Наблюдения Луны объяснили причины затмений. Ясно, что затмения Солнца могут произойти только во время новолуния, то есть тогда, когда Луна находится между Землей и Солнцем.
Луна преграждает свет Солнца, отбрасывая на Землю тень. В тех местах, по которым эта тень проходит, и наблюдается солнечное затмение.
Теневая полоса шириной в 200-250 километров, сопровождаемая более широкой полутенью, с большой скоростью пробегает по земной поверхности. Там, где тень наиболее густа и темна, наблюдается полное солнечное затмение; оно может продолжаться, самое большее, около 8 минут: там же, где ложится полутень, наблюдается уже не полное, а частное, частичное затмение. И за пределами этой полутени никакого затмения уже нельзя обнаружить - Солнце светит там по-прежнему.
Так люди, наконец, узнали, почему происходит солнечное затмение и, вычислив расстояние от Земли до Луны, равное 380 тысячам километров, зная скорости движения Луны вокруг Земли в Земли вокруг Солнца, уже могли с абсолютной точностью определять, когда и где будут видны солнечные затмения.
И когда людям стали понятны эти таинственные до тех пор небесные явления, люди поняли и то, что многое, о чем говорится в священном писании, не соответствует действительности. Существует сказка, что в день смерти Христа Солнце померкло и царила «тьма на всей Земле от часа шестого до часа девятого». А мы знаем, что этого не могло быть. Для этого надо было совершить другое чудо - остановить на три часа движение небесных светил. Но это такая же нелепость, как сказка об Иисусе Навине, приказавшем Солнцу остановиться.
Зная причину солнечного затмения, легко определить, почему бывают затмения Луны.
Лунные затмения, как мы можем представить себе, могут случиться только во время полнолуния, то ость тогда, когда Земля находится между Солнцем и Луной. Попадая в тень, отбрасываемую нашей планетой в пространство, спутник Земли - Луна - затмевается, а так как Земля во много раз больше Луны, то Луна уже не на несколько минут, а на два-три часа входит в густую тень Земли и скрывается из наших глаз.
Затмения Луны люди умели предсказывать еще две тысячи лет тому назад. Многовековые наблюдения за небом позволили установить строгую, но довольно сложную периодичность лунных и солнечных затмений. Но почему они происходили - это было неизвестно. Только после открытий Коперника. Галилея, Кеплера и многих других замечательных астрономов стало возможным с точностью до секунды предсказывать начало, продолжительность и место солнечных и лунных затмений. Почти с такой же точностью можно установить, когда именно происходили солнечные и лунные затмения - сто, триста, тысячу или десятки тысяч лет назад: в канун ли боя русского войска, князя Игоря с половцами, в день ли рождения египетского фараона Псаметиха или в то отдаленное утро, когда прародитель современного человека впервые вооружил свою руку камнем.
Таким образом, мы можем заключить, что солнечные или лунные затмения вовсе не представляют собою каких-то необыкновенных небесных явлений. Они закономерны, и ничего сверхъестественного в этих явлениях, разумеется, нет и быть не может.
Затмения Луны и Солнца к тому же случаются довольно часто. Ежегодно на земном шаре происходит несколько таких затмений. Солнечные затмения, конечно, наблюдаются только в определенных местах: там, где по земному шару пробегает тень Луны, затмевающая свет Солнца.
Диски, стеклышки от сосудов из темного стекла и другие приспособления идут в ход, когда наступает этот загадочный природный феномен. Толпы людей, устроившись поудобнее и затаив дыхание наблюдают, как Луна на некоторое время практически застилает Солнце, оставляя лишь его светящийся контур. Явление поистине величественное, именно поэтому, несмотря на то, что в процессе солнечного затмения ничего не меняется с годами, люди все равно каждый раз с интересом наблюдают за этим событием.
