Zatmění Měsíce

Podmínky

K zatmění Měsíce může dojít jedině v době úplňku. Fáze Měsíce však není jedinou podmínkou, která musí být splněna, abychom mohli pozorovat jeho úplné zatmění. Další podmínkou, která má podstatný vliv na četnost a periodu úplných zatmění Měsíce, je sklon měsíční dráhy k rovině ekliptiky. Sklon měsíční dráhy je zhruba 5°, což není mnoho, ale i takovýto malý sklon má za následky, že k zatmění Měsíce nedochází pravidelně každý měsíc. Aby došlo k úplnému zatmění, musí se Měsíc nacházet na linii Slunce, Země a zároveň musí být splněna i druhá podmínka, že se Měsíc nachází v blízkosti sestupného a vzestupného uzlu (je-li Měsíc od uzlu vzdálen méně než 4°).

Úplné zatmění Měsíce v noci ze dne 3. – 4. 3. 2007. Newton 150 mm, CCD kamera FTT1010. Autor: T. Scholten
Zdroj: http://home.kpn.nl/scho1768/moon.htm

Sluneční paprsky, které přicházejí od Slunce, dopadají na Zemi, ta pak zabraňuje jejich šíření a Země v prostoru vytváří stín. Dokonce můžeme hovořit o tom, že Země vytváří stíny dva tzv. plný stín (umbra) a polostín (penumbra). Plný stín má tvar dlouhého kužele cca 1, 4 milionu kilometrů, jehož základnu tvoří průměr Země. Plný stín obklopuje polostín, který je geometricky tvořený tečnami Slunce a Země. Hlavní rozdíl je v tom, že plný stín je sbíhavý a polostín je rozbíhavý. K úplnému zatmění Měsíce může dojít tehdy, když se Měsíc bude nacházet v plném stínu, k částečnému zatmění pak dochází v okamžiku, kdy Měsíc je na rozhraní plného stínu a polostínu. Pokud se měsíc nachází v polostínu, mluvíme o polostínovém zatmění, které není pro fotografii zajímavé, protože pokles jasu Měsíce je jen těžko zachytitelný. Všechna úplná zatmění Měsíce začínají jako polostínová, následně přecházejí v částečná a nakonec v úplná. Tento děj se pak opakuje v opačném sledu.

Na přiloženém schématu jsou zobrazené tři základní druhu zatmění Měsíce. První fotografie zobrazuje úplné zatmění Měsíce, kdy se Měsíc nachází v plném stínu planety Země. Druhá fotografie zobrazuje částečné zatmění, kdy Měsíc teprve vstupuje do plného stínu Země. Poslední snímek zobrazuje fázi, kdy se Měsíc nachází v polostínu Země. Pro fotografa je tato fáze velmi nezajímavá, protože rozdíl v poklesu jasu měsíčního kotouče je prakticky neznatelný. Autor: Josef Jíra

Může dojít k prstencovému zatmění Měsíce? Nemůže, protože velikost zemského stínu je větší než samotný úhlový průměr Měsíce. Pokud by mělo dojít k prstencovému zatmění Měsíce, musel by se Měsíc nacházet v mnohem větší vzdálenosti, než je dnes.

Barva zatmění

V průběhu úplného zatmění dojde ke krásnému probarvení měsíčního kotouče. Jak je to možné, když je Měsíc v úplném stínu Země? Musíme si uvědomit, že Zemi obklopuje atmosféra, která rozptyluje sluneční paprsky, ty pak dopadají na měsíční povrch a dochází k nepřímému osvětlení Měsíce. Samotná barva zatmění je ovlivněna rozptylem světla v naší atmosféře. Jelikož se nejvíce rozptylují paprsky s kratší vlnovou délkou, jako je fialová a modrá, je denní obloha modrá, ne červená. Pokud by Země neměla atmosféru, byl by Měsíc při úplném zatmění naprosto černý. Přesný barevný vzhled zatmění a jeho sytost závisí na aktuálním množství prachu a vodních par ve vysokých vrstvách atmosféry. Zatmění Měsíce, která nastanou po výbuchu sopky, jsou výrazně tmavší, což je způsobeno právě vysokým množstvím prachu v atmosféře.

Zatmění Měsíce na fotografii

Na rozdíl od slunečního zatmění je zatmění Měsíce naprosto bezpečné a nebudeme k němu potřebovat žádný speciální filtr jako při fotografování Slunce. Samotná fotografie nám poskytuje celou řadu možností jak se doslova vyřádit s tímto krásným úkazem. Na rozdíl od úplného zatmění Slunce, které je dosti krátké a je zatíženo notnou dávkou stresu, je zatmění Měsíce výrazně delší a pro fotografa také méně stresující. Máme totiž dostatek času na přípravu. Samotný úkaz začíná pomalu se pohybujícím stínem na okraji Měsíce. Během následující hodiny se Měsíc postupně ponoří do plného stínu Země a zbarví se načervenalou barvou. Obloha potemní a na noční obloze se zobrazí řada slabších hvězd, které předtím nebyly vidět.

