Ясный солнечный день. На небе ни облачка. Ярко светит высоко поднявшееся Солнце. Люди заняты своим повседневным трудом, не обращая внимания на привычное дневное светило. И вдруг среди бела дня происходит что-то необъяснимое. Сначала замечается какое-то странное небольшое ослабление солнечного света. Может быть, облако набежало на Солнце? Нет, небо абсолютно чистое, да и когда облако набегает на Солнце, то на земной поверхности видна движущаяся тень, а ее как раз и нет. Но солнечный свет явно ослабевает, и тогда, взглянув на Солнце, люди видят, как на него справа задвигается что-то черное, и оно имеет не привычный круглый, а серпообразный вид, как стареющая Луна. Вот уже от Солнца остается узенький яркий серпик, его лучи уже почти не согревают, становится прохладно. Еще несколько мгновений и над земной поверхностью с неимоверной быстротой проносится странная гигантская тень. Солнце совсем исчезает и становится темно, как в темные сумерки. День внезапно превратился в ночь, на потемневшем небе появляются яркие звезды, а на месте Солнца виден черный круг, окруженный растрепанным серебристым сиянием-солнечной короной. Наступило полное солнечное затмение. Может быть, сияние в небе короны вокруг Солнца подсказало в дальнейшем людям изображать богов и "святых" тоже с сиянием вокруг головы?
Солнечное затмение
Описание
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.
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. 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.
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).
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. Однако наибольшее число датированных описаний содержится в западно-европейских средневековых хрониках и анналах. Например, солнечное затмение упоминает Максимин Трирский, который записал, что в «538 г. 16 февраля, с первого до третьего часа было солнечное затмение».
Явления во время Солнечного затмения:
- Теневые волны (бегущие тени, англ. shadow bands)
- Чётки Бейли
- Бриллиантовое кольцо
- Серповидные тени (Камера-обскура)
Многочисленные отображения солнечного затмения на земле в тени листвы деревьев, получившиеся ввиду эффекта камеры-обскуры, создаваемого светом, проходящим через маленькие зазоры между листьями.
- Понижение температуры атмосферы
- Заревое кольцо
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)).
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 (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). Она относилась к числу околосолнечных комет из семейства Крейца.
Солнечные затмения в истории человечества.
В далекие от нас времена солнечные затмения вызывали у людей суеверный ужас. Не зная причин затмений, невежественные люди дорисовывали наблюдаемую картину своим воображением. Одни полагали, что солнечные затмения представляют собой особые знамения, другие видели в этом явлении нападение на Солнце огромного чудовища-дракона, пытающегося сожрать небесное светило. Малодушные в панике разбегались, стремясь укрыться от солнечного затмения и гнева богов, а более храбрые, стремясь спасти Солнце от дракона, быстро вооружались подручными средствами-бубнами, барабанами, кастрюлями, сковородками, луками со стрелами, копьями и камнями, словом, всем тем, что сразу попадалось под руку, и, подняв невообразимый шум, метали стрелы, копья и камни в чудовище. И к радости своей скоро обнаруживали, как из-за черной круглой заслонки на небе снова появляется узкий солнечный ceрп, исчезают звезды и лучистое сияние, быстро светлеет и наконец Солнце снова принимает свой обычный вид. С радостью люди расходились по своим делам, довольные тем, что спасли Солнце от несчастья. И если через много лет опять повторялось солнечное затмение, то, имея уже опыт в "спасении" Солнца, снова прибегали к тем же действиям.
В древних крупных централизованных государствах, при их правителях, были придворные жрецы-астрологи, которые были обязаны вести наблюдения за небом и по расположению светил предсказывать наступление небесных, явлений, благоприятствующих или препятствующих жизни государства и действиям правителей. С астрологами обязательно советовались перед принятием важных государственных решений, и горе было тому астрологу, который неверно предсказывал исход предполагаемых действий. Вполне понятно, что хорошо изученные периодические явления астрологи предсказывали правильно и заслуживали похвалы своих повелителей, но остальные их предсказания и советы были всегда туманны и неопределенны.
