Astronomie

1. Úvod
2. Pozorování oblohy pouhým okem
3. Pozorování oblohy dalekohledem
4. Hvězdářské mapy, atlasy a planetária

1. Úvod

"Není jediný obraz, socha nebo jiný druh umění, který by se zalíbil všem beze zbytku. V tomto smyslu je hvězdná obloha zcela zvláštním druhem umění. Líbí se každému. Nebo už jste slyšeli někoho při pohledu na noční oblohu říkat: 'Fuj, to je hnus. Na to se nedá dívat!'?" 

Zdeněk Mikulášek (upraveno)

Astronomie je nejstarší přírodní vědou zaměřenou na jevy velice vzdálené, prakticky nedosažitelné. Jevy odehrávající se za hranicemi naší planety. Astronomie měla zásadní význam pro naše přežití. Pohyb Slunce a dalších hvězd po obloze řídil rozvoj zemědělství a sklizeň úrody. Dávné civilizace vynakládaly neobyčejně veliké úsilí tomu, aby nebeské mechanice porozuměly. Porozumění pohybu hvězd, Měsíce a planet přineslo obrovské výhody, které si v dnešní době moderních technologií už těžko uvědomujeme. Astronomie nám také ukazuje, že v hlubokém vesmíru je naše planeta drobným a křehkým světem, kterého je třeba si vážit. Učí nás pokoře, úctě, obdivu a respektu. Setkal jsem se s lidmi, pro které je vesmír něčím tak vzdáleným, že je neslučitelný s jejich každodenním životem. Řekli by, že sice poznáváme nesmírně vzdálené galaxie, ale zároveň neznáme vlastní sousedy. Něco na tom je, ale myslím si, že naše sousedy můžeme poznávat stejně jako vesmír kolem nás. Stačí, abychom se jednou za čas sešli pod hvězdnou oblohou.

"Vzhlédněme prosím občas k obloze. Je spojením jevů, které probíhají zcela spontánně spolu s jevy opakujícími se s železnou pravidelností. Považuji ji za symbol krásy, nekonečné inspirace a těch nejhlubších myšlenek, který je tady vždy a pro každého z nás. Stačí se dívat."

Vesmír je tajemný a přitahuje naši pozornost. Ukrývá v sobě odpovědi na otázky, které si lidstvo klade již celá tisíciletí. Co je to vesmír? Jak vznikl? Žijeme ve vesmíru sami? Carl Sagan řekl, že vesmír je vše co bylo, je a bude. Tedy i my jsme vesmír. Jsme jedním ze způsobů, jak vesmír poznává sebe sama. Není to tak dávno, co pro nás pojem vesmír představoval jen jednu galaxii obsahující možná stovky miliard hvězd. Od roku 1920 si uvědomujeme, že žijeme jen v jedné ze stovek miliard galaxií. Kdybychom o tom mohli vyprávět našim dávným předkům, jistě by byli v němém úžasu. A stejně tak bychom i my byli v němém úžasu, kdyby nám o vesmíru mohli vyprávět naši potomci. 

"The cosmos is all that is or was or ever will be. We are a way for the cosmos to know itself."

Carl Sagan 

"The cosmos is "all that exists". Nothing can exist outside the cosmos, because then it would exist, and if it exists it is part of the cosmos."

James K. (upraveno)

Pod oblohou plnou hvězd a pod nějakým vysokým objektem, jakým může být třeba vysílač nebo rozhledna si člověk nejlépe uvědomí kam se dívá. Uvědomíme si, že špice vysílače nebo rozhledny nemíří někam nahoru. Míří do temných hlubin bezedné propasti, do které nespadneme jen díky tomu, že nás drží gravitace naší planety. Hvězdy a jiné objekty na nebi jsou příliš daleko na to, abychom si je dokázali srovnat podle toho jak jsou daleko. Nedokážeme odhadnout hloubku ani tvar propasti, nad kterou stojíme. Když budeme hvězdy sledovat dostatečně dlouho, bude nás po určité době přepadávat pocit, že jsme se vymanili z gravitace naší planety. Že padáme vstříc k hvězdám. Přesně tak by takový pád vypadal. Padali bychom k nim celý náš život, ale hvězdy by zůstaly na svých místech. 

Efekt hvězdných stop "star trails" způsobený rotací naší planety kolem vlastní osy.
Složeno v programu StarStaX, 693 x 15 s, f/3.5, ISO:1600.

