Солнечные затмения - одно из самых ярких и запоминающихся природных явлений. Человек с давних времён стремился распознать неизведанную суть данного явления. Одно из первых в мире описаний солнечного затмения относится к 721 г. до н. э. Примечательно, что древнее описание практически ничем не отличается от современного и звучит примерно так: «Солнечное затмение — явление, когда Луна оказывается точно между Землёй и Солнцем, от чего часть земной поверхности укрывается её тенью».Мы, как правило, обращаем внимание только на полные затмения, когда солнечный диск полностью закрывается чёрным диском луны, и заметен только благодаря свечению короны вокруг него.
Как и когда происходят солнечные затмения?
Солнечные затмения возможны только при новолуниях, когда Луна проходит ровно между Землёй и Солнцем, но далеко не при всех, поскольку Луна может отходить от эклиптики, по который проходит видимый путь Солнца, на 5,2°. Диаметры солнечных и лунных дисков близки к 0,5° и, таким образом, затмения Солнца Луной не всегда осуществимы. Но если затмение и случается, то оно видно далеко не из всех районов дневного полушария Земли, т.к. из-за своих небольших размеров, луна не может скрыть Солнце от всего полушария Земли. Солнце дальше от Земли, чем Луна примерно в 390 раз но его диаметр 1,392 млн км почти в 400 раз превышает диаметр Луны (3476 км) и поэтому освещаемая солнцем Луна отбрасывает в пространство сходящийся конус тени и окружающий его расходящийся конус полутени. Когда эти конусы попадают на земную поверхность, лунная тень и полутень падают на неё и на Земле происходит солнечное затмение.
Наступление солнечных затмений зависит от сочетания трёх периодов: периода смены лунных фаз или синодического месяца (29,5306 сут), периода возвращения Луны к одному из лунных узлов (точки пересечения орбиты Луны с эклиптикой - пути, по которому происходит видимое годичное движение Солнца) или драконического месяца (27,2122 сут) и периода возвращения Солнца к тому же лунному узлу или драконического года (346,62 сут). Каждое солнечное затмение повторяется через один сарос, который равен 6585,3 дня или 18 лет 11 дней 8 часов. За один сарос бывает в среднем 42-43 солнечных затмения из которых 14 полных, 13-14 кольцеобразных и 15 частных. Но по истечении сароса каждое затмение повторяется в других условиях, т.к. сарос не содержит целого числа суток, а за избыток 8 часов (сверх 6585 дней). Земля повернётся 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 немного других расстояниях от лунного узла. Таким образом, в год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из которых не более двух — полные или кольцеобразные.
В среднем за 100 лет происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 - частные, 63 - полные, 14 - кольцеобразные. В разные годы лунная тень пробегает по разным районам земной поверхности и поэтому в определённом районе Земли затмения большой фазы случаются редко. Ещё реже случаются полные затмения в одном и том же районе – в среднем каждые 300-400 лет, хотя бывают исключения. Как например, в районе г.Бийска, за период с 1981 по 2008 год наблюдалось целых три полных солнечных затмения: 31 июля 1981 года, 29 марта 2006 года и 1 августа 2008. Интересно, что интервал между двумя последними затмениями составил там всего около 2,5 лет.
Почти полные, то есть частные затмения большой фазы, около 0,9 и более, случаются гораздо чаще полных: в среднем каждые 30-50 лет (последние были в Петербурге в 1887, 1912, 1914, 1945, 1990 гг., следующие такие будут в 2039, 2048, 2061 гг.). То есть человек в течение жизни имеет шанс увидеть 1-2 таких затмения. «Почти полные» солнечные затмения заметны всегда - даже в пасмурную погоду потемнение неба может быть существенным, вплоть до небольших сумерек.
Исторические затмения
Последние полные солнечные затмения, которые можно было наблюдать с территории Санкт-Петербурга (рассчитаны для Пулковской обсерватории) были в: 273 г. до н. э., 109 г. до н. э. 228 г. н.э. 594 г., 1185 г., 1706 г.
