6 NAŠA SLNEČNÁ SÚSTAVA JE VEĽMI MALOU ČASŤOU JEDNEJ Z MILIÁRD GALAXIÍ VO VESMÍRE

Fázy Mesiaca

Fázy Mesiaca sú astronomickým javom, ktorý v závislosti od vzájomnej polohy Slnka, Zeme a Mesiaca umožňuje pozorovateľovi zo Zeme pozorovať rôzne osvetlenú časť povrchu Mesiaca. Ide o periodický cyklický jav spôsobený kombináciou dvoch astronomických javov: jednak obehu Zeme okolo Slnka, jednak obehu Mesiaca okolo Zeme, ktorého perióda je daná synodickým mesiacom s presnou hodnotou 29,530 588 853 dňa (t. j. 29 d, 12 h, 44 min, 2,9 s). Názov synodický mesiac je odvodený z gréckeho slova sýnodos znamenajúceho pravidelné stretnutie, v pôvodnom význame pravidelné stretnutie biskupov s cieľom prerokovať cirkevné záležitosti.

Fázy mesiaca

Najvýznamnejšie fázy Mesiaca rozdeľujú celú periódu na štyri rovnaké časti. Tieto časti sú vymedzené základnými fázami Mesiaca, ktoré z historických dôvodov nesú názvy nov, prvá štvrť, spln a posledná štvrť.

Nov(alebo niekedy tiež nový mesiac) je fáza, kedy je mesačný kotúč na oblohe prežiarený slnečným žiarením, pretože sa oba kotúče nachádzajú na oblohe veľmi blízko, prakticky na jednom mieste (úplne presne: majú rovnakú ekliptikálnu dĺžku). Mesačný kotúč v nove nie je na oblohe pozorovateľný, a pretože sa nachádza prakticky na rovnakom mieste oblohy ako kotúč slnečný, je jasné, že je na oblohe v rovnakej dobe ako Slnko teda cez deň.
Naopak spln, kedy je vidieť mesačný kotúč v tvare celého osvetleného kruhu, znamená, že sa Slnko a Mesiac nachádzajú v slnečnej sústave v polohe, kedy sú na opačnej strane od Zeme a to, že vidíme osvetlenú celú privrátenú pologuľu Mesiaca, je dané tým, že hľadíme na Mesiac z rovnakého smeru, z akého je Mesiac osvetľovaný Slnkom. Z vyššie uvedeného zároveň vyplýva, že je mesačný kotúč na oblohe v dobe, kedy na oblohe nie je kotúč slnečný, teda spln žiari v priebehu celej noci.
Obdobie medzi novom a splnomje rozdelené uprostred na jednej strane prvou štvrťou, na druhej strane štvrťou poslednou. Obidve uvedené fázy sa menia tvarom osvetlenej časti Mesiaca, kedy v prvej štvrti má na oblohe tvar polkruhu pripomínajúci veľké tlačené písmeno D, v poslednej štvrti má na oblohe tvar opačného polkruhu (oblúk má podobu veľkého tlačeného písmena C). V slnečnej sústave v oboch týchto prípadoch zviera spojnica Zeme s Mesiacom pravý uhol so spojnicou Zeme s Mesiacom a so Slnkom. V prípade prvej štvrte, teda osvetlenej časti kotúča v tvare D, mesiac vychádza už okolo poludnia (aj keď nebýva na oblohe veľmi výrazný) a zapadá okolo polnoci, je teda vidieť najmä na večernej oblohe. Naopak, v poslednej štvrti mesiac vychádza okolo polnoci a zapadá okolo poludnia, najvýraznejšie je preto vidieť pred svitaním ráno. Na rozlíšenie prvej a poslednej štvrte sa používajú v Čechách, na Slovensku aj v Nemecku mnemotechnické pomôcky. V Čechách a na Slovensku je mnemotechnická pomôcka odvodená od veľkých písmen D a C (dorastá X cúva, resp. dorastá X cúva), v Nemecku od malých písaných písmen vo švabachu (zunehmen X abnehmen). Podobné pravidlo je odvodené od malých tlačených písmen vo Francúzsku (première X dernière).

Uvedené tvary jednotlivých fáz Mesiaca sú však typické len pre severné zemepisné šírky.Na južnej pologuli sa mesačný kotúč pohybuje opačným smerom, nov aj spln vyzerajú rovnako ako v severných zemepisných šírkach, ale tvar prvej a poslednej štvrti je opačný: prvá štvrť má oblúk osvetlenej časti Mesiaca v tvare veľkého tlačeného písmena C, posledná štvrť naopak zodpovedá tvarom veľkému tlačenému písmenu D. Ešte zložitejšia je situácia v rovníkových oblastiach. Aj tu vyzerá nov aj spln rovnako ako na ostatných miestach Zeme, ale prvá a posledná štvrť vyzerajú úplne odlišne ako v severných aj južných zemepisných oblastiach. Mesiac v prvej štvrti vychádza (pripomeňme, že okolo poludnia) v podobe „tunela“, teda s oblúkom v tvare veľkého písmena gréckej abecedy omega Ω. Zapadá však (okolo polnoci) s oblúkom v tvare veľkého tlačeného písmena U. To je spôsobené tým, že pri prechode najvyšším bodom svojej dráhy na oblohe sa musí pozorovateľ otočiť… V poslednej štvrti vychádza mesačný kotúč (okolo polnoci) s oblúkom v tvare veľkého U a zapadá s oblúkom v tvare veľkého písmena Ω.

