Zatmenie Slnka a Mesiaca

Zatmenia nebeských telies patria medzi najpôsobivejšie a najzriedkavejšie úkazy na oblohe. Ľudia si ich všímali už v dávnej minulosti – niektorí sa ich báli, iní sa ich snažili pochopiť a presne predpovedať. Dnes vieme, že ide o čisto astronomický jav, ktorý súvisí s pohybom Zeme, Mesiaca a Slnka.

Historický pohľad na zatmenia

Už dávne civilizácie pozorovali a zapisovali zatmenia:

u Mayov máme správu o zatmení Mesiaca z 15. februára 3379 pred n. l. (pravdepodobne ide o neskorší spätný výpočet),
približne 2000 rokov pred n. l. poznali starí Číňania pohyb Slnka tak dobre, že dokázali zatmenia predpovedať,
podľa legendy v roku 2137 pred n. l. v Číne popravili cisárskych astronómov Hi a Ho, pretože včas neohlásili zatmenie Slnka,
v roku 1361 pred n. l. v Číne prvýkrát zaznamenali pozorovanie zatmenia Mesiaca,
z roku 1216 pred n. l. pochádzajú prvé úplne nesporné pozorovania zatmenia Slnka,
najstaršie spoľahlivo datované úplné zatmenie Slnka v Mezopotámii je z 15. júna 763 pred n. l.

Babylónski astronómovia dosiahli veľkú presnosť pri meraní:

polohu nebeských telies určovali s presnosťou na 6 oblúkových minút,
čas merali s presnosťou na zhruba tri štvrtiny minúty,
synodický mesiac (čas medzi dvoma splnmi) určili na 29 dní 12 hodín 44 minút 7,5 sekundy – hodnota sa líši od dnešnej iba o niekoľko sekúnd.

Ich najväčším úspechom bolo objavenie a presné určenie periodicity zatmení Slnka a Mesiaca – saros (223 synodických mesiacov ≈ 18 rokov a 11,3 dňa).

Gréci dali astronómii známe mená – napríklad Táles z Milétu (asi 625 – 547 pred n. l.), ktorý 18. mája 603 pred n. l. pozoroval veľké zatmenie Slnka a úspešne predpovedal ďalšie na 28. mája 585 pred n. l.

Prečo práve Zem a Mesiac?

Sústava Zem – Mesiac je v slnečnej sústave výnimočná tým, že:

uhlová veľkosť Mesiaca a Slnka na oblohe je približne rovnaká (asi 0,5°),
vďaka tomu môže Mesiac Slnko pri pohľade zo Zeme takmer dokonale zakryť,
zo Slnka alebo z Mesiaca by sme zas videli zatmenie Slnka spôsobené Zemou.

Zatmenie Slnka z Mesiaca ako prvá zaznamenala automatická sonda Surveyor 4, ktorá pozorovala, ako Zem zakrýva Slnko.

Zatmenie Mesiaca

Zatmenie Mesiaca môže nastať vtedy, keď je Mesiac vo fáze splnu. Napriek tomu k nemu neprichádza pri každom splne, pretože:

dráha Mesiaca je voči rovine dráhy Zeme okolo Slnka (ekliptike) mierne sklonená,
Mesiac preto väčšinou prejde nad alebo pod tieňom Zeme,
zatmenie nastane len vtedy, keď sa Mesiac ocitne blízko uzla svojej dráhy (miesta, kde dráha Mesiaca pretína ekliptiku).

Aby nastalo zatmenie Mesiaca, Mesiac sa nesmie od uzla odchýliť o viac ako približne 16,2°.

Geometria zemského tieňa

Zem vrhá do priestoru kužeľ tieňa, ktorý siaha asi do vzdialenosti 215 polomerov Zeme.
Mesiac obieha vo vzdialenosti približne 60 polomerov Zeme.
V priemernej vzdialenosti Mesiaca má kužeľ tieňa Zeme priemer asi 9300 km, čo je takmer trojnásobok priemeru Mesiaca.
Zatmenie Mesiaca je viditeľné zo všetkých miest na Zemi, kde je v danom čase Mesiac nad obzorom.

Typy zatmenia Mesiaca

Podľa toho, ako Mesiac prechádza tieňom Zeme, rozlišujeme:

úplné zatmenie Mesiaca – celý Mesiac vstúpi do plného tieňa Zeme,
čiastočné zatmenie Mesiaca – iba časť mesačného kotúča je v plnom tieni Zeme,
polotieňové zatmenie Mesiaca – Mesiac prechádza iba polotieňom Zeme, slnečné svetlo je len mierne zoslabnuté, zmena je voľným okom takmer nepostrehnuteľná, preto sa tieto zatmenia často ani nezapočítavajú do štatistík.

Trvanie zatmenia Mesiaca

Približné maximálne trvania:

čiastočné zatmenie Mesiaca – asi 3 hodiny 49 minút,
úplné zatmenie Mesiaca – maximálne 1 hodina 44 minút,
polotieňové zatmenie Mesiaca – až 5 hodín 57 minút.

Zatmenie Mesiaca možno pohodlne pozorovať voľným okom aj ďalekohľadom (sledovanie vstupu kráterov do tieňa).

Popolavý svit a atmosféra Zeme

Zatmenie sa začína dotykom mesačného kotúča s hranicou zemského tieňa. Túto hranicu „kreslí“ zemská atmosféra, ktorá svetlo:

láme a rozptyľuje,
prepúšťa hlavne červené zložky svetla.

