Měsíc

Měsíc je náš nejbližší kosmický soused, který k nám nastavuje téměř stále stejnou tvář (přivrácenou stranu). Mění své fáze podle toho, která jeho část je právě osvětlena Sluncem a občas dojde i k jeho zatmění stínem Země. Jeho pohyb po obloze je neobyčejně složitý a jeho povrch neobyčejně poutavý. Díky tomu, že je Měsíc na obloze tak velký a jasný, je snadným cílem pro naše dalekohledy. Ponořme se společně do tajů tohoto kosmického tělesa, seznamme se s mnoha jeho tvářemi a nahlédněme do pozoruhodných detailů měsíční krajiny i na část jeho odvrácené strany.  

Měsíční fáze

Měsíc má mnoho různých podob. Každou hodinou se mění aktuální nasvícení povrchu Měsíce. Měsíc není mrtvým světem, nýbrž světem, který se před našima očima neustále mění. S novou lunací se Měsíc na obloze objeví krátce po západu Slunce. Bude mít podobu dorůstajícího srpku ve tvaru písmena D. Nejtenčí měsíční srpek lze ulovit asi 18 hodin po novu, ale není to vůbec jednoduchý úkol. Nejlepším obdobím pro pozorování méně než den starého měsíčního srpku je kolem jarní nebo podzimní rovnodennosti. Tehdy je tenký měsíční srpek nejvýše nad obzorem a tma nastává o něco dříve než obvykle, protože Slunce klesá pod obzor pod strmějším úhlem. Je-li Měsíc vzdálen od Slunce na obloze na méně než 15°, lze dokonce vyfotografovat srpek v nespojité podobě - osvětlený Měsíc jakoby se rozpadal na několik částí. V dalších nocích budeme moci být svědky toho, jak Měsíc dorůstá. Snadno si můžeme i pouhým okem povšimnout popelavého svitu  Měsíce - Sluncem neosvětlená část se bude jevit o něco světlejší než modrá obloha. Tato část Měsíce je osvětlena světlem odraženým od Země, které se od Měsíce znovu odráží do oka pozorovatele na Zemi. Jakmile Měsíc doroste do fáze úplňku, stane se pánem noci. Nad obzor vystoupí tehdy, kdy Slunce zapadne a bude nás provázet po celou noc až do východu Slunce. Od této noci začne Měsíc couvat do podoby srpku ve tvaru písmena C.

Popelavý svit dorůstajícího měsíčního srpku.

Superúplněk

Možná jste si někdy při pohledu na vycházející Měsíc říkali, že je dnes mnohem větší než obvykle. Věřte, že se jedná pouze o optický klam. Když je Měsíc vysoko na obloze, nemáme jeho velikost k čemu přirovnat a zdá se nám menší, zatímco když je nízko nad obzorem, můžeme jej porovnat s krajinou a zdá se velký. Nicméně, Měsíc na obloze skutečně mění svou velikost. Oběžná dráha, po které se Měsíc pohybuje okolo Země, není přesně kruhová. Je mírně eliptická. V důsledku toho je k nám Měsíc v některých dnech blíž než jindy. Nejkratší vzdálenost k Měsíci činí asi 360 000 km a nejdelší asi 400 000 km. Měsíc v přízemí (perigeu) tak může být asi o 15 % větší a o 30 % jasnější než v době, kdy je v odzemí (apogeu). Tento jev můžeme velice snadno zdokumentovat pomocí fotoaparátu. Především v době, kdy je Měsíc právě v úplňku. Takové úplňky, které jsou v daném roce největší, nazýváme superúplňky. Pokud úplněk připadá na dobu, kdy je Měsíc v daném roce od Země nejdále, nazývají se naopak mikroúplňky.

Vinou atmosféry Země se vycházející Měsíc jeví načervenalý podobně jako Slunce.
Čím je větší tma, tím větší je kontrast mezi oblohou a rudým Měsícem.

Pohyb Měsíce po obloze

Měsíc se po obloze posouvá nejen vlivem zemské rotace (od východu na západ), ale i vlivem vlastního pohybu kolem Země (od západu na východ). Tyto dva protichůdné pohyby způsobují, že se Měsíc, v důsledku rotace Země, po obloze posouvá o něco pomaleji než hvězdy. Za dvě minuty se po obloze posune o délku odpovídající jeho velikosti na obloze (asi 0,5°), ale oproti hvězdám se o stejnou vzdálenost na obloze posune asi za jednu hodinu. Díky tomu můžeme pozorovat, jak nám Měsíc během jedné noci při své pouti zakrývá pohled na některé hvězdy, někdy i planety nebo třeba hvězdokupy. 

