księżyc
DLA KAŻDEGO,  Kreatywna rozrywka

Jak obserwować zaćmienie Księżyca?

 Autor: Mariusz Łukaszewski

Już za kilka dni będziemy mogli obserwować zaćmienie Księżyca. Warto poznać kilka wskazówek dotyczących obserwacji tego niesamowitego zjawiska. Z moich kilku obserwacji i literatury przedmiotu zebrałem nieco informacji, które przedstawiam poniżej. Mam nadzieję, że będą dla Ciebie przydatne. Natomiast jeśli chcesz dowiedzieć się, jakie parametry ustawić w aparacie fotograficznym, by wyszły zadowalające zdjęcia zaćmienia Księżyca, koniecznie przeczytaj artykuł Zaćmienie Księżyca – moje obserwacje. Przegląd 1985-2015.

Sprawdź warunki

Dobrze jest poczytać o warunkach, w jakich będzie przebiegać dane zaćmienie – oprócz oczywistej kwestii pory, w której będziemy musieli wygospodarować sobie ok. 2,5-3 godziny (może to wiązać się czasem z koniecznością obudzenia się w środku nocy), ważne jest aby uświadomić sobie, w której części nieba i jak wysoko nad horyzontem będzie widoczny nasz obiekt, czyli Księżyc. Położenie Księżyca na niebie zależy ogólnie zarówno od godziny, jak i pory roku, szerokości geograficznej miejsca obserwacji a także fazy Księżyca.

Noc

Położenie i pora

Z uwagi na to, że podczas zaćmienia Księżyc zawsze jest w fazie pełni, warto zapamiętać ogólna zasadę, iż znajduje się on wtedy w przestrzeni po przeciwległej stronie Ziemi względem położenia Słońca – w momencie maksimum zaćmienia całkowitego te 3 ciała niebieskie są wręcz ustawione niemal dokładnie wzdłuż jednej linii. W naszej szerokości geograficznej oznacza to wysokie maksymalne (tj. w chwili górowania) położenie Księżyca na niebie zimą i niskie latem.

Pora nocy dodatkowo wpływa na to, czy zaćmienie odbędzie się w pobliżu tego najwyższego możliwego położenia Księżyca (tj. ok. północy) czy też blisko horyzontu – podczas wschodu lub zachodu. Następnie, samo miejsce na horyzoncie dla wschodzącego lub zachodzącego zaćmionego Księżyca także zależy m.in. od pory roku.

zegar

W Polsce jest to południowy wschód lub południowy zachód w czerwcu, wschód lub zachód we wrześniu i marcu oraz północny wschód lub północny zachód w grudniu (i oczywiście położenia pośrednie w pozostałych miesiącach) – jak widzimy, znów są to przeciwne miejsca na horyzoncie niż dla wschodów i zachodów Słońca w tych samych miesiącach. Podczas pełni bowiem Księżyc wschodzi wraz z zachodem Słońca, widoczny jest przez całą noc, po czym zachodzi o wschodzie Słońca.

Znajdź dogodne miejsce na obserwacje

To, gdzie szukać będziemy Księżyca jest bardzo istotne choćby w celu znalezienia dogodnego miejsca, skąd będziemy mogli obserwować dany fragment nieba w trakcie całego zjawiska lub ewentualnie jak będzie trzeba zmieniać miejsce obserwacji czy fotografowania, gdy Księżyc zmieniać będzie swoje położenie względem obserwatora na Ziemi.

zaćmienie Księżyca

Z tym widocznym ruchem Księżyca na sklepieniu niebieskim wiążą się kolei następujące sprawy. Z powodu ruchu wirowego Ziemi odległe ciało niebieskie dokonuje pozornego pełnego obiegu – czyli o kąt 360 stopni (pełny okrąg) – w ciągu ok. 24 godzin, co oznacza kąt 15 stopni na 60 minut i 1 stopień w ciągu 4 minut. Uwaga: czas pojedynczego obrotu kuli ziemskiej, po którym zajmuje ona identyczne położenie względem dalekich gwiazd określany jest jako doba gwiazdowa i jest równy obecnie 23 godziny 56 minut i 4 sekundy, natomiast znana nam z codzienności doba wynosząca 24 godziny to doba słoneczna – różnica ok. 4 minut jest skutkiem ruchu orbitalnego Ziemi wokół Słońca. Ten 1 stopień kątowy na sferze niebieskiej to odległość równa praktycznie podwójnej średnicy widocznej z Ziemi tarczy Księżyca lub Słońca.

