Содержание
- Это сезон ... для затмения
- Четыре типа солнечных затмений
- Что такое кольцевое затмение?
- Всего против кольцевого затмения
- Типы лунных затмений
- Прогнозирование затмений и цикла Сароса
Относительные расстояния Солнца и Луны от Земли и их относительные размеры являются причиной одного из самых случайных совпадений в астрономии.
Так уж получилось, что видимые диски Солнца и Луны, видимые с Земли, имеют почти одинаковый размер. Это позволяет Луне просто покрывать Солнце, когда оно проходит между Солнцем и Землей, и поскольку совпадение размеров очень точное, люди на Земле могут видеть солнечную корону. Шансы на это происходят, ну, в общем, астрономические.
Когда луна проходит перед солнцем, люди на Земле испытывают затмение, но не все затмения являются полными. Иногда луна не совпадает точно с солнцем, и вместо полного затемнения люди видят только тусклый солнечный свет.
И иногда Луна находится слишком далеко от Земли на своей орбите, чтобы полностью покрыть Солнце, даже если оно проходит прямо перед ним. Это кольцевое затмение. Было бы полное солнечное затмение, если бы луна была ближе.
Это сезон ... для затмения
Солнечные затмения происходят во время новых лун. И наоборот, лунное затмение происходит, когда луна полна, и Земля движется между ней и солнцем.
Если бы лунная орбита находилась на одной плоскости с орбитами Земли вокруг Солнца, мы бы видели солнечное и лунное затмение каждый месяц, но это не так. Плоскость орбиты спутника наклонена на 5,1 градуса к плоскости орбиты Земли. Это добавляет дополнительное условие для возникновения затмения. Это должно быть не только новолуние или полная луна, но и луна должна быть достаточно близко к плоскости орбиты Земли, чтобы блокировать часть солнца.
Каждый месяц Луна пересекает плоскость орбиты Земли дважды, один раз на своем пути на юг и еще раз через две недели на своем пути на север. Эти пересечения называются узлами, и для того, чтобы произошло затмение, солнце должно находиться в пределах 17 градусов от одного из узлов. Это происходит два раза в год. Солнце движется на 0,99 градуса в день, поэтому оно находится около узла около 34 дней. Этот 34-дневный период называется сезоном затмения.
В течение данного сезона затмения, есть одно солнечное затмение и одно лунное затмение. Тем не менее, сезон затмений длиннее месяца, поэтому возможно, что в течение одного сезона произойдут два солнечных или два лунных затмения.
Четыре типа солнечных затмений
Полные солнечные затмения видны вдоль довольно узкого пути на поверхности Земли, но частичные затмения видны в гораздо более широкой области. Тип затмения, которое видят люди, зависит от трех факторов:
Могут произойти четыре типа затмений:
Общее количество: Это классическое солнечное затмение, во время которого луна полностью покрывает солнце, и зрители в лунном уголке могут видеть солнечную корону. Это может произойти, только если солнце находится в нескольких градусах от лунного узла. В то же время солнце должно быть достаточно далеко от Земли, чтобы его диск был достаточно маленьким, чтобы быть покрытым луной. Луна, со своей стороны, должна быть достаточно близко к Земле, чтобы иметь достаточно большой диск, чтобы покрыть Солнце.
Частичное: Когда наступает сезон затмений, но солнце находится далеко от узла в полнолуние, некоторые люди на Земле могут видеть, что луна блокирует только часть солнца. Это частичное затмение. Небо слегка темнеет, поскольку часть солнечного диска затенена.
Кольцевая: Кольцевое затмение происходит, когда Солнце находится достаточно близко к узлу, чтобы произошло полное затмение, но оно либо слишком близко к Земле, либо Луна слишком далеко от Земли, чтобы лунный диск полностью блокировал Солнце. Зрители в тени видят перед солнцем полный диск Луны с окружающим его ярким кольцом солнечного света.
Гибридный: Гибридное затмение встречается редко. Это происходит, когда Солнце и Луна располагаются так, чтобы создать кольцевое затмение, но когда зонтик перемещается по поверхности Земли, искривление Земли уменьшает расстояние до Луны настолько, чтобы сделать диск Луны достаточно большим, чтобы полностью заблокировать Солнце и создать полное затмение за короткое время.
Что такое кольцевое затмение?
И Земля, и Луна имеют эллиптические орбиты. Существует почти 5 миллионов километров между афелием Земли, или максимальным расстоянием от Солнца, и его перигелием, или минимальным расстоянием от Солнца. Это составляет примерно 1 угловую минуту в видимом размере.
Разница в расстоянии лун от Земли в апогее (максимальное расстояние) и перигее (минимальное расстояние) составляет около 50 000 километров, создавая разницу в видимом размере 4 угловых минуты, или около 13 процентов от среднего размера. Луна изменяется в относительном размере больше, чем солнце, поэтому она больше влияет на тип затмения, которое видят люди.
