Speciální efekty


Speciální efekty

(Zdroj: Geographicus Rare Antique Maps, volné dílo)

Wikipedie uvádí, že speciální efekty „se používají ve filmu, televizi, fotografii a zábavním průmyslu k realizování takových obrazů a scén, které jsou běžnými způsoby nedosažitelné“. Je jednoznačné, že označení speciální efekty v souvislosti se Sluncem a Měsícem je poněkud nadnesené. Nicméně není na příklad zatmění Slunce či Měsíce dokonalým speciálním efektem? A je ho snad možné dosáhnout běžným způsobem? Ne. Musí nastat speciální situace, aby k úkazu došlo. Zatmění Slunce a Měsíce souvisí s pohybem Měsíce a Země. Stejně tak souvisí s pohyby těchto těles i další dva velké efekty, které za speciální už vlastně nepovažujeme, ovšem to jenom proto, že nám jsou promítány do života měsíc co měsíc, rok co rok:  roční období a měsíční fáze. Dva velkolepé triky nebeských filmařů, které mě nikdy neomrzí. 🙂

Střídání ročních období

Zemská osa protínající severní a jižní pól svírá s rovinou ekliptiky (více zde) úhel 23,5° a zároveň si při oběhu kolem Slunce zachovává svůj směr v prostoru. Na příklad léto u nás tedy nastává, když je ke Slunci přikloněna severní polokoule. Dny jsou teplé a dlouhé, protože paprsky dopadají na zemský povrch pod větším úhlem a po delší dobu, takže jej více ohřívají. V téže době je na jižní polokouli zima. Střídání ročních období je nejvíce patrné v mírném pásu, takže si je všechny můžeme užívat naplno. 🙂 Roční období jsou vymezená slunovraty a rovnodennostmi, okamžiky přesně vymezenými v čase. (Tabulka dat slunovratů a rovnodenností zde.)

(Zdroj: Horst Frank, Gothika, W3C-unspecified vector image created with Adobe Illustrator, GFDL nebo CC-BY-SA-3.0, via Wikimedia Commons)

Rovnodennost a slunovrat

Jarní rovnodennost je astronomický okamžik, kdy je Slunce v rovině zemského rovníku, prochází jarním bodem (více zde) a jeho paprsky dopadají kolmo k zemské ose, Slunce vychází přesně na východě a zapadá na západě, v poledne přechází na rovníku přes nadhlavník z jižní polokoule na severní. Den a noc jsou stejně dlouhé. Slunce osvěcuje oba zemské póly, kde se v tom okamžiku vystřídá polární den a polární noc. Nastává obvykle 20. či 21. března a je přechodem z astronomické zimy do astronomického jara. Slunce je ve znamení Berana. Na obrázku výše je jarní rovnodennost pod číslem 1.

Letní slunovrat je astronomický termín pro okamžik, kdy sluneční paprsky směřující do středu Země svírají s rovinou rovníku největší úhel (maximální deklinace), tedy +23,5°. Slunce dosáhne nejsevernějšího bodu své pomyslné dráhy, obratníku Raka. V tomto bodě u nás máme nejdelší den a nejkratší noc v roce. Letní slunovrat nastává na severní polokouli obvykle okolo 21. června a je přechodem z astronomického jara do astronomického léta. Slunce je ve znamení Raka. Na obrázku výše je letní slunovrat pod číslem 2.

Podzimní rovnodennost je okamžik obdobný jarní rovnodennosti, Slunce však přechází ze severní polokoule na jižní, a to v podzimním bodě (více zde). Nastává obvykle okolo 22. či 23. září a je přechodem z astronomického léta do astronomického podzimu. Slunce je ve znamení Vah. Na obrázku výše je podzimní rovnodennost pod číslem 3.