В старинной классической китайской книге "Шуцзин" ("Книга истории") рассказывается о том, что согласно древним летописям "В первый день последнего месяца осени Солнце и Луна неожиданно встретились в Тереме". Терем-это древнекитайское созвездие, включавшее в себя некоторые звезды теперешнего созвездия Скорпиона и некоторые слабые звезды созвездий Змееносца и Весов. Неожиданная же встреча Солнца с Луной означала солнечное затмение, не предсказанное астрономами. В той же книге сказано, что это солнечное затмение произошло в пятый год правления императора Чунг-Канга, четвертого императора из династии Хена, столицей государства которого был город Нгани. Государственные же астрономы Хи и Хо не сумели предсказать этого затмения и не выполнили полагавшихся в подобных случаях действий. Среди сановников и населения от неожиданности поднялась паника, приведшая к беспорядкам, за что оба астронома, обвиненные в пьянстве и пренебрежении служебными обязанностями, были казнены. Но именно это солнечное затмение в Древнем Китае в царствование Чунг-Канга было первым солнечным затмением, описанных в древних китайских летописях. Но когда оно произошло по нашему календарю? На этот вопрос летописи, естественно, не дают ответа. Правда, историческими исследованиями удалось установить, что император Чунг-Канг принял правление государством около 2160 г. до н. э., но большей точности добиться, казалось, было невозможно. И все же эта задача была точно решена астрономией. В середине XIX века несколько астрономов выполнили колоссальный труд по вычислениям обстоятельств прошедших и будущих солнечных и лунных затмений. Эта работа была проведена не только в помощь историкам для установления дат исторических событий по упоминаемым в старинных летописях затмениям, но и для изучения движения Луны в далекую от нас древнюю эпоху. Проведя вычисления обстоятельств солнечных затмений для города Нгани, астроном Т. Оппольцер установил, что за весь 280-летний период времени с 2193 по 1914 г. до н. э. в этом городе было только одно солнечное затмение, во время которого Солнце находилось в созвездии Скорпиона: оно произошло 22 октября 2137 года до н. э.. началось через 19 минут после восхода Солнца и в 7 часов утра достигло наибольшей фазы (было покрыто 85% солнечного диска), при которой уже заметно ослабление солнечного света и Солнце выглядит серпообразным. Вычисление обстоятельств этого затмения помогло установить, что император Чунг-Канг вступил на престол в 2141 г. до н. э., и тем самым установить эру древнекитайского календаря того периода времени.
Со временем, к началу VI в. до н. э., древние астрономы сумели установить причину солнечных затмений. Они обратили внимание на покрытия звезд Луной при ее движении по небу и на исчезновение Луны во время солнечных затмений, а отсюда пришли к выводу, что Луна встречается с Солнцем и заслоняет его. Геродот описывает знаменитый Саламинский морской бой между греческим и персидским флотом, который произошел в Сароническом заливе у южного побережья Греции. Бой этот знаменит тем, что персидский флот из 800 судов потерпел полное поражение от греческого флота, состоявшего из 350 кораблей. В этот день на южном побережье Греции произошло полное затмение Солнца и по нему была вычислена дата боя - 2 октября 480 г. до н.э. При виде солнечных затмений ужас охватывал только несведущих и суеверных людей, которых в древние времена, естественно, было подавляющее большинство. Но знающие причину затмений не испытывали перед ними никакого страха и использовали свои знания в определенных целях. В начале Пелопонесской войны между древнегреческими городами-государствами Афинами и Спартой солнечное затмение чуть было не привело к срыву военно-морской экспедиции афинян, которой командовал Перикл (около 490-429 г. до н.э.) - выдающийся стратег афинского государства в период его расцвета. Перикл был учеником известного философа Анаксагора (около 500-428 г. до н.э.) и поэтому хорошо знал причину солнечных затмений, Когда афинский флот был готов к отплытию, началось затмение Солнца. Наступившая темнота повергла моряков и солдат в ужас и была воспринята ими, как дурное предзнаменование. Видя, что лоцман корабля пришел в сильное смятение и совершенно не в состоянии вести корабль, Перикл взял свой плащ, закрыл им лоцману глаза и спросил его, видит ли он в этом плаще что-либо ужасное или какое-то плохое предзнаменование. Получив от лоцмана отрицательный ответ, Перикл сказал ему: "Так в чем же тогда различие между этим плащом и тем телом, которое закрыло Солнце, разве только в том, что оно больше моего плаща!" Действия и слова Перикла успокоили не только лоцмана, но и солдат, наблюдавших эту сцену, после чего флот в правильном строю вышел из гавани. Согласно вычислениям это солнечное затмение не было полным (Солнце было закрыто Луной на 80%) и произошло в Греции 3 августа 431 г. до н. э., что помогло уточнить дату начала и продолжительность Пелопонесской войны (431-404 г. до н.э.).
