Лунное и солнечное затмение

Солнечное затмение

Солнечные затмения упоминаются уже в античных источниках.
Солнечное затмение возможно только в новолуние, когда сторона Луны, обращенная к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны только в том случае, 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. 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. Для земного наблюдателя полная фаза затмения длится не более нескольких минут. Минимальная скорость движения лунной тени по земной поверхности составляет чуть более 1 км/с.
Наблюдатели, которые находятся вблизи полосы полного затмения, могут видеть 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, звёзды не появляются. Частное затмение может наблюдаться на расстоянии порядка двух тысяч километров от зоны полного затмения.

Астрономические характеристики солнечных затмений

Полным называется такое затмение, если оно может наблюдаться как полное хотя бы где-то на поверхности Земли.
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. 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. При кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, поэтому 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).
Солнечные затмения можно предсказать. Учеными давно уже просчитаны затмения на много лет вперед. В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из них не более двух — полные или кольцеобразные. В среднем за сто лет происходит 237 солнечных затмений разного типа.

Например, в Москве с XI по XVIII вв. полных солнечных затмений было всего 3. В 1887 г. также было полное затмение. Очень сильное затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года. Следующее полное солнечное затмение ожидается в Москве 16 октября 2126 года.

Как наблюдать солнечное затмение

Особое внимание при наблюдении солнечного затмения нужно уделить защите глаз от солнечного света. Для этого рекомендуется использовать специальные светофильтры, покрытые тонким слоем металла. Можно применить один-два слоя качественной чёрно-белой фотоплёнки, покрытой серебром. Полное солнечное затмение можно наблюдать через оптические приборы даже без затемняющих экранов, но при малейших признаках окончания затмения нужно немедленно прекратить наблюдение. Даже тоненькая полоска света, многократно усиленная через бинокль, может нанести непоправимый вред сетчатке глаза, а потому специалисты настоятельно рекомендуют использовать затемняющие светофильтры.

Лунное затмение

Лунное затмение наступает, когда Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй. Это хорошо видно на представленной схеме. Диаметр пятна тени Земли составляет около 2,5 диаметров Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком. В каждый момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается фазой затмения Ф. Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, затмение называется полным лунным затмением, когда частично — частным затмением. Два необходимых и достаточных условия наступления лунного затмения — полнолуние и близость Земли к лунному узлу (точка пересечения орбиты Луны с эклиптикой).

Наблюдение лунных затмений

Полное

Может наблюдаться на половине территории Земли там, где на момент затмения Луна находится над горизонтом. Вид затемнённой Луны с любой точки наблюдения почти одинаков. Максимальная возможная продолжительность полной фазы лунного затмения составляет 108 минут (например, 16 июля 2000 г.) Но во время даже полного затмения Луна не исчезает полностью, а становится тёмно-красной. Это 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. Земная атмосфера наиболее прозрачна для лучей красно-оранжевой части спектра, поэтому именно эти лучи в большей мере достигают поверхности Луны при затмении. А вот если бы в момент затмения Луны (полного или частичного) наблюдатель находился на Луне, то он смог бы увидеть полное солнечное затмение (затмение Солнца Землей).

Частное

Если Луна попадает в полную тень Земли только частично, то наблюдается частное затмение.

При нём часть Луны является тёмной, а часть даже в максимальной фазе остаётся в полутени и освещается солнечными лучами.

Полутеневое

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.
Лунные затмения можно предсказать. Каждый год происходят как минимум два лунных затмения, однако в связи с несовпадением плоскостей лунной и земной орбит, их фазы отличаются. Затмения повторяются в прежнем порядке каждые 6585⅓ дней (или 18 лет 11 дней и ~8 часов — это период называется 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.

Солнечные и лунные затмения

В своем движении Луна часто заслоняет (или, как говорят астрономы, покрывает) звезды зодиакальных созвездий.

Значительно реже происходят покрытия Луной планет и Солнца. Покрытие Солнца Луной называется солнечным затмением.

Солнечное затмение имеет различный вид для разных точек земной поверхности. Так как диаметр Луны в 400 раз меньше диаметра Солнца и Луна примерно в 400 раз находится ближе к Земле, то на небе Солнце и Луна кажутся дисками одинакового размера. Поэтому при полном солнечном затмении Луна может целиком покрыть яркую поверхность Солнца, оставляя при этом открытой солнечную атмосферу.

