Zatmění Měsíce
Měsíční zatmění patří k nejkouzelnějším astronomickým jevům. Na rozdíl od zatmění Slunce jsou zatmění Měsíce poměrně častá, po celém světě lze pozorovat 2 až 3 ročně. Každé zatmění je však trochu jiné a nevždy jsou zrovna z Česka pozorovatelná. Zatmění Měsíce pozorujeme tehdy, kdy se na měsíční kotouč promítá zemský stín nebo polostín. Během úplného zatmění můžeme zároveň s rudým Měsícem na obloze pozorovat také velké množství hvězd. Ty jsou za úplňku obvykle nekompromisně přezářeny Měsícem. Čas od času můžeme vedle rudého Měsíce zachytit i planety, například Rudou planetu Mars nebo rudé veleobry, jakými je například hvězda Antares. Když se k tomuto jevu přidají ještě další a třeba i vzácnější jevy (komety, novy), je pak zaděláno na skutečnou podívanou, kterou bychom rádi zdokumentovali. K závěru tohoto článku se tak dozvíte i něco o fotografování měsíčních zatmění.
Jak velký je stín Země vržený na Měsíc v porovnání s velikostí Měsíce? Asi takto. Znáte-li poloměr Země, můžete podle tohoto obrázku odhadnout poloměr Měsíce. Přesně tak postupoval Aristarchos před 2300 lety. Výsledky byly nepřesné, protože stín Země je menší než Země, ale na svou dobu to byl nejjednodušší (geniální) způsob, jak změřit velikost Měsíce.
Rozeznáváme celkem 3 typy měsíčních zatmění (polostínová, částečná a úplná) a všechna tři jsou ze Země pozorovatelná téměř stejně často. Polostínová zatmění jsou nejméně výraznými měsíčními zatměními. Běžný pozorovatel není schopen pouhým okem rozeznat rozdíl od obyčejného úplňku. Během polostínového zatmění dopadá na Měsíc stín jen z určité části Slunce, jinak je Měsíc Sluncem stále osvícen. U okraje měsíčního disku proto pozorujeme jen slabý pokles jasu. Částečná zatmění pozorujeme tehdy, kdy se na Měsíc promítá již plný zemský stín. Pozorujeme proto úplněk, který je z části zahalen stínem naší kulaté planety. Částečná zatmění tak odedávna představují jeden z nejlépe pozorovatelných důkazů kulatosti Země. Někdy se může plný stín Měsíce sotva dotknout, jindy může zemský stín zakrýt celý Měsíc. Tehdy pozorujeme úplné zatmění Měsíce. To se vždy řadí mezi nejočekávanější astronomické události roku. Pozorujeme, že Měsíc je mnohem tmavší a má načervenalé zbarvení. To je důsledkem průchodu světla zemskou atmosférou. Světlo ze Slunce prochází zemskou atmosférou (která jej ohýbá jako čočka), je v důsledku rozptylu světla ochuzeno o modrou složku a dopadá na měsíční povrch. Od měsíčního povrchu se odráží a ještě než dopadne do oka pozorovatele je znovu ochuzeno o modrou složku světla. To vše jen v takové míře, že můžeme Měsíc pozorovat i pouhým okem. Jde o podobný princip jako v případě, kdy pozorujeme východ či západ Měsíce či slunce těsně nad horizontem. Rudé zbarvení Měsíce může být ještě umocněno nečistotami v zemské atmosféře, kupříkladu prachem vyvrženým při vulkanických erupcích.
Polostínové zatmění Měsíce, 11. 2. 2017. V dalekohledech bylo pozorovatelné celkem dobře.
Měsíční zatmění tedy pozorujeme vždy v době, kdy je Slunce, Země a Měsíc v jedné linii. Toto období připadá vždy na dobu kdy je Měsíc v úplňku. Možná se ptáte proč zatmění nenastává každý měsíc? Každých 29,5 dnů? A proč k němu dochází v tak nepravidelných intervalech? Odpovědí na první otázku je, že oběžná dráha Měsíce neleží v rovině oběžné dráhy Země kolem Slunce. Zatmění Měsíce proto můžeme pozorovat pouze tehdy, kdy Měsíc v úplňku prochází rovinou oběžné dráhy Země. Odpovědí na otázku proč dochází k zatmění Měsíce v tak nepravidelných intervalech je, že tyto intervaly vlastně jistou pravidelnost mají. Věděli to již staří babylóňané a dokázali zatmění předpovídat. Neznáme jméno astronoma, který v zatměních tuto pravidelnost objevil. Víme jen, že před 2500 lety objevil, že se zatmění pravidelně opakují s periodou 6586 dnů. Tomuto cyklu se říká saros.
