Lidé, kteří při astronomickém pozorování byli nebo jsou odkázaní na vlastní oči, navymýšleli řadu důvtipných triků, ale i nesmyslných pověr. Často jde o zápas s atmosférou. Ta nám sice umožňuje život, ale astronomii vadí. A když jsme si ji zaneřádili, tak to vadí všem.

Hvězdy nejsou ve dne vidět ani ze studny

Pověra, že z dostatečně hluboké studny jsou i ve dne vidět hvězdy, je docela stará. Bývá připisovaná už Aristotelovi, ale nepodařilo se mi ji v jeho zachovaných textech najít. Základem je nejspíš představa, že hvězdy nutno pozorovat ze tmy. Jenže viditelnosti hvězd ve dne nebrání jen okolní jas, díky němuž oči adaptované na dostatek až přemíru světla nevidí slabé zdroje. Mnohem větší překážkou je jas oblohy, způsobený rozptylem slunečního světla v atmosféře. S tím nám studna nepomůže, navíc bychom z ní měli jen omezené zorné pole. Pomohla by asi jen tolik, jako když se při pohledu na Měsíc na denní obloze snažíme dívat ze stínu, z místa, kde máme Slunce něčím zakryté. Na hvězdy to zdaleka nestačí. Jas oblohy na jednotku plochy je přibližně sto tisícinou jasu v ploše slunečního disku, což je pořád strašně moc. Sice to už neničí oči, ale i Měsíc vidíme ve dne docela mizerně, jeho plošný jas je o malinko menší než jas oblohy, naštěstí je jeho disk dost velký, nic titěrného. Jas oblohy samozřejmě závisí na úhlu od Slunce. Díky rozptylu převažuje modrá a světlo je polarizované, obojí se uplatní spíš v určitých úhlech od Slunce, kde je obloha sytě modrá. Tam bychom si mohli pomoct polarizačním filtrem a žlutým až červeným filtrem, ale na hvězdy to zdaleka nestačí. Stačí však dalekohled té velikosti, jaké mívají na lidových hvězdárnách, a pokud jej správně zamíříme, tak můžeme vidět nejjasnější hvězdy, pokud je dobrá průhlednost vzduchu. Někde tím baví publikum. S průměrem objektivu sice přibývá světla ze všech zdrojů, ale se zvětšením klesá jas v ploše, obojí kvadraticky, což dramaticky zvýhodní bodové zdroje. Jinak bychom museli nad atmosféru, dokonce o dost výše, než létají dopravní letadla.

Není nad přímou empirii. V normální studni jsem nebyl, jen v antických cisternách, a ty bývají míň hluboké a hlavně širší, na což by se mohlo nevidění hvězd svádět. Zato jsem byl v několika neosvětlených jeskyních, ve kterých byl vidět úzký otvor vchodu vysoko nad sebou. A nic. Oči nastavené na tmu jsou při pozorném pohledu na kousíček oblohy ve vchodu oslněné, a když se zadaptují, tak jediným výsledkem je, že člověk chvíli nevidí kolem sebe.

Venuši je opravdu možné vidět i ve dne

Není však k vidění kdykoli. Když je Venuše zrovna mezi obdobím své největší elongace (úhlové vzdálenosti od Slunce při pohledu ze Země) a dobou své největší jasnosti, což nebývá moc od sebe, tak je vidět i ve dne. Záleží taky na roční době, jak se zkombinuje její výška nad obzorem s výškou Slunce. Při východní elongaci je Večernicí, na obloze je už ve dne a zapadá později večer. Vzhledem k pozici Slunce je to pro dobrou viditelnost šikovné v zimě a na jaře. Při západní elongaci je Jitřenkou, šikovná kombinace to je v létě a na podzim.

Až několik týdnů máme příležitost vidět Venuši i ve dne pouhýma očima. Triedr samozřejmě pomůže, už při malém zvětšení ji ukáže jako plošku a ne bod, její plošný jas je dokonce výrazně větší než jas oblohy. Hlavní problém je, ji na obloze najít. Doporučený trik nespočívá v lezení do studny, ale v nápodobě dávného astronomického udělátka zvaného řecky gnómón, což byla tyč zaražená kolmo do země, s rovnou plochou v okolí. Čím větší, tím lepší. V době při nebo nedlouho po východní elongaci Venuše stačí vybrat pořádný strom nebo komín, stačí i roh budovy. Někdy kolem poledne najdeme místo, z něhož vidíme Slunce nad vrškem toho půjčeného gnómónu, a nějak si to místo označíme. Z efemerid v Hvězdářské ročence spočteme, o kolik později bude na tom místě Venuše, bývají to tak 3 hodiny. Někdy může trochu zradit druhá souřadnice a Venuše svítí o malinko výš nebo níž, ale jde jen o jednotlivé stupně, a i tohle můžeme předem najít v efemeridách. Kdo má trpělivost, může pak Venuši sledovat až do doby, kdy po západu Slunce jasně září na ztemnělé obloze.

