Już w nocy z 4 na 5 listopada 2022 roku amatorzy nocnego nieba będą mogli obserwować zjawisko złączenia Jowisza i Księżyca. Pomimo, że Księżyca z Jowiszem nie łączy jakieś fizyczne pokrewieństwo, to zdarza się, że są widoczne na niebie w podobnym kierunku. Przyjrzyjmy się jednak temu zjawisku z punktu widzenia naukowego.

Na początku przeanalizujemy ruch Jowisza oraz Księżyca na sferze niebieskiej z punktu widzenia obserwatora ziemskiego.

Jowisz krąży wokół Słońca w odległości 778,35 milionów kilometrów od Dziennej Gwiazdy, zataczając pełną elipsę w ciągu około 11 lat 10 miesięcy i 10 dni. Śledząc ruch planety na tle gwiazd można zauważyć, że trajektoria ruch w pewnych okresach czasu przyjmuje dziwaczne kształty. Spowodowane jest to tym, że obserwator śledzi ruch planety górnej jaką jest Jowisz z Ziemi, która porusza się po orbicie bliższej Słońca niż Jowisz, z większą prędkością orbitalną. Po złączeniu górnym Słońca i Jowisza, czyli wtedy kiedy Jowisz znajduje sie dokładnie po przeciwnej stronie Słońca niż Ziemia, planeta na tle sfery niebieskiej porusza się ruchem prostym z największą prędkością kątową, ale mniejszą od prędkości Słońca na tle gwiazd. W miarę oddalania się planety od Słońca w kierunku zachodnim, jej prędkość kątowa stopniowo maleje aż do zera kiedy osiąga tzw. stanowisko zachodnie. Od tej chwili ruch planety górnej zmienia się na przeciwny, tzw. ruch wsteczny, zakreślając charakterystyczną pętle. Kształt pętli zależy od położenia planety względem linii węzłów jej orbity.

Prędkość kątowa planety na tle gwiazd zwiększa się, osiągając maksimum w chwili osiągnięcia tzw. punktu opozycyjnego (w tym roku Jowisz znalazł się w opozycji 26 września 2022 roku, o godzinie 20). Po osiągnięciu punktu przeciwstawienia[1] prędkość kątowa w ruchu retrogradacyjnym[2] zaczyna maleć i osiąga wartość zerową po osiągnięciu przez Jowisza stanowiska wschodniego. Od tej chwili planeta zaczyna poruszać się ruchem prostym i jej prędkość kątowa na tle gwiazd zaczyna wzrastać osiągając maksimum podczas kolejnego złączenia górnego. Rozmiary kątowe Jowisza wahają się od 48″, kiedy planeta jest w opozycji do 31″ podczas koniunkcji górnej planety ze Słońcem.

Płaszczyzna nachylenia orbity Jowisza do płaszczyzny ekliptyki[3] wynosi obecnie 1,3044°. Oczywiście nie jest to wartość stała, zmienia się w wyniku perturbacji orbity Jowisza.

Jowisz posiada, na dzień dzisiejszy, 79 naturalnych satelitów wśród których są cztery słynne są to księżyce Galileusza, Io, Europa, Ganimedes i Callisto. Nachylenie ich orbit do płaszczyzny równika planety jest niewielkie, i zmienne w wyniku perturbacji ich orbit.

---

[1] Punkt przeciwstawienia to punkt w którym planeta górna znajduje się w opozycji. Wówczas Ziemia położona jest pomiędzy planetą górną a Słońcem.

[2] Retrogradacja to ruch wsteczny planety na tle gwiazd. Słowo pochodzi z języka łacińskiego, retro – wstecz, gradatio – stopniowanie.

[3] Należy nie mylić ekliptyki z orbitą Ziemi. Ekliptyka to koło wielkie na sferze niebieskiej wzdłuż której Słońce przemieszcza się w ciągu roku. Orbita Ziemi to trajektoria w kształcie elipsy po której porusza się Ziemia obiegająca Słońce. Jedyny element wspólny ekliptyki i orbity jest taki, że leżą w jednej płaszczyźnie.