Можно привести много примеров, когда вычисление обстоятельств и дат солнечных затмений позволило установить или уточнить не только даты исторических событий, но и системы древних летоисчислений.
Условия видимости и наступления солнечных затмений.
В своем движении вместе с Землей вокруг Солнца Луна часто заслоняет (покрывает) звезды зодиакальных созвездий, по которым проходит лунный путь. Значительно реже происходят покрытия Луной планет, оказавшихся на небе в непосредственной близости к лунному пути. Периодически Луна частично или полностью заслоняет Солнце - происходят солнечные затмения. Солнечные затмения возможны только при новолуниях, когда Луна проходит между Солнцем и Землей, но далеко не при всех, поскольку Луна может отходить от эклиптики (на которой находится Солнце) на 5,2 градуса, а диаметры солнечного и лунного дисков близки к 0°,5 и, следовательно, покрытия Солнца Луной не всегда осуществимы. Солнечные затмения видны отнюдь не из всех местностей дневного полушария Земли, так как из-за своих небольших размеров Луна не может скрыть Солнца от всего земного полушария. Солнце дальше от Земли, чем Луна, примерно в 390 раз, но его линейный диаметр (1 392 000 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 пересекаются с земной поверхностью, то лунная тень и полутень падают на нее, и на ней происходит солнечное затмение. Из мест земной поверхности, оказавшихся в лунной тени (А),
видно полное солнечное затмение (Солнце полностью закрыто Луной), а в местностях, покрытых лунной полутенью (В и С), происходит частное солнечное затмение (солнечный диск заслонен Луной не полностью); из-за близости Луны к Земле из южной зоны (С) полутени видна закрытой северная (верхняя) часть солнечного диска, а из северной зоны (Д) - южная (нижняя) его часть. Таким образом, из разных мест земной поверхности Луна видна в несколько различающихся направлениях, и такое кажущееся смещение называется параллактическим (от греческого "параллаксис" - уклонение). Его легко продемонстрировать на опыте, для чего достаточно посмотреть на очень близкий предмет (хотя бы на свой собственный палец) поочередно то правым, то левым глазом. У Луны параллактическое смещение может достигать 1°. 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. Если же солнечное затмение происходит вблизи зенита, что возможно только в тропическом поясе Земли, то ось конусов почти перпендикулярна к земной поверхности и форма лунной тени и полутени на ней близка к круговой. Многие видели, как движется по земной поверхности тень от облаков или как быстро пробегает по ней тень от низко летящего самолета. Подобно этому из-за движения Луны с запада к востоку ее тень и полутень быстро мчатся по земной поверхности примерно в том же направлении, уклоняясь либо к северу, либо к югу, и совокупность мест, по которым последовательно пробегает лунная тень, образует на Земле своеобразную полосу, называемую полосой полной фазы, посередине которой проходит центральная линия затмения. Величина тени на поверхности Земли обусловлена взаимными расстояниями Земли, Луны и Солнца во время затмения. Из-за периодического изменения этих расстояний конус лунной тени может иметь длину от 367 000 до 379 700 км, и поэтому даже при наименьшем геоцентрическом расстоянии Луны в 356 410 км (Луна в перигее) и наибольшем диаметре ее диска (33',5) диаметр лунной тени у земной поверхности не превышает 270 км. При этих же условиях диаметр лунной полутени близок к 6750 км и, следовательно, частное солнечное затмение видно к югу и к северу от полосы полной фазы до расстояния около 3240 км. Но уже при средних расстояниях Луны от Земли (384400 км) и Земли от Солнца лунный диск (диаметр 31') меньше солнечного (32'), а конус лунной тени имеет длину около 373300 км и не доходит до земной поверхности примерно на 4700 км. Поэтому Луна не закрывает Солнца полностью, и вместо полного происходит кольцеобразное затмение, при котором вокруг темного лунного диска видно узкое яркое кольцо незакрытой солнечной поверхности.
