Všetky planéty v našej slnečnej sústave sa pohybujú po eliptickej dráhe okolo Slnka. Táto dráha sa často označuje ako obežná dráha. Obežná dráha Zeme nie je dokonalý kruh, ale slabá elipsa: jej excentricita je približne 0,0167, čo znamená, že Zem sa počas roka mierne približuje a vzdaluje od Slnka. Ak by sme nakreslili dráhu Zeme na hárok papiera ako dokonalý kruh, šírka čiary by bola väčšia ako skutočná eliptická dráha Zeme.

Základné parametre obehu

Obeh Zeme okolo Slnka trvá približne 365 dní. Existujú však rôzne definície roka:

  • tropický rok (základ pre kalendár a ročné obdobia) trvá približne 365,2422 dňa,
  • sidereálny rok (čas potrebný na jeden obeh vzhľadom na vzdialené hviezdy) je približne 365,2564 dňa.

Tento čas sa bežne nazýva rok. Na vyrovnanie rozdielov medzi kalendárnym rokom a časom obehu používame priestupné roky.

Rýchlosť a pohyb Zeme

Rýchlosť obehu Zeme okolo Slnka sa počas dráhy mení podľa zákona zachovania energie: Zem je najrýchlejšia, keď je najbližšie k Slnku, a najpomalšia, keď je najďalej. Priemerná rýchlosť je približne 29,78 km/s, čo zodpovedá približne 107 200 km/h (približne 66 600 mph). Pri perihéliu dosahuje rýchlosť približne 30,3 km/s, pri aféliu približne 29,3 km/s.

Vzdialenosti od Slnka a čas svetla

Najbližšia vzdialenosť Zeme od Slnka (perihélium) je približne 147,1 milióna km (približne 0,983 AU) a najvzdialenejšia vzdialenosť (afélium) je približne 152,1 milióna km (približne 1,017 AU). Rozdiel medzi týmito vzdialenosťami ukazuje, prečo je orbita eliptická, no tento rozdiel nie je hlavnou príčinou ročných období.

Cesta svetla (alebo iného elektromagnetického žiarenia) zo Slnka na Zem trvá približne 8 minút a 20 sekúnd (približne 499 sekúnd), takže udalosti na Slnku sa nás doslova dotknú s touto oneskorenou odozvou.

Prečo máme ročné obdobia

Sezónne zmeny na Zemi sú spôsobené hlavne axiálnym sklonom jej rotácie o 23,44°. Tento sklon spôsobuje, že počas rôznych období roka je jedna polovica planéty viac naklonená smerom k Slnku a prijíma tak viac priameho slnečného žiarenia, zatiaľ čo druhá polovica prijíma menej. Mierne eliptická dráha len jemne moduluje intenzitu prijímaného žiarenia — perihelikum dnes nastáva v čase severnej zimy, čo čiastočne kompenzuje jej chladnejšie a kratšie dni v tejto časti planéty, ale hlavný faktor zmien počasia a dĺžky dňa je axiálny sklon.

Dlhodobé zmeny dráhy: Milankovičove cykly

Obežná dráha Zeme sa mení počas dlhších časových období v dôsledku gravitačných vplyvov ostatných planét, čo je popísané v Milankovičových cykloch. Tieto cykly majú významný vplyv na klimatické výkyvy v geologickom meradle a sú jednou z hlavných príčin veľkých klimatických zmien (napríklad striedania doby ľadovej a medziledových období).

  • Excentricita (změna tvaru dráhy) má cykly približne 100 000 rokov a mení relatívnu vzdialenosť od Slnka.
  • Obliquita (zmena uhlového sklonu osi) kolíše v rozsahu približne 22,1°–24,5° s periódou ~41 000 rokov a ovplyvňuje rozdiel medzi ročnými obdobiami.
  • Precesia (kolísanie smeru osi rotácie) má periody približne 19 000–23 000 rokov a mení, kedy v roku nastáva perihélium vzhľadom na ročné obdobia.

Tieto mechanizmy menia rozloženie slnečného žiarenia (insolácie) na povrchu Zeme a spúšťajú dlhodobé klimatické posuny v kombinácii s ďalšími faktormi (napr. koncentráciou skleníkových plynov, sopečnou činnosťou a oceánskymi prúdmi).

Na záver: Zem obieha Slnko po takmer kruhovej elipse, pohybuje sa rýchlosťou ~29,8 km/s a na ročných zmenách sa podieľa predovšetkým axiálny sklon planéty, pričom dlhodobé zmeny obehu riadia Milankovičove cykly.