Zimní slunovrat analogicky k letnímu je bodem, kdy sluneční paprsky směřující do středu Země svírají s rovinou rovníku nejmenší úhel (minimální deklinace), tedy -23,5°. Slunce dosáhne nejjižnějšího bodu své pomyslné dráhy, obratníku Kozoroha. V tomto bodě u nás máme nejkratší den a nejdelší noc v roce. Zimní slunovrat nastává na severní polokouli obvykle okolo 21. prosince a je přechodem z astronomického podzimu do astronomické zimy. Slunce je ve znamení Kozoroha. Na obrázku výše je zimní slunovrat pod číslem 4.

Astronomická roční období jsou tedy vymezena specifickým postavením Země vůči Slunci během roku. Naproti tomu meteorologická roční období jsou o kousek posunutá, aby byla v souladu s kalendářem. O meteorologických ročních obdobích více na příklad zde a o srovnání cyklů s kalendářem více zde.

Střídání měsíčních fází

Vlivem oběhu Měsíce kolem Země se mění měsíční fáze. Slunce totiž během tohoto oběhu ozařuje různě velkou část Měsíce – bez Slunce by tedy nebylo měsíčních fází. 🙂 Doba, za kterou se vystřídají všechny měsíční fáze, se nazývá synodický měsíc (více zde), trvá 29,5 a do jednoho tropického roku (více zde) se tento cyklus vejde zhruba dvanáctkrát. Na rozdíl od měsíce siderického (více zde), který je kratší a během tropického roku (více zde) se vystřídá třináctkrát. Během kalendářního měsíce tedy většinou dosáhne Měsíc jednoho úplňku a jednoho novu. Ve zvláštních případech (více zde) se během kalendářního měsíce vystřídají dva úplňky, nebo dva novy. V měsíci únoru, jelikož je nejkratší, se naopak může stát, že proběhne zcela bez úplňku nebo zcela bez novu.

Měsíční fáze jsou vymezené tak zvanými body obratu, které jsou čtyři: novoluní, první čtvrť, úplněk a poslední čtvrť. Období mezi nimi jsou také čtyři a popisují se vždy vhodnou kombinací těchto slov: dorůstající = osvětlená část Měsíce se zvětšuje versus couvající = osvětlená část Měsíce se zmenšuje, srpkovitý = je osvětlena méně než polovina Měsíce versus vypouklý = je osvětlena více než polovina Měsíce. Máme však pro ně i poetičtější názvy.

(Zdroj: Orion 8, CC BY-SA 3.0 nebo GFDL, Wikimedia Commons)

První část cyklu

Novoluní nebo také nov je fáze, kdy Měsíc není na obloze viditelný. Je totiž přivrácen k Zemi neosvětlenou stranou. Okamžik, při kterém je Měsíc osvětlen z 0 % a leží právě mezi Sluncem a Zemí (konjunkce Slunce a Měsíce), je přesně časově určený. Měsíc v novu vychází s východem Slunce a zapadá s jeho západem. Na obrázku výše je pod čísly 1 a 9.

Období od novu do dalšího bodu obratu se nazývá dorůstající srpkovitý Měsíc, nebo také srpkovitá Luna. Na obrázku výše je pod číslem 2.

Druhá část cyklu

Osvětlená část Měsíce se zvětšuje, říká se, že Měsíc dorůstá. Když nabyde tvaru písmene D, nastává první čtvrť. Měsíc je v té chvíli osvětlen z 50 % a vzhledem k Zemi svírá se Sluncem pravý úhel (kvadratura). Tento okamžik je opět přesně časově určený. Při první čtvrti má Měsíc osvětlenou pravou polovinu, vychází v poledne a zapadá o půlnoci. Na obrázku výše je pod číslem 3.

Období od první čtvrti do dalšího bodu obratu se nazývá dorůstající vypouklý Měsíc nebo také vypouklá Luna. Na obrázku výše je pod číslem 4.

