Úvod
Od mladého věku nás učili, že Slunce každý den vychází na východě a zapadá na západě. Každý si může všimnout, že Slunce po svém východu dosáhne v pravé poledne maximální výšku nad obzorem a potom začne „padat“, dokud nezmizí pod západní horizont. Totéž vidíme i u měsíce – i on vychází na východě, vystupuje vysoko nad obzor a pak zapadá na západě. Planety, komety a planetky mají úplně stejné chování.
Pohyb nebeských telies
Zajímavosti
Pokud přemýšlíme o původu slova „západ“, opět nalezneme spojení mezi jeho složením a znakem klesání Slunce – pozorujeme pohyb směrem dolů, směrem k obzoru. Předpona ZA je význam akce až do konce a PAD pochází z „pádu“. Odkaz na jiné slovanské jazyky potvrzuje toto tvrzení („запад“ – v ruštině; „zachód“ – v polštině; „západ“ – v češtině; „západ“ – ve slovenštině).
Stejné spojení mezi slovanskými jazyky je možné nalézt i ve slovech „изгрев“ („východ Slunce“) a „запад“ („západ Slunce“). Následující slova se používají pro „изгрев“ („východ Slunce“): „восход солнца“ v ruštině, „wschód słońca“ v polštině, „východ Slunce“ v češtině, „východ Slnka“ ve slovenštině. Slovo „залез“ („západ Slunce“) v různých jazycích zní takto: „zachód słońca“ – v polštině; „západ Slunce“ – česky; „západ Slnka" – slovensky.
Pohyb hvězd
Pokud půjdeme při jasné noci bez oblačnosti ven a budeme dlouho sledovat, co se děje s hvězdami, všimneme si, že některé hvězdy stoupají od východu a jiné zapadají na západ. Při delším pozorování uvidíme, že každá hvězda opakuje tentýž pohyb, co Slunce nebo Měsíc – stoupá od východu, dosahuje nad jihem svůj nejvyšší bod na obloze (což astronomové označují slovem „horní kulminace“) a pak klesají někam k západu.
Výjimkou je relativně malá skupina hvězd, které ani nevycházejí ani nezapadají. Stoupají také k nejvyššímu bodu (horní kulminace), potom klesají ke svému nejnižšímu bodu (dolní kulminace), nikdy však nepřekročí horizont. Zdá se, že tyto hvězdy obíhají kolem hvězdy Polárky, a pokud je budeme fotografovat několik hodin, uvidíme, že na obloze vytvářejí soustředné kružnice se středem poblíž hvězdy Polárky (přesněji Severního světového pólu). Taková souhvězdí nazýváme cirkumpolární (obtočnová, nikdy nezapadající) souhvězdí.
Pro Českou republiku a Slovensko jsou cirkumpolární souhvězdí: Malý medvěd, Drak, Kefeus, Kasiopeja a Žirafa. U dalších souhvězdí, některá jsou občas také uváděna jako cirkumpolární, ovšem část souhvězdí vychází/zapadá: Andromeda (47 % hvězd z ČR ze souhvězdí nezapadá), Vozka (34 %), Pastýř (25 %), Honicí psi (24 %), Labuť (51 %), Herkules (15 %), Ještěrka (59 %), Rys (75 %), Lyra (10 %), Perseus (60 %), Velká medvědice (85 %).
Pro Bulharsko jsou cirkumpolární (obtočnové) souhvězdí pouze Malý medvěd, Cefeus a Žirafa. V Bulharsku u následujících souhvězdí část vychází/zapadá: Andromeda (10 % hvězd z Bulharska ze souhvězdí nezapadá), Vozka (10 %), Pastýř (14 %), Honicí psi (9 %), Kasiopeja (95 %), Labuť (24 %), Drak (99 %), Ještěrka (27 %), Rys (49 %), Perseus (36 %), Velká medvědice (71 %). Je vidět, že např. u souhvězdí Draka z nejjižnějšího místa Bulharska pouze jedno procento souhvězdí vychází/zapadá, pro souhvězdí Kasiopeji jde o 5 %, takže i tato dvě souhvězdí by bylo možné považovat za cirkumpolární.
Existují i takové hvězdy, které z Evropy nikdy neuvidíme. Ony, a souhvězdí, ve kterých se nacházejí, se nazývají „neviditelná“. Souhvězdí, která z daného místa neuvidíme, jsou různá na různých místech na Zemi. Závisí to na zeměpisné šířce, resp. na vzdálenosti od rovníku. Když je pozorovatel na rovníku, uvidí v průběhu roku na obloze všechna souhvězdí. Čím je blíže k rovníku, tím méně „neviditelných“ souhvězdí se nachází na seznamu. Vzdálením se od rovníku se jejich počet zvyšuje. Z pólu (ze severního i z jižního) vidíme přesně polovinu hvězd, které jsou cirkumpolární a na obloze popisují kružnice rovnoběžné s horizontem. Druhá polovina hvězd se nikdy nedostane nad horizont a zůstane navždy z tohoto pólu neviditelná.