Полоса на земной поверхности, из которой видно кольцеобразное затмение, называется полосой кольцеобразной фазы, по обе стороны которой происходит частное затмение. Тут же отметим, что полоса кольцеобразной фазы и полоса полной фазы часто именуются полосой главной фазы, а оба эти вида затмения - центральными. При наибольшем удалении Луны от Земли до 406740 км (Луна в апогее) вершина конуса лунной тени не доходит до земной поверхности на 33360 км, ширина полосы кольцеобразной фазы возрастает до 380 км, а диаметр лунной полутени увеличивается до 7340 км, что все же далеко недостаточно для покрытия всего полушария Земли. Таким образом, полные солнечные затмения могут происходить лишь при геоцентрических расстояниях Луны меньше среднего расстояния, когда лунный диск равен или больше солнечного, а конус лунной тени направлен к Земле, причем ширина полосы полной фазы при разных затмениях различна, а чаще всего бывает от 40 до 100 км. Когда на Землю вместе с лунной тенью вступает вся лунная полутень, то по земной поверхности проходят обе границы солнечного затмения, северная и южная, определяемые поперечником полутени. Когда же лунная тень падает на Землю, а полутень частично оказывается вне Земли, то затмение имеет только одну границу, либо северную (полное затмение в южном полушарии Земли), либо южную (полное затмение в северном полушарии Земли). Но нередко бывает и так, что лунная тень минует Землю, а полутень частично захватывает ее), и тогда происходят только частные солнечные затмения, видимые лишь в средней и полярной зоне либо северного, либо южного земного полушария. Причину и виды солнечных затмений можно показать на простом опыте, демонстрируемом в затемненном помещении. Поставьте на одном конце длинного стола электрическую лампу, на другом конце - географический глобус, а между ними подвесьте на нитке небольшой шарик. Освещаемый лампой шарик будет отбрасывать тень и полутень на глобус, т. е. демонстрировать полное и частное солнечное затмение. Сместив шарик несколько вверх или вниз, можно пропустить его тень мимо глобуса, оставив на нем только полутень, что покажет причину частных солнечных затмений. Смещение шарика далее в том же направлении до схода его полутени с глобуса продемонстрирует новолуние без солнечных затмений. В каждой местности затмение начинается и оканчивается в различные моменты времени, и его обстоятельства, в том числе и продолжительность, зависят от скорости и направления движения лунной тени (полутени). Вычисленные обстоятельства затмения наносятся на географическую карту, которая в этом случае называется картой солнечного затмения. Вычисления эти, как и вычисления всех обстоятельств солнечных затмений для разных местностей Земли, очень сложны, поскольку скорость лунной тени (и полутени) на земной поверхности зависит от величины и направления геоцентрической скорости Луны, от географической широты местности и от угла наклона конуса лунной тени к поверхности этой местности. Но все же, ради наглядности, мы приведем очень приближенный метод вычисления продолжительности полного солнечного затмения на центральной линии полосы полной фазы. Коль скоро движение Луны и вращение Земли происходят в одном направлении, то лунная тень перемещается по земной поверхности примерно со скоростью около 1 км/сек. Наибольшая возможная продолжительность полной фазы затмения возможна только при максимальном диаметре лунной тени 270 км и лишь в экваториальной зоне Земли, где линейная скорость точек земной поверхности наибольшая и на экваторе близка к 0,47 км/с. Максимальный же, диаметр лунной тени возможен лишь при наименьшем геоцентрическом расстоянии Луны, когда ее скорость приближается к 1,08 км/с. Поэтому наибольшая возможная продолжительность полной фазы солнечного затмения будет равна 7 часов 31 минут. Но условия для таких продолжительных полных затмений наступают крайне редко. На протяжении полутора тысяч лет, с VII до начала XXIII в., не было и не будет ни одного такого затмения.
Полное солнечное затмение почти наибольшей возможной продолжительности (7 минут 29 секунд) произойдет лишь 16 июля 2186 года в экваториальном поясе Земли.
