Vesmírny sused našej planéty, Mesiac, prežiaruje oblohu svojím jasom ako nádherný astronomický objekt. Je to jediný objekt, ktorý navštívil človek, a miesto, kde Neil A. Armstrong vyslovil pamätné slová: „Práve zostupujem z LM. Je to malý krok pre človeka, ale obrovský skok pre ľudstvo.“ APOLLO 11 pristálo na Mesiaci 21. júla 1969 o 3:56 SEČ a strávilo 13 minút na jeho povrchu.
Mesiac: Prirodzený satelit Zeme
Mesiac je prirodzené vesmírne teleso obiehajúce okolo Zeme a je jej jediným dlhodobým prirodzeným satelitom. Jeho symbolom je kosák. Mesiac je približne guľatý a tvorený horninami, pričom obe vlastnosti sú u iných mesiacov v Slnečnej sústave pomerne vzácne. Priemerná vzdialenosť medzi Mesiacom a Zemou je 384 403 km, mierne sa však mení v dôsledku jeho eliptickej dráhy. Priemer Mesiaca je 3 476 kilometrov, čo predstavuje asi štvrtinu priemeru Zeme.
Vďaka relatívne veľkému rozmeru (je piatym najväčším spomedzi stoviek známych mesiacov Slnečnej sústavy) a blízkosti k Zemi je okrem Slnka jediným vesmírnym telesom, ktoré možno vidieť voľným okom ako kotúčik a dokonca rozoznávať najväčšie útvary na jeho povrchu. Aj voľným okom sú na Mesiaci badateľné tmavšie škvrny, ktoré sa nazývajú moria (Mare). V skutočnosti však ide o veľké plochy stuhnutej lávy z dávnych geologických procesov.
Pohyb Mesiaca a jeho fázy
Mesiac obieha okolo Zeme za približne 29 dní 12 hodín 44 minút a 2,8 sekundy (tzv. synodický mesiac). Opakovanie týchto fáz po štyroch týždňoch dalo základ kalendárnemu mesiacu. Doba obehu Mesiaca okolo Zeme je o čosi kratšia, zhruba 27,5 dňa, a za rovnakú dobu sa Mesiac tiež otočí okolo svojej osi.
Pri obehu Mesiaca okolo Zeme sa striedajú mesačné fázy. V jednotlivých fázach vidíme rôzne veľkú časť jeho Slnkom osvetlenej strany. Najmenšiu časť tejto osvetlenej strany vidíme v nove (0 %) a najväčšiu v splne (100 %). Medzi fázou Mesiaca a časťou dňa (noci), v ktorej pozorujeme Mesiac na pozemskej oblohe, existuje súvislosť. Fázy sa vystriedajú približne za 29,5 dňa a tento časový interval sa stal základom pre kalendárny mesiac.
Fázy Mesiaca a ich charakteristiky:
- Nov: Panuje noc na celej privrátenej strane Mesiaca. Slnko svieti na jeho odvrátenú stranu. Mesiac vychádza, kulminuje a zapadá spolu so Slnkom.
- Prvá štvrť: Osvetlená je západná pologuľa Mesiaca. Z pohľadu zo Zeme je osvetlená polovica mesačného disku, čo je štvrtina celého mesačného povrchu. Má tvar písmena D. Vychádza, keď Slnko kulminuje, kulminuje, keď Slnko zapadá, a zapadá o pravej polnoci.
- Spln: Deň panuje na celej privrátenej strane Mesiaca. Nastáva 14,8 dňa po nove. Vychádza v okamihu západu Slnka, kulminuje o pravej polnoci a zapadá ráno, s východom Slnka. Je viditeľný po celú noc.
- Posledná štvrť: Osvetlená je východná pologuľa Mesiaca. Z pohľadu zo Zeme je osvetlená polovica mesačného disku, čo je štvrtina celého mesačného povrchu. Jej okraj má tvar písmena C. Vychádza o pravej polnoci, kulminuje, keď Slnko vychádza, a zapadá v pravé poludnie.
Na zapamätanie si prvej a poslednej štvrte sa používa pomôcka: ak má okraj mesačného disku tvar písmena „D“, Mesiac je v prvej štvrti, pretože „Dorastá“. Ak má tvar písmena „C“, Mesiac je v poslednej štvrti, pretože „Cúva“.