Księżyca Galileusza również od czasu do czasu są zakrywane przez tarczę Jowisza. Wówczas fragment ich orbit przecina stożek cienia rzucanego przez Jowisza. “Mieszkańcy” globu jowiszowego mogą wówczas obserwować zaćmienie księżyca, a ziemscy obserwatorzy zakrycie.  Księżyce mogą także tranzytować na tle tarczy planety. Wówczas miłośnicy astronomii mogą obserwować tranzyt satelity na tle tarczy jowiszowej i śledzić cień rzucany przez bryłę księżycową na planetę. Z Jowisza można wówczas obserwować zaćmienie Słońca.

Księżyc naturalny satelita Ziemi jest natomiast znacznie mniejszy od Jowisza, ale jednocześnie jest piątym co do wielkości księżycem w Układzie Słoneczny. Czas jednego pełnego obiegu Księżyca wokół Ziemi wynosi 27 dni 7 godzin 43 minuty 11,51 sekund. Płaszczyzna orbity księżycowej nachylona jest pod kątem 5° 08′ 43″. W wyniku oddziaływania grawitacyjnego Słońca orbita księżycowa jest perturbowana i nachylenie orbity nie jest stałe. Minimalna wartość kąta nachylenia orbity (4° 59′) jest osiągana wówczas, kiedy linia węzłów jest prostopadła do kierunku Słońca. Kiedy linia węzłów skierowana jest w kierunku Słońca, wówczas kąt nachylenia płaszczyzny orbity do płaszczyzny ekliptyki osiąga wartość maksymalną 5° 19′. Ruch Księżyca na tle gwiazd jest zawsze ruchem prostym, ze zmienną prędkością kątową na tle gwiazd. Jest to spowodowane tym, że orbita księżycowa nie jest kolista. Kiedy Księżyc zbliża się do perygeum orbity, wtedy porusza się z największą prędkością orbitalną i kątową na tle sfery niebieskiej. Kiedy znajduje się w apogeum orbity jego prędkość osiąga wartość minimum podobnie jak i jego prędkość kątowa. Średnica Księżyca wynosi 3475 km, zaś jego rozmiary kątowe na tle gwiazd zmieniają się od 29’21” do 33’30”.

Płaszczyzny orbit obu ciał nachylone są pod różnym kątem w stosunku do płaszczyzny ekliptyki. Zdarzają się jednak sytuacje, kiedy położenie obu ciał niebieskich na swoich orbitach jest takie, że dla obserwatora ziemskiego, wydaje się, że oba obiekty są bardzo blisko siebie na tle sfery niebieskiej (mamy wówczas do czynienia z tzw. złączeniem), a niekiedy Księżyc może zakryć Jowisza (jest to zjawisko okultacji, wtedy kiedy obiekt znajdujący się dalej, o pozornie mniejszych rozmiarach kątowych, zostaje zakryty przez obiekt pozornie większy znajdujący się bliżej).

Najbliższe złączenie Jowisza i Księżyca przypadnie 4 listopada 2022 roku, o godzinie 21:24. Wówczas Jowisz znajdować się będzie 2° na północ od Księżyca.

Na zachód od Księżyca będzie można znaleźć Neptuna znajdującego się w konstelacji Wodnika.

Zjawisko powinno być dobrze widoczne już w niewielkiej lornetce lub w teleskopie o średnio szerokim polu widzenia – kilku stopni kątowych. Powinno trwać tak długo, jak długo oba te ciała niebieskie znajdują się nad horyzontem

Księżyc będzie podążał ku pełni więc powinien być całkiem jasny. Jowisz jednak też znajduje się nadal niewiele po opozycji, więc światło Księżyca nie przyćmi go całkowicie. Jowisz po Wenus, Księżycu i Słońcu to czwarty co do jasności regularnie pojawiający się na ziemskim niebie obiekt naturalnego pochodzenia. Jasność Jowisza waha się od -1^m,3 do -2^m,7

Warto pamiętać, że o ile złączenia dotyczą wszystkich planet to już sama opozycja jedynie planet zewnętrznych – znajdujących się dalej od Słońca niż Ziemia. Planety wewnętrzne, takie jak Merkury i Wenus, mają złączenia dolne i górne, wykazują obecność faz oraz zmienność rozmiaru kątowego. Był to jeden z koronnych dowodów na heliocentryczność Układu Słonecznego. Innym było m.in. odkrycie Galileuszowych księżyców Jowisza.

