Mesiac
Mesiac s veľkým začiatočným písmenom označuje vesmírne teleso obiehajúce okolo Zeme. Je jej jediným prirodzeným satelitom. Nemá iné formálne meno ako „Mesiac“, aj keď sa občas nazýva Luna (latinský výraz pre „mesiac“), aby bol odlíšený od bežných „mesiacov“. Jeho symbolom je kosák (Unicode: ☾). Okrem slova lunárny sa k odkazu na Mesiac používa aj kmeň selen- (podľa gréckej bohyne Mesiaca Seléné) (selenocentrický, Seleniti, atď.).
Zohráva dôležitú úlohu pri udržiavaní sklonu osi rotácie Zeme v určitých medziach, čo má za následok stabilné striedanie ročných období z dlhodobého časového hľadiska. Mesiac sa podstatnou zložkou podieľa na prílive a odlive na Zemi.
Priemerná vzdialenosť medzi Mesiacom a Zemou je 384 403 km. Priemer Mesiaca je 3 476 kilometrov. V roku 1969 pristáli Neil Armstrong a Buzz Aldrin ako prví ľudia na Mesiaci. Mesiac je v synchrónnej rotácii so Zemou, čo znamená, že jedna strana Mesiaca („privrátená strana“) je stále obrátená k Zemi. Druhú, „odvrátenú stranu“, nie je možné zo Zeme z väčšej časti vidieť, okrem malých častí na okraji disku, ktoré možno príležitostne vidieť vďaka librácii. Väčšina odvrátenej strany bola až do éry kozmických sond celkom neznáma. Táto synchrónna rotácia je výsledkomotočného momentu, ktorý spomaľoval rotáciu Mesiaca v jeho skorej histórii, až došlo k rezonancii obehu a rotácie.
Odvrátená strana sa občas nazýva tiež „temnou stranou“.
„Temná“ v tomto prípade znamená „neznáma a skrytá“ a nie „bez svetla“; v skutočnosti prijíma odvrátená strana v priemere rovnaké množstvo slnečného svetla ako privrátená strana. Kozmická loď na odvrátenej strane Mesiaca je odrezaná od priamej rádiovej komunikácie so Zemou.
Odlišujúcim rysom odvrátenej strany je takmer úplná absencia tmavých škvŕn (oblastí s
Prvú mapu Mesiaca, urobenú z pozorovaní ďalekohľadom, nakreslil Thomasom Harritovom v roku 1609. Odvrátenú stranu Mesiaca prvýkrát odfotografovala sonda Luna 3 v roku 1959; veľmi podrobné mapy Mesiaca boli urobené v rámci programu Apollo. Mesiac vykoná kompletný obeh Zeme asi za jeden kalendárny mesiac. Každú hodinu sa Mesiac posunie vzhľadom ku hviezdam o vzdialenosť zhruba rovnú jeho uhlovému priemeru, približne o 0,5°. Mesiac, na rozdiel od väčšiny satelitov iných planét, má orbitu blízku rovine ekliptiky a nie rovine zemského rovníku.
Niektoré spôsoby nazerania na obeh sú podrobnejšie rozobraté v nasledujúcej tabuľke, ale dva najbežnejšie sú: siderický mesiac, čo je doba úplného obehu vzhľadom ku hviezdam, trvajúci asi 27,3 dní, a synodický mesiac, čo je doba, ktorú zaberie dosiahnutie rovnakej fázy, dlhá približne 29,5 dňa. Rozdiel medzi nimi je spôsobený tým, že v priebehu obehu prejde Zem aj Mesiac určitú vzdialenosť na orbite okolo Slnka.
Za jeden siderický mesiac Zem obehne okolo Slnka uhol asi 26,9° – pri pozorovaní zo Zeme to pozorujeme tak, že Slnko sa posunie o ten istý uhol po ekliptike smerom na východ, prejde približne jedno znamenie. Mesiac sa teda musí posunúť o ten istý uhol 26,9° okolo Zeme, aby sme na Zemi pozorovali rovnakú fázu. Dĺžka synodického mesiaca je 29d 12h 44 m 02,8s – 29,530 59 stredných slnečných dní.