Два последних затмения зафиксированы в истории. 1 мая 1185 - через территорию, на которой сейчас находится Санкт-Петербург, проходила полоса знаменитого солнечного затмения из "Слова о полку Игореве". Это затмение было расценено князем Игорем как предвестник беды. Сам князь и его дружина находились значительно южнее полосы полного затмения и могли наблюдать только частное затмение. Максимальная фаза затмения, которую могли наблюдать герои «Слова о полку Игореве», составляла 0,8. Данное затмение отмечено в Лаврентьевской летописи и аналогичным образом во многих других летописях, в частности, в Новгородской первой летописи, как полное (происшедшее вечером 1 мая 6694 (1185 года) (ПСРЛ, т. I, стб. 396). Вероятное происхождение свидетельства - Великий Новгород, где затмение было полным. Некоторые исследователи в описании этого затмения в ряде летописей («из рогъ его яко угль жаровъ исхожаше» Лаврентьевская летопись) видят редкое упоминание наблюдения протуберанцев.
1(12) мая 1706 г. - одно из первых затмений, о котором русские люди знали заранее благодаря предпринятым Петром I просветительским мерам. Пётр I в преддверии солнечного затмения 1 мая 1706 года (по старому стилю), в только что основанном Санкт-Петербурге оно было почти что полным, написал замечательное письмо адмиралу Фёдору Алексеевичу Головину: «Господин адмирал. Будущего месяца в первый день будет великое солнечное затмение. Тот ради изволь сие пор аз гласить в наших людях, что когда оное будет, дабы за чудо не поставили. Понеже когда люди про то ведают прежде, то не есть уже чудо. Так как затмение произошло во время Великой северной войны, Пётр заблаговременно разослал много писем своим приближённым, в которых просил, чтобы они старались распространять в народе здравые понятия о предстоящем затмении.»
Результатом печатного оповещения о затмении и переписки Петра было то, что многие, вероятно, подготовились внимательно наблюдать данное затмение. Сохранилось любопытное письмо Кирилла Нарышкина Петру, в котором он сообщает: «Благодарю ваше величество за письмо о затмении Солнца. Оно было во Пскове 1 мая; начало темнеть в 10 ч. 43 м. пополуночи, все померкло в 11 ч. 35 м. Так было темно, что нельзя было увидеть человека в 10 саженях в лицо. Такой темноты было 9 минут».
Первые организованные наблюдения: кольцеобразное затмение 13(25) июля 1748 г.
25 июля 1748 г. в результате наблюдения данного затмения, видимого на большей части территории Европы, представилась наконец возможность решить актуальный в то время вопрос об атмосфере Луны. Было заранее опубликовано специальное «Обращение к астрономам о кольцевом затмении Солнца, которое ожидается 25 июля 1748 г.» (автор - Ж. Н. Делиль). В нём подробно излагалась методика наблюдения моментов контактов и ширины кольца, предлагалось держать их постоянно в центре поля зрения телескопа и пользоваться не очень сильно закопчённым стеклом.
«Обращение» было разослано очень широкому кругу учёных. Получили его и все прежние сотрудники Делиля по Петербургской Академии наук, как продолжавшие работать в Петербурге, так и находившиеся в Германии (Л. Эйлер, Г. В. Крафт, Г. Гейнзиус). Все они активно откликнулись на призыв к наблюдениям. Для наблюдения этого затмения в Санкт-Петербурге специально была восстановлена обсерватория, сильно пострадавшая за год до этого во время пожара. Наблюдения на восстановленной обсерватории проводились в весьма торжественной обстановке. Астрономические наблюдения вёл Н. И. Попов, в наблюдениях принимали участие также его друзья — профессор химии М. В. Ломоносов, взявший на себя метеорологические наблюдения, и профессор философии И. А. Браун, помогавший Попову в астрономических наблюдениях.
Наблюдения проводились двумя методами: непосредственно через 8-футовую астрономическую трубу и на экране, куда с помощью 6-футовой астрономической трубы было спроецировано изображение Солнца, предназначенное, вероятно, в основном для президента. В момент наступления наибольшей фазы затмения появилось светлое солнечное кольцо, окружённое радужной каёмкой, которое Попов и Браун наблюдали через 14-футовую трубу, дававшую большее увеличение. Затмение продолжалось с 11 час. 49 мин. 11 сек. до 2 час. 31 мин. 33 сек. (по истинному времени). Ломоносов следил за изменениями температуры воздуха и атмосферным давлением, снимая показания термометра и барометра через каждые 5 мин. во время затмения и через каждые 10 мин. после конца затмения. Результатом наблюдений стал вывод, что атмосферы на Луне нет.