Jak długo trwa zaćmienie Księżyca?

Zaćmienie Księżyca trwa nawet ponad 3,5 godziny, z czego na fazę całkowitą może przypadać maksymalnie nieco ponad 100 minut. W ciągu tych 3,5 godziny Ziemia obróci się o ok. 50 stopni i o tyle samo pozornie przesunie się na niebie ku zachodowi obserwowany obiekt. Ponieważ Księżyc sam obiega Ziemię zgodnie z kierunkiem jej obrotu (z zachodu na wschód), dokonując pełnego obiegu w ciągu nieco ponad 27 dni, możemy policzyć, że jego ruch własny odzwierciedla się jako przesunięcie na niebie – z zachodu na wschód – o wartość równą w przybliżeniu 360 stopni dzielone przez 27, czyli ok. 13 stopni na dobę, co daje ok. pół stopnia na godzinę. Zatem przesuwa się on na tle gwiazd ku wschodowi o ok. jedną długość swej pozornej średnicy w ciągu godziny.

księżyc

W porównaniu z czasem trwania samego zaćmienia i obrotem Ziemi w tym czasie, nie jest to istotna poprawka, choć ma ona inny znany nam skutek, do którego jesteśmy przyzwyczajeni, w postaci faz Księżyca i obserwowanych coraz późniejszych z dnia na dzień momentów jego wschodu, (średnio Księżyc wschodzi o ok. 53 minuty później każdej doby). Oczywiście samo zjawisko zaćmienia Księżyca również wiąże się z jego ruchem obiegowym wokół Ziemi.

Sprawdź przebieg zaćmienia w tablicach astronomicznych

Aby umieć odczytać informacje o czasie i warunkach obserwacji poszczególnych etapów zaćmienia warto zapamiętać najważniejsze następujące oznaczenia, spotykane w tablicach astronomicznych. Dla zaćmienia 27 lipca 2018 „Almanach Astronomiczny”, opracowany przez Dr. Tomasza Ściężora, wydany przez Polskie Towarzystwo Astronomiczne (PTA). Znajdziesz go na stronie: http://www.urania.edu.pl/pliki/almanach/2018/Bloki/Zacmienia.pdf

Jak czytać tablice astronomiczne?

Postaram się wyjaśnić parametry podane w tablicach (czas w UT; T; Ak;  hk).

Czas

Czas w tego typu tablicach jest zazwyczaj czasem uniwersalnym (UT), czyli dla południka zerowego w Greenwich. W Polsce należy dodać do niego 1 godzinę w okresie zimowym, tj. obowiązywania czasu środkowoeuropejskiego (CET) oraz 2 godziny w okresie letnim, tj. obowiązywania czasu środkowoeuropejskiego letniego (CEST) – tak też będzie w dniu 27 lipca 2018 roku.

Azymut

Azymut wyrażony tu jest jako kąt liczony w stopniach od północy w kierunku wschodowi, zgodnie ze schematem:

Rysunek Kompas
Kompas Rysunek: Mariusz Łukaszewski

Wartość azymutu 122 stopnie, podany dla początku zaćmienia częściowego na terenie Warszawy (godzina 20:24) wskazuje zatem na kierunek bliski południowemu wschodowi (SE), ale z lekkim odchyleniem ku wschodowi (E). Podobnie, wartość 135 stopni dla początku zaćmienia całkowitego (godzina 21:30) oznacza, że Księżyc będzie w tym momencie świecił na południowym wschodzie, zaś np. pod koniec zaćmienia (godzina 0:19), tj. dla azymutu 173 stopni – już prawie na południu.

Wartość w kolumnie oznaczonej jako hK mówi nam z kolei, jak wysoko nad horyzontem będzie widoczny Księżyc w danym momencie zjawiska. I tak, wartość minus 1 stopień dla początku zaćmienia częściowego wskazuje, że będzie on poniżej linii horyzontu, czyli dla nas praktycznie niewidoczny, natomiast w chwili początkowej zaćmienia całkowitego będzie już znajdował się 7 stopni nad horyzontem a zatem dostępny dla obserwacji. Wysokość tę możemy łatwo oszacować, pamiętając że w przybliżeniu 1 stopień to 2 średnice Księżyca.

Widoczność Księżyca

Widoczność Księżyca nad horyzontem możemy sami nieco polepszyć wybierając do obserwacji miejsce znajdujące się  na pewnej wysokości względem gruntu, np. na pagórku czy po prostu budynku. Ponadto, przy położeniu ciała niebieskiego tuż nad horyzontem znaczną rolę gra także załamywanie się promieni świetlnych w atmosferze ziemskiej (refrakcja atmosferyczna), powodująca „podniesienie” docierającego do naszych oczu obrazu wschodzącego lub zachodzącego obiektu o ok. pół stopnia, czyli dla Księżyca to odległość jego jednej pozornej średnicy na niebie.