Preto je Mesiac aj počas úplného zatmenia mierne osvetlený – hovoríme o popolavom svite. Jas a farba Mesiaca počas zatmenia závisia od stavu atmosféry Zeme: po silných sopečných erupciách môže byť zatmenie nezvyčajne tmavé, keďže vzduch je plný prachu.

Danjonova škála

Relatívnu tmavosť a farbu zatmenia Mesiaca popisuje Danjonova škála L:

L = 0 – veľmi tmavé zatmenie, Mesiac takmer nevidno,
L = 1 – tmavé zatmenie šedej alebo hnedej farby, detaily sú ťažko rozoznateľné,
L = 2 – temne červený tieň, najtmavší v strede; okraje sú svetlejšie,
L = 3 – jasne červený tieň, pri okrajoch prechádza farba do žltej,
L = 4 – veľmi svetlé zatmenie, Mesiac je až ružový, okraje môžu mať modrastý nádych.

Periodicita zatmení Mesiaca

Zatmenie Mesiaca nastáva, podobne ako zatmenie Slnka, vtedy, keď sú Slnko, Zem a Mesiac takmer na jednej priamke v blízkosti uzla Mesiacovej dráhy. Frekvencia sa tiež opakuje s periódou saros:

počas jedného cyklu saros nastane približne 28 zatmení Mesiaca,
približne polovica z nich býva úplných,
v priebehu jedného kalendárneho roka môžu nastať najviac tri zatmenia Mesiaca.

Zatmenie Slnka

Úplné zatmenie Slnka patrí medzi najpôsobivejšie úkazy, aké môžeme na oblohe vidieť. Začína sa vždy čiastočným zatmením:

Mesiac sa postupne „zahryzáva“ do slnečného kotúča,
spočiatku je pokles svetla takmer nepostrehnuteľný,
tesne pred úplným zatmením nastane prudké stmavnutie, rýchlo klesne aj teplota (aj o približne 10 °C),
počas úplnej fázy je obloha tmavá, vidno najjasnejšie hviezdy,
okolo tmavého slnečného kotúča sa objaví žiarivá slnečná koróna,
na slnečnom okraji možno vidieť červené protuberancie (výstreky horúcej plazmy),
tesne pred úplným zakrytím a tesne po ňom sa na okraji javí reťaz malých jasných bodov – Bailyho perly (svetlo prechádza cez nerovnosti mesačného okraja).

Celý jav trvá na jednom mieste len krátko – úplná fáza môže trvať najviac asi 7,5 minúty. Tieň Mesiaca sa po Zemi pohybuje rýchlosťou približne 1 km/s a na povrchu vytvára úzky pás, široký najviac okolo 270 km. Len v tomto páse môžeme pozorovať úplné zatmenie Slnka.

Podmienky vzniku zatmenia Slnka

Zatmenie Slnka môže nastať iba vtedy, keď je Mesiac:

vo fáze novu,
blízko jedného z uzlov svojej dráhy.

Keďže:

Slnko je asi 400-krát väčšie ako Mesiac,
ale zároveň približne 390-krát ďalej od Zeme,

na oblohe sa javia takmer rovnako veľké. Ani obe dráhy (Mesiaca okolo Zeme, Zeme okolo Slnka) nie sú dokonalé kružnice, ale mierne výstredné elipsy. Preto môže zatmenie Slnka vyzerať rôzne:

Mesiac zakryje Slnko úplne – úplné zatmenie Slnka,
zakryje ho iba časťou disku – čiastočné zatmenie,
Mesiac je na svojej dráhe ďalej od Zeme, javí sa menší – vzniká prstencové zatmenie Slnka; Mesiac nezakryje Slnko celý, okolo Mesiaca zostane svietiaci prstenec.

V oblastiach, kam dopadne len polotieň Mesiaca, pozorujeme čiastočné zatmenie – časť slnečného disku zostáva nezakrytá.

Výskyt zatmení Slnka

Sklon dráhy Mesiaca k ekliptike je asi 5,2°. Ak by sa Mesiac pohyboval presne v rovine ekliptiky, zatmenie Slnka by nastávalo pri každom novu. V skutočnosti:

v jednom roku môžu nastať najviac štyri zatmenia Slnka,
vo výnimočných prípadoch až päť (ak je prvé na začiatku januára a posledné na konci decembra),
za jedno storočie je priemerne okolo 66 úplných zatmení Slnka.

Pre strednú Európu bolo posledné veľmi výrazné zatmenie Slnka 11. augusta 1999 – na našom území malo fázu približne 0,99 (takmer úplné). Úplné zatmenie, ktoré bude viditeľné z nášho územia, nastane opäť až 7. októbra 2135.

Bezpečné pozorovanie zatmenia Slnka

Pri pozorovaní Slnka platí vždy zásada: chrániť oči. Priamy pohľad na Slnko bez ochrany je nebezpečný, aj keď je väčšina disku zakrytá.

Nevhodné pomôcky:

sviečkou začmudené sklíčko – tlmí síce viditeľné svetlo, ale málo filtruje neviditeľné žiarenie (UV a infračervené), ktoré môže vážne poškodiť zrak,
farebný fotografický film – opäť neprepúšťa správne spektrum.

Používať možno:

osvetlený vyvolaný negatívny čiernobiely film, podľa potreby vo viacerých vrstvách,
špeciálne ochranné okuliare na pozorovanie Slnka so špeciálnou fóliou,
vhodný sklený filter zo zváračských okuliarov (predávaný v špecializovaných predajniach),
nepriamu metódu – premietanie obrazu Slnka na bielu plochu.

Pri výbere miesta pozorovania je dobré mať:

voľný obzor,
istotu, že Slnko bude v čase zatmenia nad obzorom a nebude zakryté budovami alebo kopcami.