Аналогично можно подсчитать, что в исключительных случаях наибольшая продолжительность кольцеобразной фазы солнечного затмения достигает 12,3 минут, а частного затмения - до 3,5 часа. Но подавляющее большинство затмений длится до двух с половиной, часов, а их полная или кольцеобразная фаза всего лишь 2-3 минуты. Общая же длительность полного затмения ля Земле, с момента вступления лунной тени на нашу планету до момента схода тени с нее, обычно составляет от одного до трех с половиной часов, и за этот промежуток времени лунная тень пробегает по Земле путь от 6000 до 12 000 км. Солнечное затмение начинается в западных районах земной поверхности при восходе Солнца и заканчивается на востоке при его заходе. Общая продолжительность всех фаз солнечного затмения на Земле может достигать шести часов.
Теперь рассмотрим условия наступления солнечных затмений.
Представим себе эклиптику, пересекающийся с нею в лунных узлах под углом 5,2 градуса лунный путь и положения Солнца и Луны в различные новолуния. При новолуниях, происходящих вдали от лунных узлов (новолуния 1, 7, 5, 75), солнечные затмения невозможны! Луна проходит на небе ниже (южнее) или выше (севернее) Солнца. И только при новолуниях вблизи лунных узлов наступают частные (новолуния 3, 5,) и полные или кольцеобразные (новолуния 4, 11) солнечные затмения. Чтобы произошло частное затмение, необходимо внешнее касание солнечного и лунного дисков (новолуния 2, 6, 12), диаметры которых примем приближенно за 0°,5, и тогда видимое угловое расстояние между центрами дисков 0°,5. Но из-за близости к Земле параллактическое смещение Луны может достигать 1°, и поэтому из ряда мест земной поверхности касание дисков будет видно даже при истинном расстоянии 1°,5. Частные солнечные затмения могут произойти при новолуниях, наступающих не далее 18° от лунных узлов, а при расстояниях менее 16° они происходят обязательно.
При полных и кольцеобразных солнечных затмениях истинное расстояние между центрами дисков светил определяется только параллаксом Луны р=1° и поэтому при наименьших диаметрах дисков I=10°, а при наибольших - I=11°,5. Значит, такие затмения происходят в периоды новолуний, наступающих не далее 11°,5 от лунных узлов, и чем ближе к узлу происходит затмение, тем больше его продолжительность. Наиболее продолжительные из этих затмений происходят в самих узлах, и полоса их главной фазы пролегает в тропическом поясе Земли. Солнечные затмения происходят ежегодно. В самом деле, дуга эклиптики, в пределах которой происходят солнечные затмения и поэтому называемая зоной солнечных затмении, имеет протяженность в 32°- 36° (по 16°-18° в обе стороны от лунного узла), и Солнце, ежесуточно смещаясь по эклиптике примерно на 1°, должно пройти эту зону за 32-36 суток. Но лунные узлы сами смещаются навстречу Солнцу за сутки на 0°,053, а за 32-36 суток - почти на 2°, и поэтому Солнце проходит зону затмении за 30-34 дня, на протяжении которых обязательно наступает хотя бы одно новолуние, а иногда и два (вблизи краев зоны), так как они чередуются через 29,53 суток (синодический месяц). Следовательно, в зоне затмений у каждого лунного узла обязательно происходит одно солнечное затмение того или иного вида, а иногда, значительно реже,- по два частных затмения с небольшой фазой. Но двух подряд центральных, т. е. полных или кольцеобразных, солнечных затмений вблизи одного лунного узла (т. е. на протяжении 34 суток) быть никак не может, потому что такие затмения наступают не далее 11°,5 в обе стороны от лунного узла, а эту зону в 23° Солнце проходит за 22 суток, в интервале которых возможно только одно новолуние. Ежегодно наступают два периода (две эпохи), в которые происходят солнечные затмения. Эти эпохи отделены примерно полугодом, так как зоны солнечных затмений диаметрально противоположны. В самом деле, чтобы произошло солнечное затмение, Луна в фазе новолуния и Солнце должны находиться в одной и той же зоне затмений. Луна, но, конечно, в разных своих фазах, проходит каждую из этих зон ежемесячно, так как драконический месяц содержит 27, 21 суток. Солнцу же, при его ежесуточном смещении по эклиптике к востоку примерно на 1°, на перемещение по дуге в 180° между лунными узлами требуется около полугода. Но из-за отступления лунных узлов на 19°,3 за год (365, 3), Солнце возвращается к одному и тому же узлу через промежуток времени, равный 346,62 суток, называемый драконическим годом. Покинув один лунный узел. Солнце вступает в противоположный узел через половину драконического года, т. е. через 173 суток, а шесть синодических месяцев составляют 177 суток, и Луна в фазе новолуния тоже обязательно окажется в зоне затмений. Поэтому солнечные затмения происходят через каждые 177-178 суток. 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.
