Aldebaran bulletin

Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA & Štefánikova hvězdárna v Praze
Číslo 28 (vyšlo 17. července, ročník 7 (2009)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Hledej

Úplné zatmění Slunce

Lenka Soumarová

Úplné zatmění Slunce – proč ho vůbec pozorujeme? Jedná se opravdu o tak vzácný úkaz? Zatmění Slunce je jedním z nejatraktivnějších astronomických úkazů vůbec. Na atraktivnosti mu možná přidává fakt, že je pro dané místo na zeměkouli velmi vzácným jevem. Průměrně k němu totiž dochází jednou za 360 let, protože pás totality (oblast úplného zatmění Slunce) je sice tisíce kilometrů dlouhý, ale pouhých 270 kilometrů široký. Ve skutečnosti jsou ale zatmění Slunce častější než zatmění Měsíce, což asi překvapí, neboť úplné zatmění Měsíce viděl nepochybně každý, zatímco úplné zatmění Slunce nemohl vidět nikdo z nás, pokud neopustil naši republiku nebo mu není více než 303 let. Poslední úplné zatmění Slunce pozorovatelné z našeho území se odehrálo 12. května 1706 a na to další si budeme muset počkat do 7. října 2135. Proto se za úplnými slunečními zatměními vydávají expedice i do nejvzdálenějších koutů světa. Sdružení Aldebaran pořádá letos výpravu za úplným zatměním do Číny.

Slunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium.

Země – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičićovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru.

Měsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl).

Uzel – průsečík dráhy tělesa s nějakou významnou rovinou, zpravidla rovinou oběžné dráhy Země kolem Slunce (s tzv. rovinou ekliptiky). Dráha skloněná vzhledem k rovině ekliptiky s ní má dva průsečíky (uzly).

Synodický měsíc – doba oběhu Měsíce kolem Země vnímaná pozemským pozorovatelem. Jde o dobu, za kterou se z našeho pohledu vystřídají všechny fáze Měsíce.

Drakonický měsíc – doba mezi dvěma průchody Měsíce týmž uzlem, 27,21222 dní.

Co to je zatmění?

Zatmění SlunceSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. je vlastně zákryt hvězdy (Slunce) MěsícemMěsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl).. ZeměZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičićovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru. na své oběžné dráze vstoupí do stínu vrženého jiným tělesem (Měsícem). Při zatmění na Zemi dopadá stín, který vrhá Měsíc osvětlený Sluncem. Stín je 400 000 kilometrů dlouhý.

Schema zatmění

Typy zatmění

Zakryje-li Měsíc jen část slunečního disku, mluvíme o zatmění částečném, je-li zakryto Slunce celé, jedná se o zatmění úplné. Měsíc ale obíhá Zemi po eliptické dráze, a proto mohou nastat dva typy zatmění. Je-li Měsíc v blízkosti nejvzdálenějšího bodu své oběžné dráhy kolem Země, kužel jeho stínu na zemský povrch nedopadne, měsíční disk je menší než sluneční a dochází k zatmění prstencovému, kdy kolem měsíčního disku zbývá ještě malý prstýnek slunečního kotouče a nelze pozorovat sluneční korónu. A naopak, je-li Měsíc poblíž nejbližšího bodu oběžné dráhy kolem Země, je měsíční disk dostatečně velký na to, aby zakryl Slunce celé, pak pozorujeme zatmění úplné. Kombinuje-li se při jenom zatmění na různých místech Země prstencové i úplné zatmění, říkáme takovému zatmění hybridní.

Zatmění Slunce

Prstencové zatmění v roce 2006 ve Španělsku a úplné zatmění v roce 2001 v Zambii.
Zdroj: Expedice Aldebaran.

Proč k zatmění dochází?

Hlavními aktéry tohoto nebeského divadla jsou Slunce, naše nejbližší hvězda a Měsíc, náš nejbližší kosmický soused. Zcela náhodou je disk Měsíce na obloze přibližně stejně velký jako disk Slunce, takže je schopen za určitých podmínek zakrýt Slunce celé. Slunce je ve skutečnosti 400× větší než Měsíc, ale je 400× dále od Země.

Měsíc vznikl přibližně před 4,5 miliardami let a již tehdy bylo dáno, že budeme v současné době pozorovat zatmění Slunce. Měsíc byl v té době od Země vzdálen pouhých 30 000 kilometrů, takže byl úhlově mnohem větší než Slunce, zakrýval ho celé a nebylo možné pozorovat sluneční korónuKorona – vnější atmosféra Slunce volně přecházející do meziplanetárního prostoru. Teplota dosahuje až milionů stupňů Celsia, pravděpodobně je korona ohřívána rozpadem plazmových vln a lokálními rekonekcemi (přepojováním) magnetických silokřivek. K korona (kontinuum) je způsobena rozptylem slunečního světla na volných elektronech. F korona (Fraunhoferova) je způsobena rozptylem slunečního světla na prachových částicích padajících z meziplanetárního prostoru na Slunce, charakteristické jsou absorpční čáry. E korona (emisní) jsou emisní čáry způsobené přechody ve vysoce ionizovaných kovech. Tyto čáry jsou možné jen za vysokých teplot milionů kelvinů. a další jevy, které zatmění doprovázejí. Měsíc se ale od Země stále vzdaluje. Dnes obě tělesa dělí vzdálenost 384 000 kilometrů, což je přesně ta správná vzdálenost, abychom mohli pozorovat úplná i prstencová zatmění Slunce. Měsíc se ale od Země vzdaluje stále, a to o 3,8 centimetru za rok, a proto zhruba za miliardu let bude příliš malý na to, aby Slunce celé zakryl a zatmění, tak jak je známe dnes, pozorovatelná nebudou.

