Na denní stranu Měsíce (den i noc se střídají pochopitelně i na Měsíci, jen jsou jinak dlouhé než na Zemi) neustále dopadá záření ze Slunce, a to nezávisle na tom, zda je na Zemi zrovna den, či noc. Jsou-li Měsíc a Země vzájemně vhodně natočeny, tedy když je osvětlená denní strana Měsíce natočena směrem k Zemi, Měsíc skutečně odráží část dopadnuvšího slunečního záření směrem k Zemi. 

Odpověď na druhou část otázky, tedy zda můžeme toto záření na Zemi cítit, záleží na tom, co chápeme pod pojmem cítit. Pokud ale máme na mysli cítit toto záření na vlastní kůži, tedy například to, zda by v noci (nebo i ve dne) mohlo Měsícem odražené záření jakýmkoli způsobem měřitelně zahřívat naše tělo, pak je odpověď ne. Toto na Zemi cítit nelze. Proč tomu tak je? Na to se podíváme níže. 

Měsíc a sluneční záření

Jelikož se Měsíc nachází v podstatě v téže vzdálenosti od Slunce jako naše Země, množství dopadající sluneční energie na jednotku plochy je velmi podobné jako u Země. Přibližně se rovná 1370 wattů na metr čtvereční [1]. Tato hodnota ovšem nezahrnuje pouze viditelné světlo, ale veškeré elektromagnetické záření Sluncem vyprodukované, takže například i ultrafialové nebo infračervené záření.

Měsíc většinu dopadajícího záření pohlcuje. Tzv. albedo (zjednodušeně odrazivost) povrchu Měsíce činí 0,12, což znamená, že jen 12 procent slunečního záření se od jeho povrchu odrazí do okolního prostoru [2]. Jinými slovy, 88 % záření Měsíc pohlcuje, což vede k tomu, že dopadající záření zahřívá povrch Měsíce na poměrně vysoké teploty. Jeho vlivem může teplota na straně Měsíce, kde je zrovna den, dosáhnout až 130 stupňů Celsia. Známe i místa na povrchu Měsíce, která jsou vlivem slunečního záření doslova spálená a připečená. Naopak na noční straně může klesnout teplota až na minus 170 stupňů Celsia, výjimečně i níže, třeba v trvale zastíněných kráterech v blízkosti měsíčních pólů [3].

Měsíc ze Slunce dostává energie poměrně dost. Tato energie se může přenášet po Měsíci, a nebo i mimo něj. Jedním ze způsobů, jak k tomu dochází, je šíření tepla. Abychom mohli odpovědět na položenou otázku, musíme si vysvětlit, jakým způsobem se teplo šíří. Podstatou je, že dochází k tzv. tepelné výměně, kdy teplejší těleso vždy předává část energie tělesu chladnějšímu. Popřípadě jde-li o jediné těleso, pak teplejší část tělesa předává energii části tělesa, která je chladnější. A to až dokud se teploty obou těles, respektive obou částí tělesa, nevyrovnají. 

Šíření tepla

Rozeznáváme tři základní typy šíření tepla – vedení (kondukce), proudění (konvekce) a sálání (radiace). Pomocí proudění se teplo šíří zejména v tekutinách. Jestliže tedy například ohříváme vodu na sporáku, uvnitř nádoby dochází k šíření tepla prouděním. Podobně se tento způsob šíření tepla uplatňuje také u plazmatu (plazma, někdy nazývané jako čtvrté skupenství, je nejrozšířenější forma látky ve vesmíru, jde o ionizovaný plyn složený z elektronů a iontů, což jsou kladně či záporně nabité částice, u nichž se počet elektronů liší od počtu protonů) v nitru Slunce. U povrchových vrstev Měsíce můžeme ale tento způsob šíření tepla vyloučit, neboť povrch Měsíce je pevný. 

Pokud jde o vedení, to se uplatňuje u pevných látek. Například když máme hrnec na zapnutém vařiči či sporáku a sáhneme na něj, spálíme se, protože se skrze kov snadno šíří teplo z rozžhavené plotny. V případě Měsíce se vedením může šířit teplo skrze jeho pevné povrchové vrstvy. Už v rámci misí Apollo se ostatně prováděly experimenty měřící tepelný tok v povrchových vrstvách Měsíce [4].

Pokud bychom však takto chtěli přenášet teplo z Měsíce na Zemi, narazíme na problém. Zemi a Měsíc dělí průměrně 384 000 kilometrů. V meziplanetárním prostoru přitom není žádné prostředí, jen kosmické vakuum. Je to podobné jako v termosce určené k uchování teploty nápoje, která funguje principu dvojitých stěn, přičemž v mezeře mezi oběma stěnami je vyčerpán vzduch. Nedávné výzkumy sice ukazují, že díky efektům kvantové mechaniky se teplo může vedením šířit i skrze vakuum [5], ale jen v řádu nanometrů. Jeden nanometr je jen 0,000000001 metru a jediný metr je tudíž miliardkrát více! Bohužel se tedy skrze vakuum, které Zemi a Měsíc odděluje, teplo tímto způsobem šířit nemůže. 