2. Pozorování oblohy pouhým okem

K pozorování noční oblohy není dalekohled nutný nebo nezbytný. S noční oblohou je lepší se seznamovat nejdříve bez něj. Pokud byste ovšem vyšli ven až za tmy, ošidili byste se o nádherné nebeské divadlo. Noc začíná od okamžiku, kdy zapadá Slunce. Je sice stále dost světla, ale to nám alespoň pomůže najít si to správné místo odkud je nejlepší výhled. Někde na kopci daleko od všech měst. Sedněte si a dívejte se, jak se obloha okolo začne měnit. Slunce zapadlo a na opačné straně oblohy vychází Měsíc. Je úplněk. Obloha mění barvy a postupně tmavne. Pod Měsícem je vidět narůžovělý Venušin pás a nad ním tmavý zemský stín, který postupně pohltí celou oblohu. Asi po čtyřiceti minutách se na obloze objeví jasné body. Nemusí to být nutně hvězdy, spíše to budou planety. Na rozdíl od hvězd planety neblikají a pokud bychom jejich polohu sledovali několik dnů nebo týdnů, všimli bychom si, že bloudí mezi hvězdami. Pouhým okem můžeme zahlédnout planety Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn. Za mimořádných okolností můžeme vidět i planetku Vesta nebo některé komety, které se také toulají mezi hvězdami.

Vycházející Měsíc nad narůžovělým Venušiným pásem a nad tmavě šedým pásem zemského stínu.

S postupující tmou začne hvězd na nebi rychle přibývat. Teď bychom spíše uvítali bezměsíčnou oblohu, protože Měsíc v úplňku nám dovoluje pozorovat na obloze jen nejjasnější hvězdy. Ležíme na severní polokouli, proto nad námi pozorujeme převážně hvězdy severní oblohy. Pohled na většinu objektů jižní oblohy je před námi skryt neprůhlednou Zemí, na které ležíme. Museli bychom se za nimi vydat na jižní zemskou polokouli. Nebeský severní pól leží zhruba v místě, kde najdeme hvězdu Polárku (Severku). Najdeme ji na konci Malého vozu. Stojíme na Zemi, která se otáčí jednou za 24 hodin. V průběhu noci se bude hvězdná obloha otáčet kolem Polárky, takže nad západním obzorem nám mizí objekty z dohledu a nad východem je střídají objekty jiné. Objekty blízko Polárky však uvidíme celou noc, jsou cirkumpolární a nikdy nezapadají. Na Polárku se ustavují dalekohledy na rovníkové montáži tak, abychom mohli v průběhu noci pohodlně sledovat stále ten samý objekt. 

Souhvězdí

Abychom se na obloze plné hvězd přesně orientovali, rozdělíme si celou oblohu na několik ploch podobně, jako to udělali staří Řekové a další národy. Každá taková plocha získala své jméno podle nejjasnějších hvězd - přesněji podle objektu, který nám tyto hvězdy svým rozmístěním připomínají. Všechny objekty ležící v dané ploše pak náleží k danému souhvězdí. Například galaxie v Trojúhelníku (M33) leží v souhvězdí Trojúhelníku, ačkoliv neleží uvnitř trojúhelníku tvořeném trojicí nejjasnějších hvězd tohoto souhvězdí. Leží v ploše, která byla nazvaná podle trojice nejjasnějších hvězd této plochy. Některá souhvězdí jsou stará i více než 5000 let. Jiná, například souhvězdí Kočky, se nikdy neujala nebo časem upadla v zapomnění. Obvykle jsou pojmenována podle zvířat, postav, bájných hrdinů a bohů nebo podle nejnovějších vynálezů. Souhvězdí nám pomohou najít na obloze objekty, které bez dalekohledu neuvidíme.

Protože Země obíhá kolem Slunce, směr, kterým se v noci díváme, se v průběhu roku mění. Na obloze se tak střídají souhvězdí čtyř ročních období. V létě uvidíme po západu slunce zapadat jarní souhvězdí, v polovině noci budou na obloze dominovat letní souhvězdí a ráno před rozbřeskem ještě zahlédneme vycházet některá podzimní souhvězdí. Zimní souhvězdí budou z našeho pohledu na denní obloze, kde je svým svitem přezáří Slunce. Celá obloha je rozdělena na 88 souhvězdí, z nichž asi polovinu z území ČR nikdy neuvidíme nebo zahlédneme jen jejich část. Ve výhledu nám brání země pod našima nohama. Souhvězdí, kterými v průběhu roku prochází Slunce, Měsíc a planety, se označují jako zvířetníková (zodiakální). Jejich názvy známe z horoskopů: Beran, Býk, Blíženci, Rak, Lev, Panna, Váhy, Štír, Střelec, Kozoroh, Vodnář a Ryby. Mezi souhvězdím Štíra a Střelce ovšem leží ještě souhvězdí Hadonoše, které astrologové ignorují.

