Wielka koniunkcja Jowisza i Saturna. Co to jest i dlaczego budzi emocje? Jak ją sfotografować telefonem?

Na początek trochę matematyki i komputerów, bo w końcu jesteśmy portalem związanym z tymi światami. Koniunkcja to działanie, które powinno być znane wszystkim miłośnikom programowania i komputerów, tudzież elektroniki. A jeśli nie, to przynajmniej z lekcji logiki matematycznej. Operator koniunkcji działa na dwa zdania logiczne tak, że jako wynik otrzymujemy 1 (prawda), tylko gdy oba zdania są prawdą, w każdym innym przypadku to 0 (fałsz). Komputery kwantowe zmieniają ten zerojedynkowy sposób myślenia, który i tak wciąż nam towarzyszy.

W przypadku Jowisza i Saturna też można pobawić logiką matematyczną odwołując się do gry słów. Jowisz jest planetą i to prawda, Saturn jest planetą i to też prawda, więc koniunkcja obu też jest prawdą. W istocie chodzi o trochę inne pojęcie związane z względnym położeniem w przestrzeni względem obserwatora, czyli nas, tych dwóch ciał niebieskich.

Co to jest koniunkcja w astronomii? Co to jest Wielka koniunkcja?

W astronomii, bo to właśnie w niej mamy do czynienia z pojęciem koniunkcji ciał niebieskich, koniunkcja to określenie zjawiska gdy oba obiekty znajdują się na niebie w bardzo niewielkiej odległości kątowej. Liczonej co najwyżej w stopniach. Nie oznacza to, że są fizycznie również tak blisko, zbliżenie to jedynie efekt perspektywy. Nie jest to szczególnie rzadkie zjawisko, w przypadku konkretnych planet może zdarzyć się więcej niż jedna koniunkcja w ciągu roku, ale też przez lata możemy nie obserwować żadnej koniunkcji. Gdy mowa o planetach i Słońcu koniunkcje mogą być dwie lub jedna, każdego roku.

Poniżej narzędzie, które wyświetla model Układu Słonecznego. Widać na nim, że obecnie Ziemia, Jowisz i Saturn dla obserwatora spoza Układu Słonecznego są w prawie jednej linii. Widać także, że faktycznie Jowisza i Saturna dzieli bardzo duży dystans, obecnie to około 734 miliony kilometrów. Prawie pięć razy więcej niż odległość Ziemia-Słońce.

Inaczej jest, gdy mówimy o Wielkiej koniunkcji planet. Wtedy ich odległość kątowa jest szczególnie niewielka, czasem wręcz tak mała, że nie da się ich rozdzielić na niebie gołym okiem. W przypadku Jowisza i Saturna to moment, który ma miejsce średnio raz na dwadzieścia lat. Poprzednia Wielka koniunkcja miała miejsce 31 maja 2000 roku, a jeszcze wcześniejsza w 1981 roku. W obu przypadkach Jowisz i Saturn znajdowały się w odległości nieco ponad stopnia kątowego. Czyli mniej więcej dwóch średnic kątowych Księżyca.

Wielka koniunkcja Jowisza i Saturna w 2020 roku to moment, gdy obie planety na niebie będą odseparowane kątowo o odległość równą jednej piątej średnicy Księżyca. Czyli mniej więcej tyle ile wynosi grubość księżycowego sierpu kilka dni po nowiu.

W roku 2020 pora na kolejną Wielką koniunkcję, tym razem pod koniec grudnia, a dokładnie 21 o godzinie 14.22. Planety zbliżą się szczególnie mocno, a ich odległość na niebie wyniesie jedynie 6 minut łuku, czyli 1/5 średnicy Księżyca, która wynosi 30 minut łuku (pół stopnia). Obie planety pozostaną blisko siebie jeszcze przez kilka dni, ale z każdym dniem ta odległość będzie rosła i w końcu stanie się zauważalna nawet gołym okiem. W wigilijny wieczór, obie planety będzie dzielić już odległość około 20 minut kątowych.

