Opracował: dr Grzegorz Duniec dr Marcin Kolonko, CMM IMGW-PIB

Księżyc w swojej wędrówce po niebie przemierza gwiazdozbiór Byka. Jego najjaśniejszą gwiazdą jest α Tauri, czyli Aldebaran. O właściwościach fizycznych Aldebarana pisaliśmy w poście na temat złączenia Marsa z Aldebaranem (5 lutego 2023 r.). Sam Aldebaran jest dla nas „gwiazdą stałą”, o względnie (na przestrzeni setek lat) stałym położeniu na sferze niebieskiej.

Mapa sytuacji złączenia Marsa i Księżyca na tle gwiazdozbioru Byka (Taurus). Źródło: Astronomy.

Księżyc natomiast swoją wędrówkę po niebie z 27 na 28 lutego zacznie w niewielkiej odległości od Marsa, który też przebywa w Byku. W układzie równikowym, o godzinie 18, współrzędne Księżyca wyniosą: α=04^h44^m38,1^s (rektascensja) zaś δ=25°00’34,9” (deklinacja). Jasność -11^m,92. W 54 % oświetlonej powierzchni Księżyca obserwator będzie miał możliwość zaobserwować. Współrzędne Marsa wyniosą natomiast α=05^h09^m29,7^s zaś δ=25°21’45,1”. Jasność 0^m,39. Z powierzchni Ziemi obserwator będzie miał możliwość zaobserwowania 90% jego oświetlonej przez Słońce powierzchni.

Wzajemnie położenie Księżyca i Marsa, 27 lutego 2023 roku, godzina 18. Źródło: https://stellarium-web.org/

Wieczorem 27 lutego znajdzie się o 1,5 stopnia kątowego na zachód od Marsa. W miarę upływu czasu oba obiekty będą zbliżać się do siebie.

Wzajemnie położenie Księżyca i Marsa, 28 lutego 2023 roku, godzina 02:44, tuż przed zachodem Księżyca. Źródło: https://stellarium-web.org/

Nad ranem 28 lutego 2022 roku, o godzinie 05:26:38 tuż przed zakryciem będzie można podziwiać Marsa wraz z jego układem księżyców, Phobosem i Deimosem. Sekundę później Deimos zastanie zakryty przez Księżyc.

Układ Marsa z Księżycami tuż przed zakryciem Deimosa przez Księżyc. 28 luty 2023 roku, 05:26:38 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

O godzinie 05:26:43 rozpocznie zakrycie Marsa.

Układ Marsa z Księżycami, rozpoczęcie zakrycia Marsa przez Księżyc. 28 luty 2023 roku, 05:26:43 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

O godzinie 05:26:56 nastąpi zakrycie Phobosa.

Sekunda przed zakryciem Phobosa, 28 luty 2023 roku, 05:26:55 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

O godzinie 05:27:03 Mars zostanie przysłonięty przez Księżyc.

Sekunda przed całkowitym zakryciem Marsa, 28 luty 2023 roku, 05:27:02 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

O godzinie 05:54:28 Deimos wyłoni się zza tarczy księżycowej.

Wyjście Phobosa zza tarczy księżycowej, 28 luty 2023 roku, 05:54:28 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

Położenie Deimosa względem Księżyca, 28 luty 2023 roku, 05:54:29 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

O godzinie 05:55:16 wyłoni się zza tarczy księżycowej powierzchnia Marsa.

Zza tarczy księżycowej wyłania się Mars, 28 luty 2023 roku, 05:55:16 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

Sekunda przed zakończeniem zakrycia powierzchni Marsa, 28 luty 2023 roku, 05:55:35 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

O godzinie 05:55:39 Phobos wyjdzie zza tarczy Księżyca i zjawisko zakończy się.

Wyjście Phobosa zza tarczy księżycowej, 28 luty 2023 roku, 05:55:39 (dla Polski centralnej, Łódź). Źródło: https://stellarium-web.org/

Mars będzie skryty zza tarczą księżycową przez 28^m13^s. Czas jaki upłynie od chwili zakrycia Deimosa do chwili wyłonienia się Phobosa zza tarczy księżycowej upłynie około 29^m01^s. Niestety, ale zakrycie Marsa przez Księżyc z terenu Polski będzie niedostępne obserwacjom. Zjawisko można obserwować z terenów północnej Europy, północnej Azji, obszaru Arktycznego oraz Islandii.

Następnego wieczoru, 28 lutego 2023 roku, Księżyc będzie już oddalał się od Marsa z racji ruchu obiegowego Księżyca wokół Ziemi.

Wzajemnie położenie Księżyca i Marsa, 28 lutego 2023 roku, godzina 18. Źródło: https://stellarium-web.org/.

Mars w lutym oddala się od Ziemi – pierwszego lutego jego średnica wyniesie 11”, natomiast 28 lutego – 8” (sekund kątowych). To oznacza, że utwory powierzchniowe na Marsie będą dostępne jedynie obserwatorom z większymi instrumentami, powyżej 15 cm średnicy obiektywu/zwierciadła. Zmniejszać będzie się także całkowita widoma jasność tej planety – poniżej 0 magnitudo w drugiej połowie lutego.