Następnej nocy – z 5 na 6 listopada – zjawisko już nie będzie widoczne z racji szybkiego ruchu Księżyca po nieboskłonie. Zakreśla on pełną rundę po niebie, jak już wspomniano wcześniej, w czasie 27 dni 7 godzin 43 minuty i 11,51 sekund. W ciągu doby pokona drogę około 13°,5 na tle gwiazd. Jowisz ponad miesiąc temu osiągnął punkt przeciwstawienia, czyli był w opozycji, i na tle gwiazd poruszał się ruchem wstecznym najszybciej. Obecnie ruch retrogradacyjny planeta trwa nadal (średni czas trwania ruchu wstecznego Jowisza wynosi 119 dni, a długość łuku zakreślanego w ruchu wstecznym wynosi około 10°), ale jego prędkość kątowa maleje i w ciągu doby pokonuje drogę około 4′ na tle gwiazd

Kilkanaście stopni kątowych od Jowisza, w konstelacji Koziorożca, znajduje się obecnie inna planeta-olbrzym dostrzegalna gołym okiem: Saturn.

Jej średnia gęstość jest mniejsza od gęstości wody a rotacja (pomimo dużych rozmiarów globu) jest dużo szybsza niż ziemska, co powoduje mocne spłaszczenie przy biegunach. Saturn był także obiektem obserwowanym przez Galileusza, który posłał zaszyfrowaną wiadomość (anagram) o treści „odkryłem potrójność najwyższej z planet”. Chodziło oczywiście o pierścienie, które w małym teleskopie nie były jednak rozmiarów ułatwiających interpretację ich obrazu.

Od XVII wieku na powierzchni planety Jowisz amatorzy nocnego niebo mogą obserwować olbrzymi owalny wir atmosferyczny, który przypomina ziemski antycyklon, zwany Wielką Czerwoną Plamą. Przybliżone rozmiary Wielkiej Czerwonej Plamy to około 24000kmX12000 km. Wir można obserwować na południowej półkuli planety (-22° szerokości planetograficznej). Materia znajdująca się na obrzeżach antycyklonu wiruje z okresem 12 dni, zaś wewnątrz wiru materia dokonuje obrotu w ciągu 9 dni. 

Natomiast na północnym biegunie Saturna, również możną obserwować burzę, którą tworzy heksagonalny wir atmosferyczny.

Prognoza meteorologiczna na noc z 4 na 5 listopada 2022 roku

Sytuacja synoptyczna

W nocy z piątku na sobotę Polska znajdzie się pod wpływem zatoki niskiego ciśnienia z frontem atmosferycznym powoli przemieszczającej się na wschód.

Prognoza temperatury powietrza i temperatury odczuwalnej

Prognoza pola wiatru

  Wiatr o prędkości 2-19 km/h. W porywach od 40-50 km/h. W Polsce centralnej i wschodniej, znajdującej się przed linią frontu, wiatr z kierunku południowo-wschodniego. W Polsce zachodniej znajdującej się za frontem atmosferycznym wiatr będzie wiał z kierunku północno-zachodniego. W regionach południowych z kierunku południowego.

Prognoza wilgotności powietrza

Prognoza pola opadów:

Wraz z frontem atmosferycznym z zachodu na wschód powoli będzie przemieszczać się strefa opadów deszczu, miejscami dość intensywnych. Lokalnie mżawka. W drugiej połowie nocy opady powinny dotrzeć do dzielnic Polski wschodniej. Szczegółowy rozkład pola opadu na załączonych mapach z modeli COSMO, WRF, AROME.