Třetí část cyklu

Měsíc stále dorůstá, osvětlené části Měsíce tedy nadále přibývá, a když je Měsíc osvětlený celý, nastává úplněk. Měsíc je přivrácen k Zemi zcela osvětlenou stranou. Okamžik, při kterém je Měsíc osvětlen ze 100 % a Země leží právě mezi ním a Sluncem (opozice Slunce a Měsíce), je přesně časově určený. Měsíc v úplňku vychází se západem Slunce a zapadá s jeho východem. Na obrázku výše je pod číslem 5.

Období od úplňku do dalšího bodu obratu se nazývá couvající vypouklý Měsíc nebo také rozsévající Luna. Na obrázku výše je pod číslem 6.

Čtvrtá část cyklu

Od této chvíle se osvětlená část Měsíce se zmenšuje. Říká se, že Měsíc couvá. Když nabyde tvaru písmene C, nastává poslední nebo také třetí čtvrť. Měsíc je v té chvíli z 50 % neosvětlený a vzhledem k Zemi svírá se Sluncem pravý úhel (kvadratura). Tento okamžik je opět přesně časově určený. Měsíc má osvětlenou levou polovinu, vychází o půlnoci a zapadá v poledne. Na obrázku výše je pod číslem 7.

Období od poslední čtvrti do dalšího bodu obratu se nazývá couvající srpkovitý Měsíc nebo také balzamická Luna. Na obrázku výše je pod číslem 8.

Tabulka dat měsíčních fází pro tento rok zde.

Srovnání lunárního cyklu s kalendářem zde a zde. O měsících kalendářních pak jednotlivě v blogu.

Porovnání obou cyklů

Sluneční a měsíční cyklus jsou si velmi podobné. Jako by Měsíc vlastně v malém opakoval to, co Slunce ve velkém. Každý z cyklů má čtyři významné body, kterými se rozděluje na čtyři doby. Body se u slunečního cyklu nazývají předěly, u měsíčního cyklu body obratu. Doby mezi těmito přesnými astronomickými okamžiky se u Slunce nazývají (roční) období, u Měsíce pak (měsíční) fáze. Předěly a období souvisí s postavením Země vůči Slunci. Body obratu a fáze souvisí s postavením Měsíce vůči Slunci.

Solární a lunární cyklus

Slunce tedy hraje v obou cyklech významnou roli a souvislost se světlem je jejich dalším společným znakem. Abychom mohli oba cykly z tohoto hlediska vzájemně porovnat, vybereme si jako počátek každého z nich jeho nejtemnější bod. U slunečního cyklu je to okamžik zimního slunovratu, kdy je z celého roku nejdelší noc a nejkratší den. U měsíčního cyklu je to novoluní, při kterém není Měsíc vůbec osvětlen. V obou případech Slunce jaksi šetří svým světlem a v obou případech nastává přímo či přeneseně nejtemnější noc. 🙂

Od zimního slunovratu nastává období (astronomické) zimy, od novoluní pak fáze srpkovité Luny (dorůstající srpkovitý Měsíc).

U slunečního cyklu se postupně prodlužuje den a u měsíčního cyklu roste osvětlená část Měsíce, až dojde k vyrovnání temné a světlé části. U slunečního cyklu nastává rovnodennost, v této části cyklu je to rovnodennost jarní, noc i den jsou stejně dlouhé.  U měsíčního cyklu je okamžik vyrovnání viditelnější, na obloze září přesná jedna polovina Měsíce, v tomto případě pravá. Jedná se o čtvrť první.

Od jarní rovnodennosti nastává období (astronomického) jara, od první čtvrti pak fáze vypouklé Luny (dorůstající vypouklý Měsíc).

U slunečního cyklu se den dále prodlužuje a u měsíčního roste dále osvětlená část Měsíce, až dojde k nejsvětlejšímu bodu. U slunečního cyklu nastává letní slunovrat, okamžik nejdelšího dne a nejkratší noci.  U měsíčního cyklu je tento okamžik opět viditelnější, na obloze září kulatý Měsíc, kterému říkáme úplněk. V obou případech jsme na plném slunečním světle a získáváme nejsvětlejší den, respektive nejsvětlejší noc. 🙂

Od letního slunovratu nastává období (astronomického) léta, od úplňku pak fáze rozsévající Luny (couvající vypouklý Měsíc).

