6 NAŠE SLUNEČNÍ SOUSTAVA JE VELMI MALOU ČÁSTÍ JEDNÉ Z MILIARD GALAXIÍ VE VESMÍRU

Fáze Měsíce

Fáze Měsíce jsou astronomickým jevem, který v závislosti na vzájemné poloze Slunce, Země a Měsíce umožňuje pozorovateli ze Země pozorovat různě osvětlenou část po vrchu Měsíce. Jde o periodický cyklický jev způsobený kombinací dvou astronomických jevů: jednak oběhu Země kolem Slunce, jednak oběhu Měsíce kolem Země, jehož perioda je dána synodickým měsícem s přesnou hodnotou 29,530 588 853 dne (t. j. 29 d, 12 h, 44 min, 2,9 s). Název synodický měsíc je odvozen z řeckého slova sýnodos znamenajícího pravidelné setkání, v původním významu pravidelné setkání biskupů s cílem projednat církevní záležitosti.

Fáze měsíce

Nejvýznamnější fáze Měsíce rozdělují celou periodu na čtyři stejné části. Tyto části jsou vymezeny základními fázemi Měsíce, které z historických důvodů nesou názvy nov, první čtvrť, úplněk a poslední čtvrt.

Nov (nebo někdy také nový měsíc) je fáze, kdy je měsíční kotouč na obloze prozářený slunečním zářením, protože se oba kotouče nacházejí na obloze velmi blízko, prakticky na jednom místě (zcela přesně: mají stejnou ekliptikální délku). Měsíční kotouč v novu není na obloze pozorovatelný, a protože se nachází prakticky na stejném místě oblohy jako kotouč sluneční, je jasné, že je na obloze ve stejné době jako Slunce tedy přes den.
Naopak úplněk, kdy je vidět měsíční kotouč ve tvaru celého osvětleného kruhu, znamená, že se Slunce a Měsíc nacházejí ve sluneční soustavě v poloze, kdy jsou na opační straně od Země a to, že vidíme osvětlenou celou přivrácenou polokouli Měsíce, je dáno tím, že hledíme na Měsíc ze stejného směru, z jakého je Měsíc osvětlován Sluncem. Z výše uvedeného zároveň vyplývá, že je měsíční kotouč na obloze v době, kdy na obloze není kotouč sluneční, tedy úplněk září v průběhu celé noci.
Období mezi novem a úplňkem je rozděleno uprostřed jednak první čtvrtí, na druhé straně čtvrtí poslední. Obě uvedené fáze se mění tvarem osvětlené části Měsíce, kdy v první čtvrti má na obloze tvar půlkruhu připomínající velké tištěné písmeno D, v poslední čtvrti má na obloze tvar opačného půlkruhu (oblouk má podobu velkého tištěného písmene C). V sluneční soustavě v obou těchto případech svírá spojnice Země s Měsícem pravý úhel se spojnicí Země s Měsícem a se Sluncem. V případě první čtvrti, tedy osvětlené části kotouče ve tvaru D, měsíc vychází už kolem poledne (i když nebývá na obloze velmi výrazný) a zapadá kolem půlnoci, je tedy vidět zejména na večerní obloze. Naopak, v poslední čtvrti měsíc vychází kolem půlnoci a zapadá kolem poledne, nejvýrazněji je proto vidět před svítáním ráno. Na rozlišení první a poslední čtvrti se používají v Čechách, na Slovensku i v Německu mnemotechnické pomůcky. V Čechách a na Slovensku je mnemotechnická pomůcka odvozena od velkých písmen D a C (dorůstá X couvá, resp. dorůstá X couvá), v Německu od malých psaných písmen ve švabachu (zunehmen X abnehmen). Podobné pravidlo je odvozeno od malých tištěných písmen ve Francii (première X dernière).

Uvedené tvary jednotlivých fází Měsíce jsou však typické pouze pro severní zeměpis né šířky. Na jižní polokouli se měsíční kotouč pohybuje opačným směrem, nov i úplněk vypadají stejně jako v severních zeměpisných šířkách, ale tvar první a poslední čtvrti je opačný: první čtvrt má oblouk osvětlené části Měsíce ve tvaru velkého tištěného písmene C, poslední čtvrt naopak odpovídá tvarem velkému tištěnému písmenu D. Ještě složitější je situace v rovníkových oblastech. I zde vypadá nov i úplněk stejně jako na ostatních místech Země, ale první a poslední čtvrt vypadají zcela odlišně než v severních i jižních zeměpisných oblastech. Měsíc v první čtvrti vychází (připomeňme, že kolem poledne) v podobě „tunelu“, tedy s obloukem ve tvaru velkého písmene řecké abecedy omega Ω. Zapadá však (kolem půlnoci) s obloukem ve tvaru velkého tištěného písmene U. To je způsobeno tím, že při průchodu nejvyšším bodem své dráhy na obloze se musí pozorovatel otočit ... V poslední čtvrti vychází měsíční kotouč (kolem půlnoci) s obloukem ve tvaru velkého U a zapadá s obloukem ve tvaru velkého písmene Ω.