Pokud srovnáte pás totality (průmět dráhu stínu, který vrhá Měsíc v době úplného zatmění Slunce na zemský povrch) z roku 2017 s pásem totality při zatmění z roku 1999, zjistíte, že si jsou obě situace velmi podobné. Tvar pásu je téměř stejný. Rozdíl je jen v tom, že je promítán přes různé kontinenty - posouvá se vždy téměř o třetinu obvodu planety. Tento rozdíl je dán tím, že cyklus saros není celé číslo, ale odpovídá zhruba 6586,32 dnům. Důležité jé čislo za desetinnou čárkou. Právě 0,32 dnů se postará o to, že se oproti minulému zatmění naše planeta pootočí. To nás ale přivádí k otázce - jak dokázali staří babylóňané, kteří necestovali za hranice dnešního Iráku, objevit tento cyklus?
Překvapivou odpovědí je, že cyklus saros se týká jak zatmění Slunce tak i zatmění Měsíce! Zatmění Měsíce můžeme pozorovat mnohem častěji a nemusíme za ním cestovat. Staří babylóňané si o nich dělali pečlivé záznamy. Zatmění Slunce je tedy jakýmsi "protipólem" zatmění Měsíce, protože nenastává o úplňcích, ale o novech. Pokud si představíme pohyb Měsíce kolem Země, začne nám být celá situace s pravidelností Měsíčních a Slunečních zatmění jasnější. Stačí, aby se Měsíc ocitl na daném bodě své oběžné dráhy a zatmění Slunce/Měsíce ze Země pozorovatelné bude. Tento bod se nazývá uzel a je spojnicí mezi oběžnou drahou měsíce a rovinou, po které se pohybuje Země kolem Slunce (ekliptikou). Zatmění jednoduše nenastávají každý měsíc proto, protože Měsíc se od této roviny může vychýlit až o 5° a častěji se tak ocitá nad nebo pod uzlem.
Pro běžného pozorovatele na Zemi je jeden z nejdůležitějších poznatků ten, že úplná zatmění Měsíce jsou častější než úplná zatmění Slunce. Ta jsou tak vzácná, že ve svém životě možná nikdy úplné zatmění Slunce neuvidíte, pokud za ním z ČR někam nevycestujete. Nedávno jsem sestavil tabulku všech úplných a prstencových zatmění na světě do roku 2100 (obrázek níže). Vyplývá z ní mimochodem to, že do roku 2100 nastane celkem 13 zatmění, která budou pozorovatelná z některého státu v Evropě. Z toho jen 5 bude úplných a 8 prstencových. Žádné z nich ale nebude v této podobě pozorovatelné z ČR - některá z nich uvidíme jako částečná a některá se ČR vůbec netýkají.
Fotografovat měsíční zatmění není složité. Je třeba mít základní techniku a znát možnosti svého fotoaparátu, řádně se na fotografování připravit a v neposlední řadě také vědět, jak si s nastavením fotoaparátu pohrát. O tom bych se chtěl v následujících odstavcích rozepsat a představit vám několik možností pro fotografování Měsíce. Nejjednodušším způsobem, který je také většině fotografů dostupný, je pomocí fotoaparátu na stativu a setového objektivu. Ten sice nedokáže zachytit Měsíc ve velkém zvětšení, ale můžete se pokusit o fotografii rudého Měsíce na hvězdném pozadí. Další možnosti nabízí skládání fotografií v panoramata či stacking - skládání několika vrstev přes sebe. Populární je např. star-trails. Na jediném snímku tak můžeme zachytit všechny fáze zatmění.
Na snímku výše vidíme výsledek stackingu v programu StarStaX. zachyceny jsou všechny fáze zatmění. Nastavení fotoaparátu bylo nutně průběžně upravovat, aby měsíční kotouč nebyl pod/přeexponovaný.