O ile Księżyc przemierza dziennie po niebie kilkanaście stopni, to Mars – z racji swojej większej odległości od Ziemi – porusza się znacznie wolniej, choć (z racji faktu, że jest najbliższą nam planetą zewnętrzną) i tak dosyć szybko. Rok marsjański wynosi około 687 dni ziemskich (669 dni marsjańskich). Nie widzimy pełnego cyklu faz Marsa, gdyż jest on planetą na zewnątrz orbity Ziemi (inaczej rzecz się ma z Merkurym i Wenus). Rozmiar Marsa waha się między 4” a 25,11” (w trakcie wielkich opozycji, które występują w sekwencji co 15 lat-15lat-15lat-17lat-17lat, po 79 latach wielka opozycja występuje niemal w tych samych dniach miesiąca, z przesunięciem od 2 do 5 dni), a jasność – między -2,8 mag a +1,6 mag.

Źródło: Jean Meeus, More Mathematical Astronomy Morsels, 2002, Willmann-Bell, Inc.

Sytuacja sprzed 2 miesięcy – Mars przed zakryciem przez Księżyc. Źródło: Isbel Gonzalez, S&T.

Orbita Marsa jest wydłużona (eliptyczna), co powoduje, iż Mars nie ma stałego rozmiaru przy każdej opozycji. Najmniejsza odległość Marsa od Ziemi to 56 mln km. Najmniejsza odległość obu planet, czyli Marsa i Ziemi zależy od aktualnych elementów ich orbit oraz od kąta zawartego między płaszczyznami ich orbit. Z mechaniki nieba wiadomo, że elementy orbity ulegają zmianie w wyniku perturbacji, co skutkować będzie tym, że ta minimalna odległość również będzie podlegała zmianom.

Źródło: Jean Meeus, More Mathematical Astronomy Morsels, 2002, Willmann-Bell, Inc.

Z kolei, gdy Mars znajdzie się po przeciwnej stronie Słońca niż Ziemia, odległość między nimi może wynieść nawet 400 mln km. Mars jest jednym z najlepiej poznanych przez człowieka ciał niebieskich w Układzie Słonecznym z racji licznych misji i sond eksplorujących otoczenie i powierzchnię tej planety.

Ruch orbitalny Ziemi wokół Słońca jest szybszy niż ruch Marsa, co powoduje, iż Ziemia „dogania” Marsa w okrążaniu Słońca i mamy do czynienia z szybkim ruchem wstecznym Marsa. W przypadku dalszych planet zewnętrznych ta różnica prędkości w ruchu orbitalnym jest jeszcze większa i znajdują się one dalej – ich położenia zakreślają charakterystyczne „pętle”. Mars jest bliżej i kreśli na niebie bardziej rozciągniętą figurę niż planety olbrzymy.

Pętla retrogradacyjna zależy od położenia planety względem węzłów orbity. Kiedy pętla retrogradacyjna kreślona jest pozornie przez planetę znajdującą się w pobliżu węzła wstępującego lub zstępującego wówczas, podczas ruchu wstecznego, planeta na tle gwiazd zakreśla zygzak (Na, Nd). Nie jest to prawdziwa pętla. W miarę jak zwiększa się różnica współrzędnych planety i węzłów kreślona figura podczas retrogradacji zbliża się do sytuacji, kiedy podczas kreślonej krzywej występuje ostra zmiana kierunku planety. W tej sytuacji mamy rzeczywiste pozorne zatrzymanie się planety (S1, S3). Przy dalszym zwiększaniu się odległości planety od węzłów swojej orbity podczas ruchu retrogradacyjnego, planeta na tle gwiazd zakreśla już typową pętlę. Początkowa pętla ta nie posiada symetrii (4, 12). Kiedy planeta znajduje się w połowie odległości pomiędzy węzłami wówczas zakreślona jest piękna, w miarę symetryczna, pętla (M+, M-). Przy dalszym oddalaniu się od węzła wstępującego/zstępującego symetria kreślonej pętli ulega zatraceniu (6, 14) i w końcu osiągany jest stan, w którym nie jest już zakreślana typowa pętla (S2, S4). Kiedy planeta jest w opozycji w pobliżu węzła wówczas ponownie kreślony jest zygzak (Na, Nd).

Źródło: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels, 1997, Willmann-Bell, Inc.

To, że Mars na niebie może spotkać się z Księżycem jest wynikiem faktu, iż ich orbity nie są do siebie silnie nachylone. Nachylenie płaszczyzny orbity marsjańskiej względem płaszczyzny ekliptyki zmienia się w granicach od 0°19’ do 7°19’. Obecnie inklinacja wynosi 1°51’ i wartość tego kąta maleje.

Źródło: Jean Meeus, More Mathematical Astronomy Morsels, 2002, Willmann-Bell, Inc.

Księżyc obiega Ziemię po orbicie nachylonej zaledwie o 5°08’43,4,” stopni do ekliptyki. W wyniku perturbacji ze strony Słońca wartość kąta nachylenie zmienia się w przedziale od 4°59’ do 5°19’ w czasie 173,3 dni.

Źródło: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels, 1997, Willmann-Bell, Inc.

Czasami trajektorie obu obiektów na tle gwiazd pozornie się przecinają, wówczas dochodzi do zakrycia. Zdarza się, że trajektorie Marsa i Księżyca są pozornie bardzo bliskie siebie wówczas dochodzi do złączenia lub zbliżenia na bardzo mała odległość kątową.

Optymalną fazą Księżyca do obserwowania zakryć lub złączeń (jak to ma miejsce 27 lutego) jest okolica nowiu, aż do kwadry. Wtedy Księżyc nie tonie już w blasku Słońca i sam nie przyćmiewa swoim światłem słabszego obiektu (Marsa, Aldebarana, innej gwiazdy lub planety zewnętrznej). Najlepiej jest, gdy ciało zakrywane znika za ciemnym skrajem Księżyca. Jest to znakomita okazja do wykonania efektownego zdjęcia. Lub przeprowadzenia udanej obserwacji wizualnej.