Zatmenia Slnka a Mesiaca

Zatmenia nebeských telies sú úkazy nielen nápadné a pomerne vzácne, ale aj zaujímavé z rôznych hľadísk. Zvlášť úplné zatmenia Slnka patria medzi tie úkazy, ktorým ľudia venovali veľkú pozornosť už v predhistorických dobách. Existuje písomná správa o zatmení Mesiaca 15. februára 3379 pred n. l. u Mayov, pravdepodobne však ide o spätný výpočet zatmenia z oveľa neskoršej mayskej kultúry. Približne 2000 rokov pred n. l. starí Číňania poznali pohyb Slnka už tak presne, že mohli predpovedať zatmenia Slnka i Mesiaca.

Podľa legendy na chybu vo svojich výpočtoch zatmenia Slnka doplatili životom roku 2137 pred n. l. v Číne cisárski dvorní astronómovia Hi a Ho, lebo nesplnili svoju povinnosť ohlásiť zatmenie Slnka (22. októbra) vopred. V roku 1361 pred n. l. v Číne prvýkrát zaznamenali pozorovanie zatmenia Mesiaca. Z roku 1216 pred n. l. pochádzajú prvé celkom nesporné pozorovania zatmenia Slnka. Najstaršie spoľahlivo datované pozorovanie úplného zatmenia Slnka v Mezopotámii sa uskutočnilo 15. júna 763 pred n. l., z roku 721 pred n. l. pochádza prvá správa o pozorovaní Mesiaca v mezopotámskej oblasti. Babylónski astronómovia vyvinuli veľké úsilie na dosiahnutie čo najväčšej presnosti astronomických pozorovaní. Polohu nebeských telies vedeli určiť s presnosťou na 6 oblúkových minút, čas s presnosťou na 0,75 časovej minúty. Zistili, že synodický mesiac (čas medzi dvoma splnmi) trvá 29 dní 12 hodín 44 minút 7,5 sekundy, čo sa len o niekoľko sekúnd odlišuje od moderne určenej hodnoty tejto veličiny.

Najväčším úspechom babylonskej astronómie bol objav a presné určenie periodicity zatmení Slnka a Mesiaca (Saros; trvanie 223 synodických mesiacov = 18 rokov 11,3 dňa). Gréckej astronómii vďačíme za významných astronómov. Táles z Milétu (asi 625 - 547 pred n. l.) pozoroval 18. mája 603 pred n. l. veľké zatmenie Slnka a úspešne predpovedal ďalšie zatmenie na 28. mája 585 pred n. l.

Sústava Zem - Mesiac je jediné miesto v slnečnej sústave, kde môžeme pozorovať úkaz zatmenia Slnka alebo Mesiaca. Je to vďaka približne rovnakej uhlovej veľkosti Mesiaca a Slnka na oblohe. (Skúste si niekedy porovnať priemer Slnka napríklad s malíčkom vystretej ruky a rovnako v noci zmerajte Mesiac. Zistíte, že sú rovnako veľké.) Ak môžeme sledovať zatmenia Slnka zo Zeme, môžeme vidieť aj opačné zatmenie Slnka z Mesiaca. Automatická sonda Surveyor 4 bola svedkom zatmenia Slnka Zemou z miesta jej mäkkého pristátia:

