Pozorování Měsíce

Od první poloviny sedmdesátých let dvacátého století, kdy vrcholil výzkum Měsíce prostřednictvím pilotovaných letů mise Apollo a automatických sond Luna, ztratili astronomové o našeho nejbližšího kosmického souputníka poněkud zájem. Jeho povrch byl totiž zmapován mnohem lépe, než jak to umožňují teleskopická pozorování ze Země. Proto se v současnosti detektory dalekohledů na nejbližší kosmický objekt zaměřují jen zřídka – obvykle jen pro potřebu kalibrace přístrojů, určených pro sledování mnohem vzdálenějších vesmírných objektů. Měsíc však pro obdivovatele přírodních úkazů své kouzlo rozhodně neztratil. Naopak! Dnes, kdy už známe skutečný původ mnohých měsíčních útvarů, může být pohled na Měsíc mnohem zajímavější.

Obrázek 1.: Americká kosmická sonda LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) je nejlépe vybavenou vědeckou misí, která se od poloviny 70. let dvacátého století vydala k Měsíci. Tato sonda zmapovala měsíční povrch s takovým rozlišením, že na některých snímcích lze rozlišit i méně než půlmetrové podrobnosti! Na tomto snímku je například patrná sovětská sonda Luna 17, která sloužila jako rampa, odkud se na svou cestu vydalo vozítko Lunochod 1. Na záběru pořízeném americkou sondou LRO jsou patrné i otisky jeho kol v měsíčním prachu. Foto: NASA/GSFC/Arizona State University.

Měsíční "zeměpis"

Dříve, než se pustíte do bližšího poznávání přivrácené strany našeho nejbližšího vesmírného souseda, měli byste poznat základy měsíčního zeměpisu. Tak jako mapy Země představují zobrazení zemského povrchu pomocí sítě zeměpisných souřadnic, tak i mapy Měsíce využívají tzv. selenografické souřadnice. Základní kružnicí na měsíčních mapách je podobně jako v případě Země rovník. Měsíční rovník se nachází v rovině kolmé k rotační ose Měsíce. Jen pro úplnost: rotační osa procházející středem Měsíce protíná měsíční povrch v severním a jižním pólu.

Obrázek 2: Základní souřadnicová síť na mapách Měsíce. Kompozice: Pavel Gabzdyl.

Už tedy víte, kde má náš kosmický soused póly, takže zbývá najít východ a západ. Budete-li ze severní zemské polokoule sledovat Měsíc, uvidíte, že svou pravou stranou míří k západu a levou k východnímu směru. Tak to i na starších mapách Měsíce bylo. V roce 1961 ovšem Mezinárodní astronomická unie rozhodla, že tomu bude u Měsíce jinak a prohodila východ se západem tak, aby to vyhovovalo pozorovateli na Měsíci.

Pojďme si ukázat další důležité souřadnice: podobně jako na Zemi probíhají i na měsíčních mapách rovnoběžně s rovníkem rovnoběžky a kolmo na póly poledníky. Jako základní poledník byl zvolen ten, který prochází středem přivrácené strany Měsíce. Od základního poledníku se pak na východ kladně a na západ záporně počítá selenografická délka (lambda), a to od 0° do 180°. To tedy znamená, že poledník procházející středem odvrácené strany má selenografickou délku 180°. Místo znamének se však častěji používají zkratky E (z angl. East – východ) a W (z angl. West – západ). Pozice kráteru nacházejícího se na 50. stupni západní selenografické délky se proto označuje jako 50 W. Další potřebnou souřadnicí je selenografická šířka (beta), která se měří od měsíčního rovníku podél příslušného poledníku kladně na sever a záporně na jih. Stejně jako u délky se i u šířky používají zkratky: pro severní sel. šířku je to N (z angl. North – sever) a pro jižní S (z angl. South – jih).

Začínáme s prohlížením Měsíce

Jak s prohlížením Měsíce začít? Jestliže chcete měsíční povrch poznat opravdu podrobně, je třeba zvolit větší astronomický dalekohled – s průměrem objektivu alespoň 10 centimetrů. Takový dalekohled by měl mít stabilní a spolehlivou montáž. Při pozorování Měsíce totiž často využíváme velká zvětšení, a tak i malý záchvěv může pozorování velmi znepříjemnit. Při velkém zvětšení se navíc pozorované oblasti v zorném poli rychle pohybují, takže pokud nemáte dalekohled vybavený spolehlivým hodinovým pohonem, musíte ho neustále ručně navádět za Měsícem.