Научное объяснение солнечному затмению такое: все планеты вращаются вокруг Солнца и, в определенный период, Луна находится в таком положении от Земли, что полностью закрывает Солнце. Специалисты способны до секунды определить время такого положения Луны относительно Земли и Солнца. При солнечном затмении тень от Луны ложится на определенную часть Земной поверхности, ее радиус около 200 км. Если человек находится в этой черте, то он может наблюдать полное отсутствие Солнца, когда фактически наступает ночь: на улице темнеет, перестают петь птицы, удивленные резко наступившей темнотой, а на небе можно видеть яркие звезды. Те, кто находится рядом с полосой затмения, могут наблюдать лишь частичное потемнение.
Данный природный феномен происходит только в новолуние, когда планеты выстраиваются в ряд, а Солнце не освещает Луну, и она выглядит как большой черный круг, закрывающий Солнце. В связи с тем, что орбита Луны имеет форму эллипса, планета может по-разному закрывать Солнце во время затмения – полностью скрыть его от глаз наблюдателей, всего на мгновение заслонить собой и закрыть так, что по контуру Луны останется сияющая полоска Солнца. Иногда Луна закрывает Солнце так, что вокруг солнечной планеты вспыхивает потрясающее свечение, образующееся благодаря внешним слоям атмосферы Солнца, которые невозможно увидеть при солнечном свете. Оно носит название «корона солнца».
В ранние времена Солнечные затмения считались определенными предзнаменованиями. Люди были настолько суеверны, что приписывали природному явлению тайный смысл, соотносили его с происходящими событиями. Жители Китая считали, что в это время Солнце пытается поглотить огромный черный дракон и чтобы отпугнуть его принято бить в барабаны как можно громче. Знамение описывается в «Слове о полку Игореве», когда воинов накрыло тьмой. Со временем причина Солнечных затмений была установлена, и астрологи пытались с точностью просчитать время и координаты данного явления, а за ошибку могли поплатиться головой. Именно изучение Солнечного затмения послужило началом многочисленных открытий в области астрономии и физики. Во время полного затмения в Индии был открыт новый химический элемент – гелий. В Египте же во время одного затмения вблизи Солнца была замечена комета, которую в последующем так и назвали – Комета затмения. А «корона солнца» позволила увидеть ближайшие окрестности планеты с помощью запущенного спутника.
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:
Наверняка, почти все слышали о солнечных затмениях, а и иногда лично наблюдали это явление, которое приводило в ужас людей ещё несколько столетий назад. И хотя астрономы раскрыли тайну этого явления, существует множество интереснейших фактов о солнечных затмениях, и это факты могут удивить даже тех, кто был прилежным учеником на уроках астрономии.
1. Тень Луны
Солнечное затмение происходит, когда Луна проходит перед Солнцем и бросает тень на Землю. Это связано с тем, что расстояние между Солнцем и Землей примерно в 400 раз превышает расстояние Луны от Солнца. Диаметр Солнца также примерно в 400 раз больше, чем у Луны. Благодаря подобному, Солнце и Луна имеют одинаковый размер при наблюдении с Земли. Когда Луна проходит перед Солнцем, она блокирует его свет, видимый с Земли.
2. Частичное, кольцевое и общее
Существует три разных типа солнечного затмения: частичное, кольцевое и общее. Частичное солнечное затмение - это когда Луна «не идеально совпадает» с Солнцем. Кольцевое солнечное затмение - когда Луна и Солнце находятся на одной линии, но либо Луна в данный момент пребывает дальше от Земли, либо Земля находится ближе к Солнцу. В этой ситуации кажущийся размер Луны меньше, чем у Солнца, что приводит к появлению яркого кольца, окружающего темную Луну. Полное затмение - это когда Луна полностью закрывает Солнце.
3. Звезды днём
На дневном небе появляются звезды. Поскольку затмение приводит к тому, что днем становится темнее, на небе будут видны планеты и звезды, обычно скрытые светом Солнца. В первую очередь, стоит искать Марс, Меркурий, Юпитер и Венеру.