Zatmenie Mesiaca
Zatmenie môže nastať, keď je Mesiac vo fáze splnu. Zatmenie Mesiaca však nepozorujeme pri každom splne, pretože dráha Mesiaca je mierne sklonená a tak Mesiac jednoducho prejde ponad, alebo popod Slnko a zatmenie nenastane. Aby sme mohli pozorovať zatmenie, musí byť Mesiac zároveň v blízkosti jedného z uzlov svojej dráhy okolo Zeme. Vzdialenosť od uzla nesmie byť pritom väčšia ako 16,2° (úplné zatmenie Mesiaca je na obrázku nižšie pod číslom 11, čiastočné zatmenia sú v prípadoch 10 a 12). Zatmenie nastáva pri vstupe Mesiaca na svojej dráhe okolo Zeme do zemského tieňa. Vrchol kužeľa zemského tieňa, geometricky ohraničeného vonkajšími dotyčnicami Slnka a Zeme siaha do vzdialenosti 215 polomerov Zeme, pričom Mesiac obieha okolo Zeme vo vzdialenosti 60 polomerov Zeme. V strednej vzdialenosti Mesiaca je priemer kužeľa tieňa Zeme približne 9 300 km (takmer trojnásobok priemeru Mesiaca). Zatmenia Mesiaca môžeme pozorovať odvšadiaľ, kde je práve Mesiac nad obzorom.
Úplné zatmenie Mesiaca nastáva, keď sa celý Mesiac vnorí do tieňa Zeme. Pri čiastočnom zatmení Mesiaca iba jeho časť vstúpi do tieňa Zeme. Ak Mesiac prechádza iba polotieňom Zeme, ohraničeným vnútornými dotyčnicami Slnka a Zeme, nastáva polotieňové zatmenie Mesiaca. Keďže slnečné svetlo je v polotieni Zeme iba nepatrne zoslabené, polotieňové zatmenia Mesiaca sa vizuálne nepozorujú, a preto sa ani do štatistiky zatmení nezapočítavajú. Čiastočné zatmenie Mesiaca môže trvať najviac 3 hodiny 49 minút, úplné zatmenie Mesiaca maximálne 1 hodinu 44 minút a polotieňové zatmenie Mesiaca 5 hodín 57 minút. Zatmenie Mesiaca možno pozorovať vizuálne. Ďalekohľadom sa obyčajne pozoruje vstup mesačných kráterov do tieňa.

Zatmenie sa začína dotykom mesačného kotúča s hranicou tieňa Zeme. Túto hranicu premieta zemská atmosféra. Rozptyl a lom svetla v zemskej atmosfére spôsobuje, že Mesiac je aj po úplnom vnorení sa do tieňa Zeme čiastočne osvetlený. Slabá žiara Mesiaca počas úplného zatmenia sa nazýva popolavý svit. Tmavosť každého zatmenia Mesiaca je rôzna, pretože závisí na stave atmosféry Zeme. Veľmi tmavé zatmenia bývajú napríklad po výbuchu veľkých sopiek, keď je vzdušný obal Zeme "zaprášený" popolčekom zo sopky. Relatívnu tmavosť zatmení hodnotí Danjonova škála:

L=0 - Veľmi tmavé zatmenie, Mesiac takmer nevidno.
L=1 - Tmavé zatmenie šedej, alebo hnedej farby, detaily sú ťažko rozlíšiteľné.
L=2 - Temne červené sfarbenie tieňa, hlavne v strede. Pri okrajoch pomerne svetlé.
L=3 - Jasne červený tieň, pri okraji prechádza farba do žltej.
L=4 - Veľmi svetlý, až ružový tieň. Okrajové oblasti majú modrastý nádych.
Vzhľadom na to, že zatmenie Mesiaca podobne ako zatmenie Slnka nastáva vtedy, keď sú Mesiac a Slnko zoradené na priamke v blízkosti uzla dráhy Mesiaca, aj frekvencia zatmení Mesiaca sa opakuje s periódou saros. Za toto obdobie nastáva 28 zatmení Mesiaca, z ktorých je asi polovica úplných. v jednom roku môžu nastať najviac 3 zatmenia Mesiaca.

Zatmenie Slnka
Úplné zatmenie Slnka patrí medzi najzaujímavejšie prírodné úkazy. Začína sa vždy čiastočným zatmením Slnka, pri ktorom Mesiac čoraz viac zakrýva Slnko. (Postupujúci tmavý mesačný kotúč možno pozorovať cez zadymené sklíčko, filter, alebo priemetom obrazu slnečného disku na bielu plochu.) Na začiatku je pokles intenzity svetla nepatrný. Výrazný pokles intenzity svetla nastáva až tesne pred úplným zatmením. v čase úplného zatmenia Slnka je obloha tmavá a vidieť na nej najjasnejšie hviezdy. Aj teplota rýchlo klesá až o 10°C. Okolo tmavého slnečného kotúča žiari jasná koróna. O niekoľko minút úkaz rovnako rýchlo zmizne, ako začal, i teplota vzduchu opäť stúpne na pôvodnú hodnotu. Vplyvom pohybu Slnka, Zeme a Mesiaca sa mesačný tieň po povrchu Zeme rýchlo pohybuje (rýchlosťou približne 1 km/sec). Pre určité miesto na Zemi je preto úplné zatmenie jav časovo veľmi obmedzený, najdlhšie úplné zatmenie môže trvať asi 7,5 minúty. Najväčšia šírka mesačného tieňa na povrchu Zeme je 270 km. Len v tomto úzkom páse totality môžeme na povrchu Zeme pozorovať úplné zatmenie Slnka.