Od této chvíle se začíná světlem zase šetřit, u slunečního cyklu se den postupně zkracuje a u měsíčního se zmenšuje osvětlená část Měsíce, až dojde znovu k vyrovnání světlé a temné části. U slunečního cyklu nastává rovnodennost, v této části cyklu je to rovnodennost podzimní, noc i den jsou stejně dlouhé.  U měsíčního cyklu je okamžik vyrovnání zase viditelnější, na obloze září přesná jedna polovina Měsíce, v tomto případě levá. Jedná se o čtvrť poslední nebo také čtvrť třetí.

Od podzimní rovnodennosti nastává období (astronomického) podzimu, od třetí čtvrti pak fáze balzamické Luny (couvající srpkovitý Měsíc).

Dalším ubýváním světla, jak z hlediska délky dne, tak z hlediska osvětlenosti Měsíce, spějeme zpět k bodu zimního slunovratu u slunečního cyklu a k novoluní u cyklu měsíčního.

Je třeba mít na zřeteli, že měsíční a sluneční cyklus jsou různé délky, oběh Země kolem Slunce trvá rok a oběh Měsíce kolem Země trvá měsíc, takže se měsíční cyklus vejde do slunečního dvanáctkrát až třináctkrát. Jelikož body obratu a předěly jsou okamžiky přesně vymezené v čase, šance, že by se sobě odpovídající body obratu měsíčního cyklu sešly ve stejný čas s předěly cyklu slunečního, je minimální. Spíše může nastat situace, že se sejdou ve stejný den – což díky časovým pásmům nemusí platit pro celou polokouli stejně. 🙂

Data shody novoluní a zimního slunovratu, případně úplňku a letního slunovratu pod tabulkou rovnodenností a slunovratů zde.

Ubývání a přibývání světla

Co se týče světla, je tu ještě jedna podobnost mezi cykly. Každý z nich lze rozdělit na dva větší celky podle toho, zda světla přibývá či ubývá. U slunečního cyklu období od zimního slunovratu k letnímu je ve znamení prodlužujícího se dne. Ač to naši prapředci měli nejspíš zavedené jinak, můžeme logicky této části říkat světlá polovina roku. Od letního slunovratu k zimnímu se naopak dny postupně zkracují, jedná se tedy o temnou polovinu roku. Stejně tak u měsíčního cyklu rozlišujeme přibývající (dorůstající) Měsíc, tedy období od novoluní k úplňku, kdy osvětlené části Měsíce přibývá. A poté Měsíc ubývající (couvající), který trvá od úplňku zpět k novoluní a při kterém osvětlené části Měsíce ubývá. Od světlé poloviny roku se pak odvozují znamení se stoupající silou, tedy Blíženci až Střelec, od temné poloviny roku znamení s klesající silou, tedy Střelec až Blíženci. Znamení těmito silami působí jak ve slunečním, tak v měsíčním cyklu. O tom více zde.

Pohyb po ekliptice

Posledním hlediskem, které můžeme porovnávat, je pohyb Slunce a Měsíce po ekliptice. Bylo řečeno, že dráha Měsíce je od ekliptiky nepatrně odchýlená. Tuto odchylku pro tuto chvíli pomineme. Pohyb Měsíce a Slunce si musí totiž alespoň do jisté míry odpovídat. Během roku víme poměrně přesně, kde se pohybuje Slunce. V jarním bodě stojí na rovníku (0°) a putuje k severnímu bodu, až dosáhne obratníku Raka (+23,5°) v době letního slunovratu, pak se vrací zpět k rovníku a přes podzimní bod (0°) putuje k jižnímu bodu, až dosáhne obratníku Kozoroha (-23,5°) a nastává zimní slunovrat.