W materiałach informacyjnych możemy znaleźć często taki rysunek. Przedstawia on schematycznie przekrój cienia Ziemi (ciemnoczerwone koło) i drogę Księżyca przez ten obszar (zaznaczona linią przerywaną, biegnącą z prawa na lewo). Oznaczenia tzw. kontaktów odpowiadają danym z powyższej tabeli, zgodnie z poniższym objaśnieniem:

Ruch Księżyca. Rysunek
Ruch Księżyca. Rysunek Mariusz Łukaszewski
Początek zaćmienia częściowego

– U1 (tzw. pierwszy kontakt cienia = początek zaćmienia częściowego) to moment, gdy całkowicie oświetlony Księżyc dotyka cienia Ziemi, co widać jako ciemne wcięcie na brzegu jego tarczy. Od tej chwili mamy zaćmienie częściowe a cień Ziemi obejmuje stopniowo coraz większą część tarczy Księżyca.

Początek zaćmienia całkowitego

– U2 (drugi kontakt = początek zaćmienia całkowitego) to moment całkowitego schowania się Księżyca w cień Ziemi, czyli początek zaćmienia całkowitego. Dla obserwatora ziemskiego tarcza Księżyca nie znika na ogół zupełnie ale przybiera wtedy zwykle charakterystyczne czerwonawe zabarwienie, gdyż powierzchnia Księżyca jest nadal trochę oświetlana przez światło Słońca, ale głównie o dłużej fali, które jest mocniej załamywane podczas przejścia przez ziemską atmosferę i przedostaje się w obszar cienia Ziemi.

Koniec zaćmienia całkowitego

– U3 (trzeci kontakt = koniec zaćmienia całkowitego) to moment wynurzenia się Księżyca z cienia, czyli pojawienie pierwszego się skrawka normalnie oświetlonej tarczy. Jest to koniec zaćmienia całkowitego i ponowne przejście do zaćmienia częściowego, ale przy malejącym ciemnym obszarze na tarczy Księżyca.

Koniec zaćmienia częściowego

– U4 (czwarty kontakt = koniec zaćmienia częściowego) to moment całkowitego opuszczenia cienia Ziemi przez Księżyc, czyli koniec zaćmienia.

Uwaga: są jeszcze etapy oznaczane literą P1 (= początek zaćmienia półcieniowego) i P4 (= koniec zaćmienia półcieniowego; oznaczane także w niektórych publikacjach jako P2) – dotyczą one wejścia Księżyca w obszar półcienia Ziemi (jasnoszare koło na rysunku) oraz wyjścia z niego, ale są one mało zauważalne (następuje tylko znikome pociemnienie lub rozjaśnienie i tak już całkowicie widocznego Księżyca w pełni) i nie mają istotnego znaczenia przy podstawowych, amatorskich obserwacjach, jakkolwiek warto o nich wiedzieć, gdy odczytujemy dane i symbole z tabel astronomicznych.

Maksymalna faza zaćmienia

Termin „maksymalna faza zaćmienia”, podany na końcu tabeli, to ułamek średnicy (nie powierzchni) Księżyca, która jest maksymalnie zanurzona w cieniu Ziemi. A zatem wartość mniejsza niż 1 oznacza zaćmienie częściowe, zaś większa – całkowite.  W naszym przypadku podana w tabeli wartość 1,6087 wskazuje, że Księżyc w maksimum zaćmienia całkowitego „wsunie” się w cień Ziemi na odległość ponad półtorej swej średnicy od brzegu tego cienia, co dobrze widać na omówionym powyższym rysunku.

zaćmienie Księżyca

Czynniki wpływające na odcień i jasność całkowicie zaćmionego Księżyca

Konkretny odcień i jasność całkowicie zaćmionego Księżyca zależą od 3 głównych czynników:

Cień Ziemi

– jak głęboko w cień Ziemi maksymalnie zanurza się Księżyc – im bardziej centralne położenie Księżyca względem środka cienia Ziemi oraz im bliżej Ziemi na swojej eliptycznej orbicie znajduje się on w trakcie zaćmienia, tym większa szansa na ciemne zaćmienie; warto wiedzieć że dla średnich odległości Ziemi od Słońca i Księżyca od Ziemi średnica cienia Ziemi w miejscu w przestrzeni, w której znajduje się Księżyc wynosi ok. 2 i 2/3 średnicy Księżyca, co zgadza się z typowym czasem trwania całego zaćmienia.

zegar słoneczny

Zachmurzenie w całej atmosferze Ziemi

– od ogólnego zachmurzenia w całej atmosferze Ziemi – dużo chmur dodatkowo osłabia nawet to niewielkie docierające do Księżyca promieniowanie słoneczne i wpływa na intensywność barwy, od jasnoczerwonej przy małym zachmurzeniu do ciemnoczerwonej przy dużej ilości chmur.