Jowisz i Saturn w dniu Wielkiej koniunkcji, czyli 21 grudnia 2020 roku (źródło: Stellarium)

Jowisz i Saturn dzień po Wielkiej koniunkcji (źródło: Stellarium)

Na kolejną, podobnie spektakularną Wielką koniunkcję poczekamy do 2080 roku. W skali astronomicznej to nie tak długo, dla miłośników astronomii i podziwiania nieba, całe życie.

Co z tym ma wspólnego Gwiazda Betlejemska?

To jednak nie wszystko. Data jak widzicie bliska jest nocy z 24 na 25 grudnia, która to dla religii chrześcijańskiej jest bardzo ważną chwilą, związaną z rocznicą narodzin Jezusa. Wedle Biblii, gdy ponad 2000 lat temu rodził się Jezus Chrystus, na niebie widniała bardzo jasna gwiazda wskazująca drogę do Betlejem. Stąd z czasem ówczesne zjawisko zaczęto nazywać Gwiazdą Betlejemską. Czym ona była w rzeczywistości? Z perspektywy religii znakiem od Boga, z perspektywy nauki być może zjawiskiem astronomicznym.

Supernową, kometą, albo właśnie Wielką koniunkcją Jowisza i Saturna lub potrójną koniunkcją tychże planet i Marsa. Przełom er obfitował w takie wydarzenia, więc trudno z całą pewnością wskazać konkretne, szczególnie, że data narodzin Chrystusa znana jest tylko w przybliżeniu.

Gwiazdą Betlejemską określamy też Wilczomlecz Nadobny, którego szczytowe liście zabarwione na czerwono, układają się w kształt gwiazdy. W Polsce jest to roślina często kupowana jako element wystroju świątecznego

Fakt, że tegoroczna Wielka koniunkcja wiąże się z największym zbliżeniem Jowisza i Saturna od kilkuset lat, to powód, by powrócić do dyskusji na temat wspomnianej Gwiazdy Betlejemskiej. Jej astronomiczna natura wydaje się najbardziej logiczna, ale nie można wykluczyć też innej interpretacji.

Do tego gdybania czasem wkradają się błędy, bo niektóre źródła sugerują o pierwszej Wielkiej koniunkcji od 800 lat. To nieprawda, bo jak już wiecie do Wielkiej koniunkcji dochodzi co 20 lat. Jednakże ostatnie tak wielkie zbliżenie faktycznie miało miejsce dawno temu, bo w czasach Galileusza w XVII wieku. Było źle widoczne z Ziemi więc wzmianek o nim trudno szukać. Za to koniunkcję z 1226 roku faktycznie można uznać za odpowiednik tej z 2020 roku. To właśnie ta rzadkość zjawiska Wielkiej koniunkcji w swojej największej krasie sprawia, że tegoroczne zbliżenie się na niebie Jowisza i Saturna jest tak ciekawe.

Gdzie szukać świątecznej pierwszej gwiazdki?

Blask Jowisza i Saturna jest teraz wyjątkowo duży, dlatego nie sposób przegapić obu planet nad południowo-zachodnim horyzontem. Niestety będzie to już moment ich zachodu, a wysokość nad horyzontem tylko około 10 stopni, gdy staną się na dobre widoczne po zachodzie Słońca. Taka wysokość to mniej więcej tyle co rozmiar zaciśniętej pięści wyciągniętej na długość ramienia. Dlatego jeśli pogoda dopisze, musicie poszukać miejsca z dala od zasłaniających horyzont obiektów.

Jowisz i Saturn około godziny 16:00 w dniu 21 grudnia 2020 (źródło: Stellarium)

Takie miejsca można znaleźć nawet z mieście, gdy linia budynków czy drzew znajduje się w odległości kilkuset metrów. Jasność Jowisza i Saturna przy dobrej pogodzie sprawi, że światła miejskie nie będą przeszkodą. Jowisz ma jasność około -2 magnitudo, a Saturn 0,6 magnitudo. Czasu na obserwacje nie będzie wiele, tylko około dwóch godzin, ale to wystarczy, szczególnie w chłodny jesienny wieczór.

Czy da się sfotografować Wielką koniunkcję telefonem?

