Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Černé divadlo

Pozoruhodnosti Kralomoce a jeho poddaných aneb domácí úkoly z astronomie a z pilnosti.

Planetu Jupiter a její čtyři velké měsíce viděl snad každý zájemce o astronomii. Hvězdičky spatřitelné i malým dalekohledem se posouvají v rovině Jupiterova rovníku tak rychle, že je to možné rozpoznat během jediné noci. Přitom předvádějí doslova stínové divadlo -- mizí ve stínu planety a zase se objevují. Měsíce, které se ocitnou na násluneční straně své orbity, samy vrhají stín, který se pak jeví jako tmavá ploška, zvolna se sunoucí po kotoučku planety.

Tohle všechno "typický" astronom tak nějak ví, když pro nic jiného tak proto, že je to v hvězdářské ročence. Dvakrát do Jupiterského roka, tedy dvakrát za pozemských 12 let, ale dojde k tomu, že lehce skloněné roviny oběhu měsíců se přimknou k ekliptice a pak se stín měsíce jednoho může trefit do měsíce jiného. A my sledujeme vzájemná zatmění. Nebo se seřadí za sebe a pak pozorujeme vzájemný zákryt.

Období vzájemných zákrytů a zatmění probíhá právě teď -- od podzimu 2002 do roku 2003. Období zákrytů trvá přibližně rok a půl. Minulá zákrytová sezóna proběhla v roce 1997, další bude kolem roku 2009. Bližší informace lze najít na adrese ftp://ftp.bdl.fr/pub/ephem/satel/phemu03/phemu03liste_eng.txt Kdo má CCD kameru, může vědě přispět k upřesnění dynamiky soustavy, ostatní se mohou alespoň dívat.

Jak dlouho takový úkaz může trvat? Jsou měsíce, které na sebe svým stínem nedosáhnou? Jsou u Jupitera nějaké význačné náhody, jako je ta, že máme možnost spatřit úplné nebo prstencové zatmění Slunce ze Země? K zodpovězení těchto otázek vystačíme se středoškolskou matematikou, kalkulačkou, základními fyzikálními daty o "hercích" a trochou fantazie. Osoby a obsazení:

Jméno měsíce poloměr dráhy
[103 km]
průměr měsíce
[km]
doba oběhu
[dnů]
oběžná rychlost
[km/s]
Io 421,6 3430 1,769 17,33
Europa 670,9 3128 3,531 13,74
Ganymedes 1070 5262 7,155 10,88
Callisto 1883 4800 16,689 8,21

Jupiter a celá jeho rodina se nalézá ve vzdálenosti 5,2 AU od Slunce. Intenzita slunečního světla je tam pouze 3,7 procenta toho, co máme doma na Zemi. A taky se Slunce být zdá menší, jeho úhlový průměr je pouhých šest úhlových minut (a 8 vteřin). Proto i kužely úplných stínů za tělesy jsou 5,2krát protaženější než v okolí Země a délka stínu je 560násobkem průměru tělesa. Porovnání délek stínů s velikostí soustavy ukazuje první obrázek.

Ilustrační foto...

Teď trocha terminologie: Vrhající měsíc (vrhač) -- ten, který v daném úkazu vrhá stín. Chytající měsíc (chytač, cíl) -- ten, na který dopadá stín vrhače. Polostínové zatmění -- z alespoň některého místa chytajícího měsíce je vidět část Slunce zakryta vrhačem. Vzdálenému pozorovateli se projeví nepatrným úbytkem jasnosti (vzpomeňte pozemský případ). Tento článek se polostínem nezabývá, i když při zjišťování poklesu jasnosti při polostínovém zatmění je potřeba brát polostín v úvahu. Částečné (partial) zatmění -- na některá místa chytače dopadá úplný stín, ne však na celou jeho osluněnou polokouli. Prstencové (annual) zatmění -- celý vrhačův stín dopadá na cíl, je však menší nežli on a tak při velkém zvětšení bychom viděli stín po povrchu cíle putovati. V praxi uvidíme více či méně nápadný pokles jasnosti. V širším slova smyslu jsou přechody stínů přes Jupiterův kotouček vždycky prstencová zatmění. Úplné (totální) zatmění -- celý cílový měsíc je ukryt ve stínu a neměli bychom ho spatřit. Pokud do stínohry započteme i Jupiter, tak totální zatmění Jupiterem nastává při každém oběhu měsíce. Stíny se zužují, takže totální zatmění může nastat pouze pokud větší měsíc vrhá stín na menší.

Pro představu jak takové zatmění probíhá, jsou zde takové úkazy popsány pro dva krajní případy, totiž měsíce ve vzájemné konjunkci a v opozici vůči Jupiteru. Uvažuje se ideální případ, že všechny potřebné roviny splynuly a středy měsíců a střed Slunce se v jednom okamžiku ocitnou na jedné přímce. Každé zatmění je tak ve svém průběhu postupně částečné, pak prstencové nebo úplné, a pak v čase symetricky opět částečné. V každém případě by pozorovatel na rovníku na denní straně zastiňovaného měsíce pozoroval úplné zatmění slunce.Zanedbává se skutečnost, že ve třech čtvrtinách případů by určitě vadil Jupiter (vrhač bližší Jupiteru než cíl v konjunkci, všechny případy opozice).