Jestliže budete s pomocí dalekohledu prohlížet měsíční útvary, bude velmi záležet na tom, jakým způsobem je k nám zrovna natočena osvětlená strana Měsíce, čili jakou má fázi. Časové údaje hlavních fází (nov, první čtvrt, úplněk a poslední čtvrt) poskytují jen hrubou informaci o tom, kde se zrovna nachází hranice světla a stínu – tzv. terminátor. Když Měsíc dorůstá, sledujeme postup ranního terminátoru, na kterém se útvary vynořují ze tmy. Znamená to, že v těchto místech zrovna na Měsíci vychází Slunce. Naopak když Měsíc couvá, vidíme, jak se útvary na večerním terminátoru ztrácejí ve tmě – Slunce zapadá.

Světelné poměry v daných oblastech Měsíce nejlépe vystihuje selénografická délka místa, kudy právě prochází ranní terminátor (tj. vychází zde Slunce). Tento údaj označujeme jako colongitudo (col.), které se počítá od základního poledníku směrem k západu od 0 do 360 stupňů. Ovšem pozor! Colongitudo neudává přesnou aktuální fázi Měsíce! Náš soused se totiž při pozorování ze Země ještě natáčí vlivem tzv. librací, takže při col. 0° sice terminátor prochází nultým měsíčním poledníkem, ale tzv. librace v délce jej může „posunout“ až o několik stupňů na východ nebo na západ!

Obrázek 3: Proměnu měsíčních útvarů v průběhu lunárního dne ukazuje tato série snímků měsíčního kráteru Koperník. Zleva doprava: v době vycházejícího Slunce po první čtvrti, v době kolem lunárního poledne za úplňku a v době zapadajícího Slunce po poslední čtvrti. Foto: Lunar Consolidated Atlas.

Jak stínová představení na Měsíci vlastně probíhají? Sledujeme-li východ Slunce nad měsíčním povrchem, vidíme nejprve malé světelné ostrůvky, které představují nejvyšší místa v dané oblasti. Vesměs jde o vrcholky kopců nebo vysoké stěny kráterů. Jak se Slunce dostává výš nad obzor, jsou osvětlovány i níže položené oblasti. Stíny útvarů jsou zřetelné a povrch vypadá plasticky. Po několika dnech od průchodu ranního terminátoru, kdy se Slunce dostává vysoko nad měsíční obzor, stíny mizí a plasticky vykreslený dojem měsíčního reliéfu se vytrácí. Stínové představení pokračuje i po úplňku, kdy Měsíc ubývá. Při zapadajícím Slunci se však celá podívaná odehrává v opačném pořadí. Stíny jednotlivých útvarů se začnou postupně prodlužovat, později se ve tmě ztratí nejnižší pláně a nakonec zůstanou ve tmě patrné jen nejvyšší partie měsíčního povrchu. I ty však časem pohltí terminátor a měsíční krajina se téměř na čtrnáct pozemských dní ponoří do tmy.

Každá prohlídka by měla začít při malém zvětšení (asi 60násobném), kdy se měsíční disk vejde do zorného pole celý. Nejdříve si prohlédněte oblast terminátoru. Až skončíte svou úvodní prohlídku, vyberte si ta nejzajímavější místa a podívejte se na ně při tak velkém zvětšení, jaké vám umožní pozorovací podmínky. Při důkladné prohlídce měsíčních útvarů byste se však neměli omezovat pouze na to, co vás zaujme na první pohled. Mnohé úžasné útvary se totiž „objeví“ jen na krátký okamžik, kdy se uklidní obraz. Neodmyslitelným pomocníkem každého pozorovatele je proto dobrý atlas Měsíce, v němž zjistíte přesnou polohu útvarů obtížně pozorovatelných útvarů. S pomocí měřítek uvedených v  mapách nebo atlasech navíc snadno získáte představu o skutečných rozměrech měsíčních útvarů.

