Zatmění Slunce 1999

Pro člověka, který je ještě trochu svázán s přírodou, je zatmění jevem výjimečné krásy. Již staří Číňané zatmění pečlivě sledovali, dokázali odhadnout, kdy nastane, ale nevěděli, co je jeho příčinou. Zato Řekům (o něco později) to už bylo jasné. Evropské historické prameny dokládají, že znalost principu zatmění nezanikla. Tento jev se samozřejmě netýká jenom Slunce, ale i jiných nebeských těles. Jestliže se tři nebeská tělesa, z nichž jedno je Slunce, dostanou do přímky, může nastat zatmění jednoho ze dvou zbývajících. Běžně se to děje například u Jupitera a jeho měsíčků, občas u Země s Měsícem.

Úplné zatmění Měsíce bývá velkolepým divadlem. Zemský stín, který má nejprve průměr stejně velký, jako je Země sama, se postupně zužuje a v průměrné vzdálenosti Měsíce, čili ve vzdálenosti 60 zemských poloměrů, má průměr už jen 9200 km. Znamená to, že se do něho za příznivých okolností Měsíc „schová“ dvaapůlkrát. Měsíční stín, který má nejprve průměr Měsíce, se samozřejmě také postupně zužuje a u Země končí. Nebeská tělesa neobíhají po kružnicích ale po elipsách, v jejichž ohnisku je těžiště soustavy, a proto se Země od Slunce každý rok vzdaluje a zase se k němu přibližuje. Totéž koná Měsíc při oběhu kolem Země, který trvá vždy 27 dní, 13 hodin, 18 minut, 33,1 vteřiny (této periodě říkáme anomalistický měsíc). Když je Měsíc blízko a Slunce daleko (nejlépe v létě), nastává úplné zatmění Slunce. Když je naopak Slunce blízko (když je veliké a Měsíc malý), může nastat jen prstencové zatmění – tehdy ovšem nebude úplná tma.

Výpočty zatmění

Pražský rodák Theodor von Oppolzer vydal r. 1887 Canon der Finsternisse, což byla zatmění Slunce i Měsíce pokrývající období 1208 př. n. l. až 2162 n. l. Snad nejlepší soupis slunečních zatmění udělali r. 1983 Hermann Mucke a Jean Meeus. Je to Canon of Solar Eclipses –2003 to +2526. Dovíme se z něj, že na zpracovanou dobu 4530 let připadá 10 774 zatmění, z toho 6886 centrálních. Znamená to, že za sto let nastane průměrně 237,8 zatmění. Je to tedy jev běžný, a přece úplné zatmění viděl málokdo. Je totiž viditelné jen z úzkého pásu (maximálně 270 km, běžně však okolo 100 km), proto se na jednom místě zemského povrchu opakuje zhruba jednou za 360 let. V Čechách bylo úplné zatmění Slunce 7. 6. 1415 (říkalo se, že předpovědělo záhubu mistra Jana Husa), pak 12. 5. 1706. Příští úplné zatmění Slunce tu bude až 7. 10. 2135. Letos 11. 8. mine pás totality Českou republiku velmi těsně.

Měsíčním zatměním se zabývají J. Meeus a H. Mucke. Jejich Canon of Lunar Eclipses –2002 to +2526 obsahuje 10 936 zatmění, 3159 úplných a 3810 částečných. Polostínová zatmění, jichž je zaznamenáno 3967, nelze okem vůbec pozorovat. Vychází tedy 153,88 pozorovatelných měsíčních zatmění na století, čili mnohem méně než slunečních. Přesto téměř každý z nás už úplné měsíční zatmění viděl, zatímco sluneční ne. Je to proto, že měsíční zatmění může vidět každý, kdo je na té polokouli Země, která je v danou chvíli přivrácena k Měsíci.

Čtenář se možná podiví, proč nevznikne měsíční zatmění při každém úplňku, kdy je Měsíc na opačné straně než Slunce, a naopak sluneční zatmění při každém měsíčním novu. Je to tím, že rovina dráhy Měsíce není totožná s rovinou ekliptiky, po které kolem Slunce obíhá Země, ale je k ní skloněna o 5° 8' 43,4". Tento sklon se zvětšuje a zmenšuje o 9' s periodou 173 dní. Ekliptika je jakožto dráha Slunce největší kružnicí na obloze. To, že jsou obě zmíněné roviny navzájem skloněny, způsobí, že se Měsíc a Slunce nepotkají pokaždé, ale jen tehdy, když je Měsíc během novu či úplňku poblíž ekliptiky. Při zatmění tedy Měsíc musí být v novu a zároveň poblíž ekliptiky (však také slovo ekliptika pochází z ř. ekleiptikos – zatmění).

