От чего бывает солнечное затмение. Какие затмения бывают чаще? Солнечное затмение может остановить войну
Чтобы понять, почему происходят солнечные затмения, люди веками наблюдали за ними и вели счёт, фиксируя все сопутствующие им обстоятельства. Вначале астрономы заметили, что солнечное затмение бывает лишь при новой Луне, и то не при каждой. После этого, обратив внимание на положение спутника нашей планеты до и после удивительного феномена, стала очевидна его связь с этим явлением, поскольку оказалось, что именно Луна закрывает Солнце от Земли.
После этого астрономы обратили внимание на то, что через две недели после солнечного затмения всегда происходит лунное, особенно интересным оказалось то обстоятельство, что Луна при этом всегда была полной. Это ещё раз подтвердило связь Земли со спутником.
Солнечное затмение можно увидеть тогда, когда молодая Луна полностью или частично заслоняет собой Солнце. Явление это происходит лишь в новолуние, в то время, когда спутник повёрнут к нашей планете неосвещенной стороной, а потому абсолютно не виден на ночном небосводе.
Солнечное затмение можно увидеть лишь в том случае, если Солнце и новая Луна находятся в пределах двенадцати градусов по обе стороны одного из лунных узлов (две точки, в которых пересекаются солнечная и лунная орбиты), а Земля, её спутник и звезда выстраиваются в одну линию, при этом Луна – посередине.
Продолжительность затмений от начальной до конечной стадии составляет не более шести часов. В это время тень передвигается полосой по земной поверхности с запада на восток, описывая дугу длиной от 10 до 12 тыс. км. Что касается скорости перемещения тени, то она во многом зависит от широты: в районе экватора – 2 тыс. км/ч, возле полюсов – 8 тыс. км/ч.
Солнечное затмение имеет очень ограниченную площадь, поскольку из-за своих небольших размеров спутник не в состоянии спрятать Светило на таком большом расстоянии: его диаметр меньше солнечного в четыреста раз. Так как он находится в четыреста раз ближе к нашей планете, чем звезда, закрыть её от нас ему всё же удаётся. Иногда полностью, иногда частично, а когда спутник пребывает на наибольшем расстоянии от Земли, то кольцеобразно.
Поскольку Луна меньше не только звезды, но и Земли, а расстояние до нашей планеты в самой близкой точке не менее 363 тыс. км, диаметр тени спутника не превышает 270 км, следовательно, затмение Солнца можно наблюдать на пути передвижения тени лишь в пределах этого расстояния. Если Луна от Земли окажется на большом расстоянии (а это расстояние составляет почти 407 тыс. км), полоса будет значительно меньше.
Учёные выдвигают предположение, что через шестьсот миллионов лет спутник так далеко отдалится от Земли, что его тень вовсе не будет касаться поверхности планеты, а потому затмения будут невозможны. В настоящее время, солнечные затмения можно увидеть не менее двух раз в год, и это считается довольно редким явлением.
Так как спутник движется вокруг Земли по эллиптичной орбите, дистанция между ним и нашей планетой во время затмения каждый раз разная, а потому размеры тени колеблются в чрезвычайно широких границах. Поэтому полнота солнечного затмения измеряется в величинах от 0 до Ф:
- 1 – полное затмение. Если диаметр Луны оказывается больше диаметра звезды, фаза может превышать единицу;
- От 0 до 1 – частное (частичное);
- 0 – почти не видно. Тень Луны или вовсе не доходит до земной поверхности, или касается лишь краем.
Как образовывается дивный феномен
Увидеть полное затмение звезды можно будет лишь в том случае, когда человек окажется в полосе, по которой будет перемещаться тень Луны. Нередко бывает так, что как раз в это время небосвод затягивают тучи и расходятся не раньше, чем лунная тень покинет территорию.
Если же небосвод чист, с помощью специальных средств для защиты глаз можно наблюдать, как Селена начинает постепенно заслонять Солнце с его правой стороны. После того как спутник оказывается между нашей планетой и звездой, он полностью закрывает Светило, наступает полумрак, и на небосводе начинают проявляться созвездия. В то же время вокруг скрытого спутником диска Солнца можно увидеть внешний слой солнечной атмосферы в виде короны, которая в обычное время невидна.
Длится полное солнечное затмение недолго, около двух-трёх минут, после чего спутник, уходя влево, открывает правую сторону Светила – затмение заканчивается, гаснет корона, начинает быстро светлеть, звёзды исчезают. Интересно, что самое продолжительное солнечное затмение длилось около семи минут (следующее явление, продолжительностью в семь с половиной минут будет лишь в 2186 году), а самое короткое было зафиксировано в Северном Атлантическом океане и длилось одну секунду.
Также за затмением можно наблюдать, пребывая в полутени неподалёку от полосы прохождения тени Луны (диаметр полутени составляет приблизительно 7 тыс. км). В это время спутник проходит мимо солнечного диска не по центру, а с краю, закрывая собой лишь часть звезды. Соответственно, небо темнеет не так сильно, как во время полного затмения, а звёзды не появляются. Чем ближе к тени, тем больше закрыто Солнце: тогда как на границе между тенью и полутенью солнечный диск закрывается полностью, с внешней стороны спутник лишь частично касается звезды, поэтому явление вовсе не наблюдается.
Существует и другая классификация, согласно которой солнечное затмение считается полным тогда, где тень хотя бы частично коснулась земной поверхности. Если же лунная тень проходит возле неё, но никак не касается её, явление классифицируют как частное.
Кроме частных и полных, бывают кольцеобразные затмения. Они очень напоминают полные, поскольку спутник Земли также закрывает звезду, но его края открыты и образуют тонкое, ослепительное кольцо (при этом солнечное затмение по продолжительности намного короче кольцеобразного).