Рассмотрим схему полного солнечного затмения. Проходя между Солнцем и Землей, маленькая по размерам Луна не может полностью затенить Землю. Диск Солнца будет целиком закрыт только для наблюдателя А, находящегося внутри конуса лунной тени, максимальный диаметр которой на поверхности Земли не превышает 270 км. Только отсюда, с этой сравнительно узкой области земной поверхности, куда падает тень от Луны, будет видно полное солнечное затмение. Там же, куда падает полутень от Луны, внутри так называемого конуса лунной полутени, будет видно (для наблюдателей В и С) частное солнечное затмение.

Если в момент затмения Луна, перемещаясь по своей эллиптической орбите, будет находиться на значительном удалении от Земли, то видимый диск Луны окажется слишком малым, чтобы полностью покрыть Солнце. Тогда наблюдатель А сможет видеть вокруг темного диска Луны сияющий ободок солнечного диска. Это — кольцеобразное затмение. Для наблюдателей В и С такое солнечное затмение будет частным.

За пределами лунной полутени затмения вообще не наблюдаются. Солнечное затмение видно не на всей поверхности Земли, а только там, где пробегают тень и полутень Луны. Путь лунной тени по земной поверхности называется полосой полного солнечного затмения.

Лунные затмения происходят тогда, когда Луна попадает в земную тень, которая также имеет форму конуса и окружена полутенью. При частичном погружении Луны в земную тень лунное затмение называется частным теневым, а при полном погружении — полным теневым затмением. Так как земная тень направлена в сторону, противоположную Солнцу, Луна может пройти сквозь нее только в полнолуние. Луна постепенно погружается в земную тень своим левым краем. При полном затмении она становится бурого или темно-красного цвета, поскольку солнечный свет, преломляясь в земной атмосфере, освещает Луну преимущественно красными лучами, которые менее всего рассеиваютсяи ослабляются земной атмосферой.

Ежегодно происходит от двух до пяти солнечных затмений. В среднем в одном и том же месте Земли полное солнечное затмение можно наблюдать чрезвычайно редко — лишь раз в 200-300 лет, а продолжительность полного солнечного затмения не превышает 7 мин 31 с. Поэтому астрономы тщательно готовятся к наблюдениям затмения, чтобы в течение очень короткого времени успеть изучить внешние разреженные оболочки Солнца.

Как правило, ежегодно происходит одно-два лунных затмения, но выдаются годы, когда затмений совсем не бывает. Лунные затмения видны со всего ночного полушария Земли, где в это время Луна находится над горизонтом. Поэтому в каждой данной местности они наблюдаются чаще солнечных затмений, хотя происходят примерно в 1,5 раза реже. Максимальная продолжительность лунного затмения достигает 1 ч 47 мин.

Еще в VI в. до н. э. было установлено, что примерно через 18 лет и 11,3 суток все затмения будут повторяться в одной и той же последовательности. Этот период (период между затмениями) назвали саросом (греч. сарос — период, повторение).

Во время сароса в среднем происходит 70-71 затмение, из которых 42-43 солнечных (14 — полных, 13-14 — кольцеобразных и 15 — частных) и 28 — лунных.

Почему солнечные и лунные затмения бывают не каждый месяц? С чем связано явление сароса? Казалось бы, затмения должны происходить при каждом обороте Луны вокруг Земли. На самом деле такого не случается, так как плоскость лунной орбиты не совпадает с плоскостью эклиптики. Видимый путь движения Луны на небе пересекается с эклиптикой под углом в среднем 5°09′ — видимым путем движения Солнца на фоне звезд. Поэтому Луна во время новолуния или полнолуния может находиться далеко от плоскости эклиптики, и тогда ее диск пройдет выше или ниже диска Солнца или конуса тени Земли. Затмения же наступают только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения лунной орбиты с эклиптикой. В новолуние тень Луны не всегда падает на Землю.