Meteory

Meteory ('padající hvězdy') jsou optické jevy, které pozorujeme při dopadu mimozemského tělesa do atmosféry. Sporadické meteory padají zcela nahodile. Jiné jsou součástí meteorických rojů, pro které je typické, že mají stejný původ a naše planeta se s nimi setkává každý rok ve stejnou dobu, když prochází stejným místem své oběžné dráhy. Obvykle jsou meteory pozůstatky komet nebo planetek, které se při své cestě kolem Slunce rozdrobily na drobné částice prachu a ledu. Meteorické roje jsou pojmenovány podle souhvězdí, ve kterém leží místo, ze kterého meteory vylétávají (radiant). Rozlišujeme tak například Perseidy vylétávající ze souhvězdí Persea, Orionidy ze souhvězdí Oriona a Geminidy ze souhvězdí Blíženců. Občas se některé meteorické roje promění v meteorické deště, jako tomu bylo třeba u Leonid v roce 1933. 

"Když dne 9. října 1933 zapadalo Slunce a nad Evropou se pozvolna skláněl soumrak, zdálo se, že všechny věci v přírodě budou mít i tuto noc svůj přirozený chod jako v kteroukoli jinou noc. Ne, nestala se žádná katastrofa, Slunce druhý den ráno opět vyšlo a při jeho východu byl svět právě tak pokojný a právě tak nepokojný jako den předtím; a přece na tuto noc mnozí nikdy nezapomenou. Kolem 20. hodiny mne zavolali sousedé a uviděl jsem nejkrásnější divadlo za celou dobu své pozorovatelské činnosti v oboru meteorů: nádherný meteorický déšť. Bezprostřední dojem byl, že se všechny hvězdy uvolnily a padají k zemi. Uklidnil mne až pohled na známé skupiny hvězd, klidně zářící v pozadí deště. Na všech stranách neustále padaly létavice: oko se snažilo sledovat některé, zatím co se jiné objevovaly po desítkách. Padaly jednotlivě, po dvojicích, v celých sprškách."

Miroslav Plavec, Komety a meteory (1957)

Pokud právě nesvítí Měsíc a pokud jsme dostatečně daleko od všech umělých světelných zdrojů, můžeme pouhým okem spatřit i hvězdokupy, mlhoviny a ohromně velké a ohromně vzdálené galaxie. Nejvzdálenějším objektem, který lze pouhým okem pozorovat, je Galaxie v Andromedě. Je viditelná jako sotva patrný, slabý mlhavý obláček o velikosti menší, než je Měsíc v úplňku. To, co naše oči vidí, je však pouze její nejjasnější část - galaktické jádro. Pokud bychom mohli vidět na obloze tuto galaxii celou, byla by velká asi 3° - tedy jako šest Měsíců v úplňku seřazených vedle sebe! Ještě vzdálenější je Galaxie v Trojúhelníku. Budete-li opravdu daleko od měst, zkuste ji někdy pouhým okem na obloze vyhledat.

3. Pozorování oblohy dalekohledem

Daleko od měst a za bezměsíčné noci najdeme na obloze Mléčnou dráhu, kde se slévá svit tisíců a milionů hvězd v jediný mlhavý pás. Podobných mlhavých objektů je na nebi víc, ale jsou mnohem menší. Jsou mezi nimi mlhovny, kde se rodí a kde zanikají hvězdy, i další galaxie, které jsou domovem dalších miliard hvězd a mlhovin. Pouhým okem můžeme sledovat jen nejbližší, největší nebo nejjasnější objekty. Je to pět planet, jeden měsíc (Měsíc), zanedbatelný zlomek celkového množství planetek a komet ze Sluneční soustavy, dokonce i hvězd, hvězdokup, mlhovin a galaxií z celého vesmíru. Je jasné, že bez vynálezu dalekohledu bychom nikdy nemohli pochopit skutečnou povahu Sluneční soustavy a celého vesmíru. Bez dalekohledu bychom měli velice zkreslený pohled na svět. Když se pouhým okem díváme na jednu hvězdu, obvykle sledujeme spíše dvojici hvězd, někdy i trojice či čtveřice, které mohou být gravitačně svázány. Jen v asi třetině případů sledujeme skutečně jen jednu osamocenou hvězdu, jako je naše Slunce.

