Zatmenie môže mať svojho „príbuzného“, ktorý od neho delí približne 18 rokov. Tieto dva javy môžu mať podobné zarovnanie, podobnú vzdialenosť Zeme a Mesiaca a podobnú dráhu v rámci geometrie tieňa Zeme alebo Mesiaca. Tento vzťah sa nazýva Sarosový cyklus a je jedným z najužitočnejších príkladov astronomického vzorca, ktorý funguje vďaka tomu, že sa niekoľko neúplne zhodujúcich rytmov takmer zosúladí.
Saros trvá približne 18 rokov, 11 dní a 8 hodín. Nejde o termín, ktorý by zaručoval totožné zatmenie nad tým istým mestom. Zvyšné hodiny posúvajú geometriu vzhľadom na Zem a od jednej udalosti k ďalšej sa postupne hromadia aj malé rozdiely. Každé zatmenie je súčasťou vyvíjajúcej sa rodiny, nie nekonečného radu duplikátov.
Katalóg zatmení Mesiaca uvádza jednotlivé javy spolu s ich typom, časmi kontaktov, trvaním a viditeľnosťou z vašej polohy. Saros vysvetľuje hlbšiu súvislosť medzi niektorými záznamami: prečo sa určitý typ zarovnania môže zopakovať o desaťročia neskôr.
Tri mesačné hodiny sa musia takmer zosúladiť
Mesiac sa pohybuje v niekoľkých užitočných cykloch. Jeho fázový cyklus, čiže synodický mesiac, trvá v priemere 29,53059 dňa. Ide o čas od jedného novu po nasledujúci nov alebo od jedného splnu po nasledujúci spln. Pri zatmení Slnka musí nastať nov; pri zatmení Mesiaca spln. Návrat do správnej fázy je teda prvou podmienkou opakovania zatmenia.
Druhé hodiny súvisia so sklonom dráhy Mesiaca. Rovina jeho obežnej dráhy je voči ekliptike, rovine obežnej dráhy Zeme okolo Slnka, sklonená o 5,14 stupňa. Tieto dve roviny sa pretínajú v priamke a body, v ktorých Mesiac túto rovinu pretína, sa nazývajú uzly. Pri zatmení musí byť Mesiac blízko uzla a zároveň v príslušnej fáze. Čas od jedného prechodu cez konkrétny uzol po ďalší sa nazýva drakonický mesiac a trvá približne 27,21 dňa.
Tretie hodiny merajú návrat Mesiaca do perigea, jeho najbližšieho bodu k Zemi. Tento anomalistický mesiac trvá približne 27,55 dňa. Vzdialenosť ovplyvňuje zdanlivú veľkosť Mesiaca aj jeho rýchlosť na obežnej dráhe, takže opakovanie tohto cyklu pomáha vytvárať zatmenia s podobnými vlastnosťami.
Tieto mesiace sa líšia, pretože smer uzlov a perigea sa pomaly mení. Jeden bežný mesiac nedokáže vynulovať všetky tri hodiny.
Počty, ktoré stoja za 18 rokmi
Saros funguje preto, že 223 synodických mesiacov sa takmer rovná 242 drakonickým mesiacom a 239 anomalistickým mesiacom. Po uplynutí tohto intervalu sa Mesiac vráti približne do rovnakej fázy, približne do rovnakej polohy vzhľadom na uzol a približne na rovnaké miesto v cykle vzdialenosti od Zeme.
Užitočný príklad výpočtu získame, keď použijeme priemernú dĺžku fázového cyklu: 223 × 29,53059 dňa = 6 585,32157 dňa. Desatinná časť, 0,32157 dňa, predstavuje približne 7 hodín a 43 minút. Odtiaľ pochádza známy zaokrúhlený opis „18 rokov, 11 dní a 8 hodín“. Zvyšok v kalendárnych dňoch závisí od toho, koľko priestupných dní do daného intervalu pripadá; môže to byť približne 10 namiesto 11 dní.
Ide o takmer zhodu, nie o presný spoločný násobok. Zarovnanie uzlov ani vzdialenosť sa úplne nevrátia na pôvodnú hodnotu, a preto sa zatmenie s vývojom svojej rodiny mení. Skutočné intervaly medzi zodpovedajúcimi okamihmi zatmení sa tiež trochu líšia, takže pripočítanie priemernej dĺžky Sarosu nenahrádza výpočet časov kontaktov daného javu.
Je tu ešte jeden dôležitý rozdiel: počet 223 mesiacov spája zatmenie Slnka s ďalším zatmením Slnka alebo zatmenie Mesiaca s ďalším zatmením Mesiaca. Nezmení zatmenie pri nove na zatmenie pri splne. Tieto dva typy majú samostatné rodiny Sarosov.
Prečo sa nasledujúce zatmenie posúva na západ
Zlomok dňa navyše má výrazný geografický dôsledok. Kým uplynie ďalší interval Sarosu, Zem sa otáča. Približne osem hodín zodpovedá asi tretine otočky, takže oblasť vystavená zatmeniu sa od jedného člena rodiny k ďalšiemu posunie približne o 120 stupňov zemepisnej dĺžky na západ.
Pri zatmení Slnka to pomáha vysvetliť, prečo ďalší člen známej rodiny zvyčajne prechádza nad inou časťou Zeme. Aj keď sa zarovnanie Slnka a Mesiaca veľmi podobá predchádzajúcemu javu, miesto, odkiaľ ho pozorujete, sa už otočilo z rovnakej polohy pod tieňom. Dráha sa zároveň posúva na sever alebo na juh podľa toho, ako sa mení zarovnanie.