Читать далее

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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Солнечные и лунные затмения — интереснейшие явления природы, знакомые человеку с глубокой древности. Они бывают сравнительно часто, но видны не из всех местностей земной поверхности и поэтому многим кажутся редкими.

Солнечные затмения происходят в новолуния, когда Луна, обращаясь вокруг Земли, оказывается между Землей и Солнцем и полностью или частично заслоняет его. Луна расположена ближе к Земле, чем Солнце, почти в 400 раз, и в то же время ее диаметр меньше диаметра Солнца также приблизительно в 400 раз. Поэтому видимые размеры Луны и Солнца почти одинаковы, и Луна может закрыть собой Солнце.

Казалось бы, солнечные затмения должны происходить через 29,53 сут, т. е. каждое новолуние (см. Фазы Луны и планет). На самом деле это не так.

Луна движется вокруг Земли с запада на восток, и ее видимый путь на небе пересекается под углом 5° с эклиптикой — видимым путем, по которому происходит кажущееся годичное перемещение Солнца на фоне зяезд из-за обращения Земли вокруг него. Точки пересечения лунного пути с эклиптикой называются лунными узлами и отстоят друг от друга на 180°. Лунные узлы все время смещаются по эклиптике к западу (т. е. навстречу движению Луны) на 19,3° за год, или на 1,5° за месяц. Поэтому Луна поочередно проходит лунные узлы (т. е. пересекает эклиптику) через каждые 13,6 сут и в середине этих промежутков времени удаляется от эклиптики на 5°. Когда новолуния происходят вдали от лунных узлов, Луна не закрывает Солнца (рис. 1, новолуния 1, 2, 6, 7, 8, 9, 13, 14). Но примерно через каждые полгода новолуния бывают вблизи лунных узлов, и тогда происходят солнечные затмения (рис. 1, новолуния 3, 4, 5, 10, И, 12).

Шарообразная Луна освещается Солнцем, и так как линейный, диаметр Луны почти в 400 раз меньше солнечного диаметра, то лунная тень имеет форму сходящегося круглого конуса и окружена расходящимся конусом полутени (рис. 2). Когда новолуние наступает на расстоянии не более 11° от лунного узла, то лунная тень и полутень падают на Землю в виде овальных пятен, которые с большой скоростью — около 1 км/с — пробегают по земной поверхности с запада на восток.

В районах земной поверхности, оказавшихся в лунной тени (А на рис. 2), видно полное солнечное затмение, т. е. Солнце полностью закрыто Луной. В местностях, покрытых полутенью (Б, С на рис. 2), происходит частное солнечное затмение: из южной зоны С полутени видна закрытой северная (верхняя) часть солнечного диска, а из северной зоны В — южная (нижняя) его часть. За границей лунной полутени затмения вообще не происходит. Таким образом, солнечное затмение видно не на всей поверхности Земли, а только там, где пробегает тень и полутень Луны.

Путь лунной тени по земной поверхности называется полосой полного солнечного затмения. Ширина этой полосы и продолжительность полного солнечного затмения зависят от взаимных расстояний Солнца, Земли и Луны во время затмения. Чаще всего ее ширина бывает от 40 до 100 км, а продолжительность полной фазы затмения — 2-3 мин. Наибольшая же возможная ширина полосы полного затмения не превышает 270 км, длительность полного затмения доходит до 7 мин 31 с. Но такие затмения крайне редки.

Если во время солнечного затмения Луна находится в наибольшем удалении от Земли, то лунный диск будет немного меньше солнечного, и лунная тень не доходит до Земли. Вокруг темной Луны видно яркое кольцо незакрытой поверхности Солнца, т. е. произойдет кольцеобразное солнечное затмение (рис. 3, /4), которое может продолжаться до 12 мин.

По обе стороны от полосы полного или кольцеобразного затмения, иногда до расстояния почти в 3500 км, видно только частное затмение (В и С).

Полное и кольцеобразное солнечные затмения начинаются с частных фаз. Наблюдать затмение можно только сквозь темный светофильтр (темное стекло). Сквозь темное стекло хорошо видно, как Луна постепенно заслоняет Солнце с его правого края. Когда же Луна полностью закроет Солнце, т. е. только при полном затмении, наступает полумрак, на потемневшем небе появляются яркие звезды и планеты, а вокруг затмившегося Солнца видно красивое лучистое сияние жемчужного цвета — солнечная корона. По окончании полного (или кольцеобразного) затмения следуют убывающие частные фазы.