Hvězdy

Při pohledu na noční oblohu nás jako první zaujmou hvězdy. Jsou jich tisíce a vnímáme je jako drobné poblikávající body světla. Dříve nebo později neodoláme a zamíříme na ně dalekohled, ale výsledkem budeme zklamáni. Uvidíme stále jen drobnou zářivou tečku. V dalekohledu můžeme lépe poznat jen tvář naší nejbližší hvězdy, kterou v noci nikdy neuvidíme. Abychom neoslepli, je naprosto nezbytné použít speciálně upravené přístroje. Obecně se nedoporučuje dívat se na Slunce ani volným okem, jedině když je nízko nad obzorem. S upravenými dalekohledy můžeme bezpečně pozorovat Slunce, sluneční skvrny a jejich vývoj. Některé dalekohledy umožňují sledovat také sluneční erupce a protuberance. Chceme-li se seznámit s hvězdami a s jejich povahou, je Slunce na prvním místě.

"Jedna hrstka písku obsahuje zhruba 10 000 zrnek. To je víc než počet hvězd, které můžeme vidět prostým okem za jasné noci. Avšak počet hvězd, které vidíme, je jen nepatrným zlomkem jejich skutečného počtu. Vesmír je mimořádně bohatý: celkový počet hvězd ve vesmíru je vyšší než počet všech zrnek písku na všech plažích naší planety."

Carl Sagan - Cosmos, 9-10 (1983, překlad Josef Solař 1996; upraveno 2020)

Měsíc

O Měsíci by bylo možné psát velmi dlouze a poutavě. Je snadným cílem i těch nejmenších dalekohledů, je krásný a provází jej celá řada zajímavostí. Měsíc k nám nastavuje stále stejnou (přivrácenou) stranu a v průběhu jeho oběhu kolem Země mění své fáze podle toho, jak jej právě osvětluje Slunce. Při pohledu pouhým okem často nepoznáme jestli je úplněk dnes, zítra nebo včera. To v dalekohledech je rozdíl jednoho dne zcela zásadním faktorem rozhodujícím o tom, které objekty můžeme pozorovat. Při pozorování Měsíce v dalekohledu se zaměřujeme především na hranici světla a stínu, kde se povrch jeví velmi plastický. Potom hrají významnou roli i hodiny nebo dokonce minuty! Protože měsíční fáze nejsou dostatečně přesným měřítkem toho, přes které útvary právě přechází hranice světla a stínu, použijeme tzv. colongitudo. Většina fotografií Měsíce je zde rozdělena do dvanácti článků podle hodnoty colongituda. Jsou tedy ukázkou nejzajímavějších útvarů na Měsíci při konkrétním nasvícení, podle kterého si můžete i vy naplánovat pozorování Měsíce. O útvarech na povrchu Měsíce se můžete dočíst také v článku věnovaném Měsíci. Dozvíte se v něm mimo jiné také to, jak lze ze Země pozorovat část odvrácené strany Měsíce a jak se připravit na zatmění Měsíce.

Planety

Slovo planeta v překladu znamená bludice, od slova bloudit. Planety se po obloze pohybují nezávisle na hvězdném pozadí a trvalo poměrně dlouho, než lidé pochopili po jakých drahách se pohybují. Situaci nám komplikuje především Země, která je rovněž planetou a je také v pohybu. Planetám se budeme samozřejmě také věnovat. Seznámíme se se zákonitostmi, které se týkají pohybu planet po obloze. Krátce po západu Slunce budeme na obloze hledat planetu Merkur. Navrátíme se do doby Galilea Galileiho, když budeme pozorovat změny fáze planety Venuše, polární čepičky na Marsu, Jupitera s Velkou rudou skvrnou a se čtveřicí velkých měsíců a vzdálený Saturn s majestátními prstenci. Tím ale výčet pozorovatelných planet nekončí. V dalekohledu najdeme také planety Uran a Neptun.  