Так как в каждой зоне затмений обязательно происходит по одному солнечному затмению любого вида, то минимальное число солнечных затмений в году равно двум. Но в каждой зоне может произойти по два частных солнечных затмения с небольшими фазами, и тогда на протяжении одного календарного года будет четыре затмения. Если же 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.
Однако такие случаи чрезвычайно редки. Последний раз пять солнечных затмений было в 1935 г, и до 2206 г. этого больше не повторится. Но четыре частных затмения будут в 1982 г., 2000, 2011, 2029 ив 2047 г. Чаще всего ежегодно бывает по 2-3 солнечных затмения, причем одно из них, как правило, полное или кольцеобразное.
В разные годы лунная тень пробегает по различным местам земной поверхности, и поэтому в каждой местности полные солнечные затмения действительно происходят очень редко, в среднем один раз за 300-400 лет, хотя бывают и исключения. Так, например, в Москве полные солнечные затмения были видны 11 августа 1123 г., 20 марта 1140 г. (т. е. через 16 лет), 7 июня 1415 г. (через 275 лет), 25 февраля 1476 г. (через 61 год) и в ее окрестностях - 19 августа 1887 г. (через 411 лет). Очередное полное затмение Солнца в Москве, продолжительностью около 4 мин, произойдет лишь 16 октября 2126 г.
Частные солнечные затмения происходят в каждой местности, естественно, чаще полных затмений, так как диаметр лунной полутени значительно превышает поперечник лунной тени. Так, например, на долю Москвы за 30 лет, с 1952 по 1981 г. включительно, приходится 13 частных солнечных затмений, т. е. в Москве они происходят в среднем через каждые 2-3 года. Аналогичная картина присуща и многим другим местам земной поверхности. Но коль скоро при частных солнечных затмениях с небольшой фазой ослабления солнечного света не заметно, то на них часто не обращают внимания. Солнечные затмения периодически повторяются, так как их наступление зависит от трех периодов: периода смены лунных фаз, или синодического месяц 29,53, периода возвращения Луны к одному из лунных узлов, или драконического месяца 27,21 и периода возвращения Солнца к тому же лунному узлу, или драконического года 346,62 дней. 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. Закономерность повторения солнечных затмений более сложна, чем она представлена саросом, так как синодический месяц, драконический месяц и драконический год несоизмеримы между собой и по истечении сароса (6585,3 суток) Луна не доходит до своего прежнего положения относительно лунного узла на 0°,47.
Назовем серией, или цепочкой затмений их совокупность, отделенную промежутком в один сарос от другой такой же совокупности. Если в какой-то день полное солнечное затмение этой серии произошло в самом лунном узле и имело наибольшую продолжительность, то через 6585,3 суток Луна не дойдет до того же узла, а окажется- на расстоянии около 0°,47 к западу от него, а поэтому полное солнечное затмение произойдет на таком же расстоянии к западу от узла и будет иметь несколько меньшую продолжительность. Еще через сарос (18 лет 11,3 дня) такой сдвиг опять повторится, и полное солнечное затмение произойдет на расстоянии 0°,94 к западу от того же лунного узла, а по истечении очередного сароса - уже на расстоянии 1°,41 к западу от узла и т. д. Но граница зоны полных солнечных затмений отстоит от лунного узла в среднем па 11°, и поэтому через 24 сароса (примерно через 430 лет) Луна окажется уже вне этой зоны, и вместо полного (или кольцеобразного) солнечного затмения произойдет частное. Пройдет еще около 269 лет (14 саросов), и Луна удалится от своего узла более, чем на 18°, т. е. вообще выйдет из зоны солнечных затмений, и на этом данная серия их прекратится. Но взамен нее возникнет новая серия солнечных затмений, которая начнется в 18° восточнее лунного узла в виде частного затмения очень малой фазы и, постепенно сдвигаясь к западу, превратится в центральные затмения, а затем, в 11° западнее узла, затмения снова станут частными, и, наконец, и эта серия затмений окончится.
