Mathematical Geography - MZ330P47Z

• Title: Matematická geografie
• Czech title: Matematická geografie
• Guaranteed by: Department of Physical Geography and Geoecology (31-330)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2019
• Semester: winter
• E-Credits: 5
• Examination process: winter s.:
• Hours per week, examination: winter s.:2/2, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: RNDr. Marek Křížek, Ph.D.
• Teacher(s): doc. RNDr. Zbyněk Engel, Ph.D.; RNDr. Filip Hartvich, Ph.D.; prof. RNDr. Jan Kalvoda, DrSc.; RNDr. Marek Křížek, Ph.D.; RNDr. Miroslav Šobr, Ph.D.

Annotation

English

Last update: RNDr. Marek Křížek, Ph.D. (17.12.2019)

Mathematical geography covers a wide range of knowledge on the shape, size, movements, structure and other physical features of the Earth related to geographical phenomena. It is concerned with a basis of terrestrial astronomy, geophysics, geodesy and physical geography. Present-day opinions on the evolution of the Sun, planets, and other bodies of the solar system are presented. Position of the Earth, the Solar System and our Galaxy in the universe as a whole is discussed. Considerable attention is devoted to geographical aspects of movements of the Earth, Moon and Sun, and to eclipses, tides and measurements of time. Principles of gravimetry, seismology, geomagnetism, thermal and electric fields of the Earth are explained.

Czech

Last update: RNDr. Marek Křížek, Ph.D. (25.09.2020)

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.

Literature

Last update: RNDr. Marek Křížek, Ph.D. (02.10.2023)

 Literatura

Brázdil, R. a kol. (1988): Úvod do studia planety Země. SPN, Praha. 365 s.

Brázdil, R., Mucha, L., Okáč, Z. (1981): Matematická geografie. Praha. 273 s.

Čapek, R. (1992): Planetární geografie. Karolinum, Praha. 84 s.

Emiliani C. (1992): Planet Earth: cosmology, geology, the evolution of life and environment. - Cambridge University Press, Cambridge. 718 s. (vybrané kapitoly)

Hvězdářská ročenka (aktuální vydání). Academia, Praha.

Macháček, M. (2004): Fyzika pro gymnázia – Astrofyzika. Prometheus, Praha, 143 s. Melosh, H.,J. (2011): Planetary surface processes. Cambridge University Press, Cambridge, 500 s. (vybrané kapitoly)

Vanýsek V. (1980): Základy astronomie a astrofyziky. Academia, Praha, 541 s.

 

Další odborná literatura je doporučována ke studiu v průběhu přednášek a cvičení, zejména jde o přehledové články v časopisech Nature, Science, Icarus a výukově zaměřené články např.:

Engel, Z. (2006): Zeměpisné souřadné systémy. Geografické rozhledy. roč. 16, č. 2, s. 2-3. Křížek, M. (2003): Zatmění Měsíce a Slunce, Geografické rozhledy, 12, č.4, s. 90-91. Křížek, M. (2004): Pohyby Země a klima. Geografické rozhledy,roč. 14, č.2, s. 30-31. Křížek, M. (2006): Jak vznikal náš kalendář. Geografické rozhledy. roč. 15, č. 4, s. 2-4. Křížek, M. (2006): Navigace podle hvězd. Geografické rozhledy. roč. 16, č. 2, s. 4-5. Křížek, M. (2007): Zemětřesení. Geografické rozhledy. roč. 17, č. 2, s. 2-3. Křížek, M. (2015): Gravitace a tíhové pole Země. Geografické rozhledy, roč. 24, č. 4, s. 2-3. Křížek, M. (2016): Slunce, Měsíc a mořské dmutí. Přírodovědci.cz, roč. 5, č. 3, s. 20-21. Křížek, M. (2016): Přírodní cykly. Geografické rozhledy, roč. 26, č. 2, s. 2-3. Křížek, M. (2017): Voda ve sluneční soustavě. Geografické rozhledy, 27, 1, s. 30-33. Křížek, M. (2019): Oběh Země kolem Slunce. Geografické rozhledy, 28, 3, s. 4-9. Křížek, M. (2019): Magnetické pole Země. Přírodovědci.cz,roč. 8, č. 4, s. 12-13. Křížek, M. (2020): Slunce hýbe časem. Vesmír, 99, 10, s. 586‒587, Křížek, M. (2021): Železnice a čas. Geografické rozhledy, 31, 2, s. 18‒21. Křížek, M., Šobr, M. (2022): Barvy nebe. Geografické rozhledy, 32, 2, s. 4‒5.Šobr, M. (2006): Jak se měří čas. Geografické rozhledy. roč. 15, č. 4, s. 8-9. Šobr, M., Křížek, M. (2022): Roční a denní pohyby Slunce a hvězd po obloze. Geografické rozhledy, 32, 2, s. 6‒9. Šobr, M., Křížek, M. (2022): Optické jevy na obloze způsobené rozptylem světla na vodních kapičkách. Geografické rozhledy, 32, 2, 1. strana přebalu.

Requirements to the exam

Last update: RNDr. Marek Křížek, Ph.D. (23.06.2021)

Podmínkou udělení zápočtu je účast na cvičeních, vypracování zadaných úloh v požadované kvalitě a úspěšné vykonání písemného testu.

Podmínkou účasti na zkoušce je získání zápočtu.

Podmínka absolvování předmětu: úspěšné vykonání zkoušky.

 

Syllabus

Last update: RNDr. Marek Křížek, Ph.D. (01.06.2022)

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.