Musíme se tak spolehnout na šíření tepla skrze sálání, neboli radiaci, které se od dvou zbylých způsobů přenosu tepla zásadně odlišuje. Tento způsob totiž umožňuje výměnu tepla i skrze vakuum na větší vzdálenosti. A to proto, že sálání je proces, při němž látka vyzařuje do okolí elektromagnetické záření, které ke svému šíření nepotřebuje žádné prostředí. 

Dorazí odražené záření z Měsíce až k Zemi?

Teplo ze slunečních paprsků, které dopadají na Měsíc, se díky sálání vyzařuje do okolí. Byť se ho odrazí menšina, 88 % Měsíc pohltí, lze říci, že ano, sluneční záření se skutečně od Měsíce částečně odráží do okolí. Můžeme ale toto odražené záření pocítit i na Zemi? 

Je třeba si uvědomit, že pro elektromagnetické záření, jímž se teplo šíří skrze vakuum, platí to, že jeho intenzita klesá s druhou mocninou vzdálenosti. Jestliže dojde k dvojnásobnému zvýšení vzdálenosti, intenzita záření je čtyřikrát nižší. Kupříkladu pokud je ve vzdálenosti jednoho kilometru od Měsíce daná hodnota záření, ve dvou kilometrech je čtyřikrát nižší, ve třech kilometrech už devětkrát a tak dále. Přitom víme, že většinu přijatého záření Měsíc pohltí. Stačí tedy odražené záření na to, abychom ho na Zemi pocítili? 

Záření, které ve dne dopadá na naše těla a ovlivňuje nás, samozřejmě existuje. Ale pochází ze Slunce. Toto záření může mít velmi vysokou intenzitu a třeba v ultrafialové části spektra nám může způsobit popáleniny, a dokonce i rakovinu [6], proto je dobré se před ním chránit, což částečně obstarává ozonová vrstva [7]. Jakékoli přicházející záření z Měsíce je tímto zářením ze Slunce spolehlivě mnohokrát přebito. 

A co pozemská noc? V noci je nejjasnějším zdrojem světla Měsíc. Je pravda, že i v úplňku je Měsíc mnohem, konkrétně asi čtyři sta tisíckrát, slabším zdrojem než Slunce (pro hlubší zájemce více v dalším čtení). Nicméně přesto je Měsíc v úplňku natolik jasný, že díky němu v noci předměty vrhají stíny a lze v jeho světle číst. 

To, zda Měsíc v úplňku může ovlivňovat spánek lidí (odkaz na podobný dotaz přidávám do dalšího čtení), je stále předmětem bádání, dohadů a spekulací. Dosavadní důkazy tomu ale příliš nenasvědčují [8, 9]. Mluví se také o ovlivnění cirkadiánních rytmů. Tyto hypotézy ale zatím nejsou spolehlivě potvrzeny [10]. V tomto smyslu lze říci, že by na nás světlo Měsíce možná nepřímo mít vliv mohlo, avšak zatím to není potvrzeno. Ale i v případě, kdy by tomu tak bylo, nešlo by Měsícem odražené záření (natožpak případné teplo) cítit, na to má příliš nízkou intenzitu.

Na povrch Země se sice nějaké fotony ze Slunce, které byly odraženy Měsícem, dostanou, ale nemají měřitelný tepelný vliv na naše těla. A pokud jde o povrch Země a Zemi jako takovou, bude odpověď podobná. Nějaké záření od Měsíce doletí, ale nemá měřitelný efekt na teplotu zemské atmosféry nebo povrchu planety. Ten je mnohořádově více zahříván jinými zdroji, především Sluncem [11] a vnitřním teplem z jádra Země [12]. 

Lze Měsíční energii v praxi využít? 

Existují návrhy na využití energie ze světla (a obecněji záření), které z Měsíce na Zemi dopadá. Jedná se o princip podobný solárním panelům, jež známe ze solárních elektráren. Mělo by jít o upravené panely, které dokáží vyrábět elektřinu a teplo i v noci za svitu Měsíce. Je však třeba vědět, že tyto panely mají, aspoň zatím, zásadní omezení. Intenzita osvětlení za jasného slunečného dne je až 100 000 luxů, naproti tomu při Měsíci v úplňku jen 0,1 luxu. Popřípadě, chcete-li, intenzita záření ze Slunce je asi 1370 W/m², naproti tomu intenzita záření odraženého měsíčním úplňkem je jen 0,001 W/m². Jak sami vidíte, měsíční záření je mnohem slabší než záření ze Slunce. 

Navíc jsou běžně solární panely konstruovány na široké spektrum záření, které Slunce vydává, což snižuje jejich účinnost u měsíčního světla, které přichází zejména na určitých vlnových délkách. 