Наблюдать за этим явлением можно потому, что спутник, минуя звезду, максимально отдалён от нашей планеты и, хотя его тень поверхности не касается, зрительно он проходит через середину солнечного диска. Так как диаметр Луны намного меньше диаметра звезды, полностью перекрыть его она не в состоянии.
Когда можно увидеть затмения
Учёные подсчитали, что на протяжении ста лет происходит около 237 затмений Солнца, из них сто шестьдесят частичных, шестьдесят три полных, четырнадцать кольцеобразных.
А вот полное солнечное затмение в одном и том же месте бывает крайне редко, при этом периодичностью они не отличаются. Например, в столице России, Москве, с одиннадцатого по восемнадцатый столетия астрономы зафиксировали 159 затмений, из них – лишь три полных (в 1124, 1140, 1415 годах). После этого здесь учёные зафиксировали полные затмения в 1887 году и 1945 годах и определили, что следующее полное затмение в столице России будет в 2126 году.
В то же время в другом регионе России, на юго-западе Сибири, возле города Бийска полное затмение за последние тридцать лет можно было увидеть трижды – в 1981 году, 2006 и 2008 годах.
Одно из наиболее крупных затмений, максимальная фаза которого составляла 1,0445, а ширина тени раскинулась на 463 км, произошло в марте 2015 года. Полутень Луны охватила практически всю Европу, Россию, Ближний Восток, Африку и Среднюю Азию. Полное солнечное затмение можно было наблюдать в северных широтах Атлантического океана и в Арктике (что касается России, то наивысшая фаза в 0,87 была в Мурманске). Следующее явление подобного рода можно будет наблюдать на территории России и других частях северного полушария 30 марта 2033 года.
Опасно ли?
Поскольку солнечные явления являют собой довольно необычные и интересные зрелища, не удивительно, что наблюдать за всеми фазами этого явления хотят практически все. Многие понимают, что смотреть на звезду, не защитив глаза, категорически нельзя: как говорят астрономы, невооружённым глазом на это явление можно посмотреть лишь два раза – вначале правым глазом, затем – левым.
А всё потому что лишь при одном взгляде на самую яркую звезду небосвода вполне можно будет остаться без зрения, повредив сетчатку глаза до слепоты, вызвав ожог, который, повредив колбочки и палочки, образовывает небольшое слепое пятно. Ожог опасен тем, что человек в начале его вовсе не ощущает и его разрушительное действие проявляется лишь через несколько часов.
Решив понаблюдать за Солнцем в России или в любой другой точке земного шара, необходимо учитывать, что на него нельзя смотреть не только невооружённым глазом, но и через солнечные очки, СD-диски, цветную фотоплёнку, плёнку для рентгена, особенно заснятую, тонированное стекло, бинокль и даже телескоп, если в нём не предусмотрена специальная защита.
А вот смотреть на этот феномен можно около тридцати секунд, воспользовавшись:
- Очками, разработанными за наблюдением этого явления и предусматривающие защиту от ультрафиолетовых лучей:
- Непроявленной чёрно-белой фотоплёнкой;
- Фотофильтром, который применяют для наблюдений за солнечным затмением;
- Сварочными очками, защита в которых не ниже «14».
Если нужных средств достать не получилось, а на удивительное явление природы посмотреть очень хочется, можно создать безопасный проектор: взять два листа картона белого цвета и булавку, после в одном из листов пробить иглой дырочку (при этом её не расширять, иначе можно будет увидеть лишь луч, но никак не затемнённое Солнце).
После этого второй картон нужно расположить напротив первого в противоположную от Солнца сторону, а сам наблюдатель должен повернуться спиной к звезде. Солнечный луч пройдёт сквозь дырочку и создаст проекцию солнечного затмения на другой картон.
Что Такое Солнечное Затмение?
Солнечное затмение-это природное явление, которое происходит на Земле, когда Луна перемещается по своей орбите между Землей и Солнцем. Это происходит в новолуние, когда солнце и Луна находятся в соединении друг с другом. Если Луна была бы лишь немного ближе к земле, и ее орбита была бы в той же плоскости и была бы круговой, то мы бы видели затмения каждый месяц. Орбита Луны эллиптическая и наклонена по отношению к орбите земли, так что мы можем видеть только до 5 затмений в год. В зависимости от геометрии Солнца, Луны и Земли, Солнце может быть полностью заблокировано (затемнено), или оно может быть частично заблокировано.
Во время затмения Лунная тень (которая делится на две части: темная умбра и светлая полутень) движется по земной поверхности. Указание по технике безопасности: никогда не смотрите прямо на солнце во время полного солнечного затмения. Яркий свет солнца может повредить ваши глаза очень быстро.
Типы Солнечного Затмения
ПОЛНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ЗАТМЕНИЕ
Полное солнечное затмение происходит, когда Луна полностью закрывает солнечный диск. В полное солнечное затмение, в самой узком части пути, где солнце полностью блокируется и Луна отбрасывает свою темную тень (называемая полной тенью) называется “зона тотальности”.
Наблюдатели этот путь видят как затемненное солнце (часто описывается как “дыра в небе”) с призрачным сиянием солнечной короны, идущее в космос. Явление называется “четки Бейли” часто появляется когда солнечный свет пробивается через долины на поверхносте Луны. Если солнце активное, наблюдатели могут также видеть солнечные протуберанцы, петель и вспышек, в ходе затмения. Полное солнечное затмение-это единственное время, когда безопасно смотреть прямо на солнце. Во всех других солнечных наблюдений (даже в частичных фазах) требуют специальных солнечных фильтров, что бы не повредить ваши глаза.
Полное солнечное затмение не всегда заметно с Земли. В прошлом Луна была слишком близко к земле и во время затмения она полностью заслоняла диск Солнца. Со временем лунная орбита изменялась в размере чуть более 2 см в год и в текущей эпохе, расклад почти идеальный. Однако Орбита Луны будет продолжать расширяться, и возможно через 600 млн. лет, полных солнечных затмений больше не будет возникать. Вместо этого, будущие наблюдатели будут видеть только частичные и кольцевые затмения.
КОЛЬЦЕОБРАЗНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ЗАТМЕНИЕ
Когда Луна находится дальше по своей орбите, чем обычно она не может полностью закрыть диск Солнца. В ходе такого мероприятия, яркое кольцо солнечного света сияет вокруг Луны. Этот тип затмение, называется “кольцеобразное” затмение». Оно происходит от латинского слова “annulus”, что означает “кольцо”.
Период «кольца» во время такого затмения может длиться от 5 или 6 минут до 12 минут. Однако, хотя Солнце в основном покрыто Луной, но при достаточно ярком солнечном свете возникаєт кольцеобразное сияние во время которого наблюдатели никогда не смогут смотреть на солнце напрямую. Это событие требует защиты глаз на протяжении всего затмения.
ЧАСТИЧНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ЗАТМЕНИЕ
Частичное солнечное затмение происходит, когда Земля движется по лунной полутени как луна движется между Землей и солнцем. Луна не блокирует весь солнечный диск, как это видно с Земли. В зависимости от вашего местоположения во время частичного затмения, вы можете увидеть все, что угодно: маленький кусочек Солнца или почти полное затмение.
Для просмотра любого затмения безопасно использовать фильтр, либо использовать косвенный метод просмотра, такие как проецирование лучей через телескоп на белый лист бумаги или картона. Никогда не смотрите на солнце через телескоп, если он не имеет соответствующего фильтра. Слепота и тяжелые повреждение глаз может быть вызваны неправильной техникой наблюдения.
Факты О Солнечных ЗатменияхВ зависимости от геометрии Солнца, Луны и земли, может быть от 2 до 5 солнечных затмений в год.Совокупность возникает, когда Луна полностью закрывает солнце, так что только видна солнечная корона.Полное солнечное затмение может произойти один раз в 1-2 года. Это делает их очень редкими событиями.Если вы жили на Северном или Южном полюсе, вы бы увидели лишь частичное солнечное затмение. Люди в других частях мира, могут увидеть частичное, общее, кольцевое и гибридное затмение.Самое длинное полное солнечное затмение может длиться 7,5 минут.Ширина пути затмения обычно составляет около 160 км в диаметре и может отбросить тень на площади земной поверхности около 10000 миль в длину.Почти одинаковые затмения происходят через 18 лет и 11 дней. Этот период 223 синодических месяцев называется сарос.Во время полного солнечного затмения, может быстро измениться температура воздуха, сразу стает холоднее и в лижайших окрестностях становится темно.В момент полного солнечного затмения, планеты в небе могут рассматриваться как точки света.
Вряд ли кого-нибудь из очевидцев оставит равнодушным такое замечательное явление, связанное с Луной, как полное солнечное затмение. На протяжении тысячелетий поглощающий Солнце черный круг средь бела дня внушал людям суеверный страх и благоговейный трепет. Чтобы понять причину наступления солнечных затмений, древние наблюдатели неба веками кропотливо подсчитывали все затмения, пытаясь найти закономерность и определить последовательность затмений. В конце концов выяснилось, что солнечные затмения возможны только в моменты наступления новолуний, когда Луна проходит между Землёй и Солнцем.
Освещаемая Солнцем Луна преграждает путь солнечным лучам и отбрасывает в пространство сходящийся конус тени и окружающий его расходящийся конус полутени, которые при определенных обстоятельствах падают на небольшие участки поверхности Земли, где наблюдатели в этот момент видят как Солнце закрывается чёрным диском.
Геометрия наступления солнечного затмения
На земном небе диаметры Луны и Солнца почти совпадают, что позволяет Луне полностью затмевать наше дневное светило не небе. Это несмотря на то, что поперечник Солнца почти в 400 раз превышает диаметр Луны. А все потому, что Солнце примерно в 400 раз дальше от Земли, чем Луна. Это исключительное совпадение, не повторяющееся ни на какой другой планете, позволяет нам наблюдать солнечные затмения.
Солнечные затмения наступают далеко не при всех новолуниях. Причина этого состоит в том, что путь Луны на небе наклонен примерно на 5° к солнечному пути - эклиптике. Поэтому затмения происходят только вблизи точек пересечения ("узлов") их траекторий, где светила достаточно сближаются. В зависимости от расстояния до Луны и Солнца размер этой зоны меняется. Для солнечных затмений ее границы отстоят от узла в каждую сторону на 16°-18°. Чем ближе к узлу происходит затмение, тем более оно продолжительнее. Наиболее продолжительные центральные затмения происходят в самих узлах, в этом случае полоса главной фазые проходит по тропическим широтам Земли.
Узлы лунной орбиты и зоны затмений
При новолуниях, происходящих вдали от лунных узлов солнечные затмения невозможны - Луна на небе проходит выше или ниже Солнца. Только при новолуниях вблизи лунных узлов возможны затмения.
Скользя по земной поверхности, конец лунной тени чертит на ней "полосу видимости солнечного затмения ". Поперечник лунной тени на земной поверхности при полном солнечном затмении не превышает 270 км (чаще всего от 40 до 100 км), а диаметр лунной полутени при этом близок к 6750 км (при кольцеобразном затмении ширина центральной полосы может достигать 380 км, а диаметр лунной полутени - 7340 км). При этом лунная тень и полутень на земной поверхности имеют вид овальных пятен, форма которых зависит от положения Солнца и Луны над горизонтом. Чем меньше их высота, тем более полого к земной поверхности направлена ось обоих конусов и тем более вытянуты пятна тени и полутени.
Путь лунной тени по земной поверхности в 2017 году
Лунная тень пробегает по Земле путь от 6000 до 12 000 км. Солнечное затмение начинается в западных районах при восходе Солнца и заканчивается на востоке при его заходе. Общая продолжительность всех фаз солнечного затмения на Земле может достигать шести часов.