Viazaná rotácia a librácia
Mesiac má viazanú rotáciu, čo znamená, že dĺžka trvania jedného obehu sa rovná dĺžke jednej rotácie okolo osi. To spôsobuje, že k Zemi je obrátený stále tou istou stranou. Táto synchronizovaná rotácia je výsledkom otočného momentu, ktorý spomaľoval rotáciu Mesiaca v jeho skorej histórii, až došlo k rezonancii obehu a rotácie.
Vďaka tomu, že Mesiac obieha po elipse a nie po kružnici, je však možné niekedy vidieť aj nepatrnú časť z odvrátenej strany. Tento jav sa nazýva librácia. Librácia v dĺžke umožňuje vidieť trochu za okraj Mesiaca, čo je spôsobené tým, že jeho rotácia je pri perigeu pomalšia a pri apogeu rýchlejšia ako pohyb po obežnej dráhe.
Povrch Mesiaca
Na mesačnom povrchu sa vyskytujú pohoria a je rozrytý tisíckami impaktných kráterov po dopade meteoritov. Pozorujeme na ňom tiež veľké otvorené plochy nazývané moria. Moria sa vyskytujú takmer výlučne na privrátenej strane a pokrývajú asi 15 percent povrchu. Kedysi to boli pravdepodobne roztavené horniny vylievajúce sa z Mesačného vnútra. Veľký podiel na tom, že väčšina morí sa nachádza na privrátenej strane má pravdepodobne gravitačné pôsobenie Zeme.
Na privrátenej strane Mesiaca sa nachádzajú veľmi rozsiahle tmavé útvary nazývané mesačné moria, v skutočnosti rozsiahle plochy stuhnutej čadičovej lávy. Je ich tu oveľa viac ako na odvrátenej strane, pokrývajú zhruba tretinu privrátenej strany. Spôsobila to skutočnosť, že na privrátenej strane Mesiaca je tenšia kôra ako na odvrátenej strane a v čase aktívneho vulkanizmu na Mesiaci si magma oveľa ľahšie prerazila cestu na mesačný povrch.
Nerovný povrch odvrátenej strany je posiaty množstvom kráterov, ale je chudobný na mesačné moria, ktoré tvoria len 2,6 % jej povrchu. Nachádzajú sa tu len tri moria: More túžby (Mare Ingenii), Moskovské more (Mare Moscoviense) a na rozhraní s privrátenou stranou Východné more (Mare Orientale). Hrúbka kôry na odvrátenej strane dosahuje najmenej 35 km, miestami až 60 km, kým na privrátenej strane sa pohybuje približne medzi 25 až 40 km.
Najvrchnejšiu časť mesačnej kôry tvorí nesúdržná kamenná vrstva rozdrvených hornín a prachu nazývaná regolit. Kôra aj regolit nie sú po celom Mesiaci rozložené rovnomerne. Hrúbka kôry kolíše od 60 km na privrátenej strane do 100 km na odvrátenej strane.
Prítomnosť vody na Mesiaci
Voda v kvapalnom skupenstve na mesačnom povrchu nevydrží. Od šesťdesiatych rokov 20. storočia sa však zistilo, že na lunárnom povrchu existujú stopy po vode. V roku 1994 bistatický radarový experiment, ktorý sa nachádzal na sonde Clementine, naznačil existenciu malých zamrznutých káps vody blízko povrchu. Sonda Čandraján-1 z roku 2008 odvtedy potvrdila existenciu povrchového vodného ľadu pomocou palubného prístroja Moon Mineralogy Mapper.
V októbri 2020 potvrdila NASA pomocou stratosférického infračerveného teleskopu SOFIA prítomnosť vody na slnkom osvetlenom povrchu Mesiaca. Ide o malé množstvo, približne 0,35 l na 1 m³. Pre porovnanie je to 100-krát menej ako na Sahare. Našla sa v kráteri Clavius.
Popolavý svit
Keď sa krátko po nove Mesiac opäť zjaví na oblohe ako tenký kosáčik viditeľný na západe, pri prehlbovaní sa súmraku možno vidieť celý mesačný kotúč. Kosáčik obrátený oblou stranou k miestu, kde pod obzorom zmizlo Slnko, je iba jeho najjasnejšou časťou. Tento jav sa nazýva popolavý svit. V skutočnosti tento jav vzniká tak, že slnečné svetlo sa odrazí od Zeme a dopadne na Mesiac, odkiaľ sa odrazí späť k očiam pozorovateľov na Zemi. Zjednodušene povedané, Mesiac je na tej strane „osvetľovaný“ Zemou.