"Úplné zatmenie Slnka je úžasným prírodným divadlom. v priebehu takmer celého čiastočného zatmenia nie je citeľná nejaká zmena osvetlenia krajiny. Približne 5 sekúnd pred začiatkom úplného zatmenia sa začne prudko stmievať, po niekoľkých sekundách sa objaví koróna ako striebristý prstenec okolo Slnka a objavia sa i červené protuberancie na slnečnom okraji. Krátko potom zmizne uzučký prstenec Slnka, ktorý sa tesne pred začiatkom úplného zatmenia rozpadol na niekoľko žiariacich bodov vplyvom nerovnosti mesačného okraja (Bailyho perly)." - tak opisujú tento prírodný úkaz ľudia, ktorí ho skutočne mali šťastie pozorovať.

Zatmenie Slnka môže nastať, keď je Mesiac vo fáze novu. Úplné, resp. prstencové, zatmenie Slnka, je však možné pozorovať len z tých miest na zemskom povrchu, kde prejde stopa plného tieňa Mesiaca. Keďže Slnko je približne 400-násobne väčšie než Mesiac a je 390-násobne ďalej ako Mesiac, kotúč Slnka sa javí na oblohe približne rovnako veľký ako kotúč Mesiaca (asi 0,5°). Ani dráha Mesiaca okolo Zeme, ani dráha Zeme okolo Slnka, netvoria ideálne kružnice, ale málo výstredné elipsy, mesačný kotúč môže zakryť Slnko úplne, čiastočne alebo prstencovo. v prípade prstencového zatmenia je kotúčik Mesiaca o málo menší ako kotúč Slnka a tak svieti nezakrytý slnečný prstenec (na oblohe pozorovateľný kotúčik Mesiaca je totiž vďaka väčšej vzdialenosti Mesiaca a prípadne i menšej vzdialenosti Slnka od Zeme v čase zatmenia menší ako kotúčik Slnka, takže ho celý nezakryje). v miestach na povrchu Zeme, ktoré sa dostanú do polotieňa Mesiaca je pozorovateľné čiastočné zatmenie; v tomto prípade je len časť slnečného disku zaclonená Mesiacom.
Veľkosť čiastočného zatmenia Slnka sa udáva v percentách zakrytého slnečného kotúča. zatmení Slnka súvisí so sklonom dráhy Mesiaca. Keby sa Mesiac okolo Zeme pohyboval presne v tej istej rovine ako Zem okolo Slnka (ekliptike), muselo by zatmenie Slnka nastať pri každom nove. Sklon dráhy Mesiaca ku ekliptike je však 5,2°. V rozmedzí jedného kalendárneho roku môžu nastať 4 zatmenia Slnka, vo výnimočnom prípade až 5 zatmení (ak je prvé začiatkom januára a posledné koncom decembra), pretože obdobia polročných periód zatmení sa v priebehu rokov posúvajú (v dôsledku stáčania uzlovej priamky mesačnej dráhy). V každom storočí je priemerne 66 úplných zatmení Slnka.

Posledné úplné zatmenie, ktoré bolo pozorovateľné zo strednej Európy, sa odohralo 11. augusta 1999. Z nášho územia bolo pozorovateľné ako takmer úplné (s fázou 0,99). Budúce úplné zatmenie budú môcť u nás pozorovať naši potomci až 7. 10. 2135. Aby sa nám podarilo zatmenie odpozorovať je potrebné vybrať si miesto s voľným obzorom, kde Slnko v deň zatmenia bude viditeľné a samozrejme si pripraviť nejaký filter, cez ktorý budeme môcť Slnko pozorovať.

V minulosti sa ako filter často používalo sviečkou začmudené sklíčko, toto však nie je dostatočne bezpečná ochrana kvôli nedostatočnému filtrovaniu neviditeľných zložiek slnečného svetla. Bezpečnejšou voľbou je osvetlený vyvolaný negatívny film, podľa potreby i vo viacerých vrstvách. Vždy však používajte čiernobiely, nikdy nie farebný film! Opäť je rozdiel v prepúšťaní neviditeľného žiarenia. Najvhodnejšie sú okuliare so špeciálnymi fóliami, ktoré ponúkajú predajcovia v čase zatmenia na každom kroku. Alternatívou je plát skleného filtra zo zváračských okuliarov, ktorý dostanete kúpiť v špecializovaných predajniach.