ВИДЫ СОЛНЕЧНЫХ ЗАТМЕНИЙ
Затмение может быть полным , кольцеобразным и частным . Степень покрытия Солнца Луной называется фазой затмения. Она определяется как отношение закрытой части диаметра солнечного диска ко всему его диаметру.
Фаза (магнитуда) солнечных затмений
Поскольку орбита Луны не круглая, а эллиптическая, в моменты, благоприятные для наступления затмений, лунный диск может оказаться чуть больше солнечного или меньше него. В первом случае наступает полное затмение. Во втором случае происходит кольцеобразное затмение: вокруг темного диска Луны видно сияющее кольцо поверхности Солнца.
Полное солнечное затмение - явление, когда Луна закрывает полностью Солнце на небе Земли. Если наблюдатель находится в центральной полосе тени, он видит полное солнечное затмение, при котором Луна полностью скрывает Солнце, открывается вид солнечной короны (внешние слои атмосферы Солнца, которые при обычном свете Солнца не видны), небо темнеет, и на нём могут появиться планеты и яркие звёзды. Например, Венеру и Юпитер заметить будет легче всего, благодаря их яркости.
Схема полного солнечного затмения
Изменение вида неба при полном солнечном затмении
Наблюдатели, находящиеся по обе стороны от центральной полосы полного затмения, могут видеть только частное солнечное затмение. Луна проходит по диску Солнца не точно по центру, скрывая только его часть. При этом небо не темнеет, звёзды не появляются.
При кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. Происходит это потому, что расстояние Луны от Земли меняется в пределах от 405 тысяч км (апогей) до 363 тысяч км (перигей), а длина конуса полной тени от Луны равна 374 тысяч км, поэтому вершина конуса лунной тени иногда не дотягивается до земной поверхности. В этом случае для наблюдателя под вершиной оси конуса лунной тени солнечное затмение будет кольцеобразным.
Схема кольцеобразного солнечного затмения
Частное солнечное затмение - это затмение, при котором земную поверхность пересекает только лунная полутень. Это происходит, когда тень Луны проходит выше или ниже полярных областей Земли, и на нашу планету попадает только лунная полутень.
Схема частного солнечного затмения (без центральной полосы затмения)
При частных затмениях ослабления солнечного света не заметно (за исключением затмений с большой фазой), а потому фазы затмения можно наблюдать только через темный светофильтр.
О применении защитных светофильтров при наблюдениях солнечных затмений в материале:
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ И ЧАСТОТА СОЛНЕЧНЫХ ЗАТМЕНИЙ НА ЗЕМЛЕ
Максимальная продолжительность полного солнечного затмения составляет 7,5 минут. Такое возможно с конца июня по середину июля, когда диаметр солнечного диска на небе минимален (Солнце проходит афелий орбиты), а Луна находится на наименьшей дистанции от Земли (перигелий). Предыдущее долгое солнечное затмение длилось 7 минут и 7 секунд (Юго-Восточная Азия, 20 июня 1955 года). А самое короткое солнечное затмение (1 секунда) произошло 3 октября 1986 года (Северный Атлантический океан). Ближайшее затмение продолжительностью 7 минун 29 секунд произойдет 16 июля 2186 года.
Наибольшая продолжительность кольцеобразной фазы не может превышать 12,3 минут, а продолжительность частного затмения может достигать примерно 3,5 часа. Подавляющее большинство затмений длятся до 2,5 часов (частные фазы), а их полная или кольцеобразная фаза обычно не превышает 2-3 минут.
Ежегодно наступают две эпохи затмений, промежуток между которыми составляет 177 - 178 суток. Одна зона затмений занимает около 34°, Солнце проводит в каждой зоне около 34 суток. А период между новолуниями составляет 29,5 суток (синодический месяц), а значит Луна обязательно должна пройти через зону затмений, пока там находится Солнце, при чем может посетить ее за этот период дважды. Поэтому при каждом прохождении Солнца через зону затмений (один раз в полгода) должно произойти одно затмение, но может случиться и два. Таким образом, за год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений. За полгода (около 183 суток) эпохи затмений смещаются на пять суток вперед, на более ранние календарные даты и постепенно переходят на разные сезоны года - с лета и зимы на весну и осень, снова на зиму и лето и т.д.
Пять солнечных затмений в году возможно, если первая пара частных солнечных затмений в одной зоне произойдет в начале января и февраля, то следующая пара частных затмений в другой зоне может наступить в самом начале июля и августа, а из очередной вероятной пары частных затмений возможно только одно в самом конце декабря, а второе придется уже на январь следующего календарного года. Таким образом, наибольшее число солнечных затмений в одном календарном году не превышает пяти, и все они обязательно частные с небольшими фазами.
Центральные полосы видимости полных и кольцеобразных затмений с 1981 по 2100 год
Чаще всего ежегодно бывает по 2-3 солнечных затмения, причем одно из них часто полное или кольцеобразное. Четыре частных затмения последний раз были в 2000 и 2011 годах. Следующие года, когда ожидается четыре частных затмения - 2029 и 2047. Пять частных солнечных затмений (все они обязательно частные с небольшими фазами) за один календарный год последний раз были в 1935 году. В следующий раз такое явление ожидается в 2206 году.
Закономерность повторения солнечных затмений очень сложна. Каждое солнечное затмение повторяется через период времени в 6585,3 суток или 18 лет 11,3 суток (или 10,3 суток, если в этом периоде содержится пять високосных лет), названный саросом. На протяжении сароса в среднем происходит 42-43 солнечных затмения, из которых 14 полных, 13-14 кольцеобразных и 15 частных. Однако, по истечении сароса каждое затмение повторяется в других условиях, так как сарос не содержит целого числа суток, а за избыток около 0,3 суток (сверх 6585 дней) Земля повернется вокруг оси примерно на 120° и поэтому лунная тень пробежит по земной поверхности на те же 120° западнее, чем 18 лет назад, да и Солнце с Луной будут находиться на несколько иных расстояниях от лунного узла. В среднем за сто лет на Земле происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 - частные, 63 - полные, 14 - кольцеобразные.