Результаты наблюдений были опубликованы в «Новых комментариях» в статье на латинском языке: «Наблюдение солнечного затмения 1748 г. дня 14/25 месяца июля на восстановленной императорской астрономической обсерватории, которая находится в Петербурге, сделанное в присутствии сиятельнейшего графа Разумовского, президента Академии наук». В статье отмечалось, что это — первое наблюдение на восстановленной обсерватории; сообщалось также о проведении линии меридиана, об исправлении секундных часов обсерватории по истинному движению Солнца.
Солнечные затмения глазами пулковских астрономов
За время существования Пулковской обсерватории (начиная с 1839 года и заканчивая сегодняшним днём) можно было наблюдать 65 частных солнечных затмений, включая те, фаза которых превышала 0,9: в 1887 г. (92%),1912 г. (0,97), 1914 г. (0,93), 1945 г. (0,98), 1990 г. (0,97). Однако, полных затмений, которых можно было бы наблюдать из Пулковской обсерватории, за 181 год её существования не было. Первый пулковский астроном, зафиксировавший солнечное затмение, в 1851 году, был О. В. Струве, сын основателя и первого директора Пулковской обсерватории В. Я. Струве.
Для наблюдения полного солнечного затмения 28 июля 1851 г. Российская Академия наук направила экспедицию в Ломжу (Польша) во главе с О. В. Струве. Из своих наблюдений О. В. Струве сделал вывод, что протуберанцы принадлежат Солнцу, так как при перемещении Луны они с одной стороны скрывались за её диском, а с другой стороны появлялись. Этот вывод был окончательно подтверждён при наблюдениях затмения 18 июля 1860 г., производившихся пулковскими астрономами О. В. Струве и Виннеке. После этого затмения А.П. Ганский, изучив ряд снимков короны, полученных во время прежних затмений (начиная с 1860 г.), нашёл замечательную зависимость форм короны от пятнообразовательной деятельности Солнца.
28 июля (9 августа) 1896 года Академия наук снарядила экспедицию на Новую Землю (в составе пулковских астрономов О.А.Баклунда, С.К.Костинского, А.П.Ганского из Одессы и академика Б.Б.Голицына), вторая экспедиция от Пулковской обсерватории отправилась на Дальний Восток (село Орловское на Амуре) (А.А.Белопольский, Ф.Ф.Витрам и А.Р.Орбинский).А.А. Белопольский подтвердил окончательно связь корональных лучей с протуберанцами. Фотографии короны, полученные в 1898 г., дали возможность произвести первые определения закона падения её яркости с расстоянием от солнечного края. Одним из первых астрономов, с 1888 года работавшим в Пулковской обсерватории и возглавлявшим её в 1916-1919 гг., чьи наблюдения солнечного затмения зафиксированы, стал Аристарх Аполлонович Белопольский. В 1887 году учёному удалось сфотографировать солнечное затмение. Именно тогда он получил фотографии солнечной короны.
Не осталось без внимания пулковских астрономов и затмение 4(17) апреля 1912 года. В своей книге «Шестьдесят лет у телескопа» пулковский астроном Г.А. Тихов так описывает это затмение: «Семнадцатого апреля 1912 года в Пулкове наблюдали частное солнечное затмение. Я весьма тщательно к нему подготовился и привлёк к этому Сергея Константиновича Костинского. Он согласился сделать в момент наибольшей фазы снимок на нормальном астрографе. Я же на бредихинском астрографе получил главные линии хромосферы и протуберанцев. Успех был полный, чему способствовала совершенно ясная погода. Это меня окрылило, и я решил готовиться к наблюдению полного затмения 21 августа 1914 года. Полоса затмения должна была пройти по западным губерниям Европейской России».
Пулковские астрономы принимали участие и в наблюдении полного затмения 19 июня 1936 года. Для наблюдения затмения на территории СССР были организованы 28 советских (17 астрономических и 11 геофизических) и 12 иностранных экспедиций. В экспедициях работали 370 астрономов, в том числе около 70 иностранцев. Подготовка к работе экспедиций во время затмения по единой программе шла в течение 2 лет под руководством специальной комиссии при АН СССР. Для наблюдений отечественными специалистами в Ленинградском астрономическом институте были созданы 6 одинаковых коронографов с диаметром 100 мм и фокусным расстоянием 5 м, которыми были снабжены экспедиции Пулковской и других обсерваторий, а также ГАИШ, Московского отделения Всесоюзного астрономо-геодезического общества. Кроме наземных станций, наблюдения выполнялись также с аэростатов и самолётов.