Podle tohoto můžeme pro jednotlivé sluneční předěly vysledovat pozici měsíčních bodů obratu na ekliptice. Víme-li tedy, že na příklad v den jarní rovnodennosti stojí Slunce na rovníku, musí se zhruba v té oblasti a v tomto období pohybovat i Měsíc, aby mohlo nastat novoluní. Novoluní nejblíže jarní rovnodennosti by tedy mělo nastávat na 0°. Stejně tak novoluní nejblíže podzimní rovnodennosti. Novoluní nejblíže letnímu slunovratu pak bude pravděpodobně stát na +23,5°a naopak novoluní nejblíže zimnímu slunovratu na -23,5°.

Novoluní je vždy v jedné linii se Sluncem. Úplněk je o 180° vpředu, první čtvrť je 90° východně od Slunce a poslední čtvrť 90° západně od Slunce.

V době rovnodennosti tedy novoluní i úplněk vycházejí přesně na východě a zapadají přesně na západě a lunární den i lunární noc jsou stejně dlouhé, tedy 12 hodin. Během jarní rovnodennosti se pak první čtvrť pohybuje na ekliptice nejvýše, vychází na severovýchodě a zapadá na severozápadě a lunární den trvá okolo 16 hodin, poslední čtvrť se pohybuje nejníže, vychází jihovýchodně a zapadá jihozápadně a lunární den u nás trvá okolo 8 hodin. V případě podzimní rovnodennosti jsou čtvrti v opačném pořadí. V případě slunovratů jsou v oblasti rovníku měsíční čtvrti. Okolo letního slunovratu je novoluní nejvýše na ekliptice a je tedy na obloze nejdéle, úplněk je nejníže a je tedy na obloze nejkratší dobu. Okolo zimního slunovratu je na ekliptice novoluní nejníže a úplněk nejvýše.

 

Zatmění Slunce a Měsíce

Podmínky zatmění

Aby došlo k zatmění, musí být splněny tři podmínky. Za prvé Slunce, Země a Měsíc musí být v jedné linii (syzygie). Za druhé Měsíc musí být buď v novu, nebo v úplňku, což logicky vyplývá z prvního. A za třetí Slunce a Měsíc se musí pohybovat v blízkosti lunárních uzlů, nebo leží přímo na nich (více zde a zde).

Slunce obíhá Zemi po pomyslné dráze, která se nazývá ekliptika (více zde). Měsíc obíhá po obdobné dráze, která však není totožná, ale svírá s rovinou ekliptiky úhel 5°. Body, kde dráha Měsíce protíná ekliptiku, se nazývají lunární uzly (více zde). Pouze když se Slunce a Měsíc pohybují zároveň v blízkosti těchto uzlů, tedy poblíž ekliptiky, může dojít k zatmění. Samo slovo ekliptika je od tohoto jevu odvozeno, pochází totiž z řeckého slova ekleiptikos, což znamená zatmění.

Sezóna zatmění

Období, kdy se Slunce a Měsíc pohybují okolo lunárních uzlů, nastává jednou za 173,31 dne (méně než půl roku) a trvá 34,5 dne. Tomuto časovému úseku se říká sezóna zatmění. Synodický měsíc trvá 29,5, je tedy o 5 dní kratší, než sezóna zatmění. Synodický měsíc je doba, za kterou se vystřídají všechny měsíční fáze.

Z výše uvedeného vyplývá, že během sezóny zatmění Měsíc vždy dosáhne alespoň jednoho novu a alespoň jednoho úplňku. Během jednoho období zatmění tedy dochází k nejméně dvěma zatměním, z toho jedno je vždy zatmění Slunce a jedno zatmění Měsíce. Zatmění Slunce a zatmění Měsíce většinou přichází v páru, sluneční zatmění nastává zhruba čtrnáct dní před nebo čtrnáct dní po měsíčním. Jelikož období zatmění se opakuje zhruba dvakrát do roka, dochází minimálně k čtyřem zatměním ročně. Z toho dvě jsou vždy zatmění Slunce a dvě zatmění Měsíce.