Kdy k zatmění dochází?

K zatmění Slunce dochází tehdy, když je Měsíc v novu a nachází se v blízkosti jednoho z uzlůUzel – průsečík dráhy tělesa s nějakou významnou rovinou, zpravidla rovinou oběžné dráhy Země kolem Slunce (s tzv. rovinou ekliptiky). Dráha skloněná vzhledem k rovině ekliptiky s ní má dva průsečíky (uzly). své dráhy. Kdyby Měsíc obíhal kolem Země ve stejné rovině jako Země kolem Slunce, docházelo by k zatmění Slunce každý měsíc. Jelikož je ale dráha Měsíce skloněna o 5,15°, projde Měsíc někdy nad a jindy pod rovinou ekliptikyEkliptika – zdánlivá dráha Slunce na obloze. Průsečnice, v níž rovina dráhy Země kolem Slunce protíná světovou sféru. Rovina ekliptiky je rovinou oběžné dráhy Země. a jeho stín tak na zemský povrch nedopadne. Je tedy zřejmé, že data zatmění Slunce lze vypočítat pomocí základních period jednotlivých těles. Zatmění Slunce a Měsíce se tak opakují v pravidelné periodě zvané saros, která trvá 6585,32 dne, tedy zhruba 18 let a 11 dní 7 hodin 43 minut. Saros představuje nejlepší shodu společného násobku period, které zatmění Slunce ovlivňují (synodickýSynodický měsíc – doba oběhu Měsíce kolem Země vnímaná pozemským pozorovatelem. Jde o dobu, za kterou se z našeho pohledu vystřídají všechny fáze Měsíce.drakonickýDrakonický měsíc – doba mezi dvěma průchody Měsíce týmž uzlem, 27,21222 dní. měsíc), neboť 223 synodických měsíců odpovídá téměř přesně 242 měsícům drakonickým. Za saros se Měsíc navrátí k té samé fázi a k tomu samému uzlu na své dráze a každá dvě zatmění oddělená jedním sarosem mají podobnou geometrii, vyskytují se ve stejném uzlu a téměř při stejné vzdálenosti od Země a ve stejné části roku. Vzhledem k tomu, že délka saros není rovna celým dnům, je v okamžiku souhlasné polohy všech tří těles a uzlu Země pootočena o 7 hodin 43 minut (120°) dále k východu. Dráha opakovaného zatmění je tedy posunuta o 120° na západ. Proto se série saros vrací do přibližně stejných geografických oblastí každé 3 sarosy, tedy za 54 let a 34 dní.

Protože období 223 synodických měsíců není zcela přesně rovné 242 drakonickým měsícům, posouvá se viditelnost každého následujícího zamění na západ a poněkud na sever. Díky tomu se z úplných zatmění stávají částečná a po velkém počtu opakování mizejí. Jednotlivá zatmění oddělená sarosem tvoří sérii saros. Série se sudým číslem začínají částečným zatměním u jižního pólu, vrcholí úplným zatměním u rovníku a končí opět částečným zatměním u severního pólu. Série saros s lichým číslem začíná částečným zatměním u severního pólu a končí u pólu jižního. Série saros trvá zhruba 1 300 let a v jejím průběhu nastává 70 zatmění, z toho 41 slunečních a 29 měsíčních. Těchto sérií saros probíhá současně více (přes 40), vzájemně se prolínají a jsou na sobě nezávislé. V jednom roce může nastat nejvýše 5 a nejméně 2 sluneční zatmění.

Co se děje na zemi při zatmění

Měsíční stín dopadající na povrch Země měří nejvýše asi 270 kilometrů. Díky pohybu Slunce, Země a Měsíce se stín po zemském povrchu pohybuje poměrně rychle, rychlostí zhruba 0,5 km/s (1 800 km/h). Z toho důvodu je úkaz pro dané místo na Zemi časově velmi omezen. Nejdelší úplné zatmění může trvat přibližně 7,5 minuty. Naprostá většina úplných zatmění však trvá kratší dobu. Částečná zatmění jsou úkazem mnohem delším, mohou trvat až 2,5 hodiny.

22. 7. 2009

Průběh zatmění dne 22. 7. 2009

Během každého tisíciletí nastává méně než deset úplných zatmění delších než 7 minut. Poslední takové zatmění nastalo 30. června 1973 a trvalo 7 minut a 3 sekundy. Další zatmění přesahující 7 minut nastane 25. června 2150 a vůbec nejdelší úplné zatmění za období trvající 8000 let od roku 3000 př. n. l. až do roku 5000 nastane 16. července 2186 a bude trvat 7 minut a 29 sekund. Ani v období zmíněných 8000 let tedy nedojde k nejdelšímu možnému úplnému zatmění Slunce, které trvá 7 minut 35 sekund. Nejdelším zatměním 21. století bude zatmění, které nastane 22. července 2009 a bude trvat 6 minut a 39 sekund.

A právě pozorování tohoto zatmění je cílem expedice sdružení Aldebaran. Pozorování zatmění Slunce má rozhodně svůj vědecký význam, ale je též neopakovatelným zážitkem, který se nedá popsat. Postupné tmavnutí oblohy a během posledních několika sekund před totalitou ztráta jediné jistoty, kterou máme – Slunce, je opravdu zvláštní pocit, který si musí prožít každý na vlastní kůži. Neztrácejme tedy čas a využijme tu miliardu let, kterou nám příroda dala k dispozici a vydejme se pozorovat zatmění Slunce. K tomu nejdelšímu v 21. století dojde už zanedlouho.

Obloha

Obloha při úplném zatmění Slunce 22. 7. 2007.

Odkazy

Valid HTML 5 Valid CSS!

Aldebaran Homepage