Člověk je pozemský tvor. Má nastavený vnitřní cyklus, který se neustále opakuje. Stojí za tím cirkadiánní rytmus, která má periodu o délce 20 až 28 hodin. Studie ukazují, že pro zhruba 95 procent z nás perioda trvá 24 hodin a 12 minut.

Točí se, ale každá jinak

Náš vnitřní cyklus je daný otáčkou Země. Čtyřiadvacet hodin trvá, než se Země otočí kolem osy vůči Slunci. To je „synodický den“, tedy den „sluneční“.

Jenže naše planeta se pohybuje po oběžné dráze a vůči své hvězdě se během jedné otočky posune přibližně o jeden úhlový stupeň. Proto den určený vůči vzdálené hypotetické stálici je trochu kratší, měří 23 hodin, 56 minut. To je hodnota „siderického dne“, kterému se také říká „hvězdný“.

Názorně to vysvětluje animace amerického astrofyzika Jamese O‘ Donoghuea. 

Earth actually rotates in 23 hrs 56 min, relative to distant stars — a Sidereal Day. However, Earth takes 24 hours to rotate relative to the Sun — a Solar Day.
Earth's orbit leads to this difference as seen in vid. This has no direct relation to leap years, which I explain next! pic.twitter.com/JlaOXxIiZw

— Dr James O'Donoghue (@physicsJ) April 29, 2020

Vizionář Elon Musk však prorokuje, že člověk se stane meziplanetárním druhem, jinak zanikne s tím, jak na Zemi skončí podmínky pro život. A dny na cizích planetách se až mnohonásobně liší od dnů pozemských. Budeme muset žít s pozemskými vnitřními hodinami v cizím prostředí.

Jak výrazně se dny na cizích planetách mohou lišit, můžeme předvést na naší Sluneční soustavě. Ukazuje to další z animací O‘ Donoghuea porovnávající rychlost rotace a délku dnů na Zemi a dalších planetách soustavy i na Jupiterově měsíci Ceresu.

Tam, kde je den delší než rok

V animaci vidíte, že délkou dne je Zemi nejbližší Muskův vysněný Mars. Hvězdný den tam trvá 24 hodin 37 minut a 22 sekund. Rozdíl byste ani nepoznali.

U jiných planet se však délka dne výrazně liší. A to i u na Venuše, byť tato planeta bývá nazývána dvojčetem Země. Den tam trvá téměř 243 dnů pozemských. Venuše přitom oběhne Slunce za 224 dnů. Den je tedy delší než rok.

Je to způsobeno hlemýždí rotací Venuše. Tato planeta se otáčí kolem své osy obvodovou rychlostí pouhých 6,5 kilometrů za hodinu. Pro srovnání rotační rychlost naší planety je 1670 kilometrů za hodinu.

Našinec by patrně očekával, že nejdelší den bude na největší planetě – Jupiteru. Jenže tam uběhne už za 9 hodin, 55 minut. Příčinou je zběsilé otáčení planety – Jupiter rotuje rychlostí 45 300 kilometrů za hodinu.

Poměřováno zemskými měřítky je největší kuriozitou Merkur. Planeta, která je v naší soustavě nejmenší, ale i nejbližší Slunci, se otočí kolem vlastní osy za necelých 59 pozemských dnů. Její pomalá rotace je nicméně příčinou toho, že sluneční den na Merkuru trvá 176 pozemských dnů, zatímco rok pouhých 88.

A pro úplnost si můžeme připomenout, že délka dne na přírodní družici Země - Měsíci, kde by lidé měli v příštích letech založit svou základnu - tvoří 29,5 dne pozemského. Protože však Měsíc nemá atmosféru, ve které by se sluneční paprsky rozptýlily, optický rozdíl mezi dnem a nocí tam není tak výrazný jako na Zemi. Obloha tam je temná, anebo ještě temnější.

Jak se planety roztočily?

A proč se vlastně planety točí kolem své osy? Je to dáno jejich vznikem z částí rotujícího disku mlhoviny. Když hmota houstla (padala ke středu), bylo to obdobné situaci, kdy krasobruslařka přitahuje nohy i ruce a roztáčí piruetu.

Fyzika to vysvětluje zákonem o zachování momentu hybnosti. Z něj vyplývá, že když zmenšíte poloměr rotace, tak se zvýší úhlová rychlost.

Od jisté doby - poté, co se planety přestaly zahušťovat - však rotace planet, včetně Země, zpomaluje vlivem slapových sil, které jsou důsledkem různých gravitačních sil. U menších a méně hmotných planet to nastává rychleji než u plynných obrů.

Z animace je také patrné, že každé rotující těleso má vlastní osu otáčení. Její sklon je definován úhlem vůči kolmici na rovinu oběžné dráhy tělesa. Tyto odchylky jsou dány gravitačním působením ostatních těles i srážkami planet s velkými tělesy.

Spánkový rytmus je grunt

Zkušenosti s pobytem astronautů na vesmírné stanici ISS každopádně ukazují, že lidské tělo ve vesmíru za sebou nemůže nechat svůj pozemský rytmus. Není divu, vždyť ho evoluce vytvářela desítky tisíc let.

Pro výkonnost astronautů je proto důležité, aby si zachovali přirozený spánkový rytmus, ačkoli zažijí každý den patnáct východů Slunce.

(Toto je rozšířená a aktualizovaná verze článku, který jsme vydali 11. 9. 2021.)