Během jedné sezóny zatmění mohou nastat maximálně dva novy a jeden úplněk, nebo dva úplňky a jeden nov. Jelikož interval mezi jednotlivými sezónami zatmění je kratší než půl roku, může dojít k tomu, že se sejdou do roka necelé tři sezóny zatmění. Maximální počet zatmění za rok je pak sedm. Ale to se stává zřídka. Při tomto počtu zatmění mohou nastat tyto čtyři kombinace: pět slunečních a dvě měsíční, pět měsíčních a dvě sluneční, čtyři sluneční a tři měsíční, nebo čtyři měsíční a tři sluneční zatmění.

Zatmění Slunce jsou tedy zhruba stejně častá jako zatmění Měsíce. Důvody, proč je považujeme za mnohem řidší úkaz, jsou dva. První je, že sluneční zatmění je viditelné vždy jen z určitého místa na Zemi, kterému se říká pás totality. Ten vzniká díky stínu, který vrhá Měsíc na Zemi a který má 270 km v průměru. Jak se Země otáčí sama kolem své osy a společně s Měsícem kolem barycentra, stín se protahuje do zmíněného pásu. Ve středu pásu totality je zatmění Slunce viditelné nejdéle, trvá však nejvíce dvě minuty. A to je druhý důvod – sluneční zatmění je v porovnání s měsíčním krátkodobá záležitost. Zatmění Měsíce je naproti tomu viditelné z jakéhokoliv místa té polokoule, kde je právě noc a trvá mnohem déle, až sto sedm minut.

Zatmění Slunce

Zatmění Slunce nastane, když Měsíc v novu vstoupí mezi Zemi a Slunce a Měsíc Slunce částečně nebo úplně zakrývá. Při úplném zatmění jsou Slunce, Země a Měsíc v jedné přímce (syzygie) a Měsíc je dostatečně blízko Zemi, aby jeho stín (umbra) Slunce zcela zakryl. Průvodními jevy na příslušné části Země jsou setmění, ochlazení a viditelnost hvězd na obloze. Během prstencového zatmění jsou Slunce, Země a Měsíc rovněž v jedné přímce (syzygie), ale Měsíc je od Země daleko, takže jeho stín zakryje větší část slunečního disku tak, že je okolo vidět prstenec světla. Částečné zatmění pak nastává zejména ve vyšších zeměpisných šířkách. Slunce, Země a Měsíc nejsou v přímé linii a k Zemi dopadá pouze měsíční polostín (penumbra). (Tabulka zatmění Slunce zde.)

Zatmění Slunce

(Zdroj: Sagredo – Vlastní dílo, Volné dílo, commons.wikimedia.org)

Zatmění Měsíce

Zatmění Měsíce nastane, když se Měsíc v novu dostane do stínu Země. Slunce, Země a Měsíc jsou v jedné přímce (syzygie). U Měsíce rovněž rozlišujeme tři druhy zatmění. Polostínové zatmění nastává, když Měsíc vstoupí pouze do zemského polostínu. Pro pozorovatele ze Země vypadá Měsíc téměř stejně, změny nejsou postřehnutelné. Pozorovatel z Měsíce by mohl vidět částečné zatmění Slunce. 🙂 Když je Zemí zastíněná pouze část Měsíce, jedná se o zatmění částečné, když je Měsíc stínem země zakrytý zcela, mluvíme o úplném zatmění. Na rozdíl od Slunce zůstává Měsíc viditelný při všech druzích zatmění včetně úplného. Sluneční paprsky se ohýbají v zemské atmosféře, takže je Měsíc vidět pouze slabě. Navíc má při úplném zatmění narudlou barvu, neboť nejméně se rozptyluje červené světlo. Proto se úplnému zatmění Měsíce také říká krvavý Měsíc. Barva zatmění se však může lišit, a to podle stavu zemské atmosféry. (Tabulka zatmění Měsíce zde.)

Zatmění Měsíce

(Zdroj: Sagredo – Vlastní dílo, Volné dílo, commons.wikimedia.org)