Odpowiedź brzmi twierdząco, ale od tego jak się do tego zabierzemy zależy spektakularność rezultatów. Korzystając z dobrego fotosmartfona i zwykłego trybu foto można uchwycić po prostu widok nieba, z dwoma jasnymi punktami nisko nad horyzontem. Ten sposób może jednak nie przynieść spodziewanych rezultatów, dlatego sięgnijcie w miarę możliwości po tryb nocny.

Statyw też może okazać się przydatny, gdy zdecydujecie się na technikę łączenia zdjęć, tak by zarówno niebo i planety, jak i wasze otoczenie były satysfakcjonująco naświetlone. To będą wciąż jednak widoki szerokokątne, które nie pokazują pełnego piękna zjawiska, ale też zdjęcia, które może wykonać każdy z was.

To piękno dostrzeżemy dopiero za pomocą lunety o powiększeniu 20x lub większym albo lornetki. Wtedy w ich polu widzenia dostrzeżemy Jowisza i jego księżyce oraz Saturna z pierścieniami i najjaśniejszymi księżycami, które są tak blisko siebie jakby stanowiły jeden obiekt na niebie.

Możemy też umieścić jeden z instrumentów na statywie, wycelować w kierunku planet, wyostrzyć obraz, a potem przyłożyć do okularu obiektyw głównego aparatu i wykonać zdjęcie. Nie gwarantuję, że to się uda bo oś optyczna lunety/lornetki musi być dokładnie zgrana z osią optyczną optyki telefonu. Szanse są bardzo małe, ale może coś tam wyjdzie.

Jeszcze przed wielką chwilą, Saturn zbliża się powoli do Jowisza - takie zdjęcie łatwo wykonamy nawet amatorskim aparatem z dobrym teleobiektywem

To coś można zamienić w konkretny efekt, gdy luneta i telefon będą względem siebie dobrze wypozycjonowane. Najprościej osiągnąć to za pomocą specjalnego adaptera blokującego pozycję telefonu względem okularu lunety, ale pewnie nie każdy ma pod ręką takie akcesorium. Można też metodą zrób to sam skonstruować na szybko coś co połączy smartfon i lunetę na czas obserwacji. Nawet jeśli nie osiągniecie sukcesu, to zabawa będzie gwarantowana.

Do prób fotografowania zachęcam też, jeśli dysponujecie kompaktem takim jak Nikon P1000, czy nawet trochę mniej zaawansowanym ultrazoomem. Jak fajnie można uchwycić Jowisza i Saturna na zdjęciach dowiedzieliście się z tekstu o fotografowaniu Canonem EOS R6 i superobiektywami. Również fotografowanie aparatem systemowym na mniejszej ogniskowej (200 lub 300 mm) może przynieść ciekawe efekty.

Jowisz i Saturn to dwie największe planety Układu Słonecznego. Jedna z nich jest cięższa niż pozostałe razem wzięte, druga jest tak rzadka jak woda.

A na koniec, trochę o bohaterach grudniowego wydarzenia, bo są to bardzo ciekawe planety. Pierwsza z nich ma średnicę prawie 140 tysięcy kilometrów (Ziemia nieco ponad 12 tysięcy), a druga około 118 tysięcy kilometrów (pomijamy tu pierścienie, które dodają się do kątowego rozmiaru na niebie). Niech was jednak nie zmylą te podobne rozmiary. Jowisz i Saturn, choć oba to gazowe giganty, bardzo się od siebie różnią.

Jowisz i Saturn - krótka dawka historii ich odkryć i badań

Jowisz i Saturn znane były ludziom już w starożytności. Z czasem przestały być utożsamiane z bogami, a stały się obiektami budzącymi zainteresowanie z perspektywy naukowej. Gdy Galileusz skonstruował swój pierwszy teleskop zobaczył, że Jowisz to planeta z czterema księżycami (później zwanymi Galileuszowymi), a Saturn zyskał tajemnicze uszy.