Venuše a Merkur 19. 5. 2020, 1 den před konjunkcí. Praha, 21:51:49 SELČ. Kredit: Zde, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

Šťastný astronom, který viděl Merkura

Tohle štěstí je nečekaně snadno dostupné, stačí vědět, kdy a kde. Bývá to vždy asi tak týden, jednou až několikrát do roka. Ale v každý ten den jen desítky minut, předtím je ještě moc světla, potom zase už Merkur zapadá. I pouhým okem je Merkur běžně vidět i z Prahy. Hustý vzduch se slizem a šílené světelné znečištění kupodivu vždy nejsou limitujícími faktory. Místa nad horizontem jsem míval nacvičená z Národního muzea, teď z balkónu věžáku na Praze 4.

K čemu nám stačí i nasvětlená obloha

Světelné znečištění je pohromou astronomie. Ve městě jsme z tohoto hlediska přímo v haldě odpadu. Většinou vidíme jen opravdu jasné hvězdy. Teprve triedr nám ukáže aspoň ty, které bychom jinak viděli bez něho, z planet třeba Uran.

Pozorovatel si ovšem najde témata, kterým to nemusí vadit. Měsíc, planety, dvojhvězdy, hvězdokupy. A samozřejmě Slunce, ale to je kapitola sama pro sebe, pokud nechceme přijít o zrak, dalekohledem ještě dřív, než něco uvidíme. Bezpečná a zábavná je zadní projekce malým dalekohledem, který se díky mírnému přeostření okuláru stane macatým teleobjektivem a promítá obrázek na světlou podložku. Na přímé pozorování je nutné dát před objektiv 10 mikronů silnou Al fólii, jaká je i v brýlích na pozorování zatmění Slunce.

Mléčná dráha z Česko-rakouského pomezí, 27. 5. 2017. Kredit: Jiří Bubeníček, Wikimedia Commons. Licence CC 4.0.

K čemu potřebujeme tmavou oblohu (a k čemu hory)

O pozorovatelnosti slabších hvězd kupodivu rozhoduje spíše jejich kontrast vůči pozadí nebe než jen nedostatek jejich světla pro naše oči. Podstatně ubylo míst, kde bylo za dobrého počasí možné vyjít před chalupu a spatřit ohromující počet hvězd. Tím spíš to platí pro plošné zdroje světla na obloze. Galaxii v Andromedě (M31) je sice při notném štěstí možné zahlédnout triedrem i z Prahy, ale vypadá chudák hůř než leckde jinde pouhým okem. Jen o málo lepší je to s mlhovinou v Orionu (M42). Plošné mlžné objekty prostě vyžadují tmavou oblohu. V dosahu oka jich pak je několik, v dosahu silnějšího triedru desítky. Ono už ani Mléčnou dráhu nevidíme odevšad, natož aby se majestátně klenula oblohou. A co teprve tak jemný úkaz jako zodiakální světlo! Ještě kolem roku 1700 prý bylo nápadné i z centra Paříže.

Oblíbenu zábavou bývá sledování meteorů, zvláště rojových. Nějaké meteory vidíme i z míst na vesnicích nebo okrajích měst, ale na tmavší obloze působí naprosto jiným dojmem. Vidíme i slabší z nich a po těch jasnějších jejich stopy, některé i déle než vteřinu, výjimečně desítky vteřin. Skalní meteoráři tráví noc na lehátku s pohledem na oblohu v okolí radiantu. Při srpnových Perseidách většinou nenastydnou až tak moc (angínu způsobují spíše zimní roje). Tmavou oblohu samozřejmě potřebujeme taky na komety, zvlášť pokud chceme vidět jejich ohon. Těch okem viditelných ovšem nebývá za dekádu mnoho.