Po ubehnutí jedného siderického mesiaca opíše Mesiac okolo Zeme 360°, no potrebuje ešte asi 2d 5h, aby sa dostal do rovnakej polohy vzhľadom na Zem a Slnko – do rovnakej fázy pozorovanej zo Zeme – do novu.
Mesiac je na svojej obežnej dráhe udržiavaný gravitačnou silou Zeme. Rovnako aj Mesiac pôsobí svojou gravitačnou silou na Zem, čo sa prejavuje najmä kolísavou zmenou výšky hladín morí a oceánov. 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 (vzhľadom na to, že aj Zem obieha okolo spoločného ťažiska s Mesiacom). Poklesu hladiny v dôsledku slabnúcej gravitačnej sily Mesiaca hovorímeodliv. 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. Rozdiel výšky hladiny medzi prílivom a odlivom môže byť aj viac ako 19 metrov (Fundyjský záliv v Severnej Amerike / Kanada).
Prílivová vlna je synchronizovaná s obehom Mesiaca okolo Zeme. Synchrónnosť rotácie je presná iba v priemere, pretože mesačná orbita má istú výstrednosť. Keď je Mesiac vperigeu, jeho rotácia je pomalšia ako pohyb po obežnej dráhe, čo nám umožňuje vidieť asi osem stupňov dĺžky z jeho východnej (pravej) strany navyše. Na druhej strane, keď sa Mesiac dostane do apogea, jeho rotácia je rýchlejšia ako pohyb po obežnej dráhe, čo odkrýva ďalších osem stupňov dĺžky z jeho západnej (ľavej) strany. To sa nazýva optickálibrácia v dĺžke. Slapové vzdutie Zeme spôsobené mesačnou gravitáciou sa oneskoruje za príslušnou polohou Mesiaca z dôvodu odporu oceánskeho systému – najmä kvôlizotrvačnosti vody a treniu, ako sa prelieva cez oceánske dno, preniká do zálivov a ústí riek a zase sa z nich vracia. Následkom toho je časť zemského rotačného momentu pomaly premieňaná do obehového momentu Mesiaca, takže sa Mesiac pomaly vzďaľuje od Zeme rýchlosťou asi 38 mm za rok a súčasne sa tak spomaľuje rotačná doba Zeme okolo svojej osi (v geologickej minulosti trval rok aj viac ako 400 dní – dni boli kratšie). Pretože je mesačná orbita naklonená k zemskému rovníku, zdá sa, že Mesiac osciluje hore a dole (podobne ako ľudská hlava, keď kýva na súhlas) pri svojom pohybe v ekliptikálnej šírke (deklinácia). Tento jav sa nazýva optická librácia v šírke a odkrýva pozorovateľovi z polárnych oblastí Mesiaca asi sedem stupňov šírky.
Na koniec, pretože je Mesiac vzdialený iba asi 60 zemských polomerov, pozorovateľ na rovníku vidí Mesiac v priebehu noci z dvoch bodov vzdialených od seba jeden zemský priemer. Táto vlastnosť sa nazýva optická librácia paralaktická a odkrýva asi jeden stupeň mesačnej dĺžky.
Zem a Mesiac obiehajú okolo ich barycentra alebo všeobecnejšie ťažiska, ktoré leží asi 4 700 km od zemského stredu (asi 3/4 cesty k povrchu). Pretože sa barycentrum nachádza pod povrchom Zeme, zemský pohyb sa dá popísať ako „hojdanie“. Ak sa pozrieme z pozemského severného pólu, Zem a Mesiac rotujú proti smeru hodinových ručičiek okolo svojich osí; Mesiac obieha Zem proti smeru hodinových ručičiek a Zem obieha Slnko tiež proti smeru hodinových ručičiek.