Fotografie úplného zatmění z Bavorska. Autor: Stefan Seip
Zdroj: http://www.twanight.org/newTWAN/photos.asp?ID=3001353

Širokoúhlá fotografie a startrail

Širokoúhlá fotografie a startrail patří k tomu nejjednoduššímu, co můžeme při zatmění Měsíce dělat. Jediné, co k tomu budeme potřebovat, je pevný stativ, drátěná nebo elektronická spoušť a fotoaparát, a to buď klasická zrcadlovku nebo digitální DSLR zrcadlovka. Popravdě řečeno by nám stačil i jakýkoliv fotoaparát, který umožní nastavit délku expozice minimálně na 20 s s možností vypnutí elektronického blesku. Širokoúhlá fotografie se nejvíce využije pro techniku označovanou jako startrail, při které využíváme velmi dlouhých expozic i několika hodin. Startrail umožňuje zachytit vlastní rotační pohyb Země tak, že hvězdy a další nebeská tělesa se na snímku zobrazí jako dlouhé protáhlé výseče kružnic. Základní nastavení fotoaparátu je 200–400 ISO se světelností f/5–8. Fotoaparát by měl být správně zorientován tak, aby se Měsíc v době zatmění nacházel ve středu zorného pole. K tomu nám může pomoci základní informace, že Měsíc se pohybuje po obloze rychlostí 15° za hodinu. Pokud bychom tuto rychlost chtěli vztáhnout k samotnému úhlovému průměru Měsíce, tak to bude trvat cca 2 minuty, než Měsíc projde dráhu svého vlastního průměru. Když si uvědomíme, že velikost zorného pole klasické 35mm zrcadlovky s 50mm objektivem je 48°, tak Měsíci bude trvat cca 3 hodiny průchod úhlopříčkou zorného pole. V tuto chvíli je nutné upozornit na kapacitu baterií. Málokterý digitální fotoaparát je schopen vydržet tak dlouho exponovat, aniž by byla nutná výměna baterie. I z tohoto důvodu je vhodné využívat napájecího adaptéru. Možností, jak fotografovat průběh zatmění, existuje celá řada a je pouze na našem cítění a fotografickém umu, jak se s tím vypořádáme. Takovou inspirací mohou být i rozfázované fotografie Měsíce s okolní městskou krajinou.

Snímek zatmění Měsíce exponovaný v 4minutových intervalech v rozmezí 2 h 10 m až 5 h 30 m na kanadské pláži Kalamalka Lake v Britské Kolumbii. Autor: Yuichi Takasaka
Zdroj: http://www.twanight.org/newTWAN/photos.asp?ID=3003005

Širokoúhlá fotografie s vícenásobnou expozicí

Širokoúhlá fotografie s vícenásobnou expozicí je velmi podobná předchozí metodě s tím rozdílem, že k expozici nedochází tak často, ale v pravidelných intervalech, které jsou od sebe vzdáleny několik minut. Přesná hranice odstupu jednotlivých expozic nelze určit a záleží, jen na nás jak si ji nastavíme. Základní informací by pro nás mělo být, že Měsíci trvá cca 2 minuty, než se posune po obloze o svůj průměr, proto by délka mezi jednotlivými expozicemi měla být alespoň 5 minut. K fotografii můžeme využít jak fotoaparátu na klasický film, tak i digitální zrcadlovku. Pro snadnější zpracování obrazu je vhodnější zvolit digitální fotoaparát. Cílem tohoto druhu fotografie je zachytit sérii jednotlivých expozic z celého zatmění na jeden snímek, což u fotografie na klasický film je dosti velký problém. U digitální fotografie máme velkou výhodu ve zpracování, můžeme si totiž dovolit „naexponovat“ velké množství snímků, které pak pomocí programu Photoshop složíme do jednoho snímku. Samotné nastavení a orientace fotoaparátu je stejná jako u předchozí metody startrail. Základem úspěchu je dodržet časový harmonogram jednotlivých expozic, protože chyba v řádu desítek sekund je velmi výrazná a zkazila by nám pohled na složenou fotografii. Velkým pomocníkem se nám může stát časovač, který zajistí pravidelnou expozici. Nezbytnou podmínkou je i pevný stativ, který zabrání změně zorného pole. Nesmíme taky zapomenout na to, že jas Měsíce se v průběhu zatmění mění, tento fakt musíme brát v úvahu při nastavení expozic v průběhu zatmění.