W miarę rozwoju nauki udało się wyjaśnić pochodzenie tych uszu, które okazały się niedostatecznie rozdzielonymi w teleskopie pierścieniami (zresztą, bez odpowiedniej wiedzy, amator i dziś widząc Saturna przez lunetę nie wiedziałby do końca co to jest). W miarę upływu lat obie planety zyskiwały kolejne księżyce, a dziś każda z nich ma ich po kilkadziesiąt, co doprowadziło do swojego rodzaju pojedynku na ich liczbę.

Ze względu na różnorodność księżyców, Jowisz i Saturn postrzegane są jako miniaturowe układy planetarne. W przypadku obu planet podejrzewa się, że na niektórych z księżyców może istnieć życie. Planowane są już odpowiednie misje badawcze, których celem będzie weryfikacja tych hipotez. Największe prawdopodobieństwo znalezienia form życia istnieje w oceanach znajdujących się pod powierzchnią lodowych księżycowych skorup.

Jedno z pierwszych zdjęć Jowisza nadesłanych przez Voyagery

Prawdziwą naturę, czyli wygląd z bliska, Jowisza i Saturna poznaliśmy w czwartej ćwierci XX wieku. Najpierw Jowisza odwiedziła sonda Pioneer 10 i 11 w 1973 i 1974 roku. Wtedy zobaczyliśmy pierwsze zdjęcia tego gazowego giganta. Potem znakomite zdjęcia przekazały Voyagery 1 i 2. Przez wiele lat były to najlepsze obrazy tej planety.

Potem przyszła pora na obserwacje w ramach misji Galileo, która była po części pokłosiem Voyagera, ale skoncentrowanym na konkretnym obiekcie. Obecnie Jowisz, a także intrygująca powłoka chmur, w której przez lata za najciekawszy uważano cyklon zwany Wielką Czerwoną Plamą, jest celem misji Juno. Niedługo na Jowisza poleci sonda Juice, ale jej celem jest nie tyle Jowisz, co jego lodowe księżyce.

Jowisz widziany przez sondę Juno

Do Saturna jako pierwszy doleciał Pioneer 11 w 1979 roku, a potem także Voyager 1 i 2 w 1980 i 1981 roku. Te odwiedziny znacząco zmieniły nasze pojmowanie tego miniaturowego układu planetarnego, a także zrodziły liczne pytania, na które odpowiedzi udzieliła dopiero misja Cassini badająca Saturna i jego Księżyce od 2004 do 2017 roku.

Na początku lat 90. XX wieku o Saturnie przypomnieliśmy sobie w kontekście problemów teleskopu Hubble’a. Początkowo miał on popsutą optykę, a Saturn wyglądał na zdjęciach nie lepiej niż na najlepszych obrazach wykonanych z Ziemi. Po naprawie i kolejnych usprawnieniach teleskopu, do czasów Cassiniego, to właśnie Hubble przyczynił się do znaczącego rozwoju wiedzy na temat planety z pierścieniami.

Zdjęcie wykonane przez sondę Voyager 2, przez lata było jednym z najlepszych obrazów tej planety

Zdjęcia pierścieni wykonane przez kamery sondy Cassini sprawiły, że częściowo opadł woal tajemniczości jaki spowijał tę strukturę wokół Saturna. Naukowcy od dawna wiedzieli, skąd biorą się pierścienie i że są to w skali kosmicznej twory tymczasowe, ale zawsze intrygowało ich to jak pierścienie wyglądają naprawdę z bliska. To właśnie fotografie wykonane przez Cassiniego w trakcie wielkiego finału misji w 2017 roku, są obecnie najlepszymi obrazami pierścieni Saturna. Obecnie planowane są kolejne misje w stronę Saturna, ale trudno jeszcze powiedzieć, która z nich jako pierwsza wejdzie w fazę realizacji.

Źródło: inf. własna, NASA

Czytaj więcej na temat astronomii:

• Radioteleskop Arecibo zniszczony (wideo z katastrofy) - przez lata był największy na świecie
• Gwiazdozbiór Oriona - widzieliście go już wiele razy, ale jeszcze ten jeden raz naprawdę warto
• 20 lat obecności człowieka na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w 60 sekund i co nam to dało