Môže vyzerať zvláštne, že sklon lunárnej orbity a vychýlenia mesačnej osi rotácie sú v prehľade vypísané ako významne sa meniace. Tu je potrebné poznamenať, že sklon orbity je meraný vzhľadom k primárnej rovníkovej rovine (v tomto prípade zemskej) a vychýlenie osi rotácie vzhľadom k normále voči rovine orbity satelitu (mesačnej). Pre väčšinu satelitov planét, nie však pre Mesiac, tieto konvencie odrážajú fyzikálnu realitu a ich hodnoty sú preto stabilné. Zem a Mesiac prakticky tvoria „dvojplanétu“: sú tesnejšie spojení so Slnkom ako jeden s druhým. Rovina mesačnej orbity zachováva sklon 5,145 396° vzhľadom k ekliptike (orbitálnej rovine Zeme) a mesačná os rotácie má stálu výchylku 1,5424° vzhľadom k normále na rovnakú rovinu. Rovina mesačnej orbity vykonáva rýchlu precesiu (čiže jej prienik s ekliptikou rotuje v smere hodinových ručičiek) počas 6793,5 dní (18,5996 rokov), z dôvodu gravitačného vplyvu zemskej rovníkovej deformácie. V priebehu tejto periódy sa preto zdá, že sklon roviny mesačnej orbity kolíše medzi 23,45° + 5,15° = 28,60° a 23,45° − 5,15° = 18,30°. Súčasne sa javí, že výchylka osi mesačnej rotácie vzhľadom k normále na rovinu obežnej dráhy Mesiaca kolíše medzi 5,15° + 1,54° = 6.69° a 5,15° − 1,54° = 3,60°. Za povšimnutie stojí, že výchylka zemskej osi tiež reaguje na tento proces a sama kolíše o 0,002 56° na každú stranu okolo svojej priemernej hodnoty; tento jav sa nazýva nutácia.
Body, v ktorých Mesiac pretína ekliptiku sa nazývajú „lunárne uzly“: severný (alebo vzostupný) uzol je tam, kde Mesiac prechádza na sever ekliptiky; južný (alebo zostupný) je tam, kde prechádza na juh. Zatmenie Slnka nastáva, ak sa uzol stretne s Mesiacom v nove; zatmenie Mesiaca, ak sa uzol stretne s Mesiacom v splne.
Striedanie mesačných fáz
Dochádza k nemu preto, že Slnko osvetľuje vždy inú časť mesačného povrchu. Ako sa mení poloha Mesiaca voči Slnku a Zemi, mení sa vzhľad Mesiaca ako ho vidíme zo Zeme.
- V nove je natočená k Zemi tmavá strana a Mesiac nie je zo Zeme viditeľný s výnimkou prípadu, kedy leží presne na priamke prechádzajúcej Slnkom a Zemou; vtedy pozorujeme zatmenie Slnka.
O dva – tri dni sa Mesiac objaví na západe po západe Slnka ako tenký kosáčik. Zo dňa na deň kosáčik Mesiaca dorastá (vyzerá ako písmeno D) a posúva sa na východ.
- V prvej štvrti je vidieť polovica pologule Mesiaca. Mesiac ďalej pribúda.
- V splne je osvetlená celá privrátená pologuľa Mesiaca. Žiari po celú noc, preto
že je presne oproti Slnku. Potom Mesiac opäť ubúda.
- Posledná štvrť – Mesiac „cúva“ až k poslednej štvrti a kotúčik v tvare „C“ je na rannej oblohe, smeruje opäť až k novu, ktorý je začiatkom nového cyklu fáz.
Medzi dvoma novmi uplynie takmer 29,5 dňa, hovoríme tomu lunácia.