Snímek zatmění Měsíce exponovaný v 4minutových intervalech v rozmezí 2 h 10 m až 5 h 30 m na kanadské pláži Kalamalka Lake v Britské Kolumbii. Autor: Yuichi Takasaka
Zdroj: http://www.twanight.org/newTWAN/photos.asp?ID=3001266

Zatmění s teleobjektivem

Pokud se rozhodneme zachytit Měsíc v jeho maximální velikosti, budeme k tomu potřebovat teleobjektiv s větší ohniskovou vzdáleností nebo dalekohled. Rozhodně se budeme bránit využití fotoaparátu s ultrazoomem, který nám neumožňuje výměnu objektivů s různou ohniskovou vzdáleností, díky které si volíme i úhlovou velikost zobrazovaného objektu. Pro dokonalé zachycení měsíčného zatmění budeme potřebovat klasickou nebo digitální zrcadlovku, která má možnost měnit objektivy s různou ohniskovou vzdáleností. Pro snadnější představu, jak velký bude Měsíc na pořízené fotografii, nám poslouží program Astronomické výpočty. Nezapomeňme ale na to, že velikost zachyceného obrazu bude rozdílná u kinofilmové a digitální zrcadlovky.

Při použití optické soustavy s ohniskovou vzdáleností větší jak 1 000 mm už bude nutné využít pevné paralaktické montáže s hodinovým motorkem, který zajistí přesný pohyb za pohybujícím se Měsícem. Problematika fotografie Měsíce přes dalekohled je prakticky shodná jako u jiných nebeských těles s tím rozdílem, že zde nejsou kladeny tak velké požadavky na ustavení montáže. Bohužel velkou nevýhodou je jasnost jednotlivých zatmění, protože samotná jasnost má velký vliv na délku expozice, a tím i na kvalitu ustavení a pointaci montáže. Na tmavá zatmění budeme potřebovat delší expozice, zatímco na světlá zatmění kratší expozice. Neexistuje tedy univerzální návod, který by byl stejný pro všechna zatmění. Ve stručnosti se ale pokusím uvést jednoduchý postup, který by nám měl napomoci k dosažení dobrého výsledku.

Snímek úplného zatmění Měsíce fotografovaný pomocí zrcadlového dalekohledu 355/1 600 mm a filmového materiálu Fuji Provia 100F. Pro zachycení hvězdného pozadí musel být snímek složený ze dvou expozic, a to expozice 1 s a 8 s. Autor: Libor Šmíd

Začátek a konec zatmění je charakteristický částečnou fází Měsíce. Měsíc se pomalu dostává do stínu Země a my můžeme pozorovat různé fáze zakrývaného Měsíc. Tento druh zatmění fotografujeme jako běžné fáze Měsíce. ISO máme nastavené na co nejmenší hodnotu a délku expozice jsme schopni změřit pomocí vestavěného expozimetru fotoaparátu. Fotografie pomocí digitálního fotoaparátu nám výrazným způsobem pomůže při stanovení správné délky expozice. Jde totiž o to, že si vše můžeme vyzkoušet ještě před zatměním a zároveň hned prohlédnout na displeji fotoaparátu. Na hodnoty, které jsme si nastavili ještě před samotným zatměním, můžeme bez větších problémů fotografovat celou fázi částečného zatmění. S přibývajícím stínem bude nutné prodloužit expozici, případně snížit clonové číslo.

Úplná fáze zatmění Měsíce je velmi tmavá a někdy i krásně barevná. Vzhledem k tomu, že se výrazně změní jas Měsíce, budeme muset nově nastavit parametry fotoaparátu, a to prodloužením délky expozice. Délka expozic, kterou jsme využívali v době částečné fáze, se pohybovala kolem 1/200 s, zatímco v době úplné fáze se bude muset prodloužit expozice třeba až na 1 s. Zde se dostáváme na poměrně dlouhé expoziční časy, které budou potřebovat paralaktickou montáž s motorickým pohonem polární osy.

Závěr

Samotný úkaz je velmi krásný na pohled a pro astronomickou fotografii je výzvou v pořízení pěkného a kvalitního snímku. Na rozdíl od zatmění Slunce má jednu velkou výhodu a to je délka úplné fáze, kdy máme dostatek času na výměnu rozbité techniky nebo vytvoření si koncepce snímku. Přesto si zkuste udělat chvilku čas a podívat se na zatmění neozbrojenýma očima, protože ten pohled stoji za to.