Относителните разстояния на слънцето и луната от Земята и относителните им размери са отговорни за едно от най-случайните съвпадения в астрономията.
Случва се така, че видимите дискове на слънцето и луната, както се виждат от Земята, са почти абсолютно еднакви по размер. Това прави възможно Луната просто да покрива Слънцето, когато преминава между Слънцето и Земята, и тъй като съвпадението на размера е толкова точно, хората на Земята могат да видят слънчевата корона. Шансовете за това са астрономически.
Когато луната преминава пред слънцето, хората на Земята изпитват затъмнение, но не всички затъмнения са общи. Понякога луната не се подрежда точно със слънцето и вместо пълно затъмнение, хората виждат само слънчевата светлина да намалява.
А понякога Луната е твърде далеч от Земята в орбитата си, за да покрие напълно Слънцето, дори когато минава точно пред него. Това е пръстеновидно затъмнение. Би било пълно слънчево затъмнение, ако Луната е по-близо.
„Това е сезонът... за Затъмнение
Слънчеви затъмнения се случват по време на новолуния. И обратно, лунното затъмнение се случва, когато луната е пълна и Земята се движи между нея и слънцето.
Ако орбитата на Луната беше на същата равнина като орбитата на Земята около слънцето, щяхме да виждаме слънчево и лунно затъмнение всеки месец, но това не е така. Равнината на лунната орбита е наклонена на 5,1 градуса спрямо равнината на земната орбита. Това добавя допълнително условие за настъпване на затъмнение. Не само трябва да е ново или пълнолуние, но и луната трябва да е достатъчно близо до равнината на земната орбита, за да блокира част от слънцето.
Всеки месец Луната пресича равнината на земната орбита два пъти, веднъж по южния си път и друг път две седмици по-късно, когато е на северния си път. Тези кръстовища се наричат възли и за да настъпи затъмнение, слънцето трябва да е в рамките на 17 градуса от един от възлите. Това се случва два пъти годишно. Слънцето пътува 0,99 градуса на ден, така че остава в близост до възел за около 34 дни. Този 34-дневен период се нарича сезон на затъмнение.
По време на даден сезон на затъмнение има едно слънчево затъмнение и едно лунно затъмнение. Сезонът на затъмнение обаче е по-дълъг от месец, така че е възможно две слънчеви или две лунни затъмнения да се случат през един сезон.
Четири вида слънчеви затъмнения
Пълните слънчеви затъмнения се виждат по доста тесен път на повърхността на Земята, но частичните затъмнения се виждат в много по-широка област. Видът на затъмнението, който хората виждат, зависи от три фактора:
- Отделянето на слънцето от лунния възел.
- Разстоянието на Земята от слънцето.
- Разстоянието на Луната от Земята.
Четирите вида затъмнения, които могат да възникнат, са както следва:
Обща сума: Това е класическото слънчево затъмнение, по време на което луната напълно покрива слънцето, а зрителите в лунната умбра могат да видят слънчевата корона. Това може да се случи само ако слънцето е в рамките на няколко градуса от лунния възел. В същото време слънцето трябва да е достатъчно далеч от Земята, за да може дискът му да е достатъчно малък, за да бъде покрит от луната. Луната от своя страна трябва да е достатъчно близо до Земята, за да има достатъчно голям диск, който да покрива слънцето.
Частично: Когато настъпи сезон на затъмнение, но слънцето е далеч от възел при пълнолуние, някои хора на Земята могат да видят Луната да блокира само част от слънцето. Това е частично затъмнение. Небето леко потъмнява, тъй като част от слънчевия диск е закрита.
Пръстеновиден: Пръстеновидно затъмнение настъпва, когато слънцето е достатъчно близо до възел, за да настъпи пълно затъмнение, но това е така или твърде близо до Земята, или Луната е твърде далеч от Земята, за да може лунният диск да блокира напълно слънцето. Зрителите в умбрата виждат целия лунен диск пред слънцето с ярък пръстен от слънчева светлина, който го заобикаля.
Хибрид: Хибридно затъмнение е рядкост. Това се случва, когато слънцето и луната са разположени, за да създадат пръстеновидно затъмнение, но докато умбрата се движи по лицето на Земята, кривината намалява разстоянието до Луната точно толкова, че да направи лунния диск достатъчно голям, за да блокира напълно слънцето и да създаде пълно затъмнение за кратко време.
