Tranzit Venuše 6. června – díl II. (hra světel a stínů)

Jupiter 27. 8. 1997 ve 21 h 38 min UT, refraktor AS 110/1650, zv. 165x, výška nad obzorem 22,5°. Vlevo měsíc Io zacházející za  Jupiter, vpravo stín měsíce Europa. Jih nahoře, západ vlevo. Kresba Vladimír Kocour.)
Jupiter 27. 8. 1997 ve 21 h 38 min UT, refraktor AS 110/1650, zv. 165x, výška nad obzorem 22,5°. Vlevo měsíc Io zacházející za Jupiter, vpravo stín měsíce Europa. Jih nahoře, západ vlevo. Kresba Vladimír Kocour.)

Dne 6. června budeme moci spatřit vzácný úkaz – přechod Venuše přes Slunce.


V našem miniseriálu se díváme na tranzit Venuše z jiných úhlů pohledu. Je to téma, které se našeho webu dotýká více, než by se dalo očekávat. Přechod Venuše je totiž principiálně shodný z tranzitní metodou, díky které objevujeme a zkoumáme planety mimo Sluneční soustavu.

Ale nejsou to jen planety, které vykonávají tranzity. Ve Sluneční soustavě můžeme spatřit obdobné úkazy u obřích plynných planet a jejich měsíců. Nejznámější jsou úkazy Jupiterových měsíců, o kterých píše Vladimír Kocour z webu planetary.cz.

Jupiterovy měsíce 

Galileovské měsíce Jupiteru: Io, Europa, Ganymedes a Callisto jsou viditelné už malým dalekohledem a obíhají přibližně v jedné rovině, která je téměř shodná s rovinou Jupiterova rovníku i rovinou oběhu Jupiteru kolem Slunce. Navíc je Jupiter mnohem větší, takže úkazy, u Země a  Měsíce vzácné – zatmění měsíců a přechody stínů – nastávají u Jupiteru při každém oběhu. A navíc má Jupiter měsíce čtyři. Dnešní článek bude o  úkazech, které lze pozorovat už malým dalekohledem, a které dokonce můžeme vidět v nejbližších dnech, bude-li nám přát počasí. Dalekohled potřebný k pozorování takových úkazů ovšem není úplně nejmenší: žádoucí je refraktor o průměru objektivu cca 10 cm schopný zvětšovat 100x a klidný vzduch, aby se obraz při tomto zvětšení nechvěl ani nevlnil. Při tomto zvětšení se velmi hodí také paralaktická montáž s pohonem, protože Jupiter jinak opustí zorné pole dalekohledu přibližně za 1 minutu. Uvedené minimální parametry dalekohledu nejsou striktní – požadavek na klidný vzduch ovšem splněný být musí.

Hovoříme-li o „hře světel a stínů“, neměli bychom opomenout to, co nám mohou sehrát měsíce samotné, i když ne v letošním roce [6, 8]. Nepřesná  shoda rovin oběhů měsíců kolem Jupiteru s rovinou oběhu Jupiteru kolem Slunce způsobuje, že jen dvakrát za dvanáctiletý oběh planety kolem Slunce nastává možnost, aby měsíce vzájemně na sebe vrhaly stíny. Jindy k těmto jevům nedochází. A protože Země obíhá přibližně ve stejné  rovině jako Jupiter, mohou se v tuto dobu dobu dostat některé dva do jedné přímky se Zemí – tehdy pozorujeme vzájemný zákryt. Období pozorovatelnosti vzájemných úkazů nastává u Jupiteru přibližně jednou za 6nbsp;let a je pokaždé dlouhé asi jeden rok. Poslední takové období nastalo v roce 2009 [8], příští nastane v roce 2015. Také u ostatních velkých planet nastávají 2x za oběh kolem Slunce takové úkazy. Avšak i mimo tato období dochází pravidelně a často k úkazům, která jsou u Země a Měsíce vzácná: zatměním měsíců a přechodům stínů přes planetu. Zatímco u Země je stín Měsíce velký podle okolností i několik set kilometrů a nebo zase naopak k povrchu Země ani nedosahuje, u měsíců Jupiteru vznikne na viditelném povrchu planety stín vždy.

