Slunce nás přitahuje svou gravitací, protože je hmotnější než Země. Tvoří bezmála 99 procent hmotnosti veškeré masy sluneční soustavy a má zhruba 333000krát větší hmotnost než Země. Jeho gravitační zrychlení na povrchu je 28krát větší než gravitační zrychlení na povrchu našeho elipsoidu.

Země a vše, co se na ní nachází proto padá do Slunce přitahováno jeho gravitací. A není to žádná metafora ani slovní hříčka, jak upozorňuje na svém webu profesor fyziky na Texaské univerzitě a popularizátor kosmologie Christopher S. Baird.

Nasnadě je ale otázka: Proč tedy nenarazíme do Slunce a neshoříme v jeho žhnoucím kotli?

„Je za tím boční hybnost naší planety. Díky ní, ačkoli padá do Slunce, Země tuto hvězdu míjí,“ vysvětluje profesor Baird.

„Vědci, zabývající se vesmírem, mají pro tento jev název ‚stabilní oběžná dráha‘ nebo ‚uzavřená trajektorie‘. Dráha, po které Země obíhá kolem Slunce, přesněji kolem těžiště sluneční soustavy (barycentra), se však v podstatě skládá z ‚padání a míjení‘. To platí také o dalších planetách,“ upozorňuje fyzik Baird.  

Dám dělovou ránu, bum...

Podstatu oběžných drah ilustruje myšlenkový experiment Isaaka Newtona s dělovou koulí. Newton na tomto zjednodušeném modelu ukazoval, že koule, která nabere dostatečnou rychlost, do zdroje gravitace nikdy nenarazí.

Pokud vystřelíme dělovou kouli z vysoké hory (viz obrázek), gravitace ji přitahuje a ona padá k zemskému povrchu, dokud na něj nedopadne. Vzdálenost, kterou urazí, závisí na její rychlosti (A je pomalejší koule, B rychlejší).

Newtonova dělová koule. | zdroj: volné dílo-Wikimedia Commons Když vypálíme kouli dostatečně rychle, bude (bez odporu atmosféry) stále padat, ale nikdy do Země nenarazí. Planetu bude obíhat po kruhové dráze (C). Přesně to dělají satelity. Aby objekt obíhal kolem Země, stačí mu zkrátka dodat dostatečnou boční rychlost, aby při pádu Zemi minul.

V takovém případě potřebuje koule letět horizontální rychlostí zhruba 7 900 metrů za sekundu vůči zemskému povrchu. Pokud kouli vystřelíme vyšší rychlostí, ale nižší než přibližně 10 000 metrů za sekundu, bude kroužit po eliptické dráze (D). A když jí udělíme ještě vyšší rychlost, opustí Zemi po parabolické nebo hyperbolické dráze (E).

Z tohoto modelu je patrné, že kdyby Země neměla dostatečnou rychlost, zřítila by se do Slunce. A kdyby nepadala do Slunce, tak by zase mohla vyletět z oběžné dráhy.

Obě možnosti by pro lidstvo byly konečnou. V prvním případě by se Země roztavila, ve druhém by se stala bludnou a neobyvatelnou planetou (scénář popsaný tady).  

Naše planeta nicméně neobíhá Slunce rok, co rok po stejné oběžné dráze. Země se od své hvězdy se vzdaluje.

Ruští astrofyzici Georgij Krasinsky a Viktor Brumberg, kteří se zabývali nebeskou mechanikou, v roce 2004 vypočítali, že naše jedinečná planeta se od Slunce vzdaluje o 15 centimetrů za rok, s odchylkou 0,8 milimetru.

Co postrkuje Zemi od Slunce?

Existuje pro to několik vysvětlení. Za prvé – Slunce ztrácí část své hmoty v důsledku erupcí a slunečního větru, a tím klesá jeho gravitační přitažlivost. Za druhé – zvětšující se vzdálenost má na svědomí temná energie.

A za třetí – naše hvězda a Země se vzdalují v důsledku slapových sil. Tyto síly stojí také za vzdalováním Měsíce od Země o 4 centimetry za rok.

Takové vysvětlení je pokládáno za nejvěrohodnější. Tým japonských astronomů (zde) dospěl k závěru, že gravitace našeho titěrného elipsoidu nepatrně, avšak vytrvale působí na Slunce. Důsledkem slapových sil je zpomalování rotace obou těles za současného zvětšování poloosy dráhy obíhajícího tělesa. To znamená, že průměrná vzdálenost Země od Slunce (byť nepatrně) roste.