Každé dvě minuty překoná Měsíc na obloze vzdálenost, která odpovídá jeho průměru.
Každou hodinu o stejnou vzdálenost na obloze předběhne hvězdy.

Výška Měsíce nad obzorem

Zatímco Slunce je nejvýhodnější pozorovat v létě v poledne, kdy je nejvýše nad obzorem a jeho obraz je atmosférou ovlivněn nejméně, u Měsíce je tomu přesně naopak. Chceme jej pozorovat především kolem půlnoci, kdy stoupá nejvýše nad obzor. V každém ročním období se však vyplatí fotografovat jinou měsíční fázi. Měsíc v první čtvrti je nejvýše nad obzorem vždy na jaře, Měsíc v úplňku je nejvýše vždy v zimě a Měsíc v poslední čtvrti se zase obzvlášť vyplatí sledovat na podzim. Pohyb Měsíce po obloze není zdaleka tak jednoduchý, jak si možná představujeme.

"Měsíc mění výšku nad obzorem podobně jako Slunce; hlavní rozdíl je v tom, že Slunce proběhne celou ekliptiku za jeden rok, kdežto Měsíci k tomu stačí jen 27,3 dne. Proto se během jediného měsíce výška Měsíce nad obzorem mění v takovém rozsahu, jako se mění výška Slunce za celý rok."

Antonín Rükl - Atlas Měsíce, 11 (1991), upraveno (2020)

Sledujeme-li východy a západy Slunce, zdá se nám, že se ze dne na den prakticky nezmění. Víme ale, že v létě je Slunce na obloze výše než v zimě, a že se tedy oblouk, po kterém se Slunce na obloze pohybuje, musí měnit. Mění se tedy i místo východu a západu Slunce, ale jen vcelku nepatrně. Jinými slovy: předpovědět, kde bude dalšího dne vycházet Slunce, není nic těžkého - stačí se podívat jak tomu bylo včera. U Měsíce to není tak jednoduché. Budeme-li někdy sledovat místo východu nebo západu Měsíce, všimneme si naopak v rámci několika málo dnů výrazných rozdílů. Měsíc nezapadá ani nevychází na stejném místě jako včera. A ani zítra nebude vycházet a zapadat tam, kde dnes. Předpovědět, kde bude dalšího dne vycházet Měsíc, není vůbec jednoduchý úkol. 

"Blízká Země a vzdálenější, ale hmotnější Slunce působí gravitačními silami na Měsíc a neustále mění parametry jeho oběžného pohybu. Mění se rychlost pohybu Měsíce, tvar a rozměry oběžné dráhy a její orientace vzhledem ke hvězdám. Přesný popis pohybů Měsíce proto patří k nejobtížnějším úlohám teoretické astronomie."

Antonín Rükl - Atlas Měsíce, 7 (1991), upraveno (2020)

Měsíc v dalekohledu

V dnešní době se můžeme podívat na opravdu detailní snímky povrchu Měsíce, ale autenticitě oslnivého měsíčního disku viděného na vlastní oči v dalekohledu se tyto snímky nemohou rovnat. Při pohledu do útrob dalekohledu cítíme, že nás Měsíc silně oslňuje odraženým slunečním světlem a především jsme svědky toho, jak se ze tmy postupně vynořují měsíční krátery nebo jsou naopak tmou pohlcovány. Pozorujeme obrovské množství plasticky působících impaktních kráterů a měsíční pohoří za sebou vrhají dlouhé stíny. Celý obraz se navíc chvěje vlivem neklidné atmosféry, která tomu všemu dává neobyčejnou autenticitu. Takové pocity ve vás žádné fotografie probudit nedokážou. 