Na to, jak budou úkazy probíhat, má vliv vzájemné postavení Slunce, Země a Jupiteru. Tato tělesa se do jedné přímky takřka nedostávají a nejlépe se k přímce přibližují při opozici se Sluncem. Před opozicí nebo po opozici se ze Země díváme na Jupiter poněkud ze strany. Kromě Jupiteru a měsíců vidíme také oblast meziplanetárního prostoru nacházející se ve stínu Jupiteru. Pokud se do stínu Jupiteru dostane Jupiterův
měsíc, pozorujeme jeho zatmění.

Měsíc Io a jeho stín v atmosféře Jupiteru. Autor: J. Spencer (Lowell Observatory), and NASA/ESA
Měsíc Io a jeho stín v atmosféře Jupiteru. Autor: J. Spencer (Lowell Observatory), and NASA/ESA

Ve Hvězdářské ročence je stručně vysvětleno, jakým způsobem jsou kódovány úkazy a jejich předpovědi. Podobné kódy nebo anglické termíny nalezneme také na internetu apod. Těchto možných úkazů (a kombinací dvojice písmen) je celkem 8 před opozicí a jiných 8 po opozici. První písmeno může být T, S, E nebo O s významem: T (transit – přechod), S (shadow transit – přechod stínu), E (eclipse – zatmění), O (occultation – zákryt). Druhé písmeno může být E, I, D nebo R s významem: E (egress – výstup ze stínu, konec zatmění), I (ingress – vstup do stínu, začátek zatmění), D (disappearance – vstup do zákrytu, zmizení), R (reappearance – výstup ze zákrytu, opětné objevení).

V období od konjunkce do opozice se Sluncem (tedy „před opozicí“) nastávají zatmění u levého (západního) okraje planety (a), v období po opozici se Sluncem nastávají zatmění u pravého (východního) okraje planety. To znamená, že před opozicí měsíc zmizí vedle Jupiteru ještě dříve, než se ocitne v zákrytu za Jupiterem. Po opozici naopak měsíc zmizí přímo za okrajem planety a objeví se na druhé straně později a až v určité vzdálenosti od Jupiteru.

Tato vzdálenost je různá podle toho, jak zešikma se na Jupiter díváme – tedy v závislosti na poloze Země vůči Slunci a Jupiteru. Stín se jeví jako nejdelší, je-li úhel mezi spojnicí Slunce-Jupiter a Země-Jupiter největší. To nastává v okamžicích, kdy je Jupiter na pozemské obloze ve východní nebo západní kvadratuře se Sluncem (tj. má východní nebo západní elongaci v absolutní hodnotě rovnou 90°). Je-li Jupiter právě v opozici se Sluncem, je z naší perspektivy Jupiterův stín přímo za Jupiterem a zatmění jsou ze Země obtížně pozorovatelná; přesto to není vyloučeno. Pokud jsou Slunce, Země a Jupiter při opozici v postavení dostatečně odlišném od přímky a je-li rovina oběhu měsíců k této přímce dostatečně skloněná, mohou zatmění (eventuálně částečná zatmění) nastat i při opozici, a to jak západně, tak východně od planety. Při takové vzájemné poloze Slunce, Země a Jupiteru také vidíme přecházející měsíce současně s jejich stíny vrženými na Jupiter. K zatmění nedojde okamžitě, ale nějakou dobu trvá, než se celý měsíc schová ve stínu planety, popř. než stín planety opustí. Ve Hvězdářské ročence (od r. 2011 v její elektronické příloze) jsou uvedeny středy časových intervalů, během kterých zatmění začíná, resp. končí. Doba, po kterou trvá, než měsíc zmizí nebo se objeví závisí na směru stínu, rychlosti oběhu měsíce a na sklonu jeho dráhy vůči směru ke Slunci. Tento sklon není přesně rovný nule. Proto také k zákrytům, zatměním, přechodům a přechodům stínů nedochází vždy na rovníku Jupiteru, ale někdy ve značně vysokých jovigrafických šířkách. Vzdálenější měsíce Callisto a dokonce Ganymedes nemusejí v extrémním případě vůbec přecházet za Jupiterem nebo před Jupiterem.

