Měsíční fáze a zatmění

Měsíc nikdy nemění tvar. Polovina je vždy osvětlena sluncem; co se mění, je to, kolik z této osvětlené poloviny směřuje k vám. Jakmile pochopíte proč, zatmění přestávají být záhadná a začínají být předvídatelná.

Polovina Měsíce je vždy ve slunečním světle. Fáze jsou jen náš pohled na věc.

Podívejte se.

Měsíc nevytváří své vlastní světlo. Svítí, protože na ni dopadne sluneční světlo. V každém okamžiku je jedna polovina Měsíce osvětlena Sluncem a druhá polovina je tmavá, stejně jako Země má den a noc.

Jak se Měsíc pohybuje kolem Země, vidíme různé množství jeho sluncem osvětlené poloviny:

• Nový Měsíc: Měsíc je mezi Zemí a Sluncem. Osvětlená polovina je od nás odvrácena, takže ji nevidíme.
• První čtvrtina: vidíme, že polovina disku je rozsvícená.
• Úplněk: Země je mezi Sluncem a Měsícem. Vidíme celou osvětlenou polovinu.
• Poslední čtvrtina: opět poloviční světlo, druhá strana.

V nástroji je levý obrázek pohled dolů na Zemi a Měsíc z dálky, se Sluncem vlevo. Pravý obrázek ukazuje, co vidíte ze Země. Přesuňte posuvník a sledujte, jak se oba změní společně.

Někdy se Slunce, Země a Měsíc zarovnají přesně:

• A Zatmění slunce K tomu dochází, když stín Měsíce dopadá na Zemi při novém Měsíci.
• A Zatmění Měsíce K úplňku dochází, když stín Země dopadá na Měsíc.

Pochopte to.

Měsíc oběhne Zemi jednou, měřeno vzhledem ke hvězdám, za 27,3 dne (siderický měsíc). Ale fáze se opakují každých 29,5 dne (synodný měsíc). Proč ten rozdíl? Zatímco Měsíc obíhá kolem Země, Země se pohybuje asi 1/12 cesty kolem Slunce. Měsíc potřebuje asi dva dny na to, aby dohnal nový směr Slunce.

To, jak velká část disku je osvětlena, závisí na úhlu mezi Sluncem a Měsícem při pohledu ze Země. Prodloužení:

Prodloužení	Fáze	Lithná frakce
0°	Nový měsíc	0%
90°	První čtvrtletí	50%
180°	Úplněk	100%
270°	Poslední čtvrtletí	50%

Kdyby Měsíc obíhal přesně ve stejné rovině, jako Země obíhá kolem Slunce, měli bychom zatmění Slunce při každém novém měsíci a zatmění Měsíce při každém úplňku. Ale oběžná dráha Měsíce je nakloněna asi o 5,1 stupňů. Obvykle Měsíc projde trochu nad nebo pod sluneční-zemskou čáru a nic se nestane.

Dva body, kde se kříží oběžná dráha Měsíce s rovinou oběžné dráhy Země, se nazývají uzly. Zatmění může nastat pouze tehdy, když se nový nebo úplněk přiblíží k uzlu. To se děje ve dvou “zatmění ročních období” každý rok, asi šest měsíců od sebe.

Mistr

Osvětlený zlomek k vyplývá z fázového úhlu i (úhel Slunce-Měsíc-Země):

k = (1 + cos i) / 2

Protože Slunce je asi 390krát vzdálenější než Měsíc, i ≈ 180° − elongace. Nástroj vypočítá i s Meeusovou řadou (Astronomical Algorithms, eq. 48,4), který koriguje střední elongaci pro hlavní periodické členy oběžné dráhy Měsíce a Slunce. To umístí nový a úplněk do asi půl hodiny od přesných časů, dostatek pro učení.

Z těchto dvou úhlových rychlostí vyplývá synodický měsíc: 1/P_syn = 1/P_sid − 1/P_rok = 1/27,3217 − 1/365,256, což dává 29,531 dne.

Zda je zatmění možné, závisí na poloze Měsíce. Argument zeměpisné šířky F, jeho úhel od vzestupného uzlu. Meeus dává rychlé pravidlo: při novém nebo úplném Měsíci, pokud |sin F| > 0.36 (F více než asi 21° od uzlu), není zatmění. Nástroj aplikuje přesně tento test. Je to nezbytná podmínka, nikoli předpověď typu zatmění nebo místa, kde bude viditelné: k tomu je potřeba vzdálenost Měsíce, geometrie zemského stínu a mnohem přesnější polohy.

Uzly nejsou pevné. Obíhají kolem ekliptiky jednou za 18.6 let, což je důvod, proč se období zatmění objevuje každý rok o 19 dní dříve a částečně také proč se zatmění opakují ve slavném cyklu 18-rok saros.