Stopień zanieczyszczenia atmosfery

– od stopnia zanieczyszczenia atmosfery, zwłaszcza obecności pyłów wulkanicznych – z reguły zaćmienia następujące wkrótce po silnych wybuchach wulkanów charakteryzują się bardzo małą jasnością oraz często niezwykłą barwą zaćmionego Księżyca.

Czynniki lokalne

Dodatkowy wpływ mają oczywiście czynniki lokalne, niezwiązane z fizyką samego zaćmienia i mające wpływ na wszelkie inne obserwacje ciał niebieskich z Ziemi, jak np. zamglenie lub zachmurzenie w miejscu obserwacji, czystość powietrza i wysokość obiektu nad horyzontem.

W wymienionej poniżej książce Philipa S. Harringtona znajduje się interesujące zestawienie obserwowanej jasności Księżyca podczas wybranych zaćmień całkowitych w drugiej połowie XX wieku. Do szczególnie ciemnych należały zaćmienia z 30 grudnia 1963 roku oraz z nocy 9/10 grudnia 1992 roku, kiedy Księżyc stał się praktycznie niewidoczny. Autor wyjaśnia, iż były to skutki silnych wybuchów wulkanów w miesiącach poprzedzających oba zaćmienia – erupcji Mount Agung (1963) na Bali oraz Pinatubo na Filipinach (1991).

Do bardzo ciemnych należało też niedawne zaćmienie z 15 czerwca 2011 roku, o czym pisałem w poprzednim tekście o moich obserwacjach zaćmień Księżyca. Jasne zaćmienia wystąpiły natomiast np. 17 sierpnia 1989 roku i 28 września 2015 roku.

Kosmos

Najbliższe zaćmienie w dniu 27 lipca 2018 roku będzie należało do zaćmień głębokich i stąd też może być stosunkowo ciemne bez wpływu dodatkowych czynników atmosferycznych. Okoliczności będą przypominały zaćmienie z 15 czerwca 2011 roku – zarówno pora roku jak i doby, niskie położenie Księżyca nad południowo wschodnim horyzontem oraz wspomniana duża głębokość zanurzenia Księżyca w cień Ziemi.

Miejmy nadzieję, że także pod względem pogody oraz wykonanych obserwacji i zdjęć, nadchodzące całkowite zaćmienie Księżyca będzie równie udane jak to czerwcowe sprzed 7 lat i wiele innych, po których pozostały nam piękne wspomnienia.

Literatura:

Philip S. Harrington, „Zaćmienie! Co, gdzie, kiedy, dlaczego i jak? Poradnik obserwatora zaćmień Słońca i Księżyca”, Prószyński i S-ka, Warszawa 1999.

Wiesław Skórzyński, „Astrofotografia, czyli jak i czym fotografować nocne niebo i ciała niebieskie”, Prószyński i S-ka, Warszawa 1998.

David H. Levy, „Niebo. Poradnik użytkownika”, Prószyński i S-ka, Warszawa 1996.

Stanisław R. Brzostkiewcz, „Obserwujemy nasze niebo”, Nasza Księgarnia, Warszawa 1988.

Eugeniusz Rybka, „Astronomia ogólna”, PWN, Warszawa 1983.

Strony www:

https://eclipse.gsfc.nasa.gov/LEplot/LEplot2001/LE2018Jul27T.pdf

http://www.urania.edu.pl/pliki/almanach/2018/Almanach_2018.pdf

http://www.polskiastrobloger.pl/2018/04/calkowite-zacmienie-ksiezyca-w-polsce-27.07.2018-ad.html

https://in-the-sky.org/news.php?id=20180727_09_100

http://www.astroid.eu/calculator.php?mode=moon&lang=pl

 

 

 

Miejsce gdzie wspieramy się w rozwoju artystycznym oraz przyjemnie spędzamy czas w gronie pasjonatów sztuki.

Leave a Reply