V případě Evropy je neviditelná část jižních souhvězdí, které jsou blízko jižního světového pólu (Jižní kříž, Tukan, Oktant, Tabulová hora, Moucha atd.).
Viditelný pohyb nebeských těles
Pohyb nebeských těles, který pozorujeme v průběhu jednoho dne a noci, jejich východ, vzestup k horní kulminaci, západ a východ následující den, se nazývá viditelný 24hodinový pohyb (nebeské sféry).
Představme si, že provádíme pozorování pár týdnů nebo měsíců. Okamžitě na nás udělá dojem, že ve stejnou hodinu jako předchozí den nebo noc je obloha odlišná. Souhvězdí, které jsme viděli dříve vycházet, jsou nyní výš na obloze a na jejich místě na východním obzoru vycházejí nová souhvězdí. Při pohledu na západ vidíme souhvězdí, která byla výše nad našimi hlavami, a už nevidíme ty hvězdy, které tam předtím zapadaly.
O několik měsíců se tento obrázek oblohy změní ještě více. Nyní uvidíme zcela odlišné hvězdy, s výjimkou hvězdných souhvězdí, která jsou vždy nad horizontem, ale pouze se mírně otočila. Toto je důvod, proč souhvězdí podmíněně rozdělujeme na zimní, jarní, letní a podzimní podle toho, zda jsou viditelná večer po západu Slunce v daném ročním období. V případě severní polokoule (kde se nachází i Evropa) jsou zimními souhvězdími souhvězdí Orionu, Velkého psa, Býka, Vozky, Blíženců, Malého psa, Jednorožce, Persea, Eridanu, Zajíce, Pece, Holubice a Rydla. Jarními souhvězdími jsou souhvězdí Raka, Lva, Panny, Pastýře, Severní koruny, Honicích psů, Vlasů Bereniky, Hydry, Malého lva, Kompasy, Vývěvy, Sextantu, Havrana a Poháru. Mezi letní souhvězdí patří souhvězdí Labutě, Lyry, Orla, Lištičky, Delfína, Šípu, Herkula, Vah, Štíra, Střelce, Kozoroha, Štítu, Hadonoše a Hada. Mezi podzimní souhvězdí patří souhvězdí Pegase, Andromedy, Vodnáře, Ryb, Berana, Velryby, Jižní ryby, Sochaře, Trojúhelníka, Ještěrky a Koníčka.
Dráha Slunce, Měsíce a planet na obloze se během roku mění. V zimě Slunce vyjde pozdě ráno, mnohem více na jihovýchodě, stoupá velmi nízko nad obzor, zapadá skoro na jihozápadě a bílá část dne je, na úkor dlouhé noci, velmi krátká. V létě je to právě naopak – Slunce vychází velmi brzy, na severovýchodě, během poledne je velmi vysoko nad obzorem, zapadá pozdě ve směru severozápadním, bílá část dne je dlouhá, noc je naopak krátká. Pohyb Měsíce je také sezónní, ale jeho popis je mnohem složitější.
Tyto rozdíly v pohybu Slunce během roku závisí na zeměpisné šířce pozorovatele na Zemi. Jsou méně nápadné kolem rovníku a zcela opačné na severním či jižním pólu. V polárních oblastech Země kolem pólů mluvíme o polárním dni, a to tehdy, když Slunce nezapadá celé měsíce až půl roku, a o polární noci, během níž Slunce vůbec nevychází zpoza obzoru.
Pohyb nebeských těles v průběhu roku, jejich rozdílnou viditelnost v různých ročních obdobích, nazýváme viditelný roční pohyb (nebeské sféry).
Geocentrismus a heliocentrismus
Před tisíci lety se předpokládalo, že tyto pohyby, které dnes nazýváme viditelné 24hodinové nebo roční pohyby, jsou způsobeny samotným pohybem hvězd, Slunce, Měsíce a planet kolem Země (nebo rozmarem bohů). Lidé věřili, že Země je středem vesmíru a kolem ní se točí všechna ostatní nebeská tělesa. Tento pohled dnes nazýváme „geocentrický systém“ podle jména bohyně Země v starořecké mytologii (Gaia). Po staletí astronomové museli bojovat s touto představou běžných lidí, a dokonce i za cenu svého života, aby přesvědčili lidi (a církev), že to ne Země, ale Slunce je středem tohoto pohybu. A tak, v 16. a 17. století, tuto představu nahradil „heliocentrický systém“ podle jména boha Slunce v starořecké mytologii (Helios). Dnes již víme, že Slunce je středem Sluneční soustavy , ale vesmír je nekonečný a nemá střed.