Zvláště pěkná podívaná nastane, sejde-li se takových úkazů několik během jediné noci [4]. To se v České republice stalo 27. srpna 1997, kdy byl Jupiter vysoko a dlouho nad obzorem. Konfigurace měsíců byla dokonce tak zajímavá, že přibližně na 18 minut měly podle předpovědi všechny měsíce zmizet buď za Jupiterem nebo v jeho stínu nebo (Europa) se „schovat“ před Jupiterem, přičemž na Jupiteru byl vidět stín Europy. Bylo to po opozici se Sluncem – ze Země byly viditelné výstupy ze stínu. Protože však výstup měsíce Io trval asi 3 minuty, Europy asi 5 minut, Ganymedu asi 9 minut a Callista asi 16 minut, byl tento vzácný interval s Jupiterem „bez měsíců“ dlouhý jen něco přes 5 minut.

Historická poznámka

Pravděpodobně první záznam přechodu stínu měsíce přes Jupiter pochází od Jeremiaha Hooka z Londýna [1], ještě z doby prvních refraktorů s jednoduchými objektivy. 26. června 1666 ve 3 h 30 min UT (v Británii tehdy platil ještě juliánský kalendář [2]). Dokud neexistovaly přesné hodiny, používaly se úkazy Jupiterových měsíců k určování času, neboť okamžik, kdy nastanou, nezávisí na zeměpisné délce pozemského stanoviště. Jeho pozorování se dochovalo v podobě dřevorytiny.

První záznam přechodu stínu (1666). Zdroj: Klepešta: Fotografický průzkum vesmíru.
První záznam přechodu stínu (1666). Zdroj: Klepešta: Fotografický průzkum vesmíru.

V pozdější době byly časy začátků a konců přechodů stínů tabelovány a před vynálezem chronometru se používaly jako zdroj přesného času nezávislého na zeměpisné délce pozorovacího stanoviště.

Poznámka: předpovědi úkazů Jupiterových měsíců jsou na internetu dostupné například pomoci šikovné aplikace od Sky and Telescope nebo v tomto odkaze.

Literatura

[1] KLEPEŠTA, Josef: Fotografický průzkum vesmíru, NČSAV, Praha 1953
[2] POKORNÝ, Zdeněk: Astronomické algoritmy pro kalkulátory, HaP Mikuláše Koperníka, Brno 1988
[3] Hvězdářská ročenka 2010, HaP hl. m. Prahy, Praha 2009

Články

[4] KOCOUR, Vladimír: Jupiter „bez měsíců“ 27. 8. 1997 (http://archiv.ian.cz/data/apo/88t.htm), Bílý trpaslík 88.

Články věnované vzájemným úkazům měsíců velkých planet

[5] KUBÁNEK, Jiří: Medicejské hvězdy – Hra světel a stínů u Jupiteru, Astropis 2/1997, s. 10-12
[6] ARLOT, J.-E. – STAVINSCHI, M.: Past and future mutual events of the Natural Planetary Satellites: need of a network of observation,
(ftp://ftp.imcce.fr/pub/colloquia/Antalya/arlot_stavinschi.pdf, PDF 760 kB, 7 s.), IMCCE
[7] BIRLAN et al.: Photometric and astrometric analysis of a mutual event between the Uranian satellites Miranda and Oberon
(http://www.ovidiuv.ca/papers/Birlan_Uranus.pdf, PDF 380 kB, 10 s.), Astron. Nachr. / AN 329, No. 6, 567 – 572 (2008)
[8] MÁNEK, Jan: Vzájemné úkazy Jupiterových měsíců (http://www.planetary.cz/2010/12/vzajemne-ukazy-jupiterovych-mesicu/), Planetary.cz, 29.
12. 2010 (ČSPP, 20. 7. 2009). Patrně nejkvalitnější článek v českém jazyce i se stručným popisem metody pozorování.