Měsíc mění své fáze s železnou pravidelností a každý měsíc se tak opakuje stále ten stejný scénář: dorůstání od novu k úplňku a couvání od úplňku k novu. Když bychom si ale vzali na pomoc dalekohled a pravidelně sledovali pouze jednu konkrétní fázi, třeba první čtvrt, zjistili bychom, že hranice světla a stínu prochází vždy někudy jinudy. Každá první čtvrt vypadá trochu jinak a každou hodinou nám také stín odhaluje další a další podrobnosti měsíčního povrchu. Pokud sledujeme Měsíc v dalekohledu, obvykle se zaměřujeme na hranici světla a stínu (terminátor), kde se povrch Měsíce jeví plastický. Při pohledu pouhým okem si obvykle vystačíme s měsíčními fázemi nebo se stářím Měsíce počítaným od posledního novu. Měsíční fáze ani stáří však nevypovídají o tom, kterými útvary přesně prochází hranice světla a stínu. Zatímco pouhým okem často ani nerozlišíme Měsíc den před úplňkem, v úplňku nebo den po úplňku, v dalekohledech je rozdíl jednoho dne, jedné hodiny nebo dokonce několika desítek minut dobře znát. Pro pozorovatele měsíčního povrchu je tedy důležitější znát aktuální hodnoty colongituda než aktuální měsíční fázi. Jedině colongitudo nám jasně říká, které detaily na měsíčním povrchu lze právě teď pozorovat.

Colongitudo

Colongitudo chápeme jako poledník představující aktuální hranicí světla a stínu. Podobně jako poledník se colongitudo zapisuje ve stupních. Není však poledníkem v pravém slova smyslu. Zatímco poledník nabývá hodnot od 0° do 90° a roste směrem na západ i na východ (východní či západní délka), colongitudo nabývá hodnot od 0° po téměř 360° a roste směrem na západ. Colongitudo 0° nastává tehdy, když stín prochází přesně středem přivrácené strany. S dorůstajícím Měsícem colongitudo roste. O úplňku dosahuje hodnoty 90° a s couvajícím Měsícem roste dál. Kolem poslední čtvrti dosahuje hodnoty asi 180°, během novu asi 270° a s dorůstajícím měsíčním srpkem, těsně než dosáhne středu přivrácené strany, se blíží hodnotě 360°. Každým dnem se tedy stín po Měsíci posune asi o 12° a každou hodinu asi o 0,5° k západnímu okraji. Každou hodinou se nám odhalují nové a nové podrobnosti na povrchu Měsíce. Detailní fotografie Měsíce jsou zde rozděleny do dvanácti článků podle hodnoty colongituda tak, jak se mění s novou lunací (nov, dorůstající srpek, úplněk, couvající srpek, nov). Jednou za čas se tak může stát, že pohled na Měsíc je pro nás pohledem na něco v tomto světle dosud nespatřeného

Geologický kontext

Při důkladnějším pozorování měsíčního povrchu záhy vyvstávají v naší mysli otázky týkající se jeho geologického vývoje a jeho stavby. Většina měsíční kůry je velmi stará, někdy i více než čtyři miliardy let! Povrch Měsíce je tak pomyslným klíčem k událostem, které se odehrály i před více než čtyřmi miliardami lety. Nejstarší útvary na povrchu Měsíce jsou součástí měsíčních pevnin, světlých oblastí s velkým množstvím kráterů. Na přivrácené straně Měsíce je to především jeho jižní polokoule. Tak jako lze celou historii Země rozdělit na období prekambrium, prvohory, druhohory, třetihory a čtvrtohory, podobně lze i geologický vývoj Měsíce rozdělit do pěti ér: na éru přednektarickou, nektarickou, imbrickou, eratoshenskou a kopernickou. Během přednektarické éry vznikl samotný Měsíc a jeho stará, světlá kůra. Koncem přednektarické a v průběhu nektarické éry, při tzv. velkém pozdním bombardování, vznikla většina vůbec největších kráterů na povrchu Měsíce, které označujeme jako impaktní pánve. Ty nejmladší z nich jako je pánev Imbrium a pánev Orientale vznikly až začátkem imbrické éry. Většina impaktních pánví byla alespoň zčásti zalita lávou, která utuhla v průběhu imbrické až eratosthénské éry. Vznikla tak, pro přivrácenou stranu Měsíce tolik typická, tmavá měsíční moře (Mare). Drobné a často nepravidelné výběžky moří do měsíčních pevnin se nazývají zálivy (Sinus) nebo bažiny (Palus).

Na přivrácené straně Měsíce se snadno zorientujeme díky měsíčním mořím. Dříve se soudilo, že Měsíc má vliv na počasí na Zemi, a proto dostala měsíční moře názvy související s počasím.