Чтобы затмение было кольцевым, луна должна выглядеть меньше Солнца. Это определенно происходит, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, что происходит в январе, а Луна находится на самом дальнем расстоянии.
Однако орбита Земли очень близка к круглой, поэтому видимый размер Солнца не так сильно меняется. Следовательно, кольцевое затмение может также произойти в июле, если луна находится в своем апогее. Если затмение происходит, когда луна находится в перигее, и выглядит как «супер-луна», когда оно полностью, вы определенно не увидите кольцевое затмение, независимо от того, какое сейчас время года.
Когда происходит кольцевое затмение, луна проходит полностью перед солнцем, но солнце не темнеет полностью. Вместо этого огненное кольцо видно по краям лунной тени, и этот солнечный свет частично освещает небо, создавая призрачные сумерки. Поскольку солнце все еще видно во время кольцевого затмения, смотреть прямо на затмение еще опаснее, чем смотреть на полное затмение.
Всего против кольцевого затмения
Когда вы видите диаграмму полного солнечного затмения, вы видите тень лун, или umbra, изображенную в виде конуса, который сужается к точке на поверхности Земли. Площадь внутри тени составляет около 100 миль в диаметре, и любой человек в ней видит полное затмение. Совместное движение Луны и вращение Земли заставляют умбру двигаться по характерной траектории вдоль поверхности Земли со скоростью от 1000 до 3000 миль в час, в зависимости от широты.
Если вы исследуете кольцевую диаграмму затмения, вы увидите, что зонтик фокусируется на некотором расстоянии над поверхностью Земли. Зрители, привязанные к Земле, которые находятся за пределами этого фокуса, не попадают в полную тень, как во время полного затмения. Свет от внешнего кольца Солнца - откуда происходит название «кольцевой» - распространяется за пределы фокуса Умбры и освещает область за ее пределами. Солнечный свет уменьшается, но не гаснет, создавая эффект, похожий на тяжелый облачный покров.
Люди могут быть свидетелями тотальности не более 7 с половиной минут, прежде чем умбра движется на восток. Оказавшись вне тени, зрители остаются в полутени или в частичной тени в течение более длительного периода. В полутени они видят тень луны, блокирующую только часть солнечного диска. Напротив, кольцевое затмение может длиться до 12 с половиной минут. Дополнительное время связано с меньшим видимым размером лунного диска. Из-за своего меньшего размера, он имеет большее расстояние, чтобы покрыть его путь через лицо солнца.
Типы лунных затмений
В любой сезон затмения, по крайней мере, одно лунное затмение произойдет либо за две недели до, либо после солнечного затмения. Помните, лунные затмения случаются, когда луна полна, то есть находится на противоположном конце своей орбиты, и Земля проходит между ней и Солнцем. Лунные затмения могут быть частичными или полными, но никогда не могут быть кольцевыми. Земля слишком велика относительно луны, чтобы поместиться внутри диска Солнца, как видно с Луны.
Длина земной тени составляет 1,4 миллиона километров, что более чем в три раза превышает расстояние между Землей и Луной. Если бы вы были на Луне, вы бы увидели, как Земля блокирует солнце, но вместо того, чтобы быть в полной темноте, вы бы увидели что-то очень странное. Вы бы увидели Землю, залитую кольцом красного света. Это солнечный свет, отражаемый земной атмосферой. Солнечный свет с более высокой энергией полностью отклоняется, но красный свет способен проникать в атмосферу и преломляется, подобно свету, проходящему через призму.
Это преломление является причиной, почему люди называют лунное затмение кровавой луной. Преломленный свет, освещающий поверхность Луны, превращает луну в призрачный красный цвет. Поскольку диск Земли намного больше, чем диск Луны, период полноты во время лунного затмения может длиться до 1 часа 40 минут. По обе стороны от целостности Солнце частично закрыто Землей еще на час или около того. Затмение луны может длиться до шести часов с момента, когда диск Земли начинает скрывать луну, до момента, когда он полностью уходит.
Прогнозирование затмений и цикла Сароса
Условия на поверхности Земли могут быть непредсказуемыми, но движения Земли и всех других планет - нет. Ученые регистрируют эти движения, и если в вашем районе произойдет захватывающее солнечное затмение, вы узнаете об этом за годы до фактического события.
С месопотамских времен астрономы осознали, что затмения происходят в 18-летних циклах (фактически, 18 лет, 11 дней, 8 часов), называемых циклами Сароса. В конце одного сароса солнце занимает ту же позицию по отношению к узлам лун, что и в начале цикла, и начинается новый цикл сароса. Затмения в каждом цикле Сароса следуют той же схеме, что и в предыдущем, с небольшими изменениями из-за орбитальных возмущений и других факторов.
Тот факт, что солнечные затмения не происходят на одной и той же части поверхности Земли с 18-летними интервалами, обусловлен вращением Земли. Принимая это во внимание, астрономы НАСА создали календарь затмений, действительный до 3000 года.