1. Что нужно для затмения?
И солнечное, и лунное затмения происходят, когда три небесных тела — Солнце, Земля и Луна — выстраиваются в одну линию.
При солнечном затмении Луна оказывается между Землей и Солнцем. Она закрывает солнечный диск, отбрасывая тень на поверхность Земли.
При лунном затмении Земля оказывается между Солнцем и Луной. Земля отбрасывает тень, и Луна входит в нее, переставая получать прямой солнечный свет.
Казалось бы, все просто. Тогда почему затмения случаются не каждый месяц? Ведь Луна обходит Землю за 27,3 дня — и каждый месяц она оказывается между Землей и Солнцем (новолуние), и каждый месяц Земля оказывается между Солнцем и Луной (полнолуние).
Почему же мы не видим затмение каждый месяц?
Ответ прост: орбита Луны наклонена.
2. Почему затмения редки?
Луна вращается вокруг Земли не в той же плоскости, в которой Земля вращается вокруг Солнца. Эта плоскость (плоскость эклиптики) — воображаемый круг на небе, по которому движется Солнце в течение года.
Орбита Луны наклонена относительно эклиптики примерно на 5 градусов.
Что это значит? Когда Луна находится в новолунии (между Землей и Солнцем), она обычно проходит чуть выше или чуть ниже солнечного диска. Ее тень падает мимо Земли. Затмения не происходит.
То же самое в полнолуние: Луна обычно проходит чуть выше или чуть ниже земной тени.
Затмение происходит только тогда, когда новолуние или полнолуние случается вблизи одного из двух узлов лунной орбиты — точек, где орбита Луны пересекает плоскость эклиптики. Только тогда все три тела выстраиваются точно в линию.
Эти узлы медленно движутся по орбите, совершая полный оборот за 18,6 лет. Именно поэтому затмения происходят сериями (так называемыми сезонами затмений, длящимися около 34 дней), а между сериями — перерывы.
А знаете ли вы? За год происходит от 4 до 7 затмений (солнечных и лунных вместе). В какие-то годы случается два солнечных и два лунных, в какие-то — пять солнечных и два лунных. Но увидеть все из одной точки невозможно — для этого нужно путешествовать по всему миру.
3. Солнечное затмение
Солнечное затмение происходит днем, когда Луна проходит точно между Землей и Солнцем. Луна закрывает солнечный диск, и на Землю падает лунная тень.
Но здесь есть важный нюанс. Луна намного меньше Солнца. Диаметр Луны — 3474 км, диаметр Солнца — 1,39 миллиона км. Солнце больше Луны примерно в 400 раз.
Но Солнце и дальше Луны тоже примерно в 400 раз. Это удивительное совпадение: угловые размеры Луны и Солнца на нашем небе почти одинаковы — около половины градуса. Именно поэтому Луна может полностью закрыть Солнце.
Это совпадение действует только сейчас. Луна постепенно удаляется от Земли (примерно на 3,8 см в год). Через миллионы лет она будет казаться меньше, и полные солнечные затмения перестанут происходить — останутся только кольцеобразные.
Типы солнечных затмений:
Полное солнечное затмение. Луна полностью закрывает солнечный диск. Наступает темнота, видны звезды и солнечная корона. Длится от нескольких секунд до максимум 7,5 минут. Полоса полной фазы — узкая, шириной до 270 км. Вне этой полосы видно только частное затмение.
Кольцеобразное солнечное затмение. Луна проходит точно по диску Солнца, но находится слишком далеко от Земли, чтобы закрыть его целиком. Вокруг Луны остается яркое кольцо солнечного света. Короны не видно, звезд тоже. Тоже очень красиво, но не так драматично.
Частное солнечное затмение. Луна закрывает только часть солнечного диска. Полной темноты не наступает. Видно с большей территории, но эффект гораздо скромнее.
Гибридное солнечное затмение. Редчайший тип. В начале и конце пути лунной тени затмение кольцеобразное, а в середине — полное. Связано с кривизной земной поверхности.
А знаете ли вы? Во время полного солнечного затмения температура может упасть на 10-15 градусов Цельсия. Животные ведут себя так, будто наступили сумерки: птицы возвращаются в гнезда, коровы идут в коровники, насекомые начинают стрекотать. А потом, когда Солнце снова появляется, природа «перезагружается» — и это зрелище само по себе стоит того, чтобы увидеть затмение.
4. Лунное затмение
Лунное затмение происходит ночью, в полнолуние, когда Земля оказывается точно между Солнцем и Луной. Луна входит в земную тень и перестает получать прямой солнечный свет.
Но Луна не исчезает полностью. Она темнеет и приобретает красновато-медный оттенок. Почему?
Солнечный свет, проходя через земную атмосферу, рассеивается. Коротковолновые синие и голубые лучи рассеиваются сильнее (вспомните, почему небо голубое), а длинноволновые красные и оранжевые проходят сквозь атмосферу, преломляются и попадают на поверхность Луны. Именно этот красноватый свет, «просочившийся» сквозь атмосферу Земли, освещает Луну во время затмения.