Místa tmavé oblohy ne vždy korelují s nadmořskou výškou. Ukazují je speciální mapy. Horská poloha má výhodu v menším množství „slizu“ ve vzduchu a zdůrazní romantiku pozorování. Při inverzi pomůže proti přízemním mlhám, někdy i proti nízké oblačnosti.

Abychom využili možností aspoň trochu tmavé oblohy, musíme počkat, až bude Slunce dost hluboko pod obzorem, a ani potom nespěchat, nejméně 5 až 10 minut přivykat oči na tmu, případná technika se mezitím teplotně srovná a my se zatím zorientujeme na obloze podle souhvězdí. Hvězdářská ročenka nabízí tabulky tří různě definovaných soumraků. Občanský (Slunce je do 6 stupňů pod obzorem), nautický (do 12 stupňů) a astronomický (do 18 stupňů). Na pozorování většiny planet bohatě stačí už nautický soumrak. Zato na slabé plošné objekty nutno počkat na řádnou astronomickou noc. Od konce května do začátku srpna v našich šířkách vůbec nenastává, takže na přelomu srpna a září se astronomičtí nadšenci shlukují na vzácných místech zbytků tmavé oblohy a pozorováním slaví návrat „objektů hlubokého nebe“. A ještě to taky kazí Měsíc, většina astronomů se mu vyhýbá, protože napodobí skoro městskou světlou oblohu, naštěstí romantičtěji.

(Kdybych si měl zahrát na pošuka, tak bych tvrdil, že mocní a bohatí nám přesvětlují krajinu, abychom neviděli na jiný než lidský svět. Spíš asi jen zviditelňují sebe a svůj vkus. Alespoň z mé balkónové pozorovatelny jsou hlavním zdrojem přesvícení reklamy, rozhodně ne pouliční osvětlení, díky kterému vidíme na cestu.)

Neklid vzduchu je mrcha

Nad rozpáleným asfaltem nebo strništěm se vzduch viditelně chvěje. Může za to turbulence následkem teplotního gradientu. V tomto případě je neklid vzduchu výrazně nad rozlišovací schopností oka, tedy nad úhlovou minutou. Naštěstí se podobným místům většinou můžeme vyhnout a astronomické objekty se vyskytují výše nad obzorem a za chladnějších večerů. Přesto si občas všimneme, že se hvězdy poněkud mihotají. Při důkladném zvětšení bychom viděli, že jejich difrakční terčík je méně podobný bodu, je spíše nepravidelnou skvrnou, která rychle mění svůj tvar i velikost a trochu poskakuje. (Pěkný výklad je v článku Astronomical seeing na anglické Wikipedii.) Teď se místo neklid vzduchu i u nás často říká seeing. Rozmaže obraz a ztíží až znemožní pozorování těsných dvojhvězd i detailů na Měsíci, Slunci a planetách.

Nám s pouhýma očima nebo malými dalekohledy to vadí jenom někdy a jen trochu. Kdo si však pořídí důkladnější amatérský dalekohled, toho tento potvor dokáže na čas připravit o investici dost desítek tisíc a učinit z jeho úžasného přístroje cosi tak za deset tisíc. Naštěstí to pak zase přejde. Pro skutečné astronomy je to úhlavní nepřítel. Vyhýbají se mu stavbou hvězdáren na místech, kde je neklid vzduchu dost pod úhlovou vteřinou, a pečují o mikroklima. Kdysi slavná observatoř na Pic du Midi naměřila i méně než čtvrt vteřiny. Horská poloha však nemusí být samospasitelná, viz problémy na Skalnatém plese, dané eponymicky skalnatou krajinou. V posledních dekádách přešli astronomové do boje pomocí adaptivní optiky, která koriguje chvění vzduchu, zaměřené laserovým paprskem. Není to jednoduchá ani levná záležitost. Vyjde však podstatně levněji než posílat teleskop nad atmosféru.

Refrakce, extinkce a sliz, zvláště blízko obzoru

Atmosféra působí jako optický člen, ohýbá světlo. Na obzoru o víc než půl stupně, takže zapadající Slunce vidíme ještě tehdy, když je už pod geometrickým obzorem. Toho si ale moc neužijeme, nic tam pořádně neuvidíme. Tabulky časů východů a západů všeho možného v Hvězdářské ročence refrakci započítávají. Refrakce se velice rychle zmenšuje s rostoucí výškou nad horizontem. Proto se nám zapadající Slunce jeví trochu zploštělé. V okolí obzoru se to kombinuje s řadou dalších neblahých jevů, někdy vidíme okraj Slunce dokonce dvojitě, ale výše nad obzorem je úhel refrakce podstatně menší a výzpytnější, takže se jím zabývají jen přesná astrometrická měření.