Poměrně dlouhá zatmění budou v době okolo konjunkce, protože stín putuje po povrchu cílového měsíce rozdílem jejich oběžných rychlostí a také proto, že měsíce si jsou blízko, takže stín je ještě dost široký. Naproti tomu v opozici, se stín "mihne" součtem oběžných rychlostí obou měsíců a stíny jsou využity "u své špičky", někdy nedosáhnou vůbec.

Lze intuitivně vytušit, že nejdelší možné úkazy se odehrají trochu bokem od konjunkce, protože vnitřní a tudíž rychlejší měsíc zpomaluje v rovině kolmé k slunečním paprskům rychleji než vnější. Přestože roste vzdálenost mezi měsíci a dloužící stín se tenčí, může nastat okamžik, kdy měsíce ustupují "do boku" stejnou rychlostí a pak o délce trvání zákrytu rozhodují efekty dalšího řádu. Ale to je na vyšší matematiku, derivace a možná i Keplerovy zákony tam hrají roli. To je zralé na další domácí úkol z astronomie a z pilnosti.

Porovnání velikostí měsíců a stínů. Černá kolečka ukazují velikosti stínu v konjunkci a v opozici, bílé kolečko znázorňuje velikost cílového měsíce. Pokud stín v maximální vzdálenosti chybí, znamená to že úplný stín nedosáhne.

Jméno měsíce stín
Io
stín
Europa
stín
Ganymedes
stín
Callisto
Io Ilustrační foto... Ilustrační foto... Ilustrační foto...
Europa Ilustrační foto... Ilustrační foto... Ilustrační foto...
Ganymedes Ilustrační foto... Ilustrační foto... Ilustrační foto...
Callisto Ilustrační foto... Ilustrační foto... Ilustrační foto...

Vnitřní tři měsíce na sebe svými stíny navzájem dosáhnou kdekoli na svých drahách. Vnější Callistó dokáže vrhnout svůj stín napříč Jupiterovou soustavou pouze ke vzdálenějšímu okraji dráhy měsíce Europa a zrovna tak na něj v opozici sotva dosáhne pouze stín mohutného Ganymeda.

Zastavme se u těchto případů. Ganymedes má průměr 5262 km a jeho stín tak končí ve vzdálenosti 2949 tisíc km, což je v rámci těchto orientačních výpočtů stejně, jako součet poloměrů drah Ganymeda a Callisto -- 2953 tisíc km.

Stín Callista má 2690 tisíc kilometrů. Europa se od něj může dostat nejdále na 2553,9 tisíce kilometrů. Potom by stín Callista na povrchu Europy měl pouhých 250 km v průměru a vzhledem k velké vzájemné rychlosti by Europan neviděl zatmění delší nežli jedenáct sekund.

Jsou to zajímavé náhody.

Z možných úplných zákrytů nastávají pouze tři případy a žádný z nich nemůže nastat v blízkosti opozice. Callisto je na takové věci příliš daleko. Ganymedes dovede svým stínem zcela pohlit Io a Europu v blízkosti konjunkce a pouze zákryt Ganymedes-Europa je úplný ještě pokud nastane ve vzájemné kvadratuře měsíců vůči Jupiteru.

Io dokáž skrýt Europu, ale to je v podstatě teoritický případ a praxi se Europa (3138 km) sotva trefí do stínu o průměru 3185 km. Navíc se jedná o konfiguraci za Jupiterem. Nejdelší možná zatmění Slunce při pozorování z jednotlivých měsíců v minutách a sekundách při poloze měsíců v blízkosti vzájemné opozice. Šedé pozadí buněk označuje, že taková konfigurace nastává na straně za Jupiterem.

Stanoviště
pozorovatele
stín
Io
stín
Europa
stín
Ganymedes
stín
Callisto
Io - 12:30 10:38 4:00
Europa 14:32 - 26:28 8:56
Ganymedes 6:23 14:06 - 20:55
Callisto 1:52 2:56 23:47 -

Nejdelším možným zatměním slunce, které může pozorovat usedlík je zatmění pozorované z Europy a působené měsícem Ganymedes. Vzhledem k těmto časům lze budoucím "sběratelům sekund černého Slunce" doporučit, ať přesídlí buď na Europu, nebo ještě lépe, ať mezi měsíci cestují podle toho, kde se zrovna co děje. Ovšem pozor, potřebné "delta v" v gravitačním poli Jupitera je srovnatelné s cestováním mezi Zemí a Marsem!

V praxi je to většinou horší. V celé efemeridě až do podzimního slunovratu 2003 je pouze jeden případ totálního zatmění Io Ganymedem a série deseti úplných zatmění Europy Ganymedem. A samozřejmě všechny v době, kdy od nás není Jupiter a jeho rodina viditelná. Naštěstí i částečné úkazy a také vzájemné zákryty, které jsme nepočítali. A tyto úkazy jsou dost výrazné na to, aby se bylo lze pohasínáním a rozsvěcením hvězd medičijských kochat mnohem častěji.

Jan Mocek

 IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Špičkový lékařský výzkum lidského genomu b
Ilustrační foto...
Instantni pozorovatelna 63
Ilustrační foto...
STS-117: Atlantis – online přenos z přistání
Ilustrační foto...
Zasypaný Marco Polo
Ilustrační foto...
Sonda Smart-1 míří pozvolna k Měsíci
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691