Den „D“ jedenáctého srpna

Letos 11. srpna nastává úplné zatmění Slunce v 10 hodin 30 minut středoevropského času v oblasti Atlantiku, ne příliš daleko od USA. Při místním východu Slunce je to asi 350 km jižně od Nového Skotska. Šířka pásu totality je 112,1 km, maximální délka zatmění činí 2 min 22,9 sec ve středním Rumunsku, konec zatmění je ve 13 hod 36 min SEČ v Indii. Kotouček úplného zatmění se přesouvá k východu rychlostí o trochu menší než 1 km za vteřinu, což je postupná rychlost Měsíce v jeho dráze kolem Země. Rychlost stínu je zmenšena rotací Země, která nás unáší také od západu k východu. Stín přejede celou dráhu po Zemi za 3 hod 6 min (viz článek E. Markové, Vesmír 77, 662, 1998/12 a Vesmír 77, 675, 1998/12).

Zvláštní pozornost si zaslouží Maďarsko. Proč? Inu, když už se za zatměním vypravíme, chceme ho také vidět. A v tom nám v Evropě většinou brání mraky. V Anglii je to s oblačností velmi špatné, ve Francii též, ale jak jde stín postupně od oceánu do vnitrozemí, průměrná oblačnost klesá, a to až do Rakouska, kde se náhle pozorovací podmínky prudce zhoršují vysokou oblačností v Alpách. Maďarsko je však v dešťovém stínu Alp.

Vedoucí družicového oddělení Českého hydrometeorologického ústavu Martin Setvák zhotovil instruktivní obrázek právě pro okamžik 11,30 středoevropského času, kdy zatmění nad Evropou vrcholí. Právě pro tuto hodinu zprůměroval družicemi zachycenou oblačnost během prvních 20 dní v srpnu v letech 1995 až 1998. Z jeho obrázku je zřejmé, že nejmenší oblačnost z celé Evropy má oblast Blatenského jezera (jen asi 10 %). Kolem Dunaje se podmínky trochu zhoršují, ale v oblasti Szegedu dosahují opět skvělých parametrů. (Menší oblačnost mají už jen východní Turecko, Kurdistán a Írán.)

V naší republice bude zatmění pochopitelně tím větší, čím víc se dostaneme na jih. V Ústí nad Labem bude v okamžiku největší fáze velikost zatmění jen 0,939, v Praze již 0,953 (v 11 hod 42,4 min SEČ, čili ve 12 h 42 m letního času). V Plzni bude maximální fáze už 0,967 (12 h 41 m letního času) a v Českých Budějovicích dokonce 0,982 (12 h 43 m letního času). Tam už se pořádně setmí – bude svítit jen 1,8 % slunečního disku.

Nejlépe je zatmění vidět ze středu pásu totality – nejen proto, že tam trvá nejdéle, ale i proto, že jsme dost daleko od vzduchu, na který ještě dopadají sluneční paprsky. Potom je dokola nad obzorem vidět úzký pás světla pocházející právě ze vzduchu nasvíceného Sluncem. Čím ho máme dál, tím méně nás ruší. (Skutečná hluboká noc to tedy není.) Těsně před úplným zatměním jsou také někdy vidět „letící stíny“, což jsou poslední paprsky Slunce omezené stíny hor na Měsíci tak, jak rychle nad námi Měsíc běží a jak je vymezuje.

Co bude možné pozorovat

Co uvidíme, to nezáleží jen na počasí, ale hlavně na našem stanovišti. Zatímco mimo pás totality uvidíme menší nebo větší srpeček Slunce, a tedy menší či větší tmu, to, co je vidět z pásu totality, se odlišuje od předchozího zásadně. Je to kvalitativní rozdíl. Lze pozorovat věci, které jinak vidět nelze, jako např. sluneční korónu.

• Sluneční koróna. Do větší vzdálenosti od Slunce bude zářit sluneční koróna. Ta je viditelná jedině během úplných zatmění Slunce, protože její jas je asi milionkrát slabší než jas slunečního disku, tedy toho, co my pokládáme za sluneční „povrch“. Slunce je totiž plynná koule. Jeho hustota se od středu zmenšuje, spojitě klesá až do koróny, kde činí pouhých 10^–11 (stomiliardtinu!) hustoty zemské atmosféry. Přesto je sluneční koróna velice žhavá, téměř milion kelvinů, zatímco viditelný povrch Slunce má teplotu „jen“ 5777 kelvinů (±2,5). I to však stačí k tomu, aby byl dost nebezpečný pro naše oči.