Atmosféra také nějaké světlo pohltí a rozptýlí. Tato extinkce je přibližně úměrná kosinu úhlu nad obzorem. V okolí obzoru je tak silná, že se na zapadající Slunce můžeme s trochou opatrnosti podívat a nepřipravit se o zrak. Pro pozorování zapadajícího Merkuru to může být problém. Spolu s dalšími neblahými jevy extinkce také přispívá k horší pozorovatelnosti „jižních“ souhvězdí. Jak na potvoru je dost zajímavých objektů právě tam, kam bychom od nás teoreticky ještě mohli vidět, ale vzduch nám to většinou kazí. Ono už samo souhvězdí Štíra působí ve Středomoří mnohem majestátněji než u nás. Výše nad obzorem přicházíme extinkcí přibližně o 10 až 25 procent světla, níže je to podstatně horší. Extinkce je spektrálně závislá, víc pohlcuje a rozptyluje modré světlo. Kdysi se používaly tabulky extinkce v závislosti na úhlu nad obzorem. Nad řekněme 15 stupňů vysoko zajímala jenom ty z astronomů, kteří měří přesné jasnosti hvězd. S touto „normální atmosférou“ je na většině míst dávno konec. Prostě jsme ji ušmudlali. Role molekul dusíku a kyslíku při extinkci už není dominantní ani v úhlech vysoko nad obzorem. Některé hvězdárny, které byly zařízené na fotometrii proměnných hvězd, se nyní využívají také (někdy i jen) na měření znečištění vzduchu, třeba v Brně. Ani takto posílená extinkce však není hlavním důvodem neviditelnosti slabých hvězd, tím je přesvětlení, jehož efekt se v té špíně zesílí.

Občas přijde saharský písek, islandský sopečný popílek nebo rozsáhlý požár a všechno je jinak. To se stávalo vždycky. V posledních dekádách máme o trochu podobnou situaci postaráno i jindy, přísně vzato skoro pořád. K normální extinkci přistupuje další neblahá položka, která se chová nevypočitatelně. Aerosoly působí, že „vzduch je vidět“, zvláště v určité vrstvě se zakalí a dost rozptyluje světlo. Těžko se to popisuje exaktně. Čeští astronomové tomu často říkají sliz. Pro přesná fotometrická měření je to neštěstí, obtížně se koriguje i při souběžném měření extinkce, ale nějak to většinou jde. Ne už všude. Napřed byla observatoř limitovaná svým dalekohledem a neklidem vzduchu. Pak světelné znečištění omezilo pozorování plošných objektů, tak se hvězdárna přeorientovala na fotometrii a spektroskopii hvězd. Leckam už přišel také masivní sliz a z hvězdárny se stává měřidlo znečištění. Nejspíš nikdo neví, jak moc ten sliz vadí i něčemu jinému než astronomům. Nás ostatní ochuzuje o čistý pohled, je to jako plavat v divně kalné vodě.

S triedrem nebo malým dalekohledem

Řada laiků se honí za zvětšením dalekohledu. Zasvěcenější hodnotí hlavně průměr a kvalitu objektivu. A zasvěcení se zabývají poměrem těchto parametrů na míru problému. Ještě dodají, že krom nejmenších přístrojů nemáme podceňovat montáž a další výbavu.

Když chceme pozorovat detaily jasných objektů, je dobré velké zvětšení. Například hory a struktura kráterů na Měsíci, planety a jejich měsíce, dvojhvězdy. V praxi to u běžně dostupné techniky má být někde mezi průměrem objektivu v milimetrech a jeho dvojnásobkem, tedy při kvalitním objektivu. Jinak buď nevyužijeme objektiv, nebo zase už neuvidíme nic nového a dalším nárůstem zvětšení jen zneostřujeme obraz. Je to „mrtvé zvětšení“. Za to může difrakce (plus zbytkové optické vady plus neklid vzduchu).

