunce a planet. Zemská atmosféra - refrakce, scintilace, extinkce, vjem bílého dne.

- Vývoj a stavba Slunce, planet a dalších těles sluneční soustavy. Vliv Slunce na děje na Zemi. Sluneční cykly, Wolfovo číslo, solární irradiace. Charakteristika komet, asteroidů a impaktových událostí na Zemi.

- Tvar a velikost Země. Zjišťování tvaru Země: důkazy kulatosti a měření rozměrů a hmoty planety. Definice geoidu a referenčního elipsoidu. Zeměpisná síť. Zeměpisné a astronomické souřadnice. Výpočty na referenční kouli, sférická trigonometrie. Obzorníkové a rovníkové souřadnice, určování zeměpisné šířky.

- Stavba Země. Desková tektonika. Zemětřesení.

- Pohyby Země: Oběh Země kolem Slunce, rotace Země kolem osy, pohyb kolem barycentra. Zemská osa. Střídání ročních období. Soumrakové jevy, bílé noci, polární dny a noci. Pohyb zemské osy - změna sklonu zemské osy, precese a nutace. Změna výstřednosti ekliptiky. Důsledky pohybů Země. Etraterestriální insolace. Milankovićovy cykly a kvartérní kolísání klimatu.

- Soustava Země - Měsíc. Měsíc, jeho charakteristika, pohyby a měsíční fáze. Zatmění Slunce a Měsíce, specifika jejich pozorování, význam pro historická datování. Příčiny vzniku a proměnlivosti slapových jevů, velikost a geografické důsledky dmutí. Lunární den.

- Základní charakteristiky geofyzikálních polí Země: a) gravitační a tíhové pole Země - tíhové zrychlení, úniková rychlost, gravimetrie, tvar Země, geoid, rozložení hmoty; b) tepelné pole Země -  vnitřní zdroje tepla, hustota tepelného toku, geotermický gradient, konvekce, tepelná historie Země, vulkanismus; c) magnetické pole Země - fyzikální podstata, magnetická deklinace a inklinace a jejich variabilita v prostoru a čase, magnetosféra, její stavba a význam pro život na Zemi, polární záře, paleomagnetismus, magnetické anomálie; d) elektrické pole Země - elektrodynamické a elektrostatické pole, elektrické výboje v atmosféře, vnitřní elektrické pole Země, telurické proudy.

- Definice a měření slunečního, hvězdného a atomového času, historie tvorby a využívání kalendářů. Určování zeměpisné délky.

- Čas a kalendáře. Historie vývoje měření času. Kalendáře a jejich principiální základy. Tropický rok, siderický rok. Synodický a siderický měsíc. Pravý a střední sluneční čas. Moderní měření času - standardizace. GMT, UTC, TAI. Časová pásma. Určování zeměpisné délky. Určování geologického času. Čas a GPS  

Syllabus cvičení, která jsou zaměřena na praktické výpočty, konstrukci a využívání základních pomůcek:

- Shrnutí středoškolských poznatků o sluneční soustavě: Nebeská mechanika, Keplerovy zákony, Newtonův gravitační zákon. Dráhové elementy planet, výpočty vzdáleností ve vesmíru.

- Nebeská sféra; orientace na nebeské sféře; astronomické souřadnice a jejich význam pro budování zeměpisných souřadnic; transformace souřadných systémů. Určení azimutů a výpočet délky oblouku těles na nebeské sféře. Práce s pomůckou pro určování drahových charakteristik nebeských těles.

- Hvězdná obloha; práce s otáčivou mapou hvězdné oblohy; klasifikace hvězd; souhvězdí; zdánlivé pohyby těles na nebeské sféře; měření úhlových vzdáleností

- Zeměpisné souřadnice. Výpočty a měření vzdálenosti na glóbu; Eratosthénův vztah, ortodroma; loxodroma. Astronomické určování zeměpisné šířky. Dohlednost. Dopplerův jev.

- Tvarové a objemové charakteristiky Země; šíření zemětřesných vln - Snellův zákon; určení magnituda pro dané místo na povrchu; úhlová a obvodová rychlost; Archimedův zákon a isostáze. Gravitační a tíhové pole Země, výpočet tíhového zrychlení pro dané místo na Zemi.

- Sluneční hodiny a jejich konstrukce. Vztah mezi pravým slunečním a pásmovým časem. Určení zeměpisné délky z rozdílu místních časů.

- Stanovení množství dopadajícího záření v závislosti na zeměpisné šířce a ročním období. Soumrakové jevy; lom paprsků; refrakce; výpočet počátku a konce občanského soumraku; výpočet trvání polárních dnů a nocí pro dané rovnoběžky.

- Zápočtový test.

Anotace

Předmět se zabývá základy matematické geografie a přináší esenciální poznatky o naší planetě pro dílčí obory geografie a ostaních geověd. Stručně je představen současný stav poznatků fyzikální kosmologie a astronomie, zejména ve vztahu k postavení Země, Sluneční soustavy a Galaxie ve vesmíru.

Dále jsou popsány základní fyzikální jevy probíhající na Zemi a v jejím bližším a vzdálenějším kosmickém okolí, které ovlivňují abiotické a biotické složky krajiny, včetně zprostředkovaného vlivu na lidskou společnost. Jsou vysvětlena měření tvaru, rozměrů a hmoty Země, jsou definovány geoid a referenční elipsoid a jsou popsány v současné době používané druhy souřadnicových systémů a výpočty na referenční kouli.

Jsou představeny základy geofyzikálních polí s ohledem na jejich vliv a interakci s krajinnou sférou. Podrobně jsou probrána témata měření času a tvorby kalendářů.

Zvláštní pozornost je věnována geografickým aspektům pohybů Země, Měsíce a Slunce, zatmění a slapovým jevům, základům gravimetrie, seizmiky, geomagnetismu a studia tepelného a elektrického pole Země. Cvičení z předmětu Matematická geografie jsou zaměřena zejména na praktické výpočty, konstrukci a využívání základních pomůcek.