Если бы на Земле не было атмосферы, Луна во время затмения просто исчезала бы — становилась невидимой. Но атмосфера есть, и поэтому мы видим кроваво-красную Луну.
5. Типы лунных затмений:
Полное лунное затмение. Луна полностью входит в земную тень. Длится до двух часов. Луна приобретает красный или медный оттенок (интенсивность зависит от состояния земной атмосферы — после крупных вулканических извержений Луна темнее).
Частное лунное затмение. Только часть Луны входит в тень. Остальная остается освещенной. Затмение выглядит так, будто от Луны «откусили» кусок.
Полутеневое лунное затмение. Луна проходит через полутень Земли (область, куда попадает не весь солнечный свет, а только его часть). Освещение Луны слабо меняется — многие даже не замечают такого затмения без специальных наблюдений.
В отличие от солнечных, лунные затмения видны сразу с половины Земли — с той, которая обращена к Луне в момент затмения. И наблюдать их можно без всякой защиты для глаз. Никакой опасности нет.
6. Как древние научились предсказывать затмения
За 18 лет 11 дней и 8 часов (примерно 6585 дней) затмения повторяются в одной и той же последовательности. Этот период называется Саросом.
Древние астрономы — вавилоняне, а затем и греки — заметили эту закономерность и научились предсказывать затмения задолго до того, как поняли их физическую природу. Они просто знали: если сегодня произошло затмение, то через 18 лет и 11 дней случится очень похожее.
Почему 8 часов? За это время Земля поворачивается на треть оборота, поэтому каждое следующее затмение в серии Сароса видно примерно на 120 градусов западнее предыдущего. Через три Сароса (54 года и 34 дня) затмения возвращаются примерно в ту же область Земли.
Сегодня мы знаем точные орбиты Луны и Земли и можем рассчитывать затмения на тысячи лет вперед. Но сам цикл Сароса остается в основе этих расчетов.
7. Наблюдение за затмением
Солнечное затмение — прекрасное зрелище, но опасное. Смотреть на Солнце невооруженным глазом нельзя никогда, а во время затмения — особенно опасно. В момент полной фазы, когда диск Солнца полностью закрыт, на корону можно смотреть без защиты (и это единственное безопасное время). Но как только появляется первый луч — нужно сразу надевать защиту.
Для наблюдения частных фаз нужны специальные солнечные фильтры (сварочные стекла №14, специальные очки для затмений, астрономические фильтры). Подойдут и закопченные стекла? Нет. CD-диски? Нет. Рентгеновские снимки? Нет. Только сертифицированные солнечные фильтры. Иначе — ожог сетчатки, который может быть необратимым.
Лунное затмение безопасно. На него можно смотреть в бинокль, телескоп или просто глазами. Лучше всего — в телескоп или бинокль, чтобы разглядеть детали поверхности Луны, которые обычно скрыты в ярком свете. Во время полной фазы Луна темнеет, и становятся видны кратеры и моря в тех оттенках, которых не увидишь в обычную ночь.
8. Исторические затмения
Затмения всегда производили на людей сильное впечатление. В древности их считали предзнаменованиями — чаще плохими. Известны случаи, когда затмения останавливали битвы (битва при Галисе в 585 году до н. э. между лидийцами и мидянами — говорят, что внезапная темнота заставила врагов заключить мир).
В 1919 году солнечное затмение помогло подтвердить теорию относительности Эйнштейна. Артур Эддингтон наблюдал отклонение света звезд вблизи Солнца во время затмения — и отклонение совпало с предсказаниями Эйнштейна, а не Ньютона. Это сделало Эйнштейна мировой знаменитостью.
Затмения помогают ученым и сегодня. Во время солнечных затмений изучают корону Солнца (в обычных условиях она не видна). По тому, как Луна закрывает звезды во время лунных затмений, измеряют температуру верхней атмосферы Земли. А по древним записям затмений уточняют скорость вращения Земли — она постепенно замедляется из-за приливов.
9. Когда следующее затмение?
Солнечные и лунные затмения случаются каждый год. Но чтобы увидеть полное солнечное затмение, нужно оказаться в нужном месте в нужное время. Люди специально путешествуют по всему миру, чтобы поймать это мгновение. Их называют охотниками за затмениями, и они готовы лететь на другой континент ради нескольких минут темноты.
Лунные затмения увидеть проще — они видны с половины Земли. Если затмение происходит, когда у вас ночь, и погода ясная, вы его увидите.
В следующий раз, когда вы услышите о приближающемся затмении, постарайтесь не пропустить. Это одно из тех явлений, которые напоминают, что мы живем на движущейся планете, вокруг которой вращается Луна, а все вместе мы несемся вокруг Солнца. Иногда эти космические часы показывают точное время — и случается чудо.