Prognoza pola wilgotności na wysokości 700 hPa.

Z prognozy pola wilgotności na wysokości 700 hPa wynika, że zachodnie i centralne rejony kraju będą charakteryzowały się wysoką zawartości wilgotności powietrza. We wschodnich rejonach wilgotność będzie mniejsza.

Prognoza pola zachmurzenia według modelu COSMO

Zachmurzenie piętra wysokiego: na terenie całego kraju zachmurzenie duże i całkowite, na niebie chmury Cirrus fibratus/spissatus, Cirrostratus fibratus. W drugiej połowie nocy w południowo-zachodnim rejonie kraju zachmurzenie małe lub brak.

Zachmurzenie pietra średniego: na terenie całego kraju zachmurzenie duże i całkowite. Na niebie chmury Altocumulus stratiformis, Altostratus.  

Zachmurzenie piętra niskiego: Na obszarze całego kraju zachmurzenie duże i całkowite. Na niebie chmury Stratocumulus. W strefie opadów możliwy Stratus fractus.

Zachmurzenie ogólne: według modelu COSMO, w ciągu całej nocy w całej Polsce powinno występować zachmurzenie całkowite.

Prognoza pola zachmurzenia według modelu WRF

Zachmurzenie piętra wysokiego: początkowo zachmurzenie duże za wyjątkiem rejonu południowo-zachodniego i północno-wschodniego kraju. W drugiej połowie nocy na obszarze południowo-wschodnim, północno-wschodnim oraz północno-zachodnim rejonie Polski rozpogodzenia, na pozostałym obszarze zachmurzenie umiarkowane. Na niebie chmury Cirrus fibratus/spissatus, Cirrostratus fibratus.

Zachmurzenie pietra średniego: zachodnie rejony oraz centrum z zachmurzeniem dużym, na wschodzie kraju oraz częściowo w woj. dolnośląskim, opolskim, wielkopolskim i lokalnie w łódzkim zachmurzenie małe i umiarkowane. Na niebie chmury Altocumulus stratiformis, Altostratus.

Zachmurzenie piętra niskiego: na zachodzie a potem także i w centrum zachmurzenie duże. Na pozostałym obszarze początkowo zachmurzenie małe lub brak, a potem umiarkowane. Na niebie chmury Stratocumulus. W strefie opadów możliwy Stratus fractus.

Zachmurzenie ogólne: wschodnie rejony kraju z zachmurzeniem umiarkowanym. Na pozostałym obszarze zachmurzenie duże.

Warunki obserwacyjne

Z analizy pola zachmurzenia i opadu otrzymanego z modelu COSMO wynika, że warunki meteorologiczne nie będą sprzyjać obserwacjom zjawiska złączenie Jowisza i Księżyca. Natomiast analiza wyników numerycznej prognozy meteorologicznej z modelu WRF wskazuje, że warunki, które mogą być sprzyjające obserwacjom wystąpią w rejonie wschodniej Polski. Nie należy jednak spodziewać się nieba bezchmurnego. Szczegółowy rozkład i opis pola zachmurzenie w wariancie modelu WRF i COSMO załączono w powyższej prognozie.

Opracowanie:

dr Grzegorz Duniec, Centrum Modelowania Meteorologicznego IMGW-PIB

dr Marcin Kolonko, Centrum Modelowania Meteorologicznego IMGW-PIB

mgr Radosław Droździoł, Centrum Modelowania Meteorologicznego IMGW-PIB

prof. dr hab. inż. Mariusz Figurski, Centrum Modelowania Meteorologicznego IMGW-PIB

Backend:

mgr Marcin Grzelczyk, Centrum Modelowania Meteorologicznego IMGW-PIB

Do pobrania:

Aktualizacja prognozy na złączenie Ksiezyca i Jowisza (04.11.2022)
Złączenie (2 stopnie) Jowisza z Księżycem podążającym do pełni