Planetky a trpasličí planety

Pokud jsme planety Uran a Neptun v dalekohledu sotva odlišili od hvězd, pak v případě planetek a trpasličích planet to platí více než kdy jindy. Pouhým okem možná zahlédneme planetku Vesta, ale na všechny ostatní planetky nebo trpasličí planety se již musíme vybavit dalekohledem a hvězdářskou mapou. Jedině s mapou si totiž budeme jisti, že se díváme na ten správný objekt. Hvězdám jsou tak podobné, že se to promítá již v jejich názvu - když nějaký objekt nazveme asteroidem, znamená to, že je hvězdě podobný. Přestože ve skutečnosti jsou to objekty nesrovnatelných velikostí, v dalekohledu jsou k nerozeznání jeden od druhého. Od hvězd je odlišíme pouze díky jejich pohybu - bloudí podobně jako planety. Vyfotografujeme-li například jedno hvězdné pole dvě noci po sobě a poté oba snímky porovnáme, uvidíme, že asteroid se oproti hvězdám posunul. Občas se stane, že některá z planetek zakryje některou hvězdu. Pokud takovou událost sleduje několik pozorovatelů z různých míst na Zemi, lze podle jednotlivých pozorování odhadnout tvar planetky. Občas lze dokonce pozorovat tělesa, která prolétávají mezi Zemí a Měsícem. Planetky se rozhodně vyplatí pozorovat - vždyť jejich dopad na Zemi může v mžiku vymazat celá města nebo civilizace.

Na snímku je trpasličí planeta Ceres, najdete ji? Pomůže vám mapka z programu Stellarium vpravo dole.

Komety

Komety jsou symbolem Vánoc, ale často byly spíše symbolem zkázy. Komety jsou doopravdy nebezpečná tělesa. Na svých vysoce eliptických drahách kolem Slunce prolétají ohromnými rychlostmi. Komety lze pozorovat téměř každou noc. Většinou se však musíme spokojit s objekty, které jsou špatně vidět i v dalekohledu. Na fotografiích jsou však působivé. Nové komety jsou objevovány takřka denně a mnohé z již nalezených komet se k nám pravidelně vrací. Doopravdy jasná kometa se však objeví jen jednou za čas, typicky jednou za sto let. Můžete čekat na kometu století a možná se jí ani nedočkáte, nepřiletí. Vyplatí se tedy pozorovat i ty méně jasné. Tady jsou některé z těch nejjasnějších.

Deep Sky objekty

Jestliže nás pohled na hvězdokupy, mlhoviny a galaxie zaujal již při pohledu pouhým okem, jaký pak asi bude pohled v dalekohledu? Pozorujeme jen světlo, které dopadá na plochou naší zornice a ta má průměr asi 0,5 cm. Dalekohledy jsou sběrače světla. Dalekohled s průměrem desetkrát větším zachytí i stokrát víc světla, takže sledovaný objekt se jeví nejen větší, ale i jasnější. Otevírá se nám tak cesta k objektům, které pouhým okem nikdy nevidíme - a těch je naprostá většina. Jedny z nejkrásnějších objektů na obloze vůbec jsou hvězdokupy - hvězdné školky. Jedná se o seskupení desítek, stovek, tisíců někdy i statisíců či milionů hvězd, na které je zkrátka dech beroucí pohled. Mlhoviny jsou oblaka prachu a plynu, ve kterých se rodí stovky i tisíce hvězd najednou. Jako mlhoviny hvězdy také zanikají. V dalekohledech je uvidíme jako neostré a bezbarvé mlhavé skvrny. Fotoaparát dovede zachytit i jejich barevnost. Mezi deep-sky objekty patří také galaxie. Nepředstavitelně vzdálené, a přitom obrovské objekty, další hvězdné ostrovy. Každý s trochu jinou strukturou. Vidět na vlastní oči spirální ramena galaxie M51 je jako vidět poprvé na vlastní oči Saturna s prstenci.

4. Hvězdářské mapy, atlasy a planetária

Některé objekty jsou tak malé, slabé nebo v tak odlehlých místech hvězdné oblohy, že je možná v dalekohledu ani nenajdete. S vyhledáváním vhodných objektů pro váš dalekohled nám pomáhají hvězdářské mapy nebo celé atlasy, které vyznačují ty nejzajímavější objekty na nebi. Jedním z nejznámějších a nekvalitnějších atlasů noční oblohy je Karkaschkův astronomický atlas. Vystačíme si ale i s programem Stellarium, který simuluje pohled na oblohu z jakéhokoli místa na Zemi a v jakýkoli čas. S pomocí Stellaria můžeme sledovat i nově nalezené objekty (jako komety). Významným pomocníkem je také stránka heavens-above.com. Stejně tak nám mohou pomoci i hvězdárny a planetária, která nás naučí se orientovat pod skutečnou hvězdnou oblohou. Dovolte mi tedy, abych vás pozval k nám do Ždánic.