Měsíční fáze a zatmění

Ještě na přelomu našeho letopočtu bylo střídání měsíčních fází pro mnohé záhadou, přestože již roku 55 př.n.l. toto správně vysvětlil římský básník a filozof Titus Lucretius v díle "De rerum natura", kde tvrdí, že celý měsíční povrch je tmavý a je jen osvětlován Sluncem.

Při oběhu Měsíce kolem Země se totiž neustále mění úhel, která svírají spojnice Měsíce, Země a Slunce a proto nám Měsíc v různých místech své oběžné dráhy ukazuje rozdílně velkou část svého osvětleného povrchu. A z hlediska dnešních znalostí není k tomu co dodat.

V čase, kdy se Měsíc nachází uprostřed spojnice Slunce-Země, je osvětlena jen jeho odvrácená polokoule a pro pozemského pozorovatele je Měsíc v novu. Je-li úhlová vzdálenost Měsíce od Slunce právě 90°, je Měsíc v první a nebo poslední čtvrti. V posledním případě, kdy je naopak uprostřed Země - Měsíc je tedy vzhledem ke Slunci "za Zemí", nastává úplněk. Tehdy odvrácená polokoule tone ve tmě.

Se střídání fází a s oběhem Měsíce kolem Země rovněž souvisí velmi impozantní jevy, které vždy budily a budou budit velkou pozornost - zatmění Slunce a Měsíce.

K zatmění Slunce dochází v době, kdy se měsíční disk promítá na disk sluneční. Měsíc je v novu a zatmění je pozorovatelné jen z úzkého pásu na zemském povrchu, takže ačkoliv jsou sluneční zatmění častějším jevem než zatmění měsíční, tak v daném místě zemského povrchu, právě díky této omezené viditelnosti, jsou sluneční zatmění mnohem vzácnějším úkazem. Navíc jsou možné různé variace slunečních zatmění, neboť díky změnám úhlového průměru Měsíce (Slunce) na obloze v závislosti na vzdálenosti od Země (Slunce) nastávají zatmění částečná, úplná a nebo prstencová.

Čtěte také: Měsíc, náš nejbližší kosmický soused

K zatmění Měsíce dochází v době úplňku. Tehdy se Měsíc vnoří do zemského stínu a nastává úplné a nebo částečné měsíční zatmění. Narozdíl od slunečního zatmění je měsíční zatmění viditelné z celé zemské polokoule, kde je Měsíc právě nad obzorem. Díky této dobré pozorovatelnosti jsou v daném místě zemského povrchu tato zatmění viditelná mnohem častěji než ta sluneční.

Ale proč nedochází k zatmění Slunce (Měsíce) při každém novu (úplňku)? Je to způsobeno tím, že Měsíc kolem Země obíhá v rovině odchylující se o více jak pět stupňů od roviny oběhu Země kolem Slunce. V důsledku toho se Měsíc většinou v době novu a nebo úplňku nachází nad a nebo pod rovinou, než kde by se měl právě nacházet, aby k zatmění mohlo vůbec dojít.

Bez zajímavostí určitě není ani to, že zatmění Slunce a Měsíce se opakují ve zvláštní periodě, kterou staří Řekové nazvali Saros, ale kterou již znali staří Chaldejci před více jak 2 500 lety. Na základě znalosti této periody dokázali a s vysokou přesností předvídat zatmění, čehož najednou ve své historii využili ve svůj prospěch. Věděli, že stejné zatmění se bude v daném místě opakovat za 6 585 dní, tedy za 18 let a 10-11 dní (podle počtu přestupných let v dané periodě).

A proč nám Měsíc ukazuje stále tutéž polokouli? Na svědomí to má tzv. vázaná rotace. Měsíc se totiž kolem své osy otočí za přesně stejnou dobu, jakou potřebuje k tomu, aby právě oběhl Zemi. Avšak to neplatí až tak docela přesně, neboť v důsledku různých poruch oběžné dráhy, kterým se odborně říká librace, nám Měsíc postupně odhaluje nikoliv jen 50% svého povrhu, ale 59%! Ale aby to zase nebylo až tak jednoduché, rozeznávají astronomové hned tři druhy librací - fyzickou, optickou a paralaktickou.

Fyzická librace vzniká tím, že Měsíc nemá, jak jsme si řekli již dříve, přesně kulový tvar. V důsledku tohoto "šišoidálního" tvaru měsíčního tělesa se Země svou gravitací snaží k sobě nasměrovat další měsíční osu, v důsledku čehož nastává neustálý kývavý pohyb, díky němuž můžeme nahlédnout jednou za pravý - západní - okraj a jednou za levý - východní - okraj.

Mnohem většího účinku však dosahuje librace optická. Ta je však, narozdíl od předchozí librace, pouze zdánlivá. Projevuje se jak v délce tak i v šířce a je způsobena tím, že rychlost měsíční rotace je konstantní, kdežto rychlost oběhu, ve shodě s Keplerovými a Newtonovými zákony, se mění, v závislosti na tom, je-li Měsíc v perigeu a nebo apogeu.

Takto vzniká optická librace v délce, která může dosáhnout hodnoty až 6,8. Této librace, tzv. velké nerovnosti si všiml již roku 150 př.n.l. Ptolemaios. Optická librace v šířce je způsobena sklonem měsíční osy vzhledem k rovině oběhu kolem Země, a může dosáhnout hodnoty až 7,9°. Měsíc se na své oběžné dráze jednou "předbíhá" a podruhé zase "opožďuje", takže můžeme nahlédnout až 300 kilometrů za měsíční "okraj".

Poslední librace, paralaktická, je způsobena tím, že Země má vzhledem ke vzdálenosti Měsíce značně velký průměr, takže pozorovatel v Evropě vidí jinou část měsíčního povrchu než například pozorovatel v Americe, a tento rozdíl bude tím větší, čím větší bude vzdálenost těchto dvou pozorovatelů. A v případě, že tito pozorovatelé budou na přesně protilehlých "koncích" Země, bude hodnota paralaktické librace činit něco přes jeden stupeň.

Rovněž Slunce způsobuje v měsíční oběžné dráze poruchy a to v takovém rozsahu, že si jich již všiml Hipparchos! Těmto poruchám odborně říkáme evekce. Další drobné poruchy, kterým říkáme perturbace, způsobují, jak jsme si již rovněž řekli dříve, velké planety - Jupiter a Saturn. Ale jejich popis je velice složitý a přesahoval by rámec této knihy.