Dosud vyvinuté solární panely jsou tak ve svitu Měsíce mimořádně neúčinné. Občas se objevují zprávy o panelech, kterým se toto omezení podařilo obejít či překonat. Například jde dohledat zpráva o zařízení s vysokou účinností, které má díky koncentraci záření z Měsíce umět vyrábět elektřinu i v noci [13]. Většina zpráv je ovšem několik let stará a po počátečním nadšení a humbuku naděje lehce ochladly. Koncept je sice vědecky podložený, ale nedostatek aktualizací ohledně vývoje ze strany autorů, případné technické problémy a vysoké náklady na výrobu zařízení vyvolávají oprávněné otázky. 

Občas se lze setkat též s pojmem „moonlight panels“ (česky bez zavedeného termínu – něco jako panely měsíčního svitu). Ten je však trochu zavádějící. Spíše než to, že by tyto panely měly vyrábět elektřinu ze svitu Měsíce, vyjadřuje název to, že by panely mohly fungovat v noci. A to konkrétně díky teplotnímu rozdílu mezi solárním panelem a vzduchem, který ho obklopuje. Zatímco teplota panelu klesne dosti nízko, povrch Země sálá teplo, které uniká do okolního vesmíru. 

A právě toho lze využít, když k panelu připojíme termoelektrický generátor [14]. Tím zatím výzkumníci zvládnou produkovat 350 mW/m² (skutečně pouze miliwatty na metr čtvereční), zatímco klasické solární panely umí 200 W/m² a speciální monokrystalické panely dokonce i 300 W/m². Rozdíl je zatím značný, noční panely jsou asi tisíckrát méně výkonné, lze ale očekávat další vývoj v této oblasti.   

Jak tedy vidíte, využití těchto technologií je prozatím nejisté, a i pokud k němu dojde, čeká nás ještě dlouhá cesta a řada let náročného vývoje. 

Závěr

Zatímco tedy lze konstatovat, že přicházející záření ze Slunce Měsíc skutečně, alespoň z menší části, odráží do okolí, a tedy se odráží do okolí i teplo, musíme říci, že toto záření na Zemi cítit nemůžeme. Na to má příliš malou energii. To ovšem nutně neznamená, že světlo Měsíce nemůže lidi žádným způsobem ovlivňovat. Zda a jak přesně k tomu dochází, je ale do značné míry stále předmětem debat a výzkumu. 

Pro Zeptej se vědce odpovídala Vítek

Zdroje:

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544210007565 

[2] https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2021/06/aa39946-20/aa39946-20.html 

[3] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103516304869 

[4] https://link.springer.com/article/10.1007/bf00562006 

[5] https://www.nature.com/articles/s41586-019-1800-4 

[6] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S095980499900283X 

[7] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1600-0781.2004.00091.x 

[8] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1365-2869.2006.00520.x 

[9] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1389945715008916 

[10] https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.3109/07420528.2016.1157083 

[11] https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-006-9050-9 

[12] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2012RG000400 

[13] https://www.smithsonianmag.com/innovation/orb-shaped-solar-power-device-works-cloudiest-days-180949307/ 

[14] https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(24)00676-3 

Další čtení prověřené autorem: 

• Dotaz na to, zda a jak ovlivňuje Měsíc v úplňku spánek dětí: https://medium.seznam.cz/clanek/zeptej-se-vedce-jaky-je-vliv-uplnku-na-detsky-spanek-92132 
• Přednáška Pavla Gabzdyla o Měsíci – od času 1:03:17 mluví přednášející o tom, zda a jak nás Měsíc ovlivňuje: https://www.youtube.com/watch?v=FwGp22eN1qY  
• Trochu starší, ale stále výborná kniha Pavla Gabzdyla o Měsíci: https://www.databazeknih.cz/knihy/mesic-307506 

• Pokud by někoho zajímalo, proč je Slunce asi čtyři sta tisíckrát jasnější než Měsíc v úplňku, zde je pro zájemce trochu komplikovanější výpočet:
  Zdánlivá hvězdná velikost (tzv. magnituda) Slunce je minus 26,7. Zdánlivá hvězdná velikost Měsíce v úplňku je minus 12,7. Rozdíl je tedy 14 magnitud. Pokud je nějaký objekt jasnější než jiný o jednu magnitudu, pak je jasnější 2,512 krát.
  Magnituda je logaritmická jednotka, takže pokud je nějaká hvězda jasnější než jiná o dvě magnitudy, pak je jasnější 2,512 krát 2,512, to je 6,31 krát. A pokud je jasnější o 5 magnitud, pak je jasnější asi 100 krát.
  No a když 2,512 umocníme na čtrnáctou získáme číslo 398 359. Slunce je tedy skutečně asi čtyři sta tisíckrát jasnější než Měsíc.