Когда новолуния наступают на расстоянии от 11 до 17° от лунного узла, то лунная тень проходит мимо Земли, а на земную поверхность падает только лунная полутень, и тогда в покрытых ею местностях происходит только частное затмение. При новолуниях же, наступающих на расстоянии более 18° от лунных узлов, тень и полутень Луны проходят мимо Земли и солнечных затмений вообще не происходит.

Так как новолуния вблизи лунных узлов наступают приблизительно через полгода (177—178 сут), то ежегодно обязательно бывает два солнечных затмения разного вида. Значительно реже могут наступать два новолуния подряд, разделенные промежутком времени в один месяц, по обе стороны от одного и того же лунного узла, и тогда у каждого узла произойдет по два частных затмения. На протяжении года их будет четыре, а в исключительных случаях даже пять. Такой случай произошел в 1935 г. и до 2206 г. больше не повторится.

Чаще всего за год бывает 2—3 солнечных затмения, причем одно из них, как правило, полное или кольцеобразное. Но так как в разные годы лунная тень пробегает по различным районам земной поверхности, то в каждом таком районе полные или кольцеобразные солнечные затмения происходят очень редко. Так, в окрестностях Москвы полное солнечное затмение было 19 августа 1887 г., а очередное произойдет лишь 16 октября 2126 г. Частные же солнечные затмения наблюдаются в среднем в каждой местности через 2—3 года.

Лунные затмения происходят тогда, когда Луна попадает в земную тень, которая также имеет форму круглого конуса и окружена полутенью (рис. 4). Так как земная тень направлена в сторону, противоположную Солнцу, то Луна может пройти сквозь нее только в полнолуния, когда они наступают вблизи одного из лунных узлов. Если полнолуние наступает на расстоянии не более 5° от узла, то Луна полностью погружается в земную тень, и происходит полное лунное затмение. Если же полнолуние наступает на расстоянии от 5 до 11° от узла, то лунное затмение бывает частным, т. е. Луна погружается в земную тень не полностью. При полнолуниях же, происходящих далее 11° от лунного узла, Луна в земную тень не попадает, а может пройти сквозь земную полутень. При этъм ослабления лунного света практически не произойдет, и такое затмение замечено не будет.

Луна постепенно погружается в земную тень своим левым краем. При полном затмении цвет Луны становится бурым или темно-красным, гПэскольку солнечный свет, преломляясь в земной атмосфере, все же слабо освещает Луну преимущественно красными лучами, так как они менее всего рассеиваются и ослабляются земной атмосферой. Полное лунное затмение может длиться до 1,8 ч, а вместе с предшествующими и последующими частными фазами — до 3,8 ч.

Как правило, каждый год происходит 1 — 2 лунных затмения, но бывают годы, когда затмений совсем нет. Лунные затмения видны со всего ночного полушария Земли, где в это время Луна находится над горизонтом. По этой причине в каждой местности они наблюдаются чаще солнечных, хотя происходят в 1,5 раза реже.

Еще в VI в. до н. э. астрономы установили, что через 6585 1/3 сут, что составляет 18 лет 11 1/3 сут (или 10 1/3 сут, если в этом периоде было 5 високосных лет), все затмения повторяются в одной и той же последовательности. Этот период повторения затмений называется саросом и позволяет заранее определить дни предстоящих затмений на много лет вперед. В течение одного сароса бывает 43 затмения Солнца и 28 затмений Луны. Прибавляя к датам затмений, наблюдавшихся в течение одного сароса, 18 лет 11 1/3 (или 10 1/3 сут), мы можем определить наступление затмений в будущем. Так, затмение Солнца, которое было 25 февраля 1952 г., повторилось 7 марта 1970 г., затем оно будет наблюдаться 18 марта 1988 г. и т. д. На основании сароса можно предсказать день затмения, но без точного указания места видимости и момента наступления. В настоящее время наступление затмений вычисляется с большой точностью на основе теории движения Луны.

Добавить комментарий

Закрыть меню