Jiné doby Měsíce

Kromě synodického měsíce můžeme definovat i jiné doby vztahující se k oběhu Měsí ce kolem Země. Nejznámější z nich jsou siderický, tropický, anomalistický a drakonický měsíc. Siderický měsíc je doba oběhu vztahující se ke vzdáleným hvězdám s délkou 27,321 661 547 dne. Tropický měsíc se vztahuje k jarnímu bodu a trvá 27,321 582 241 dne, anomalistický měsíc je doba oběhu měsíce vůči perigeu s délkou 27,554 549 878 dne a drakonický měsíc se vztahuje k výstupnímu uzlu měsíční dráhy (jde o průsečík trajektorie středu měsíčního kotouče na nebeské sféře s nebeským neboli světovým rovníkem, ve kterém se měsíční kotouč dostává severně (tedy „nad“) od nebeského, čili světového rovníku a jeho délka činí 27,212 220 817 dne.

Fáze Měsíce jsou jevem, který je velmi zřetelný pro každého pozorovatele na Zemi. Stali se proto už v pravěku sledovaným jevem a základem vůbec prvního typu kalendáře– kalendáře lunárního, jak je popsáno v následující kapitole. Perioda fází Měsíce, tedy synodický měsíc, jak je uvedeno výše, se stal prvním dlouhodobějším měřítkem času, předchůdcem dnešního měsíce. Čtvrtina měsíce, tedy doba mezi nejvýznamnějšími čtyřmi fázemi Měsíce, tedy mezi novem a první čtvrtí, první čtvrtí a úplňkem, úplňkem a poslední čtvrtí a poslední čtvrtí a novem se stala základem nové jednotky času, týdne.

Vázaná rotace

S oběhem Měsíce kolem Země jsou spojeny i další jevy, které mohou žáci sami sledovat a pochopit. Jde o vázanou rotaci Měsíce, což je jev typický i pro další tělesa ve sluneční soustavě. Vázaná rotace Měsíce znamená, že Měsíc je k Zemi obrácen stále stejnou po lokoulí, tedy že jeho doba oběhu a doba rotace je totožná. Vázaná rotace je způsobena slapovým působením mezi oběma tělesy, kdy se doba rotace a doba oběhu Měsíce postupně vyrovnají (při soustavě Pluto – Charon jde dokonce o oboustrannou vázanou rotaci, tedy rotaci, kdy jsou obě tělesa k sobě stále otočené stejnými polokoulemi). Druhým jevem, který s vázanou rotaci úzce souvisí, jsou librace Měsíce. Librace Měsíce znamenají jakési „houpání“ Měsíce kolem několika os, umožňující pozorovateli na povrchu Země vidět o trochu víc povrchu Měsíce než polovinu, tak, jak je popsáno výše při jevu vázaná rotace. Příčin librací Měsíce je více, jednou z nich je například pohyb Měsíce kolem Země po elipse a pravidelná rotace Měsíce kolem své osy.

Fáze Měsíce a mladší školní věk

Vzhledem k tomu, že fáze Měsíce jsou jevem snadno pozorovatelným, je jejich zařazení do učiva již v mladším školním věku vhodné, i když samozřejmě s ohledem na psychické možnosti žáků. Koneckonců v mnoha kalendářích se objevují obrázky základních fází Měsíce. Je možné z těchto obrázků vycházet a aktivity související s fázemi Měsíce tak přiblížit žákům. Cíle zařazení učiva o fázích Měsíce pro žáky mladšího školního věku jsou dva: jednak jde o seznámení s jednotlivými fázemi, a to včetně pravidla na rozeznávání první a poslední části, jednak o porozumění toho, proč fáze Měsíce vznikají. Kompletní pochopení toho, že změny tvaru osvětlené části měsíčního kotouče na obloze závisí na vzájemné poloze Země, Slunce a Měsíce, je však pro většinu dětí mladšího školního věku s ohledem na jejich psychickou vyspělost spíše nedostupné, protože „transformace místa pozorovatele“ mezi polohou pozorovatele na povrchu Země a polohou „vysoko nad“ severním zemským pólem, která je pro pochopení nezbytná, je příliš složitou myšlenkovou operací, než aby ji mohli zvládnout všechny děti tohoto věku. Proto pro porozumění základních otázek fází Měsíce doporučujeme tři aktivity: seznámení s kalendářními symboly fází Měsíce v některém ze stolních či nástěnných kalendářů, modelování fází Měsíce pomocí osvět leného pomeranče či vyrobeného modelu Měsíce a model pohybu Měsíce kolem Země se současným ukázáním vázané rotace Měsíce.