Пулковская обсерватория, вместе с её отделением в Симеизе, направила три экспедиции: одну под руководством директора обсерватории Б. П. Герасимовича (он же был председателем комиссии АН СССР по организации наблюдений затмения) для исследований хромосферы и протуберанцев — в Оренбургскую область (пос. Акбулак), вторую под руководством Г. А. Тихова — также в Оренбургскую обл. (с. Сара), третью (под началом И. А. Балановского) — в Омск для наблюдений короны. Экспедиция ГАИШ в пос. Бочкарёво возле г. Куйбышева Дальневосточного (ныне Белогорска Амурской обл.) занималась спектрографией хромосферы и короны и поляриметрией короны, а также проверкой эффекта Эйнштейна (отклонения света в гравитационном поле Солнца); наблюдения второй экспедиции ГАИШ под Кустанаем были малоудачны по метеоусловиям. Вместе с одной из пулковских экспедиций в Акбулаке работала американская экспедиция в составе 24 человек под руководством Дональда Мензела. Вместе со второй пулковской экспедицией в Саре работала экспедиция из 4 итальянских астрономов под руководством Джорджио Абетти.
Сразу после войны, 9 июля 1945 года произошло полное солнечное затмение с максимальной фазой 1,018 (в Пулково - 0,978). Ближайшей к Пулкову точкой, откуда можно было наблюдать максимальную фазу данного затмения, стал карельский город Сортавала. Этому посвящена картина художника, астронома и педагога Сергея Викторовича Дроздова (1902-1976) «Солнечное затмение в г. Сортавала 9 июля 1945 г.».
Одним из самых сильных (0,95)затмений XX века, видимым из Санкт-Петербурга – Ленинграда, было затмение 22 июля 1990 года. Полоса прошла от Финляндии севернее Ленинграда (в Пулково можно было также наблюдать очень сильное затмение, но на самом рассвете), захватила южную оконечность Кольского полуострова, прошла по Белому морю и через Соловецкие острова, затем пересекла южную оконечность Новой Земли, полуостров Таймыр, нижнее течение Колымы и север Магаданской области, чтобы закончиться в районе Алеутских островов. Вдоль всей полосы метеоусловия оказались крайне неблагоприятными. На западе, в районе Белого моря надежды на разрывы в облаках были, но вскоре после восхода Солнца восточная часть неба затянулась облаками. Возможно, из-за плохих метеоусловий, а также из-за неблагоприятных условий видимости (на восходе солнца), сведения о наблюдении данного затмения из Ленинграда и Пулкова отсутствуют.
Первое солнечное затмение, которое удалось наблюдать автору, было утром 31 мая 2003 года. В это время шли торжества по случаю 300-летия Санкт-Петербурга, погода стояла переменчивая и я не надеялся, что увижу его. Но в последний день мая в связи с торжествами был предпринят разгон облаков, благодаря которому удалось отнаблюдать основные фазы затмения.
Ещё одно довольно сильное затмение (20 марта 2015 г., 0,74) наблюдалось как в самой Пулковской обсерватории, так и нескольких районах Ленинградской области специально организованными группами астрономов-любителей. Наблюдения в разных районах позволили увидеть все фазы затмения, несмотря на не очень благоприятную погоду. В Пулковской обсерватории на центральной башне Главного здания в этот день была устроена специальная экскурсия, на которую были приглашены сотрудники обсерватории, жители и гости посёлка Пулковской обсерватории, а также журналисты центральных телеканалов и других СМИ. Наблюдения затмения проводились на 200-мм рефракторе, с проекцией изображения на экран. Также наблюдения и фотографирования затмения велись и через затемнённые полупрозрачные стёкла.
Последнее на момент написание статьи затмение имело место 11 августа 2018г. Но оно было очень слабым (всего 7%) и не вызвало большого интереса.
Спасибо за прочтение!
О том, какие затмения посетят Петербург в будущем, можно узнать в этой статье
© Георгий Хохлов