Pri zatmení Mesiaca neexistuje úzka pásová dráha totality naprieč zemským povrchom. Dôležité je, z ktorých miest je Mesiac počas jednotlivých fáz javu nad obzorom. Posun v zemepisnej dĺžke mení, ktoré časti sveta môžu jav pozorovať, hoci oblasti viditeľnosti sa môžu vo veľkej miere prekrývať.
Tri intervaly Sarosu tvoria exeligmos, ktorý trvá približne 54 rokov a jeden mesiac. Hodiny navyše sa sčítajú takmer na celý deň, takže čas dňa sa priblíži k pôvodnému. Geografická podobnosť sa tým zvýši, zatmenie sa však ani tak nezopakuje úplne presne.
Životný príbeh rodiny zatmení
Rad Sarosov je rodina vytvorená sledovaním súvisiacich zatmení, ktoré od seba delí jeden Saros. Cyklus je opakujúci sa interval; rad je sled udalostí, ktoré tento interval spája. Súčasne prebieha mnoho radov a ich členovia sa v kalendári zatmení prelínajú. Dve po sebe nasledujúce zatmenia preto nemusia patriť do tej istej rodiny.
Každý rad trvá mnoho storočí, pretože drobný nesúlad v zarovnaní uzlov sa hromadí pomaly. Rad zatmení Mesiaca sa začína tým, že Mesiac len tesne vstúpi do polotieňa Zeme, vonkajšej časti jej tieňa. Neskoršie zatmenia môžu prechádzať tieňom hlbšie a byť čiastočné, prípadne v niektorých radoch úplné. Postupne sa prechody opäť stávajú plytšími, až sa rad skončí. Nie každá rodina dosiahne úplné zatmenie.
Rozdiely medzi polotieňovým, čiastočným a úplným zatmením Mesiaca poskytujú vizuálne pozadie tohto vývoja. Saros ponúka širší časový pohľad: tieto kategórie môžu predstavovať rôzne štádiá vývoja jednej rodiny, nie nesúvisiace typy javov.
Aj rady zatmení Slnka sa začínajú a končia čiastočnými zatmeniami, pričom medzi nimi môžu nastať centrálne zatmenia. Ich meniaca sa geometria môže viesť k úplným, prstencovým alebo hybridným zatmeniam. Podobnosť v rámci jednej rodiny je skutočná, nikdy však nezaručuje nemenný typ zatmenia.
Čo dokázali predpovedať starovekí pozorovatelia
Babylonskí astronómovia rozpoznali opakujúce sa vzorce zatmení Mesiaca dávno predtým, ako vzniklo moderné fyzikálne vysvetlenie pohybu po obežných dráhach. Záznamy zhromažďované naprieč generáciami umožnili spájať udalosti, ktoré od seba delilo mnoho rokov. Podstatným úspechom bolo rozpoznanie štruktúry v dlhom slede javov, namiesto toho, aby sa každé zatmenie považovalo za samostatné znamenie alebo prekvapenie.
Zatmenia Mesiaca mali pri objavovaní takýchto vzorcov praktickú výhodu. Vidno ich z veľkej časti nočnej strany Zeme, takže pozorovateľ na jednom mieste má viac príležitostí ich sledovať než pri úplnom zatmení Slnka, ktoré prechádza úzkym pásom. Miestne záznamy však mohlo prerušiť počasie, denné svetlo alebo Mesiac pod obzorom.
Opakujúci sa interval mohol naznačiť možnosť zatmenia, neposkytoval však všetko, čo očakáva moderný pozorovateľ. Predpovedať miestnu dráhu zatmenia Slnka alebo presný začiatok úplného zatmenia Mesiaca si vyžaduje podrobnejšiu geometriu. Historický význam Sarosu teda nespočíval v dokonalej presnosti, ale v spoľahlivom vzťahu, ktorý bolo možné odvodiť z pozorovaní aj bez úplnej teórie gravitácie.
Využívajte cyklus, ale nepreceňujte jeho možnosti
Ak chcete jav prakticky porovnať, vyberte si v katalógu zatmenie Mesiaca a vyhľadajte udalosť približne o 18 rokov skôr alebo neskôr. Ak katalóg uvádza čísla Sarosov, použite ich na potvrdenie vzťahu namiesto toho, aby ste sa spoliehali iba na kalendárny odstup. Porovnajte typ a trvanie zatmenia: výrazná podobnosť potvrdzuje opakujúcu sa geometriu, zatiaľ čo rozdiely odhaľujú postupný vývoj rodiny.
Neoznačujte si jednoducho ten istý kalendárny dátum o 18 rokov neskôr. Dôležité sú dni navyše aj hodiny navyše. Na zistenie presných časov splnu použite kalendár mesačných fáz a potom si v katalógu zatmení overte časy kontaktov s tieňom. Spln určuje nevyhnutnú fázu, nezaručuje však, že Mesiac vstúpi do zemského tieňa.
Napokon rozlišujte medzi tým, že zatmenie nastane, a tým, či ho môžete pozorovať. Mestské prehľady Mesiaca uvádzajú východ a západ Mesiaca, jeho výšku a azimut, čo vám pomôže posúdiť miestne podmienky pri obzore. Geometria zatmenia môže byť priaznivá, no Mesiac sa môže nachádzať pod vaším obzorom alebo sa jav môže začať, keď je ešte nízko za budovami. Saros vysvetľuje, prečo sa súvisiaci jav opakuje; o tom, či ho uvidíte, rozhoduje miestny čas a obzor.