Vnútorný milenec | Ako mesačný svit súvisí so VŠETKÝMI mužmi
Zem: Naša modrá planéta
Zem je tretia planéta od Slnka a jediné teleso vo vesmíre, o ktorom vieme, že je na ňom život. Jej vývoj prebiehal postupným zväčšovaním hmotnosti, čo viedlo k silnejšiemu gravitačnému poľu a akrécii úlomkov protoplanetárnej hmoty. V dôsledku častého dopadu veľkého množstva úlomkov sa uvoľňovalo značné množstvo tepla, ktoré udržovalo tvoriacu sa planétu v polotekutom stave, takže v nej mohla rýchlejšie prebiehať diferenciácia materiálu podľa hustoty. Kovy (Fe, Ni) klesali hlbšie, bližšie k stredu Zeme a tak sa zväčšovalo železno-niklové jadro. Nad jadrom zostávali ľahšie kremičitanové horniny a plynné frakcie vytvárali primárnu atmosféru planéty.
Štruktúra Zeme
Zem sa skladá z kovového jadra, kamenného plášťa zloženého z ťažkých kremičitanových hornín, kamennej kôry z ľahších hornín a plynnej atmosféry. Dôležitým obalom Zeme je hydrosféra, ktorú dnes vytvára predovšetkým svetový oceán, ktorý by mohol pokryť celý povrch Zeme 3 km vrstvou vody. Pri vzniku Zeme existovala voda iba viazaná v horninách. Povrch Zeme možno rozdeliť na kontinenty a oceány. Kontinenty pokrývajú 29% povrchu našej planéty, ich priemerná nadmorská výška je 850 m.
Pohyby Zeme
Zem vykonáva tri základné pohyby: rotáciu, obiehanie a presúvanie (transláciu).
- Rotácia: Otáčanie Zeme okolo vlastnej osi raz za deň spôsobuje striedanie dňa a noci, vplýva na cirkuláciu atmosféry, pohyby oceánskych vôd a na ďalšie javy.
- Obiehanie: Planetárny pohyb po eliptickej dráhe okolo Slnka raz za rok spôsobuje striedanie ročných období s vplyvmi na živé organizmy a atmosferickú cirkuláciu. Rovina eliptickej dráhy Zeme sa nazýva ekliptika. Na tejto ekliptike sú významné body: perihélium a jarný bod. Najbližšie k Slnku (v perihéliu) sa Zem nachádza v čase zimného slnovratu, vo vzdialenosti 147,1 mil. km; najďalej (v aféliu) sa nachádza v čase letného slnovratu, vo vzdialenosti 152,1 mil. km. Priemerná rýchlosť pohybu Zeme po tejto orbite je 29,77 km.s-1.
- Translácia: Prejavom obiehavého pohybu celej slnečnej sústavy okolo stredu Galaxie rýchlosťou asi 250 km/s, takže jeden obeh trvá približne 200 miliónov rokov. Translačný pohyb má vplyv na geologické cykly.
Zemský magnetizmus a atmosféra
Prvou a bezpochyby úspešnou snahou o teoretické vysvetlenie príčin zemského magnetizmu bola Gilbertova kniha O magnete, magnetických telesách a o veľkom magnete - Zemi. Podľa jeho predstáv je zem veľký magnet a zdroje zemského magnetizmu sa nachádzajú v zemskom vnútri. Magnetické pole Zeme sa delí na tri elementy (horizontálna a vertikálna zložka a deklinácia) a je veľmi slabé. Zemský magnetizmus predstavuje zložitý komplex rozličných javov a procesov, ktorých štúdium otvára cestu poznania nielen zemského vnútra, ale aj blízkeho a vzdialenejšieho okolozemského priestoru.
Vzdušný obal tvorí plyn, ktorý sa spolu so Zemou pohybuje po obežnej dráhe okolo Slnka. Je pomerne rovnorodý a sférický v menších výškach; vo väčších výškach sa zvyšuje nerovnorodosť zloženia aj odchýlky od sférického tvaru. So vzrastajúcou výškou nad Zemou klesá atmosférický tlak a možno rozlíšiť niekoľko atmosférických vrstiev s charakteristicky dynamickými vlastnosťami a odlišným zložením.
