Podnoszenie głowy ku niebu zawsze było jednym z ulubionych zajęć rasy ludzkiej. Wśród gwiazd istnieje niezliczona ilość zjawisk, które nas intrygują i które badaliśmy przez lata, aby lepiej zrozumieć prawa wszechświata. Jednym z najbardziej fascynujących zjawisk jest zaćmienie Księżyca, które od zawsze potrafiło ekscytować nawet tych, którzy nie są ekspertami w dziedzinie ciał niebieskich. Podobnie jak zaćmienie Słońca, tak i zaćmienie naszego satelity jest efektem optyczno-astronomicznym, podczas którego cień Ziemi całkowicie lub częściowo przesłania Księżyc, gdy ten jest oświetlony przez Słońce i przecina oś węzłową, w fazie pełni Księżyca.
W konsekwencji, gdy mamy do czynienia z zaćmieniem Księżyca, sam Księżyc jest w fazie "pełni" z ustawieniem obejmującym w kolejności Słońce, Ziemię, Księżyc. Podczas tego długo oczekiwanego wydarzenia ich wzajemne odległości tworzą znacznie większy, stożkowaty cień Księżyca, któremu towarzyszy szerszy stożek, tzw. stożek penumbry, w którym tylko część promieni słonecznych jest przechwytywana przez Ziemię. Te dwa stożki są szczególnie ważne, ponieważ decydują o rodzaju zaćmienia: penumbralne, częściowe lub całkowite.
Zaćmienie Księżyca: jak do niego dochodzi
Aby wystąpiło jakiekolwiek zjawisko zaćmienia Księżyca, muszą być spełnione pewne podstawowe warunki. Istnieją trzy pojedyncze wydarzenia, które razem dają życie jednemu z najpiękniejszych spektakli, jakie może nam zaoferować sklepienie półkulowe: Słońce, Ziemia i Księżyc muszą być ustawione w jednej linii, Księżyc musi być w pełni i musi przekroczyć część projektowanego cienia Ziemi.
Jak już powiedzieliśmy, kiedy to się dzieje, to odpowiednie odległości między trzema ciałami niebieskimi pozwalają na stworzenie cienia w kształcie stożka, który jest wprowadzany przez interpozycję Ziemi. Amplituda stożka, większa niż całego Księżyca, wraz z amplitudą stożka penumbry powoduje, że część promieni słonecznych jest przechwytywana przez naszą planetę. Zrozumiemy, że różne rodzaje zaćmień Księżyca zależą całkowicie od ruchu Księżyca, który decyduje o wystąpieniu całkowitego zaćmienia, częściowego zaćmienia lub penumbralnego zaćmienia Księżyca, jeśli Księżyc znajduje się całkowicie lub częściowo w stożku ciemności.
Potem poznamy charakterystyczne cechy tych trzech wydarzeń astronomicznych, ich skutki i czas trwania. Zanim jednak przejdziemy dalej, należy zaznaczyć, że nie są to częste zjawiska optyczne, gdyż orbita obrotów Księżyca ma inne nachylenie niż orbita Ziemi, około 5° 9′, i gdyby się zgadzały, to w każdym miesiącu księżycowym bylibyśmy świadkami przyćmienia Słońca, gdy Księżyc jest w fazie nowiu, zwanego nowiem, oraz przyćmienia Księżyca, gdy ten jest w fazie pełni.
Totalne zaćmienie Księżyca
W literaturze naukowej całkowite zaćmienie Księżyca to sytuacja, gdy Księżyc przechodzi całkowicie przez cień Ziemi. Oznacza to, że satelita najpierw przechodzi przez penumbrę, potem dalej przez cień, a na końcu, po wyjściu z niego, ponownie przechodzi przez pas penumbralny. W szczególności, właśnie podczas tego zaćmienia może wystąpić zjawisko Czerwonego Księżyca. Ciało niebieskie ukochane przez helleńską poetkę Sappho przybiera charakterystyczną czerwonawą barwę dzięki częściowemu zaciemnieniu przed wejściem w cień i podczas wychodzenia z niego oraz załamaniu promieni słonecznych przechodzących przez ziemską atmosferę.
Te same promienie, które częściowo odbijają się od powierzchni naszej planety, a które Ziemia wysyła z powrotem na Księżyc. Według źródeł i dowodów astronomicznych, jest to najbardziej obserwowane zaćmienie Księżyca w historii, a także takie, które było absolutnie piękne w 2015 roku. Zaćmienie, które miało miejsce 28 września tego samego roku, nieprzypadkowo nazwano "Krwawym Księżycem", ze względu na jego intensywnie czerwoną barwę.
Nie tylko to, wiemy, że ostatnie całkowite zaćmienie Księżyca miało miejsce 21 stycznia 2019 roku o godzinie 05:12, a następne będzie miało miejsce 16 maja 2022 roku o godzinie 04:11 (maksymalne ciemności). Najbliższe całkowite zaćmienie Księżyca widoczne we Włoszech będzie miało miejsce 31 grudnia 2028 roku, a zaćmienie Księżyca z 27 lipca 2018 roku jest znane jako najdłuższe w tym stuleciu, osiągając rekordowy maksymalny czas trwania jednej godziny i 43 minut. Jeśli chodzi o czas trwania całkowitych zaćmień Księżyca, to mogą one trwać średnio do 100 minut i są całkowite dla wszystkich miejsc, których dotyczą - z wyjątkiem punktów przejściowych.