В одном населенном пункте полные солнечные затмения происходят в среднем один раз в 360 лет, редко бывают и исключения. Частные солнечные затмения происходят в каждой местности значительно чаще - в среднем каждые 2-3 года, но так как при солнечных затмениях с небольшой фазой солнечный свет почти не ослабевает, то большого интереса они не представляют и обычно проходят незамеченными.
При подготовке статьи использованы материалы:
Затме́ние — астрономическая ситуация, при которой одно небесное тело заслоняет свет от другого небесного тела.
Наиболее известны лунные и солнечные затмения. Также существуют такие явления, как прохождения планет (Меркурия и Венеры) по диску Солнца.
Лунное затмение
Лунное затмение наступает, когда Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй. Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363 000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,5 диаметров Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком.
Схема лунного затмения
В каждый момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается фазой затмения Ф. Величина фазы определяется расстоянием 0 от центра Луны до центра тени. В астрономических календарях приводятся величины Ф и 0 для разных моментов затмения.
Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, говорят о полном лунном затмении , когда частично — о частном затмении . Двумя необходимыми и достаточными условиями наступления лунного затмения являются полнолуние и близость Земли к лунному узлу.
Как видно для наблюдателя на Земле, на мнимой небесной сфере Луна пересекает эклиптику два раза в месяц в позициях называемых узлы . Полнолуние может прийтись на такую позицию, на узел, тогда можно наблюдать лунное затмение. (Примечание: не соблюдается масштаб)
Полное затмение
Лунное затмение может наблюдаться на половине территории Земли (там, где на момент затмения Луна находится над горизонтом). Вид затемнённой Луны с любой точки наблюдения пренебрежимо мало отличается от другой точки, и одинаков. Максимальная теоретически возможная продолжительность полной фазы лунного затмения составляет 108 минут; такими были, например, лунные затмения 26 июля 1953 года, 16 июля 2000 года. При этом Луна проходит через центр земной тени; полные лунные затмения такого типа называют центральными , они отличаются от нецентральных большей продолжительностью и меньшей яркостью Луны во время полной фазы затмения.
Во время затмения (даже полного) Луна не исчезает полностью, а становится тёмно-красной. Этот факт объясняется тем, что Луна даже в фазе полного затмения продолжает освещаться. Солнечные лучи, проходящие по касательной к земной поверхности, рассеиваются в атмосфере Земли и за счёт этого рассеяния частично достигают Луны. Поскольку земная атмосфера наиболее прозрачна для лучей красно-оранжевой части спектра, именно эти лучи в большей мере достигают поверхности Луны при затмении, что и объясняет окраску лунного диска. По сути, это тот же эффект, что и оранжево-красное свечение неба у горизонта (заря) перед восходом или сразу после заката. Для оценки яркости затмения используется шкала Данжона.
Наблюдатель, находящийся на Луне, в момент полного (или частичного, если он находится на затенённой части Луны) лунного затмения видит полное солнечное затмение (затмение Солнца Землёй).
Шкала Данжона используется для оценки степени потемнения Луны во время полного лунного затмения. Предложена астрономом Андре Данжоном в результате исследования такого явления, как пепельный свет Луны , когда Луна освещена светом, проходящим через верхние слои земной атмосферы. Яркость Луны во время затмения зависит и от того, насколько глубоко Луна вошла в тень Земли.
Два полных лунных затмения. Соответствуют 2 (слева) и 4 (справа) по шкале Данжона
Пепельный свет Луны — явление, когда мы видим Луну целиком, хотя Солнцем освещена только её часть. При этом неосвещённая прямым солнечным светом часть поверхности Луны имеет характерный пепельный цвет.
Пепельный свет Луны
Наблюдается незадолго до и вскоре после новолуния (в начале первой четверти и в конце последней четверти фаз Луны).
Свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности Луны образуется солнечным светом, рассеянным Землёй, а затем вторично отражённым Луной на Землю. Таким образом, маршрут фотонов пепельного света Луны таков: Солнце → Земля → Луна → наблюдатель на Земле.
Маршрут фотонов при наблюдении пепельного света: Солнце → Земля → Луна → Земля
Причина этого явления хорошо известна со времен Леонардо да Винчи и Михаила Местлина ,
Предполагаемый Автопортрет Леонардо да Винчи
Михаэль Мёстлин
учителя Кеплера, впервые давших верное объяснение пепельному свету.
Ио́ганн Ке́плер
Серп Луны с пепельным светом, нарисованный Леонардо да Винчи в Лестерском кодексе
Впервые инструментальные сравнения яркости пепельного света и серпа Луны были произведены в 1850 году французскими астрономами Араго и Ложье.
Доминик Франсуа Жан Араго
Яркий серп — часть, напрямую освещённая Солнцем. Остальная часть Луны освещена светом, отражённым от Земли
Фотографические исследования пепельного света Луны в Пулковской обсерватории, выполненные Г. А. Тиховым, привели его к выводу, что Земля с Луны должна выглядеть как диск голубоватого цвета, что и подтвердилось в 1969 году, когда человек высадился на Луну.
Гавриил Адрианович Ти́хов
Он считал важным вести систематические наблюдения пепельного света. Наблюдения за пепельным светом Луны позволяют судить об изменении климата Земли. Интенсивность пепельного цвета в некоторой степени зависит от количества облачности на освещенной в данный момент стороне Земли; для европейской части России яркий пепельный свет, отраженный от мощной циклонической деятельности в Атлантике, предсказывает выпадение осадков через 7-10 дней.