Iné doby Mesiaca

Okrem synodického mesiaca môžeme definovať aj iné doby vzťahujúce sa k obehu Mesiaca okolo Zeme. Najznámejšie z nich sú siderický, tropický, anomalistický a drakonický mesiac. Siderický mesiac je doba obehu vzťahujúca sa k vzdialeným hviezdam s dĺžkou 27,321 661 547 dňa. Tropický mesiac sa vzťahuje k jarnému bodu a trvá 27,321 582 241 dňa, anomalistický mesiac je doba obehu mesiaca voči perigeu s dĺžkou 27,554 549 878 dňa a drakonický mesiac sa vzťahuje k výstupnému uzlu mesačnej dráhy (ide o priesečník trajektórie stredu mesačného kotúča na nebeskej sfére, s nebeským, čiže svetovým rovníkom, v ktorom sa mesačný kotúč dostáva severne (teda „nad“) od nebeského, čiže svetového rovníka a jeho dĺžka činí 27,212 220 817 dňa.

Fázy Mesiaca sú javom, ktorý je veľmi zreteľný pre každého pozorovateľa na Zemi. Stali sa preto už v praveku sledovaným javom a základom vôbec prvého typu kalendára– kalendára lunárneho, ako je popísané v nasledujúcej kapitole. Perióda fáz Mesiaca, teda synodický mesiac, ako je uvedené vyššie, sa stal prvým dlhodobejším meradlom času, predchodcom dnešného mesiaca. Štvrtina mesiaca, teda doba medzi najvýznamnejšími štyrmi fázami Mesiaca, teda medzi novom a prvou štvrťou, prvou štvrťou a splnom, splnom a poslednou štvrťou a poslednou štvrťou a novom sa stala základom novej jednotky času, týždňa.

Viazaná rotácia

S obehom Mesiaca okolo Zeme sú spojené aj ďalšie javy, ktoré môžu žiaci sami sledovať a pochopiť. Ide o viazanú rotáciu Mesiaca, čo je jav typický aj pre ďalšie telesá v slnečnej sústave. Viazaná rotácia Mesiaca znamená, že Mesiac je k Zemi obrátený stále rovnakou pologuľou, teda že jeho doba obehu a doba rotácie je totožná.Viazaná rotácia je spôsobená slapovým pôsobením medzi obomi telesami, kedy sa doba rotácie a doba obehu Mesiaca postupne vyrovnajú (pri sústave Pluto – Charón ide dokonca o obojstrannú viazanú rotáciu, teda rotáciou, kedy sú obe telesá k sebe stále otočené rovnakými pologuľami). Druhým javom, ktorý s viazanou rotáciu úzko súvisí, sú librácie Mesiaca. Librácie Mesiaca znamenajú akési „hojdanie“ Mesiaca okolo niekoľkých os, umožňujúce pozorovateľovi na povrchu Zeme vidieť o trochu viac povrchu Mesiaca ako polovicu, tak, ako je popísané vyššie pri jave viazaná rotácia. Príčin librácií Mesiaca je viacej, jednou z nich je napríklad pohyb Mesiaca okolo Zeme po elipse a pravidelná rotácia Mesiaca okolo svojej osi.

Fázy Mesiaca a mladší školský vek

Vzhľadom na to, že fázy Mesiaca sú javom ľahko pozorovateľným, je ich zaradenie do učiva už v mladšom školskom veku vhodné, aj keď samozrejme s ohľadom na psychické možnosti žiakov. Nakoniec v mnohých kalendároch sa objavujú obrázky základných fáz Mesiaca. Je možné z týchto obrázkov vychádzať a aktivity súvisiace s fázami Mesiaca tak priblížiť žiakom. Ciele zaradenia učiva o fázach Mesiaca pre žiakov mladšieho školského veku sú dva: jednak ide o oboznámenie s jednotlivými fázami, a to vrátane pravidla na rozoznávanie prvej a poslednej časti, jednak o porozumenie toho, prečo fázy Mesiaca vznikajú. Kompletné pochopenie toho, že zmeny tvaru osvetlenej časti mesačného kotúča na oblohe závisia od vzájomnej polohy Zeme, Slnka a Mesiaca, je však pre väčšinu detí mladšieho školského veku s ohľadom na ich psychickú vyspelosť skôr nedostupné, pretože „transformácia miesta pozorovateľa“ medzi polohou pozorovateľa na povrchu Zeme a polohou „vysoko nad“ severným zemským pólom, ktorá je pre pochopenie nevyhnutná, je príliš zložitou myšlienkovou operáciou, než aby ju mohli zvládnuť všetky deti tohto veku. Preto pre porozumenie základných otázok fáz Mesiaca odporúčame tri aktivity: oboznámenie s kalendárnymi symbolmi fáz Mesiaca v niektorom zo stolných či nástenných kalendárov, modelovanie fáz Mesiaca pomocou osvetleného pomaranča či vyrobeného modelu Mesiaca a model pohybu Mesiaca okolo Zeme so súčasným ukázaním viazanej rotácie Mesiaca.