4. Защита глаз
Нельзя смотреть на затмение без защиты глаз. Если смотреть прямо на солнце, не защитив при этом глаза, то это очень опасно. Это может даже привести к слепоте.
5. Только в новолуние
Солнечное затмение происходит только во время новолуния. Подобное происходит потому, что Луна должна находиться между Солнцем и Землей, чтобы произошло затмение. Единственная лунная фаза, когда это происходит, это новолуние.
6. Исключение в 5°
Хотя затмения происходят во время новолуний, они встречаются не во время каждого новолуния. Это связано с тем, что орбита Луны наклонена на 5 градусов по отношению к орбите Земли вокруг Солнца. Затмения происходят только тогда, когда пересекаются «пути» Земли, Солнца и Луны (это пересечение называется «узлом»). Обычно Солнце находится выше или ниже «узла», поэтому и не происходит затмения.
7. Блики, тишина и падение температуры
Во время затмения происходят странные вещи. По мере приближения затмения можно столкнуться со странными явлениями. К примеру, по всему горизонту можно увидеть области, более светлые, чем небо вокруг солнца, тени, которые выглядят по-другому. Также перестают щебетать птицы, и наблюдается падение температуры примерно на 1-5 градусов.
8. «Кости оракула»
Китай опубликовал первые известные записи солнечных затмений. Эти данные о солнечных затмениях были запечатлены на кусках кости, которые впоследствии назвали «Костями оракула». Они датируются примерно 1050 г. до н.э.
9. Нет луны - нет затмений
Примерно через миллион лет солнечные затмения не будут заметны.Это случится потому, что Луна медленно отдаляется от Земли.
10. Везунчик Кэмпбелл
Канадский астроном и знаменитый охотник за затмениями Джон Вуд Кэмпбелл путешествовал по миру в течение 50 лет, пытаясь увидеть 12 разных затмений. И каждый раз он сталкивался с пасмурным небом.
Cолнечные затмения происходят, когда Луна при своем движении вокруг Солнца полностью или частично заслоняет Солнце. Видимые диаметры Солнца и Луны почти одинаковы, поэтому Луна заслоняет Солнце полностью. Но видно это с Земли в полосе полной фазы. По обе стороны полосы полной фазы наблюдается частное солнечное затмение.
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. 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.
Следующие места и даты наблюдений полных солнечных затмений:
- 2016 год 09 марта Индонезия
- 2017 год 21 августа США
- 2019 год 02 июля Чили, Аргентина
- 2020 год 14 декабря Чили, Аргентина
- 2024 год 08 апреля Мексика, США, Канада
Астрономическая классификация солнечных затмений
- Полное - затмение хотя бы где-то на поверхности Земли может наблюдаться как полное. Когда наблюдатель находится в тени от Луны, он наблюдает полное солнечное затмение
- Частное солнечное затмение - когда наблюдатель находится в области полутени
- 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.
Полное лунное затмение происходит, когда Луна попадает в конус земной тени
Полное лунное затмение может длиться 1.5–2 часа. Его можно наблюдать со всего ночного полушария Земли, где Луна в момент затмения находилась над горизонтом. Поэтому в данной местности полные лунные затмения удается наблюдать значительно чаще солнечных. Во время полного лунного затмения Луны лунный диск остается видимым, но приобретает темно-красный оттенок.
Солнечное затмение происходит в новолуние, а лунное - в полнолуние. Чаще всего в году бывает два лунных и два солнечных затмения. Максимально возможное число затмений - семь. Через определенный промежуток времени лунные и солнечные затмения повторяются в том же порядке. Этот промежукток был назван саросом, что в переводе с египетского означает - повторение. Сарос составляет примерно 18 лет, 11 дней. В течении каждого сароса происходит 70 затмений, из них 42 солнечных и 28 лунных. Полные солнечные затмения с определенной местности наблюдаются реже, чем лунные, один раз в 200–300 лет.