V takovém případě je potřeba snímat s předem promyšleným ohniskem, v pravidelných intervalech a postarat se o to, že se fotoaparát během snímání ani trošku nepohne. Samospoušť je proto téměř nutností, ideální ovšem je ovládat fotoaparát přes notebook. Můžete tak i upravit nastavení fotoaparátu. Jedině tak se budou fotografie překrývat a nebudete je muset manuálně srovnávat (což je v případě nočních fotografií mnohem náročnější úkol - nemáte totiž často ani jeden pevný bod, podle kterého byste mohli fotografie perfektně srovnat. Proto je dobré mít do šířky záběru zakomponovanou i krajinu. Zároveň je třeba si předem dobře rozmyslet jaké zvolíme ohnisko. To totiž souvisí také s tím, že se Měsíc bude v průběhu noci posouvat a mohl by nám ze zorného pole snadno vycestovat. S tím je nutné vždy předem počítat a ideální je si to vyzkoušet. Rychlost pohybu Měsíce po obloze je vždy téměř stejná. Jeho pohyb směrem od východu na západ je o něco pomalejší než pohyb hvězd - může za to vlastní pohyb Měsíce, který se pohybuje proti směru zemské rotace. Proto můžete využít i pohybu hvězd. Pokud zvolíte dobré ohnisko a během například dvou hodin snímání vám hvězda ze zorného pole neuteče, můžete si být jisti tím, že kdyby byl na jejím místě Měsíc, jeho dráha by byla podobná - o něco kratší.
Dalším z problémů, které provází fotografování průběhu zatmění je ten, že se neustále mění světelné podmínky. Proto je naprosto nutné průběžně upravovat nastavení fotoaparátu. Jenže jaké nastavení fotoaparátu na začátku zvolit? To opravdu záleží na mnoha faktorech a to i na typu fotoaparátu a objektivu. Proto předem zvolte takové nastavení, které vám umožní v průběhu zatmění průběžně upravovat všechny 3 základní vstupní hodnoty - citlivost, clonové číslo a expoziční čas. Následující tabulka by vám v tom měla pomoci. Obsahuje však mnohá skrytá zákoutí. V případě citlivosti a clonového čísla je ideální zvolit střední hodnoty. Nejen, že budete mít v průběhu snímání větší volnost v upravování nastavení, ale střední hodnoty vám také přinesou kvalitnější snímky. Příliš nízké ISO sice znamená minimum šumu, ale také minimum detailů. Pokud budete snímat několik záběrů a snímky přes sebe prolnete, podaří se vám tím z velké části šum odstranit. Příliš malé nebo příliš vysoké clonové číslo pak znamenají, že fotografie bude hůře vykreslena.
Tabulka k fotografování zatmění. Hodnoty k nastavení fotoaparátu jsou spíše orientační.
Vyberte si nejprve citlivost fotoaparátu (ISO) a clonové číslo, následně přejděte k expoziční době.
V závislosti na změně fáze zatmění průběžně upravujte dobu expozice nebo upravte clonové číslo.
Během fotografování se samozřejmě setkáte i s takovými problémy, na které se připravit nelze. Jedním z nich je postupné snižování jasu Měsíce. Jeho jasnost bude během zatmění průběžně klesat, ve fázi úplného zatmění se takřka nezmění a pak zase začne rychle vzrůstat. V tabulce výše se také setkáte s pojmem Danjonova stupince. Ta nám znázorňuje různou jasnost Měsíce v době jeho úplného zatmění. Jeho jasnost i barva se totiž při každém zatmění mírně liší, ovlivňuje je celá řada faktorů. Při fotografování se zkrátka nevyhneme improvizaci. Nikdo není schopen zjistit jaké nastavení fotoaparátu bude v tu danou chvíli nejlepší. Musíte improvizovat a průběžně dělat zkušební snímky. Pokud na nich uvidíte přepaly nebo pokud bude fotografie naopak příliš tmavá, je třeba nastavení pomalu a pozvolna (!) upravovat. Jinak bude výsledná fotografie působit nepřirozeně. Během úplné fáze zatmění se setkáte s nejtěžšími světelnými podmínkami. Jasnost Měsíce bude vůbec nejnižší a vy se dost možná dostanete k hranici možností vašeho fotoaparátu. Vyhněte se proto příliš dlouhé expoziční době! Na tabulce najdete i hodnoty, které odpovídají několika minutám expozice. Záleží na ohnisku, na fotoaparátu a směru, kterém budete fotit, ale už při 25 vteřin dlouhé expozici se vám může stát, že budou hvězdy protaženy do obloučků a Měsíc bude rozmazaný. Pravé části tabulky se proto vždy snažte vyhnout, tlačte se spíše doleva. Předem si zjistěte při jaké hodnotě délky expozice při daném ohnisku vám hvězdy ještě zůstávají bodové. A než abyste příliš zvýšili expoziční čas, zvyšte raději ISO nebo snižte clonové číslo.