Při pozorování plošných objektů (galaxií a mlhovin) je kritickým faktorem něco jiného. Jednak celkové množství světla, jednak jejich malý kontrast, i vůči okolní obloze. Hlavním problémem nebývá jejich velikost. Krom tmavé oblohy je potřeba dalekohled, jehož zvětšení je šestinou až nanejvýše třetinou průměru v milimetrech. Jinak příliš klesá světelnost, jasnost na plochu. Doporučený poměr je daný vstupním průměrem lidského oka za okulárem, ten je kolem 6 mm. V praxi to přibližně splňuje většina triedrů.

Když se dalekohledem, který je optimalizovaný na planety a dvojhvězdy, díváme na nějakou galaxii, tak z ní matně vidíme jen její jasný střed, což nepůsobí nic moc, prostě málo světla na moc plochy. V opačném případě je terčík planety nejen maličký, ale navíc přesvětlený, tomu druhému odpomůže barevný filtr. Lepší by bylo vyměnit okulár za kratší, pokud to jde.

Co si počít s dalekohledem, jehož zvětšení je větší než třetina, ale méně než celý průměr objektivu v milimetrech? Je na všechno, ale na nic není optimalizovaný specialista. Přece jen na něco ano, na hvězdokupy. Na otevřené hvězdokupy se někdy hodí spíš nevelké zvětšení, ale jen proto, aby se nám vešly do zorného pole. Kulové hvězdokupy mají nároky na techniku podobnější planetám, ale jak které. A tzv. „planetární“ mlhoviny? To je problém sám pro sebe, v dosahu běžně dostupných přístrojů jich stejně není mnoho.

Lidská technomorfní umanutost

Zní to až neuvěřitelně, ale Venuše bývá občas hlášena jako UFO. Hodně lidí už netuší, že na nebi může občas samo od sebe svítit něco tak moc jasného, tedy krom Slunce a Měsíce.

Člověk by to sváděl na nevzdělanost a honbu za senzací, ale asi je za tím i nám vlastní způsob, jak rozumět tomu, co vidíme. Jsme evolučně nastaveni tak, abychom hledali lidské (kdysi i zvířecí) stopy v krajině, takže analogicky tomu máme tendenci vidět ve vesmíru stopy civilizací. Přehlédnutí stop by mohlo být fatální, tak to přeháníme a blbneme. Zvláštní ovšem je, že pozornost vůči stopám zvířat v krajině byla jiným životním stylem rychle upozaděna, zatímco umanutost stopami „inteligentní civilizace“ naopak. Tím neříkám, že hledání života mimo naši Zemi není zajímavé. Bylo by úžasné vědět, „jsou-li tam žáby taky“. Zatím jsme vždycky křičeli předčasně, ať nadšením, nebo hrůzou. To by bylo extra téma. Lidi zřejmě preferují výklad nějakým účelem, i když většinou žádný není, a to nejen u astronomických jevů, ale i v případě vedlejších projevů naší techniky, viz třeba chemtrails.

Před sto a více lety budily poprask kanály na Marsu. Roku 1877 je popsal Giovanni Schiaparelli, což byl seriosní astronom, jeden z průkopníků topografie Marsu. Pareidolie nás často klame, v neostrých skvrnách máme tendenci vidět něco určitého. Horší bylo, že Percival Lowell podobná nezřetelná pozorování široce popularizoval jako doklady obydlenosti Marsu. Marťané se zabydleli v kultuře raného 20. století, přestože se už „kanály“ díky pozorováním pokročilejší technikou rozplynuly (Antoniadi 1909). Mohli bychom si přisadit, že Lowell byl spíše byznysmen a politik, ale tak prosté to není. Povahou asi ano, ale vedle toho byl také docela renomovaný astronom a matematik. Později přispěl i k vůli hledat Pluto, za úspěch ovšem může Clyde Tombaugh (1930), tedy jeho obrovská píle a pečlivost.

Nabízím návod k pozorování kanálů na Marsu. Je k tomu potřeba dalekohled průměru 30 až 60 cm, hodně silné zvětšení a trocha fantazie, nijak moc. V menších dalekohledech skoro není šance, větší a lepší je už taky neukážou. A některý pozorovatel je nevidí nikdy.

Mnozí lidé mají tendenci vidět v méně obvyklých astronomických jevech „technomorfní signatury“. Dokonce i v případech neobvykle se chovajících hvězd, viz třeba Przybylského hvězda i řada dalších. Ale to už jsme daleko od mezí amatérské astronomie.

Literatura

www.astro.cz

Pozorování hvězd ve dne v Beskydech