W nocy z 4 na 5 listopada 2022 roku amatorzy nocnego nieba będą mogli obserwować zjawisko koniunkcji Jowisza z Księżycem. Choć Księżyca z Jowiszem nie łączy fizyczne pokrewieństwo, to zdarza się, że są widoczne na niebie w podobnym kierunku. Przyjrzyjmy się temu zjawisku z punktu widzenia naukowego i zobaczmy, jaka będzie wówczas... pogoda.
Jowisz krąży 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 ruchu 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 się 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, czyli tzw. ruch wsteczny, zakreślający charakterystyczną pętlę. Kształt pętli zależy od położenia planety względem linii węzłów jej orbity.
Na ilustracji: Kształt pętli retrogradacyjnych planet. Źródło: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels, Willmann-Bell, Inc. 1997.
Źródło: dr Tomasz Ściężor, Almanach astronomiczny na rok 2022, PTA, 2021.
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 (w którym planeta górna znajduje się w opozycji; wówczas Ziemia położona jest pomiędzy planetą górną a Słońcem) prędkość kątowa w ruchu retrogradacyjnym (retrogradacja to ruch wsteczny planety na tle gwiazd. Słowo pochodzi z języka łacińskiego, retro – wstecz, gradatio – stopniowanie) 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 wynosi obecnie 1,3044°. Oczywiście nie jest to wartość stała, zmienia się ona w wyniku perturbacji orbity Jowisza. Jowisz ma, znanych na dzień dzisiejszy, 79 naturalnych satelitów, wśród których są cztery słynne księżyce Galileusza: Io, Europa, Ganimedes i Kallisto. Nachylenie ich orbit do płaszczyzny równika planety jest niewielkie i zmienne w wyniku perturbacji ich orbit.
Tranzyt Io i jego cienia na Jowiszu w okularze amatorskiego (8”) teleskopu. Źródło: ks. Dariusz Tuczapski.
Księżyc – naturalny satelita Ziemi – jest natomiast znacznie mniejszy od Jowisza, ale jednocześnie jest piątym co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym. Czas jednego pełnego obiegu Księżyca wokół Ziemi wynosi 27 dni 7 godzin 43 minuty i 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, 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 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, gdy położenie obu ciał niebieskich na ich orbitach jest takie, że z punktu obserwatora ziemskiego wydaje się, że oba obiekty są bardzo blisko siebie na tle sfery niebieskiej (mamy wówczas do czynienia z tzw. złączeniem czy też koniunkcją), a niekiedy Księżyc może zakryć Jowisza (jest to zjawisko okultacji, gdy obiekt znajdujący się dalej, o pozornie mniejszych rozmiarach kątowych, zostaje zakryty przez obiekt pozornie większy, ale znajdujący się bliżej).
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.
Na zachód od Księżyca będzie można znaleźć Neptuna, znajdującego się obecnie w konstelacji Wodnika.
Księżyc będzie podążał ku pełni, więc powinien być całkiem jasny. Jowisz jednak też jest 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 -1m,3 do -2m,7.
Warto pamiętać, że o ile złączenia dotyczą wszystkich planet, to już sama opozycja dotyczy 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 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 planety 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 on drogę około 4′ na tle gwiazd.
Kilkanaście stopni kątowych od Jowisza, w konstelacji Koziorożca, znajduje się obecnie inna planeta-olbrzym dostrzegalna gołym okiem: Saturn.
Prognoza meteorologiczna na noc z 4 na 5 listopada 2022 roku
W nocy z piątku na sobotę Polska znajdzie się pod wpływem zatoki niskiego ciśnienia, z frontem atmosferycznym powoli przemieszczającym się na wschód.
Prognoza pola zachmurzenia według modelu COSMO
Zachmurzenie piętra wysokiego: zachmurzenie duże i całkowite, na niebie chmury Cirrus fibratus/spissatus, Cirrostratus fibratus. W drugiej połowie nocy na zachodzie kraju zachmurzenie małe lub brak.
Zachmurzenie piętra średniego: wieczorem w rejonie woj. podlaskiego brak chmur lub zachmurzenie małe. Na pozostałym obszarze zachmurzenie duże i całkowite. Na niebie chmury Altocumulus stratiformis, Altostratus lub/i Nimbostratus.
Zachmurzenie piętra niskiego: początkowo w godzinach wieczornych w rejonie południowo-wschodnim oraz północno-wschodnim Polski, a w drugiej połowie nocy tylko na zachodzie kraju, zachmurzenie małe. Na pozostałym obszarze zachmurzenie duże i całkowite, spowodowane przez chmury Stratocumulus. W masyw chmur Nimbostratus mogą być wbudowane chmury Cumulonimbus i Cumulus congestus. 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: wschodnie i centralne rejony Polski z zachmurzeniem małym i umiarkowanym. Na pozostałym obszarze zachmurzenie duże. Na niebie chmury Cirrus fibratus/spissatus, Cirrostratus fibratus. W drugiej połowie nocy na zachodzie kraju zachmurzenie małe lub brak.
Zachmurzenie piętra średniego: wschodnie rejony z zachmurzeniem małym i umiarkowanym. Na pozostałym obszarze zachmurzenie duże i całkowite. Na niebie chmury Altocumulus stratiformis, Altostratus lub Nimbostratus. W drugiej połowie nocy w zachodnich rejonach należy spodziewać się braku chmur piętra średniego.
Zachmurzenie piętra niskiego: niebo w zachodniej i centralnej części kraju będzie zachmurzone przez chmury Stratocumulus. W masyw chmur Nimbostratus mogą być wbudowane chmury Cumulonimbus i Cumulus congestus. W strefie opadów możliwy Stratus fractus. We wschodnich rejonach zachmurzenie niewielkie.
Zachmurzenie ogólne: wschodnie rejony kraju z zachmurzeniem umiarkowanym. Na pozostałym obszarze zachmurzenie duże.
Czytaj więcej
Źródło: https://cmm.imgw.pl
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
Na zdjęciu: Wygląd nieba w dniu 4 XI 2022 roku o godzinie 21:24. Źródło: Tytuł oryginalny: „Periapsis”, Autor: Bartosz Wojczyński, Wydawca: AstroCD – Sylwia Substyk.