Slnko: Hviezda nášho systému
Slnko je naša najbližšia hviezda, centrálne teleso slnečnej sústavy, ktorá svojou gravitáciou a energiou ovplyvňuje všetko dianie v slnečnej sústave, obrovskom priestore, ktorý ho obklopuje. A pritom je Slnko obyčajnou hviezdou z viac ako 200 miliárd hviezd, ktoré tvoria našu Galaxiu. Nie je to hviezda ani najväčšia, ani najmenšia, ani najstaršia, ani najmladšia, skrátka je to normálna hviezda, obrovská žeravá guľa žiariaceho plynu.
Slnko je pravá hviezda, čiže žeravá guľa žiariaceho plynu. Nachádza sa v ramene Orióna, teda v jednom z ramien Galaxie. Od jadra Galaxie je Slnko vzdialené 30 tisíc svetelných rokov. Slnko obieha okolo jadra Galaxie a jedna otočka mu trvá 200 miliónov rokov. Slnko patrí medzi žlto-oranžové hviezdy spektrálneho typu G2. Povrchová teplota Slnka je v priemere 6000°C. Slnko obsahuje 99,86% všetkej hmoty Slnečnej sústavy a váži toľko ako 332 950 zemegúľ. Vek Slnka sa odhaduje na 4.6 miliardy rokov.
Štruktúra Slnka
Štruktúra Slnka sa delí na neviditeľné zložky (jadro, oblasť žiarivej rovnováhy, styčná vrstva a konvektívna zóna) a viditeľné zložky (atmosféra Slnka: fotosféra, chromosféra, prechodová oblasť a koróna).
- Jadro: Centrálna oblasť Slnka, kde prebiehajú termojadrové reakcie, pri ktorých sa ľahšie prvky premieňajú na ťažšie. Teplota v jadre dosahuje 15 miliónov K.
- Oblasť žiarivej rovnováhy: Rozsiahla oblasť vysoko ionizovaného plynu, bombardovaného gama lúčmi z jadra.
- Styčná vrstva: Predpokladá sa, že tu sa generuje magnetické pole Slnka.
- Konvektívna zóna: Najvrchnejšia oblasť vnútra Slnka, kde prúdenie hmoty prevláda nad žiarivou rovnováhou.
- Fotosféra: Priamo pozorovateľný slnečný povrch, vyžaruje 99% žiarenia Slnka.
- Chromosféra: Stredná oblasť slnečnej atmosféry, pozorovateľná iba pri použití špeciálneho filtra alebo počas slnečného zatmenia.
- Prechodná oblasť: Tenká vrstva, ktorá oddeľuje korónu od chromosféry.
- Koróna: Vonkajšia atmosféra Slnka, viditeľná iba pomocou koronografu alebo počas úplného slnečného zatmenia.
Slnečná aktivita a planéty
Slnečná aktivita je komplex dynamických javov, ktoré sa vyskytujú na slnečnom povrchu alebo tesne nad ním. Patrí sem: erupcie, protuberancie a 11-ročný cyklus slnečných škvŕn. Okolo Slnka obieha 8 planét, ktoré sa líšia hmotnosťou, rozmermi, fyzikálnym a chemickým zložením: Merkúr, Venuša, Zem, Mars, Jupiter, Saturn, Urán a Neptún.
Spoločné javy a interakcie
Sústava Zem - Mesiac tvorí uzavretý dynamicky systém, ktorého správanie musí spĺňať niektoré podmienky, a jednou z nich je zachovanie celkového uhlového momentu ich pohybu v priebehu času. Tak Zem, ako aj Mesiac sú nedokonale deformovateľné telesá schopné prenášať uhlový moment prostredníctvom slapového pôsobenia. Mesiac zohráva dôležitú úlohu pri udržiavaní sklonu osi rotácie Zeme v určitých medziach, čo má za následok stabilné striedanie ročných období z dlhodobého časového hľadiska.
Príliv a odliv
Mesiac sa svojou gravitáciou podstatne podieľa na prílive a odlive na Zemi. Mesiac spôsobuje svojou gravitáciou zdvih hladiny, ktorému hovoríme príliv na privrátenej strane Zeme k Mesiacu a súčasne odstredivá sila spôsobuje príliv aj na odvrátenej strane Zeme. Poklesu hladiny v dôsledku slabnúceho pôsobenia gravitačnej sily Mesiaca na území medzi stranou privrátenou k Mesiacu a odvrátenou od neho hovoríme odliv. Bežný interval medzi jedným a druhým prílivom je 12 hodín a 25 minút, čo je dané dobou rotácie Zeme okolo vlastnej osi a obehu Mesiaca okolo Zeme.