Частное затмение
Если Луна попадает в полную тень Земли только частично, наблюдается частное затмение . При нём часть Луны является тёмной, а часть, даже в максимальной фазе, остаётся в полутени и освещается солнечными лучами.
Вид Луны при лунном затмении
Полутеневое затмение
Вокруг конуса тени Земли имеется полутень — область пространства, в которой Земля заслоняет Солнце лишь частично. Если Луна проходит область полутени, но не входит в тень, происходит полутеневое затмение . При нём яркость Луны уменьшается, но незначительно: такое уменьшение практически незаметно невооружённым глазом и фиксируется только приборами. Лишь когда Луна в полутеневом затмении проходит вблизи конуса полной тени, при ясном небе можно заметить незначительное потемнение с одного края лунного диска.
Периодичность
В связи с несовпадением плоскостей лунной и земной орбит, далеко не каждое полнолуние сопровождается лунным затмением, и далеко не каждое лунное затмение - полное. Максимальное количество лунных затмений за год - 3, но в некоторые годы не происходит ни одного лунного затмения. Затмения повторяются в прежнем порядке каждые 6585⅓ дней (или 18 лет 11 дней и ~8 часов — период, называемый сарос ); зная, где и когда наблюдалось полное лунное затмение, можно точно определить время последующих и предыдущих затмений, хорошо просматриваемых в этой местности. Эта цикличность часто помогает точно датировать события, описываемые в исторических летописях.
Са́рос или дракони́ческий период , состоящий из 223 синодических месяцев (в среднем приблизительно 6585,3213 дня или 18,03 тропического года), по прошествии которых затмения Луны и Солнца приблизительно повторяются в прежнем порядке.
Синодический (от др.-греч. σύνοδος «соединение, сближение») месяц — промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны (например, новолуниями). Продолжительность непостоянна; среднее значение составляет 29,53058812 средних солнечных суток (29 суток 12 часов 44 минуты 2,8 секунды), действительная длительность синодического месяца отличается от среднего в пределах 13 часов.
Аномалистический месяц - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Луны через перигей в её движении вокруг Земли. Продолжительность вначале 1900 года составляла 27,554551 средних солнечных суток (27 суток 13 часов 18 минут 33,16 секунд), убывает на 0,095 сек за 100 лет.
Этот период является следствием того, что 223 синодических месяца Луны (18 календарных лет и 10⅓ или 11⅓ дня, в зависимости от количества високосных лет в данном периоде) почти равны 242 драконическим месяцам (6585,36 дня), то есть через 6585⅓ дня Луна возвращается к той же сизигии и к узлу орбиты. К тому же узлу возвращается второе важное для наступления затмения светило — Солнце — поскольку проходит почти целое число драконических лет (19, или 6585,78 дня) — периодов прохождения Солнца через один и тот же узел орбиты Луны. Кроме того, 239 аномалистических месяцев Луны равны 6585,54 дня, так что соответствующие затмения в каждом саросе наступают при одинаковом удалении Луны от Земли и имеют одну и ту же длительность. В течение одного сароса в среднем происходит 41 солнечное затмение (из них примерно 10 — полные) и 29 лунных затмений. Впервые предсказывать лунные затмения с помощью сароса научились в древнем Вавилоне. Лучшие возможности для предсказания затмений предоставляет период, равный тройному саросу — экселигмос , содержащий целое число дней, который использовался в Антикитерском механизме.
Бероз саросом называет календарный период в 3600 лет; меньшие периоды носили названия: нерос в 600 лет и соссос в 60 лет.
Солнечное затмение
Самое длительное солнечное затмение произошло 15 января 2010 года в Юго-Восточной Азии и длилось более 11 минут.
Солнечное затмение — астрономическое явление, которое заключается в том, что Луна закрывает (затмевает) полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле. Солнечное затмение возможно только в новолуние, когда сторона Луны, обращенная к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны, только если новолуние происходит вблизи одного из двух лунных узлов (точки пересечения видимых орбит Луны и Солнца), не далее чем примерно в 12 градусах от одного из них.
Тень Луны на земной поверхности не превышает в диаметре 270 км, поэтому солнечное затмение наблюдается только в узкой полосе на пути тени. Поскольку Луна обращается по эллиптической орбите, расстояние между Землёй и Луной в момент затмения может быть различным, соответственно, диаметр пятна лунной тени на поверхности Земли может варьироваться в широких пределах от максимального до нуля (когда вершина конуса лунной тени не достигает поверхности Земли). Если наблюдатель находится в полосе тени, он видит полное солнечное затмение при котором Луна полностью скрывает Солнце, небо темнеет, и на нём могут появиться планеты и яркие звёзды. Вокруг скрытого Луной солнечного диска можно наблюдать солнечную корону, которая при обычном ярком свете Солнца не видна.
Вытянутая форма короны во время полного солнечного затмения 1 августа 2008 года (близко к минимуму между 23-м и 24-м циклами солнечной активности)
При наблюдении затмения неподвижным наземным наблюдателем полная фаза длится не более нескольких минут. Минимальная скорость движения лунной тени по земной поверхности составляет чуть более 1 км/с. Во время полного солнечного затмения космонавты, находящиеся на орбите, могут наблюдать на поверхности Земли бегущую тень от Луны.
Наблюдатели, находящиеся вблизи полосы полного затмения, могут видеть его как частное солнечное затмение . При частном затмении Луна проходит по диску Солнца не точно по центру, скрывая только его часть. При этом небо темнеет гораздо слабее, чем при полном затмении, звёзды не появляются. Частное затмение может наблюдаться на расстоянии порядка двух тысяч километров от зоны полного затмения.
Полнота солнечного затмения также выражается фазой Φ . Максимальная фаза частного затмения обычно выражается в сотых долях от единицы, где 1 — полная фаза затмения. Полная фаза может быть и больше единицы, например 1,01, если диаметр видимого лунного диска больше диаметра видимого солнечного диска. Частные фазы имеют значение меньше 1. На краю лунной полутени фаза равна 0.