Během eratosthénské éry vznikly také krátery podobného vzhledu, jaký má kráter Eratosthenes (s mírně rozrušenými valy). Platí, že nejstarší krátery mají obvykle nejhůře zachované obrysy. Často mají sesunuté valy a dno postižené zlomy nebo dokonce zalité lávou. To krátery nejmladší kopernické éry jsou téměř netknuté, jako by vznikly včera. Jsou velmi jasné a jsou nezaměnitelné díky světlým paprskům, které se od nich táhnou do širokého dalekého okolí. Pokud jsou obklopeny tmavším materiálem, pak se obvykle jedná o sopečné vyvrženiny nebo o sklovitou hmotu impaktního původu (prstenec tmavého impaktního skla je jasně patrný například okolo kráteru Tycho). Většina kráterů na Měsíci je impaktního původu. Typický kráter má mísovitý tvar připomínající pohár. Ostatně, pohár se latinsky řekne crater, krátery jsou tedy 'poháry'. Jejich kruhový nebo mnohoúhelníkový tvar nejlépe vynikne tehdy, když je pozorujeme blízko středu přivrácené strany Měsíce. Jinak jsou zkresleny perspektivou a stávají se z nich protáhlé ovály. Některé krátery mají nepravidelný tvar (Schiller, Messier) nebo dokonce tvar prstencový, který bychom si vysvětlovali spíše jako dva krátery, které dopadly do stejného místa. Známe asi 60 takových kráterů, všechny leží při okraji měsíčních moří a mají průměr 3-20 km. Vysvětlení jejich tvaru je takové, že se jedná o krátery, jejichž podloží bylo rozpukáno koncentrickými zlomy, do kterých (oproti běžným kráterům) proniklo magma a vyzdvihlo část kráteru nad jeho jinak ploché dno. Nejznámějším takovým kráterem je Hesiodus A ležící na jižním okraji Moře oblaků. Krátery větší než asi 15 km mají obvykle 'komplexní' stavbu, obsahují jeden nebo i několik středových vrcholků a terasovité valy (například Koprník). 

Některé z těch nejvýraznějších kráterů na povrchu Měsíce. Je zajímavé, že některé z nich,
například krátery Eratosthenes a Clavius, jsou za úplňku takřka neviditelné.

Mezi světlými pevninami najdeme i pouhým okem tmavá měsíční moře. První astronomové si je skutečně vysvětlovali jako rozsáhlé rezervoáry mořské vody. Tradiční označení "moře" se dosud používá, i když víme, že se ve skutečnosti jedná o obří krátery zalité dávno utuhlou lávou. V dalekohledu si určitě všimneme, že měsíční moře nemají dokonale hladký povrch. Najdeme zde množství terénních nerovností jako jsou krátery, zlomy (Rupes) a brázdy (Rima) nebo lávové hřbety (Dorsum). V dalekohledu si také můžeme všimnout, že některá moře mají modravější odstín. Ten je způsoben zvýšeným obsahem minerálů obsahujících titan, především ilmenitu (FeTiO3). Nejvíce patrný je tento rozdíl mezi Mořem jasu a sousedícím Mořem klidu, jehož název si podle jeho namodralé barvy můžeme snadno zapamatovat (modrá je přeci barva klidu). Modřejší výlevy bývají často starší, ale neplatí to vždy. Měsíční moře jsou často lemována horstvy (Montes), což jsou v podstatě obrovské kráterové valy. Ty, které nebyly zality lávou, vystupují nad měsíční krajinu dodnes. V některých případech vystupují nad hladinu utuhlého lávového moře jen osamocené vrcholky hor (Mons).

Pohled na měsíční horstva lemující Moře dešťů a jejich zubaté a ostré stíny nikdy neomrzí.

Kromě těchto poměrně jednoznačně interpretovaných struktur se na Měsíci setkáme i s útvary, jejichž původ není zcela objasněn. Týká se to především lineamentů, úzkých a dlouhých struktur, které mohou být přímé nebo klikaté, případně mohou být rozrušeny krátery. Nejčastěji se jedná o příkopové propadliny (Rille), struktury spojené se zlomy poklesového charakteru. Jindy se setkáme s brázdami, které lze považovat za údolí vyhloubená nikoli tekoucí řekou, ale tekoucí lávou. Láva je schopna protavit si cestu i podložím a vyhloubit tak lávové tunely. U některých z nich docházelo k propadání stropů a vznikaly tak brázdy, které jsou narušeny krátery podobné závrtům. Na povrchu Měsíce najdeme i sopky, které ovšem nejsou příliš vysoké, protože bazaltová láva, která je vytvářela, se velice snadno roztekla do okolí (měla nízkou viskozitu).

Kéž bychom si jen mohli na Měsíc sáhnout tak snadno jako na Lunalónu v Brně.
Hvězdárna a planetárium Brno.