Největším nepřítelem pozorovatelů měsíčního povrchu bývá neklid ovzduší. Měsíc a všechny ostatní vesmírné objekty totiž pozorujeme skrz zemskou atmosféru, jejíž neklid způsobuje pohyb vzdušných hmot s rozdílnou teplotou a vlhkostí. Světelné paprsky procházející prostředím s různými optickými vlastnostmi mění svůj směr, což se při pozorování hvězd projevuje kolísáním jejich jasnosti. Při pozorování planet nebo Měsíce pak za takových podmínek dochází k rozostření obrazu. Občas můžeme mít pocit, že kotoučky planet „plavou“. S nejhorší kvalitou obrazu se zpravidla setkáváme ve městech, kde se v betonových zdech a asfaltových chodnících shromažďuje přes parné letní dny teplo, kterého se při nočním ochlazení zbavují. V zimě zase teplý vzduch uniká ze špatně utěsněných staveb. Ohřátý vzduch stoupá vzhůru a způsobuje chvění obrazu, jaké občas vídáme nad rozpálenou asfaltovou silnicí. Sami si jistě domyslíte, co se pak děje s obrazem Měsíce ve velkém zvětšení. Při výběru pozorovacího stanoviště bychom se proto měli vyvarovat místům, kde lze silný neklid vzduchu očekávat (střechy panelových domů, okolí továren apod.). S velmi neklidným obrazem také musíme počítat v době, kdy se  Měsíc nachází nevysoko nad obzorem, protože se v tu chvíli díváme přes větší část atmosféry. Rozmazaný a neklidný obraz ovšem nemusí způsobit jen neklid atmosféry, ale i třeba teplý vzduch unikající z tubusu dalekohledu. Proto se doporučuje umístit dalekohled na pozorovací stanoviště alespoň půl hodiny před pozorováním. Optické plochy a tubus dalekohledu se tak přizpůsobí okolní teplotě – říkáme tomu temperování dalekohledu.

Když už svému optickému přístroji dopřejete optimální podmínky výběrem vhodného pozorovacího stanoviště, nezapomeňte ani na své vlastní pohodlí při pozorování. Chystáte se totiž vydat náročnou cestu hluboko do minulosti našeho souputníka a nic by vás přitom nemělo rušit!

Pestrá přehlídka měsíčních útvarů

S kvalitním dalekohledem a za vhodných pozorovacích podmínek (klidný vzduch, optimální fáze a výška Měsíce nad obzorem) můžete na povrchu našeho nejbližšího kosmického souseda obdivovat skutečně velké množství detailů. Jsou zde k vidění krátery, hory, údolí, brázdy a hřbety, jejichž vzhled se dramaticky mění v závislosti na osvětlení Sluncem.

Povrch Měsíce představuje především skvělou rezervaci stop po dopadech kosmických těles. Na jeho povrchu neprobíhá vrásnění pohoří, vodní ani větrná eroze a už vůbec ne činnost vegetace, a tak i stovky milionů roků staré krátery zde přetrvávají bez větší újmy. Ačkoli mezi desítkami tisíc velkých měsíčních kráterů nenajdete dva, které by byly naprosto stejné, můžete u nich vysledovat řadu společných znaků, jež závisejí především na velikostech kráterů. Začneme-li od těch nejmenších, budou první kategorii představovat tzv. jednoduché krátery. Mají mísovitý tvar a mírně zdvižený kráterový okraj. Takových kráterů najdete s pomocí většího dalekohledu tisíce.

Mnohem zajímavější skupinou stop po dopadech kosmických projektilů na povrch Měsíce jsou tzv. komplexní krátery. Od jednoduchých kráterů se odlišují především existencí vyzdviženého středového pahorku. Tyto nápadné centrální vyvýšeniny začínají být patrné u měsíčních kráterů s průměrem nad 20 kilometrů. Typickými představiteli této kategorie jsou Tycho (průměr 85 km) nebo Koperník (průměr 93 km).

Obrázek 4.: Jedním z nejkrásnějších měsíčních kráterů je Koperník. Tento působivý otisk kosmické katastrofy vznikl před více než 810 miliony lety a řadí se mezi nejmladší pozůstatky velkých impaktů na měsíčním povrchu. Relativní čerstvost kráteru (810 milionů let není pro Měsíc příliš mnoho) také zaručuje, že jeho tvary jsou ostré a dobře zachovalé. Valy Koperníka mají  šířku zhruba 40 kilometrů a vypínají se do výšky 900 metrů nad okolní krajinu. Z vnějšku stoupají stěny kráteru pod úhlem jen tři stupně, dovnitř se pak svažují poněkud strměji a hlouběji, což je pro impaktní struktury takových rozměrů typické. U kráteru Koperník lze velmi dobře sledovat i terasovité stupňování vnitřních stěn valů, které vzniklo zborcením původně mnohem příkřejších svahů. V centru samotného dna kráteru rozlišíte i docela malým dalekohledem skupinu významných vyvýšenin – středových vrcholků dosahujících výšky až 1200 metrů. Nejpříhodnější doba k prohlížení detailů se nabízí zhruba den po první čtvrti
a den po poslední čtvrti. Foto: NASA/GSFC/Arizona State University.