Момент, когда передний/задний край диска Луны касается края Солнца, называется касанием . Первое касание — момент, когда Луна вступает на диск Солнца (начало затмения, его частной фазы). Последнее касание (четвертое в случае полного затмения) — это последний момент затмения, когда Луна сходит с диска Солнца. В случае полного затмения, второе касание — момент, когда передняя часть Луны, пройдя по всему Солнцу, начинает выходить с диска. Полное солнечное затмение происходит между вторым и третьим касаниями. Через 600 миллионов лет приливное торможение отдалит Луну от Земли настолько, что полное солнечное затмение станет невозможно.
Астрономическая классификация солнечных затмений
По астрономической классификации, если затмение хотя бы где-то на поверхности Земли может наблюдаться как полное, оно называется полным.
Схема полного солнечного затмения
Если затмение может наблюдаться только как частное (такое бывает, когда конус тени Луны проходит вблизи земной поверхности, но не касается её), затмение классифицируется как частное . Когда наблюдатель находится в тени от Луны, он наблюдает полное солнечное затмение. Когда он находится в области полутени, он может наблюдать частное солнечное затмение. Помимо полных и частных солнечных затмений, бывают кольцеобразные затмения.
Анимированное кольцевое затмение
Схема кольцеобразного солнечного затмения
Кольцеобразное затмение происходит, когда в момент затмения Луна находится на большем удалении от Земли, чем во время полного затмения, и конус тени проходит над земной поверхностью, не достигая её. Визуально при кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. В максимальной фазе затмения Солнце закрывается Луной, но вокруг Луны видно яркое кольцо незакрытой части солнечного диска. Небо при кольцеобразном затмении остаётся светлым, звёзды не появляются, наблюдать корону Солнца невозможно. Одно и то же затмение может быть видно в разных частях полосы затмения как полное или кольцеобразное. Такое затмение иногда называют полным кольцеобразным (или гибридным).
Тень от Луны на Земле во время затмения, фотография с МКС. На фото видны Кипр и Турция
Частота солнечных затмений
В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из которых не более двух — полные или кольцеобразные. В среднем за сто лет происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 — частные, 63 — полные, 14 — кольцеобразные. В определённой точке земной поверхности затмения в большой фазе происходят достаточно редко, ещё реже наблюдаются полные солнечные затмения. Так, на территории Москвы с XI по XVIII века можно было наблюдать 159 солнечных затмений с фазой больше 0,5, из которых всего 3 полных (11 августа 1124, 20 марта 1140 и 7 июня 1415). Ещё одно полное солнечное затмение произошло 19 августа 1887 года. Кольцеобразное затмение можно было наблюдать в Москве 26 апреля 1827 года. Очень сильное затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года. Следующее полное солнечное затмение ожидается в Москве лишь 16 октября 2126 года.
Упоминание затмений в исторических документах
Солнечные затмения часто упоминаются в античных источниках. Еще большее число датированных описаний содержится в западно-европейских средневековых хрониках и анналах. Например, солнечное затмение упомянуто в Анналах св. Максимина Трирского: «538 г. 16 февраля, с первого до третьего часа было солнечное затмение». Большое число описаний солнечных затмений с древнейших времен содержится также в хрониках Восточной Азии, прежде всего в Династийных историях Китая, в арабских хрониках и русских летописях.
Упоминания солнечных затмений в исторических источниках даёт обычно возможность независимой проверки или уточнения хронологической привязки описанных в них событий. Если затмение описано в источнике недостаточно подробно, без указания места наблюдения, календарной даты, времени и фазы, такая идентификация зачастую неоднозначна. В таких случаях при игнорировании временной привязки источника на всем историческом интервале зачастую можно подобрать несколько возможных «кандидатов» на роль исторического затмения, чем активно пользуются некоторые авторы псевдоисторических теорий.
Открытия, сделанные благодаря солнечным затмениям
Полные солнечные затмения позволяют наблюдать корону и ближайшие окрестности Солнца, что в обычных условиях крайне затруднено (хотя с 1996 года астрономы получили возможность постоянно обозревать окрестности нашей звезды благодаря работе спутника SOHO (англ. Solar and Heliospheric Observatory — солнечная и гелиосферная обсерватория).
SOHO — космический аппарат для наблюдения за Солнцем
Французский учёный Пьер Жансен во время полного солнечного затмения в Индии 18 августа 1868 года впервые исследовал хромосферу Солнца и получил спектр нового химического элемента
Пьер Жюль Сезар Жансен
(правда, как потом выяснилось, этот спектр можно было получить и не дожидаясь солнечного затмения, что и сделал двумя месяцами позже английский астроном Норман Локьер). Этот элемент назвали в честь Солнца — гелием.
В 1882 году, 17 мая, во время солнечного затмения наблюдателями из Египта была замечена комета, пролетающая вблизи Солнца. Она получила название Кометы затмения , хотя у неё есть ещё одно название — комета Тевфика (в честь хедива Египта того времени).
Комета затмения 1882 года (современное официальное обозначение: X/1882 K1 ) — комета, которая была обнаружена наблюдателями в Египте во время солнечного затмения 1882 года. Её появление было полным сюрпризом, и она наблюдалась во время затмения в первый и последний раз. Она является членом семейства околосолнечных комет Крейца (Kreutz Sungrazers), и на 4 месяца опередила появление другого члена этого семейства — большой сентябрьской кометы 1882 года. Иногда её называют кометой Тевфика в честь хедива Египта того времени Тевфика.
Хедив (хедива, хедиф) (перс. — господин, государь) — титул вице-султана Египта, существовавший в период зависимости Египта от Турции (1867—1914). Этот титул носили Исмаил, Тауфик и Аббас II.