Vidíme, že náš plán bude vždy ovlivňovat řada proměnných. Stačí přitom jediná chyba, jedno škobrtnutí o stativ nebo špatně zaostřený fotoaparát a veškeré vaše úsilí může přijít vniveč. Proto je důležité vše si pečlivě připravit a vyzkoušet. Vymezit si alespoň jednu volnou noc a celé si to několikrát vyzkoušet nanečisto. Budete mít zároveň dobrou představu o pohybu Měsíce po obloze. Zkuste si vyfotografovat východ nebo západ Měsíce - dělejte každou minutu jednu fotku a uvidíte, jak vám to půjde. Získáte efektní snímek, kde se průběžně mění barva Měsíce a vy si zároveň při focení uvědomíte co vše je třeba doladit. Je dobré myslet i na drobné závaží a to zavěsit pod stativ, stačí párkilový batoh. Vyhnete se tak problémům s nepříjemným větrem, stativ bude stabilnější a fotoaparát bude mířit stále stejným směrem. Sami jistě přijdete na celou řadu dalších problémů, které vás mohou během vašeho snažení potkat. I když se vše vydaří, může přijít oblačnost nebo jiné neočekávané události. Teple se oblečte!
Výsledek více než dvouhodinového snímání v pravidelných dvouminutových intervalech. Celkem bylo pořízeno 82 fotek.
Pokud se vám myšlenka průběžného upravování nastavení nelíbí, můžete zkusit pořídit více fotek při stejném nastavení. Snímek typu star-trails znamená asi nejméně starostí s fotografováním. A vy si tak zatmění můžete užít na vlastní oči!
Jednou z věcí, kterou jsem při fotografování zanedbal, je vliv soumraku. Pokud nebude zatmění Měsíce skvěle situováno na vaši polohu, budete pozorovat zatmění ještě v době, kdy bude Měsíc nízko nad obzorem. Tím pádem bude nízko nad obzorem (nebo pod obzorem) také slunce. A tady nastává velký problém. Na některých fotografiích bude hrát soumrak větší roli než na jiných. Na takových snímcích bude obloha ještě modrá a nikoli černá. Pokud budete fotografie skládat přes sebe, musíte s touto změnou barvy pozadí počítat. Když bude na fotografiích obloha modrá, projeví se to i na výsledném snímku, a modrá barva může "prostupovat" i skrze Měsíc. Ten tak nebude zabarven do červena jako v reálné situaci, ale bude spíše fialový. To ostatně můžeme vidět na snímku výše. Setkat se můžete také s tím, že baterie ve vašem fotoaparátu nevydrží tak dlouho, jak dlouho bude trvat zatmění. Tomu se dá alespoň částečně vyhnout tím, že snížíte jas displeje nebo jej úplně vypnete a obraz budete sledovat pomocí notebooku. Vyvážení bílé v žádném případě nenechávejte na AUTO. V průběhu zatmění se budou měnit světelné podmínky, na které bude fotoaparát v průběhu snímání reagovat různě. To nechceme. Chceme fotky, které budou barevně vyvážené. Vyhnete se tak mnoha nepříjemným krokům v post-processingu. Ideální je snímat v RAW.
Série pěti fotek snímaných přes ohnisko 300 mm.
Velmi oblíbenou metodou fotografování zatmění Měsíce je pomocí teleobjektivu. Zde je nutné brát v úvahu především rotaci Země. Pokud neumístíme fotoaparát na paralaktickou montáž, která bude kompenzovat zemskou rotaci, bude se zvyšujícím se ohniskem klesat maximální čas expozice při kterém budou hvězdy bodové a Měsíc ještě nebude rozmazaný. Krátký expoziční čas je proto nutné vyrovnat přenastavením ISO nebo clonového čísla. Opět zde platí, že nejlepších výsledků dosáhnete s fotoaparátem umístěným na stativu a s dálkovou spouští. I kdybyste narazili na hranice možností fotoaparátu, velmi dobrým krokem je pořídit sekvenci několika snímků, které následně můžete zpracovat v snímek jeden - s několika kratšími expozicemi tak můžete docílit podobného výsledku jako v případě jedné delší expozice. Vše si důkladně vyzkoušetje, improvizujte. Lépe mnoho nepovedených snímků než žádné povedené!
Západ Měsíce krátce po začátku částečného zatmění, 16. 5. 2022.