  Sluneční aktivita se odehrává v jedenáctiletých cyklech. V době minima sluneční činnosti (kdy je nejméně slunečních skvrn) je koróna protáhlá v rovníkových oblastech Slunce, v době maxima je poměrně symetricky rozložena kolem slunečního disku. Minimum 23. cyklu nastalo v září 1996. Předpokládá se, že maximum bude asi v roce 2002, koróna by tedy mohla být už dost kulatá. Koróna nezáří jen ve viditelném světle, a proto ji pozorujeme v radiovém i rentgenovém oboru. Ze Slunce do okolního prostoru uniká sluneční vítr. Jsou to protony a elektrony, které jindy nejsou viditelné. S jistou nadsázkou lze říci, že během slunečních zatmění spatříme jinak neviditelný obal naší životodárné hvězdy.

• Protuberance. Těsně kolem Slunce mohou zářit protuberance, budou-li právě nějaké. Jsou to obrovské výrony žhavého slunečního plynu, které dosahují výšek až několika set tisíc kilometrů. Pohybují se podél magnetických siločar, proto mívají ladné tvary.
• Planety a hvězdy. Při úplném zatmění Slunce se zcela setmí, takže budou vidět planety a jasnější hvězdy, i když budou jen kousek od Slunce (podrobněji viz tabulku, Vesmír 78, 390, 1999/7).
• Příroda, zvířata, lidé. Je možné, že příroda bude zmatena tím, že se během letního dne náhle dost rychle setmí, nastane noc, ochladí se, a pak se zase rychle rozjasní. Zajímaví prý bývají hlavně ptáci, včetně domácích. Dokonce se leckde doporučuje, abychom pozorovali i sami sebe.

Jak pozorovat a čeho se vyvarovat

Sítnice našeho oka není vybavena receptory bolesti, takže nás nevaruje, když na ni dopadá neviditelné, přesto však škodlivé světlo.

Infračervená složka slunečního záření hřeje, ačkoli není vidět, a je schopna část naší sítnice doslova uvařit. Silnější ultrafialové záření zas narušuje chemické reakce v sítnici, navíc způsobuje šedý zákal. Za běžného dne díky přirozeným reflexům očima včas ucukneme. Při zatmění se ale prudce stmívá, svítí třeba už jen jedno procento slunečního kotouče, a přece nám ještě může jas slunečního disku vypálit oči. V nebezpečí jsou hlavně malé děti, které nemají dosud vytvořeny příslušné reflexy.

• Pomůcky k pozorování. Nejlepší jsou svářečské brýle. Můžeme též použít několik vrstev zcela černého filmu. Také očazené sklo musí být zcela černé a dostatečně velké (nesmíme si na něj sáhnout). Filtr nemá propouštět víc než asi 0,0003 % dopadajícího světla (proto nestačí ani několikery sluneční brýle). Někteří lidé používají magnetický kotouč paměti z diskety nebo kompaktního disku, obraz však není příliš ostrý. V obou případech je nutno zalepit středový otvor! Z CD jsou ale vhodné jen ty, které neobsahují hliníkový potah.

  Naprosto bezpečné je promítat si obraz Slunce malinkou dírkou na papír, pokud možno co nejvíce od dírky vzdálený. K projekci lze také použít dalekohled, je však třeba přidat se k někomu zkušenějšímu.

  Krajně nebezpečné je použití filtru v okulárovém konci libovolného dalekohledu! Objektiv soustředí paprsky směrem k okuláru, ty dopadnou na filtr, který se absorpcí tohoto světla postupně zahřívá a může náhle prasknout. Procházející paprsky pak beznadějně propálí vše, na co dopadnou.

  Zatímco si tedy takto pečlivě musíme chránit oči během částečné fáze zákrytu, při úplném zatmění pozorujeme vše bez ochrany, třeba i dalekohledem. Pozor ale na konec úplné fáze, kdy na okraji Slunce náhle vyšlehne několik ostře zářících „perel“. Bailyho „perly“ (objevil je r. 1836) vznikají proto, že okraj Měsíce je hornatý a první paprsky k nám doletí skrz měsíční údolí. Vypadají jako šňůra perel vroubící temný měsíční kotouč.