Zatmenia
Mesiac je kľúčovým elementom pri zatmeniach. Ak Mesiac zakryje z nášho pohľadu Slnko, hovoríme o zatmení Slnka. K zatmeniu Mesiaca dochádza vtedy, keď je Mesiac v splne a zároveň je v blízkosti ekliptiky. Slnko, Zem a Mesiac sa tak ocitajú (takmer) na jednej priamke a Mesiac vstúpi do zemského tieňa.
Zatmenie Mesiaca
K zatmeniu Mesiaca dochádza vtedy, keď Mesiac na svojej dráhe vstúpi do tieňa, ktorý vrhá Zem. Napriek tomu je však aj počas úplného zatmenia viditeľný vďaka lomu svetla v zemskej atmosfére. Rozptýlené svetlo dodáva Mesiacu červenú až tmavočervenú farbu. Zatmenie Mesiaca možno pozorovať z oveľa väčšieho územia Zeme ako zatmenie Slnka, pretože tieň Zeme, do ktorého Mesiac vstupuje, má oveľa väčšiu šírku než tieň, ktorý Mesiac vrhá na Zem.
Typy zatmení Mesiaca:
- Polotieňové: Mesiac vstúpi len do polotieňa Zeme.
- Čiastočné: Mesiac sčasti vstúpi do úplného tieňa Zeme a časť ostáva v polotieni.
- Úplné: Celý Mesiac vstúpi do úplného tieňa Zeme.
Zatmenie Slnka
Zatmenie Slnka je udalosť, ktorá nastáva, keď slnečné svetlo nedosiahne Zem, pretože je úplne alebo čiastočne zablokované Mesiacom. Aj keď Mesiac je mnohokrát menší než Slnko, môžu sa zdať byť na oblohe rovnako veľké, pretože Mesiac je oveľa bližšie.
Typy zatmení Slnka:
- Úplné zatmenie: Nastane, keď je Slnko úplne zakryté Mesiacom. K tomu dochádza len vtedy, keď je Slnko ďaleko, alebo Mesiac je blízko k Zemi a je videný z umbrovej oblasti, kde je tieň najtemnejším.
- Čiastočné zatmenie: Môže sa vyskytnúť pri pohľade z polostrovej oblasti a Slnko je čiastočne zablokované Mesiacom.
- Prstencové zatmenie: Nastane, keď je Mesiac ďaleko od Zeme alebo Slnko je veľmi blízko. Mesiac sa nezdá dostatočne veľký na oblohe na úplné zakrytie Slnka; Slnko sa objaví ako jasný prsteň na oblohe.
Pozorovanie slnečného zatmenia bez správnej ochrany očí môže poškodiť vaše oči, pretože Slnkove lúče sú aj tak dostatočne silné na to, aby poškodili sietnicu, aj keď je Slnko čiastočne zakryté.
História výskumu Mesiaca
Vzdialenosť Mesiaca od Zeme určil už v 3. storočí pred Kristom grécky astronóm Hipparchos z veľkosti zemského tieňa na Mesiaci. Jeho metóda bola exaktná a výsledok veľmi dobrý: vzdialenosť Mesiaca od nás sa rovná 60 polomerom zeme. Až v 17. storočí, keď sa začala používať metóda paralaxy, bol Hipparchov údaj potvrdený a spresnený. V súčasnosti poskytuje výsledky presné na centimetre laserová metóda.
Prvý človek, ktorý pozoroval povrch Mesiaca ďalekohľadom, bol taliansky astronóm Galileo Galilei. Lety prvých kozmických sond potvrdili pozemské pozorovania a v roku 1959 sovietska Luna 3 odfotografovala odvrátenú stranu Mesiaca. Dôležitým krokom v mapovaní Mesiaca bol americký projekt Lunar Orbiter. V rokoch 1967-1968 urobilo celkom päť staníc podrobné fotografie s vysokým rozlíšením. Bolo zobrazené 99 percent povrchu privrátenej strany a 80 percent odvrátenej strany. Od roku 1966 do 1968 na povrchu Mesiaca úspešne pristálo päť amerických sond typu Surveyor.
V roku 1968 začali Spojené štáty program Apollo, sériu kozmických letov. Roku 1969 pristálo na povrchu Mesiaca Apollo 11 s ľudskou posádkou. Do roku 1972 nasledovalo ďalších šesť misií. Mesiac bol prvým kozmickým telesom, ktorého vzdialenosť od Zeme bola zmeraná a aj prvým, na ktorom ľudia pristáli.