Тауфик-паша
Роль затмений в культуре и науке человечества
С древнейших времён солнечные и лунные затмения, как и другие редкие астрономические явления, такие как появление комет, воспринимались как события негативные. Люди очень боялись затмений, так как они происходят редко и представляют собой непривычные и пугающие явления природы. Во многих культурах затмения считались предвестниками несчастий и катастроф (особенно это касалось лунных затмений, очевидно, из-за красного цвета затенённой Луны, ассоциировавшегося с кровью). В мифологии затмения связывались с борьбой высших сил, одна из которых желает нарушить установившийся порядок в мире («погасить» или «съесть» Солнце, «убить» или «залить кровью» Луну), а другая — сохранить его. Поверья одних народов требовали полной тишины и бездействия во время затмений, других, наоборот, активных колдовских действий для помощи «светлым силам». В какой-то мере такое отношение к затмениям сохранялось вплоть до новых времён, несмотря на то, что механизм затмений был уже давно изучен и общеизвестен.
Затмения дали богатый материал науке. В древности наблюдения затмений помогали изучать небесную механику и разбираться в строении Солнечной системы. Наблюдение тени Земли на Луне дало первое «космическое» доказательство факта шарообразности нашей планеты. Аристотель впервые указал на то, что форма земной тени при лунных затмениях всегда округлая, что доказывает шарообразность Земли. Солнечные затмения позволили приступить к изучению короны Солнца, которую невозможно наблюдать в обычное время. Во время солнечных затмений впервые были зафиксированы явления гравитационного искривления хода световых лучей вблизи значительной массы, что стало одним из первых экспериментальных доказательств выводов общей теории относительности. Большую роль в изучении внутренних планет Солнечной системы сыграли наблюдения их прохождений по солнечному диску. Так, Ломоносов, наблюдая прохождение в 1761 году Венеры по диску Солнца, впервые (за 30 лет до Шретера и Гершеля) открыл венерианскую атмосферу, обнаружив преломление солнечных лучей при вхождении и выходе Венеры с солнечного диска.
Солнечное затмение с помощью МГУ
Затмение Солнца Сатурном 15 сентября 2006 года. Фото межпланетной станции Кассини с расстояния 2,2 млн. км
В древние времена солнечное затмение вызывало у наших предков панику и суеверный страх. Многие народы полагали, что оно выступает предзнаменованием каких-то несчастий или является гневом богов.
В наше время наука обладает достаточными возможностями, чтобы объяснить суть этого астрономического чуда и выявить причины его происхождения. Что же такое затмение Солнца? Почему оно происходит?
Солнечное затмение представляет собой природное явление, происходящее в тех случаях, когда Луна закрывает солнечный диск от наблюдающих. Если Солнце прячется полностью, то на нашей планете становится темно, а на небосклоне можно увидеть звезды.
В этот момент немного снижается температура воздуха, животные начинают проявлять беспокойство, отдельные растения сворачивают листву, птицы прекращают пение, испуганные неожиданной темнотой.
Затмения Солнца всегда фиксируются в период новолуния, когда сторона Луны, обращенная к нашей планете, не освещается солнечным светом. Благодаря этому возникает ощущение, будто на Солнце появляется черное пятно.
Поскольку Луна имеет меньший диаметр, чем Земля, затмения можно увидеть только в отдельных местах планеты, причем полоса затемнения не превышает ширины в 200 км. Полная фаза темноты продолжается не больше нескольких минут, после чего Солнце в своем естественном ритме.
Как происходит солнечное затмение?
Затмение Солнца – явление уникальное и достаточно редкое. Несмотря на то что солнечный диаметр в сотни раз превышает диаметральные показатели Луны, с земной поверхности кажется, будто оба небесных тела имеют примерно одинаковые размеры. Это связано с тем, что Солнце находится на расстоянии в 400 раз дальше нашего спутника.
В определенные периоды лунный диск выглядит больше солнечного, в результате чего закрывает собой светило. Такие моменты случаются, когда новолуние происходит рядом с так называемыми лунными узлами – точками, в которых пересекаются лунная и солнечная орбиты.
Для астронавтов, находящихся на космической станции, затмение выглядит как лунная тень, падающая на отдельные участки поверхности Земли. Она напоминает сходящийся конус и двигается по планете со скоростью порядка 1 километра в секунду.
С земного шара Солнце кажется черным пятном, вокруг которого возникает корона – светящиеся слои солнечной атмосферы, невидимые глазом в стандартных условиях.
Какие бывают затмения Солнца?
В соответствии с астрономической классификацией, различают полные и частные затмения. В случае с полным затемнением Луна закрывает всё Солнце, а люди, наблюдающие за явлением, попадают в полосу лунной тени.
Если говорить о частных затмениях, то в такой ситуации не по центру солнечного диска, а по одному из его краев, тогда как наблюдающие стоят в стороне от затененной полосы – на расстоянии до 2000 км. При этом небосвод не так сильно темнеет, звезды же практически незаметны.
Кроме частных и полных, затмения могут быть кольцеобразными. Подобное явление происходит тогда, когда лунная тень не достигает земной поверхности. Зрители видят, как Луна пересекает центр Солнца, но при этом лунный диск кажется меньше солнечного и не закрывает его в полной мере.
Интересно, что одно и то же затмение в различных частях планеты может выглядеть как кольцеобразное либо как полное. Довольно редким считается гибридное затмение, при котором вокруг нашего спутника видны края солнечного диска, но при этом небосвод остается светлым, без звезд и короны.
Как часто происходят солнечные затмения?
В одних местах планеты это чудо можно увидеть достаточно часто, в других – крайне редко. В среднем ежегодно на земном шаре происходит от двух до пяти затмений.
Все они просчитываются заблаговременно, поэтому астрономы тщательно готовятся к каждому явлению, а в места, где ожидаются затмения, снаряжаются специальные экспедиции. Каждую сотню лет Луна закрывает Солнце в среднем 237 раз, при этом большинство затмений относится к частным.