Víra lidí v geocentrický systém je výsledkem skutečnosti, že my, lidé na Zemi, si neuvědomujeme její pohyb. Ale Země se přece jen pohybuje! Země se otáčí kolem své rotační (imaginární) osy jednou za téměř 24 hodin (přesněji 23 h 56 min a 4 s). Jinak řečeno, bod na rovníku se pohybuje kolem středu Země rychlostí přibližně půl kilometru za sekundu (0,46 km∙s–1, resp. téměř 1700 km∙h–1; na 50° severní šířky, tedy pro Česko a Slovensko, je obvodová rychlost 1100 km∙h–1; na 40° severní šířky, kde se nachází Bulharsko, je to 1300 km∙h–1). Jedno otočení Země kolem její rotační osy vzhledem ke vzdáleným hvězdám nazýváme „hvězdný den“. Všechny body na zemském povrchu za jeden den (24 hodin) opisují kružnici se středem vycentrovaným k rotační ose. Tyto kružnice mají různé poloměry. Rychlosti, při kterých se různé body pohybují, se navzájem liší, čím dál jsme od rovníku, tím méně rychle rotujeme kolem osy. Ale i tak, denní cesta každého bodu na Zemi je kružnicí, přičemž každá kružnice má 360 stupňů. Pokud rozdělíme 360 stupňů do 24 hodin, ukáže se, že Země se kolem své osy otáčí rychlostí 15 stupňů za jednu hodinu.
Pohyb Země
Rotace Země je reálný denní pohyb Země, který způsobuje viditelný denní pohyb nebeských těles. Země se při pohledu z jejího severního pólu otáčí kolem své osy proti směru hodinových ručiček, resp. ze západu na východ. To je důvod, proč vidíme, že objekty na obloze stoupají od východu a směřují na západ. K tomuto viditelnému dennímu pohybu dochází při rychlosti, jakou se Země otáčí kolem své osy, 360° za jeden den nebo 15° za jednu hodinu, resp. 1° za 4 minuty.
Země kolem Slunce obíhá po elipse, přičemž jí to trvá 365 dní, 6 hodin, 9 minut a 10 sekund. Toto období nazýváme „siderický rok“ („hvězdný rok“) a je vztaženo ke vzdáleným hvězdám. Pokud bychom počítali průchod Slunce jarním bodem, trvá to 365 d 5 h 48 min 45 s, nazývá se tropický rok a je to perioda, se kterou se střídají roční období a jeho délka je důležitá pro tvorbu kalendáře. I když roční pohyb také nepociťujeme, ukázalo se, že spolu s planetou Země letíme kolem Slunce rychlostí 30 km∙s–1 (108 000 km∙h–1)! Tento pohyb Země kolem Slunce nazýváme skutečným ročním pohybem Země, který způsobuje viditelný roční pohyb nebeských těles. Díky tomuto pohybu vidíme během různých ročních období ve stejnou dobu různá souhvězdí.
Planety, které také stoupají od východu a zapadají na západ, jsou opět ovlivněny skutečným denním a ročním pohybem Země a jejich vlastním pohybem kolem Slunce. Proto vidíme, jak se planeta pohybuje den co den mezi hvězdami směrem od západu na východ, někdy otáčí svůj směr pohybu (pohybuje se retrográdně, zpětně), vytváří smyčky na obloze a opět se vydává původním (přímým) směrem (pohybuje se prográdně). To je viditelný roční pohyb planet. Čas, za který se planeta vrátí do stejného souhvězdí, je čas, za který reálně obíhá kolem Slunce. Takovým způsobem ještě před staletími astronomové vyčíslili časy jejich orbitálního pohybu.
Pohyb jediného přirozeného tělesa obíhajícího kolem Země, který nazýváme viditelný pohyb Měsíce na obloze, také nezávisí jen na reálném pohybu (skutečného) Měsíce, ale také od skutečného denního a ročního pohybu Země. I Měsíc vychází na východě a zapadá na západě, ale mezi hvězdami, stejně jako Slunce a planety, se pohybuje ze západu na východ. Tento pohyb trvá 27,32 dní, což představuje i dobu jeho obíhání kolem Země. Pokud k těmto pohybům přidáme i skutečnost, že Měsíc obíhá Zemi obíhající kolem Slunce, dokážeme vysvětlit jeho tzv. měsíční fáze, jakož i mnohé další jevy, jako jsou například zatmění Slunce a Měsíce.