Geografia povrchu
Mesiac je pokrytý desiatkami tisíc kráterov s priemerom väčším ako 1 km². Väčšina je stará stovky miliónov alebo miliardy rokov; neprítomnosť atmosféry, počasia a nových geologických procesov zabezpečuje, že väčšina z nich zostane prakticky navždy zachovaná. Krátery vznikli väčšinou v dôsledku dopadu meteoritov, niektoré možno aj sopečnou činnosťou (v kráteri Alphonsus sú zistené výrony oxidu uhličitého). Na južnej pologuli je vidieť najvýraznejší kráter Tycho s rozbiehajúcimi sa svetlými lúčmi (typickými pre mladé krátery), v oblasti morí východnej pologule aj voľnými očami vidíme kráter Kopernik, ktorého priemer je približne 100 km.
Najväčší kráter na Mesiaci a naozaj najväčší známy kráter v slnečnej sústave tvorí panvu South Pole-Aitken. Tento kráter sa nachádza naodvrátenej strane blízko južného pólu, má priemer 2 240 km a hĺbku 13 km.
Tmavé a relatívne jednotvárne mesačné planiny sa nazývajú moria (po latinsky mare, v množnom čísle maria), pretože starí astronómoviaverili, že ide o moria naplnené vodou. V skutočnosti ide o rozsiahle prastaré čadičové prúdy lávy, ktoré vyplnili panvy veľkých impaktných kráterov. Svetlejšie vrchoviny sa označujú ako pevniny (po latinsky terra, v množnom čísle terrae). Moria sa nachádzajú takmer výlučne na privrátenej strane Mesiaca, na odvrátenej je iba niekoľko rozptýlených fľakov. Vedci sa domnievajú, že asymetria v mesačnej kôre je spôsobená synchronizáciou medzi mesačnou rotáciou a obehom okolo Zeme. Táto synchronizácia vystavuje odvrátenú stranu Mesiaca častejším dopadom asteroidov a meteoritov ako privrátenú stranu, na ktorej neboli moria prekryté krátermi tak rýchlo.
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. Hrúbka regolitu sa pohybuje od 3 do 5 m v moriach a od 10 do 20 m vo vrchovinách.
V roku 2004 zistil tím vedený Dr. Benem Busseym z Univerzity Johna Hopkinsa na základe obrázkov získaných sondou Clementine, že štyri hornaté oblasti lemujúce 73 km širokýkráter Peary na mesačnom severnom póle sa zdajú byť osvetlené po celý mesačný deň. Tieto nemenované „hory večného svetla“ môžu existovať vďaka extrémne malej výchylke mesačnej osi, ktorá na druhej strane umožňuje tiež existenciu večného tieňa na dne mnohých polárnych kráterov. Na menej hornatom južnom póle oblasti večného svetla nenájdeme, aj keď okraj krátera Shackleton je osvetlený až 80 % mesačného dňa. Obrázky z Clementine boli získané, keď severná mesačná pologuľa zažívala letné obdobie a nie je známe, či sa tieto hory v zimnom období predsa len neschovali do tieňa.
Pozorovanie mesiaca
Mesiac (a tiež Slnko) sa zdajú byť väčšími, keď sa približujú k horizontu. Je to čisto psychologický efekt .Uhlový priemer Mesiaca zo Zeme je asi pol stupňa.
Rôzne svetlejšie a tmavšie zafarbené oblasti (najmä moria) tvoria vzor videný rôznymi kultúrami ako Muž na Mesiaci, králik a bizón a pod. Krátery a horské masívy tiež patria medzi nápadné mesačné rysy.
Počas najjasnejšieho splnu môže mať Mesiac magnitúdu asi −12,6. Pre porovnanie, Slnko má magnitúdu −26,8.
Mesiac je najjasnejší v noci, ale občas je možné ho vidieť aj počas dňa.
Pre ľubovoľné miesto na Zemi kolíše najväčšia výška Mesiaca počas dňa v rovnakých medziach ako najväčšia výška Slnka a závisí na ročnom období a mesačnej fázy. Napríklad v zime putuje Mesiac najvyššie, ak je v splne.