Одна серия солнечных затмений существует от 66 до 74 саросов (в среднем 70 саросов), или от 1190 до 1330 лет, и состоит из 18-32 частных и соответственно из 48-42 центральных затмений. Начинается она кратковременным частным затмением с ничтожной фазой всегда вблизи одного из полюсов Земли. Через 18 лет 11 дней лунная полутень охватывает уже несколько большую зону полярной области Земли, фаза частного затмения увеличивается, и оно становится более продолжительным. На протяжении от 9 до 16 саросов при очередном частном затмении лунная полутень постепенно переходит из полярной зоны в умеренную, и, наконец, в район того же полюса вступает лунная тень - начинается последовательность центральных солнечных затмений. Через каждый сарос эти затмения происходят все ближе к лунному узлу, и лунная тень (с полутенью) постепенно из полярной зоны перемещается в умеренный пояс земной поверхности, а когда затмения подойдут к узлу, то лунная тень промчится по тропической зоне Земли. Далее, по мере отхода затмений от узла, тень и полутень начнут переходить в умеренную зону противоположного земного полушария, затем - в его полярную зону и, наконец, вблизи другого полюса лунная тень соскользнет с Земли. Так заканчивается период центральных затмений, длящийся от 48 до 42 саросов, после которого, на протяжении от 9 до 16 саросов, снова повторяются частные затмения, но уже с убывающей фазой. Надеемся, что наши посетители получили исчерпывающий ответ о том как происходят солнечные затмения. Вы могли убедиться насколько сложно движение тел в пространстве и какой титанический труд проделывают ученые, чтобы показать, теперь уже общеизвестные, истины.
Перейдем теперь непосредственно к обозреваемому периоду солнечных затмений. Во время 21-го века, на Земле произойдет 224 солнечных затмений, из которых 77 будет частичным, 72 будет кольцевым, 68 будет общее и 7 будут гибриды между общим и кольцевых затмений. Из них два кольцевых и один полное затмение будет не по центру, в том смысле, что путь максимального затмения будет только коснуться поверхности Земли, а не через него. Наибольшее число затмений в году будет быть четыре, в 2011, 2029, 2047, 2065, 2076 и 2094. Прогнозы, данные здесь, на Фреда Espenak из NASA "с Goddard Space Flight Center .
До сих пор самой длинной продолжительностью, в котором Луна полностью покрыла Солнце, было во время солнечного затмения 22 июля 2009 . Это полное затмение солнечное была максимальной продолжительностью 6 минут и 39 секунд. Напомним что, самая длинная возможная продолжительность полного солнечного затмения 7 минут и 32 секунд. Самое длинное кольцеобразное солнечное затмение 21-го века состоялось 15 января 2010 , с длительностью 11 минут и 8 секунд. Возможно максимальная продолжительность составляет 12 минут и 29 секунд. Затмения 20 мая 2050 , будет вторым гибридным затмение в промежуток менее одного года, первый из которых по 25 ноября 2049 .
Список содержит дату и время наибольшее затмения (в динамичное время, которое в данном случае является время, когда ось конуса тени Луны проходит ближе всего к центру Земли, это в Universal Time ). Число цикл Сарос, что затмение принадлежит дано, а затем величина затмения (доля диаметра Солнца закрыт Луной) и тип затмения (либо общей, кольцевые, частичное или гибрид). Для полных и кольцеобразных затмений, продолжительность затмения дается, а также расположение наибольшее затмение (точка максимального затмения), и путь шириной полное или кольцеобразное затмение. Географические районы, из которых затмение можно увидеть в списке.
Источники: wikipedia.org, сайт "Галактика", Популярная астрономия
Автор: Родион Сокол
Редактор: Александр Ляшенко