Jestliže krátery patří mezi nejznámější typ útvarů měsíčního povrchu, pak o tzv. měsíčních brázdách ví jen hrstka těch, kteří povrch našeho souputníka znají opravdu dobře. Brázdy (latinsky rima) jsou totiž ze Země pozorovatelné poměrně obtížně. Desítky největších brázd můžete sice rozeznat v menších dalekohledech, ale převážná většina z nich se hodí spíše pro zkušené pozorovatele vybavené výkonnějšími přístroji. Brázdy mají často vzhled trhlin nebo širokých rýh v měsíčním povrchu. Ve většině případů jsou brázdy pozorovatelné pouze blízko terminátoru, kde působí dojmem bezedných propastí. Méně nápadné úzké brázdy jsou pak viditelné jen za výjimečně příznivých pozorovacích podmínek, jako tenké nitky zaryté do šedi měsíčního terénu.

Dalším významným představitelem měsíčních útvarů, se kterými se při svých prohlídkách Měsíce dalekohledem jistě setkáte, jsou hory a pohoří. Až budete obdivovat jejich podivuhodné tvary, měli byste mít na paměti, že původ měsíčních kopců se velice liší od původu horských hřebenů na Zemi. Zatímco současnou podobu pozemských pohoří modelovaly vnitřní síly naší planety spolu s působením větru, vody a deště po desítky milionů roků, měsíční horstva vznikla naproti tomu doslova během několika okamžiků při dopadech velkých těles na jeho povrch. Ať už tedy na Měsíci sledujete izolované kopce vypínající se nad okolní lávové pláně nebo rozsáhlá pásma pohoří, ve všech případech se jedná o pozůstatky obrovských impaktních pánví nebo sesuvů následujících krátce po jejich vzniku.

Stejným způsobem vzniklo i největší a nejrozsáhlejší měsíční pohoří Apeniny. Tento více než 600 kilometrů dlouhý věnec kopců představuje část okrajů pánve Imbrium. Šikmé sluneční osvětlení zde vykreslí především nápadné čelo celého horstva, vystupujícího místy až do výšky 5 kilometrů nad přilehlé Moře dešťů. Apeniny ovšem nejsou jediným pohořím, které obří pánev Imbrium lemuje. Už s pomocí malého loveckého triedru snadno rozeznáte také měsíční Alpy, Karpaty a Kavkaz. Tím však výčet kopců souvisejících se vznikem pánve Imbrium zdaleka nekončí! Kromě zmíněných souvislých pohoří lze totiž rozeznat i zbytky vnitřních valů pánve. Musíte si však uvědomit, že pánev Imbrium byla dříve prohlubní a že se zde terén svažoval směrem ke středu. V centrálních částech této struktury proto dosahují příkrovy ztuhlé čedičové lávy nejvyšších mocností, a tak nad povrch lávové pláně vystupují jen nejvyšší části vnitřních valů.

Obrázek 5.: Pohoří Alp je jen částí věnců pohoří, které obklopují gigantickou impaktní pánev Imbrium. Začneme-li na severu, dojdeme nejprve přes Alpy a Kavkaz, které oddělují Moře dešťů od sousedního Moře jasu (Mare Serenitatis), k nejrozsáhlejšímu pásmu hor na Měsíci vůbec – k Apeninám. Foto: NASA/GSFC/Arizona State University.

Náš výčet zajímavých lunárních útvarů, které můžete snadno pozorovat i s pomocí malého dalekohledu ovšem zdaleka není úplný. Kromě kráterů, brázd a pohoří můžete snadno rozeznat například i tektonické zlomy nebo různé projevy dávné vulkanické činnosti (mořské hřbety a lunární dómy). Další poznávání Měsíce už proto necháme na vás a na vašich pozorovatelských a objevovatelských schopnostech.

Online odkazy:

Prohlídka Měsíce
Měsíční dvanáctka
Virtual Moon Atlas

Doporučená literatura:

Rükl, A.: Atlas Měsíce. Aventinum, 2012.
Gabzdyl, P.: Měsíční dvanáctka. Asociace Hvězdáren a planetárií, 2012.
Gabzdyl, P.: Měsíc, Aventinum. 2006.
Wlasuk, P.: Observing the Moon. Springer - Verlag, 2000.
Long, K.: The Moon Book. Johnson Book, 1998.
Gabzdyl, P.: Měsíc v dalekohledu. Hvězdárna Valašské Meziříčí, 1997.

Autor: Mgr. Pavel Gabzdyl, Hvězdárna a planetárium Brno
 

Reakce na příspěvek: (24.10.2018 17:45)