Aby to wyjaśnić, musimy wziąć pod uwagę, że nasz satelita przecina stożek cienia z prędkością, która wynika z obrotu Księżyca, a która jest znacznie mniejsza niż prędkość obrotu Ziemi, która określa czas trwania zaćmień Słońca. W tym czasie zobaczymy, że Księżyc zaczyna się zaćmiewać od razu czarnym kolorem; w rzeczywistości zabarwienie jest czerwone, ale nie da się go dostrzec gołym okiem, ponieważ część, która jest jeszcze oświetlona, odbija światło w naszą stronę: poświata uniemożliwia nam bezpośrednie dostrzeżenie czerwonawego zabarwienia, które zacznie się stopniowo pojawiać, w miarę jak poświata będzie zanikać z powodu ciemnienia. Ta sama zasada dotyczy urządzeń elektronicznych, ponieważ aparaty fotograficzne są wrażliwe na światło i mają tendencję do wyostrzania najjaśniejszego obrazu.
Częściowe zaćmienie Księżyca
Częściowe zaćmienie Księżyca, w odróżnieniu od całkowitego, może wystąpić na naszym niebie, gdy Księżyc nie jest na tyle blisko ekliptyki, aby przejść przez cały cień Ziemi. W tym przypadku jest on tylko częściowo zakryty, pokazując typowy jastrzębi profil. Z tego powodu częściowe zaćmienie Księżyca ma mniejsze znaczenie naukowe niż całkowite zaćmienie Księżyca, zwłaszcza dla astronomów amatorów, którzy zazwyczaj nie posiadają kwalifikacji astronomicznych, ale lubią badać i obserwować zjawiska astronomiczne.
Większą popularnością wśród amatorów cieszy się wspomniane zaćmienie Księżyca z czerwonym Księżycem, które daje możliwość wykonania zdjęć lub ujęć kamerą wideo Księżyca o oczywiście nietypowym wyglądzie i zabarwieniu. Do najbardziej znanych częściowych zaćmień Księżyca, widocznych również we Włoszech, należy to z 7 września 2006 roku, podczas którego można było obserwować wyjście cienia dopiero po wschodzie Księżyca. Jest też ta, zawsze widoczna z Włoch, która wystąpiła w nocy z 16 na 17 sierpnia 2008 roku. Bardziej aktualne jest to z 31 grudnia 2009 roku, które było prawie jak całkowite zaćmienie penumbralne z tylko krótką fazą częściowego zaćmienia cieniowego.
Penumbralne zaćmienie Księżyca
Do zamknięcia mamy penumbralne zaćmienie Księżyca. Występuje wtedy, gdy Księżyc przechodzi tylko i wyłącznie przez penumbrę Ziemi, nie będąc zakryty przez cień. To szczególne zjawisko, z naukowego i wizualnego punktu widzenia, jest znacznie mniej rzucające się w oczy niż poprzednie, choć ma swój urok. W niektórych przypadkach można zaobserwować tylko niewielką część cienia, pod warunkiem jednak, że Księżyc znajduje się całkowicie w penumbrze: jest to tzw. częściowe zaćmienie penumbralne.
Tak jak w przypadku zaćmień cieniowych, tak i w przypadku zaćmień penumbralnych z deklinacją penumbralną związana jest magnituda, czyli wielkość. Ostatnie całkowite zaćmienie penumbralne zostało zarejestrowane 9 lutego 2009 roku i jest to obecnie ostatnie całkowite zaćmienie penumbralne w ostatnich latach. Od tej daty wszystkie kolejne zaćmienia będą częściowe, aż do 20 lutego 2027 roku, kiedy to nastąpi kolejne całkowite zaćmienie penumbralne, widoczne również z Włoch. Ostatnie częściowe zaćmienie penumbralne miało miejsce 7 lipca 2009 roku, ale nie można było go obserwować z Włoch.
Czas trwania i skutki zaćmień Księżyca
Nawet jeśli nie jesteś ekspertem w dziedzinie astronomii, wiesz, że planety okresowo powracają do tych samych pozycji. To powiedziawszy, nieuniknione jest, że zaćmienia Księżyca, podobnie jak zaćmienia Słońca, również występują cyklicznie. Ten okresowy cykl został już odkryty i teoretyzowany przez mezopotamskich astronomów około 2500 lat temu i jest znany jako cykl Saros. Jego czas trwania wynosi 6585 dni, co odpowiada mniej więcej 18 latom, pod koniec których powtarzają się te same zaćmienia Księżyca i Słońca.
Według badań, podczas Sarosa występuje 29 zaćmień Księżyca i 41 zaćmień Słońca. Mało tego, biorąc pod uwagę, że Ziemia obraca się o 120 stopni w ciągu 8 godzin, to samo zaćmienie będzie powtarzane w innym miejscu na koniec każdego cyklu. Podczas całkowitych zaćmień Księżyc nie przestaje całkowicie odbierać odbitego światła. Promienie słoneczne przechodzące przez atmosferę ziemską są w rzeczywistości odchylane przez refrakcję i docierają do naszego satelity, nadając mu kolor, który, jak zaobserwowano, zmienia się w trakcie jednego zaćmienia. Może to być od ciemnej miedzianej czerwieni do pomarańczowej czerwieni, a także inne odcienie, w tym brązowy, niebieski i ciemnozielony.
Kolory odbijane przez Księżyc, w niektórych przypadkach, wynikają również z konkretnego obszaru Ziemi, który odbija światło, być może dlatego, że jest to obszar bogaty w wodę, jak oceany i lasy, które nadają unikalny chromatyzm ciału niebieskiemu "podbitemu" przez człowieka w 1969 roku.