Какво е пръстеновидно затъмнение?
Както Земята, така и Луната имат елипсовидни орбити. Има разстояние от почти 5 милиона километра между афелия на Земята, или максимално разстояние от слънцето, и неговия перихелий, или минимално разстояние от слънцето. Това прави разлика от около 1 дъгова минута в видимия размер.
Разликата в разстоянието на Луната от Земята при апогей (максимално разстояние) и перигей (минимално разстояние) е около 50 000 километра, създавайки разлика в привидния размер от 4 дъгови минути, или около 13 процента от средното размер. Луната се променя в относителни размери повече от слънцето, така че има по-голям ефект върху вида на затъмнението, което хората виждат.
За да бъде затъмнението пръстеновидно, луната трябва да изглежда по-малка от слънцето. Това определено се случва, когато Земята е най-близо до слънцето, което се случва през януари, а Луната е на най-далечното си разстояние.
Обаче орбитата на Земята е много близо до кръговата, така че видимият размер на слънцето не се променя толкова много. Следователно, пръстеновидно затъмнение може да се случи и през юли, ако Луната е в апогея си. Ако затъмнение се случи, когато луната е в перигей и се появи като „суперлуна“, когато е пълна, определено няма да видите пръстеновидно затъмнение, независимо по кое време на годината е.
Когато настъпи пръстеновидно затъмнение, луната преминава изцяло пред слънцето, но слънцето не потъмнява напълно. Вместо това около краищата на лунната сянка се вижда огнен пръстен и тази слънчева светлина частично осветява небето, създавайки някакъв призрачен здрач. Тъй като слънцето все още се вижда по време на пръстеновидно затъмнение, гледането директно на затъмнението е дори по-опасно от гледането на пълно затъмнение.
Общо срещу Пръстеновидно затъмнение
Когато видите диаграма на пълно слънчево затъмнение, виждате лунната сянка или умбра, изобразена като конус, който се стеснява до точка на повърхността на Земята. Площта вътре в тънковата кухина е с диаметър около 100 мили и всеки в нея вижда пълно затъмнение. Комбинираното движение на Луната и въртенето на Земята кара пъпката да се движи в a характерен път по земната повърхност със скорост между 1000 и 3000 mph в зависимост от географска ширина.
Ако разгледате пръстеновидна диаграма на затъмнение, ще видите, че умбрата се фокусира на известно разстояние над повърхността на Земята. Земните зрители, които са извън тази фокусна точка, не са хвърлени в пълна сянка, както по време на пълно затъмнение. Светлината от външния пръстен на слънцето - откъдето произхожда името "пръстеновидна" - се простира отвъд фокусната точка на умбрата и осветява региона отвъд. Слънчевата светлина се намалява, но не се гаси, създавайки ефект, подобен на тежка облачна покривка.
Хората са в състояние да станат свидетели на съвкупност за не повече от 7 1/2 минути, преди умбрата да се премести на изток. След като излязат извън умбрата, зрителите остават в полусянката или частичната сянка за по-дълъг период. Това, което те виждат, докато са в полусянката, е сянката на луната, блокираща само част от слънчевия диск. За разлика от това, пръстеновидното затъмнение може да продължи до 12 1/2 минути. Допълнителното време се дължи на по-малкия видим размер на лунния диск. Поради по-малкия си размер, той има по-голямо разстояние, което да покрие по пътя си през лицето на слънцето.
Видове лунни затъмнения
Във всеки даден сезон на затъмнение поне едно лунно затъмнение ще настъпи или две седмици преди или след слънчево затъмнение. Не забравяйте, че лунните затъмнения се случват, когато Луната е пълна - тоест тя е в противоположния край на своята орбита - и Земята преминава между нея и Слънцето. Лунните затъмнения могат да бъдат частични или пълни, но никога пръстеновидни. Земята е твърде голяма спрямо Луната, за да се побере във вътрешността на слънчевия диск, както се вижда от Луната.
Умбрата на Земята е дълга 1,4 милиона км, което е повече от три пъти разстоянието между Земята и Луната. Ако бяхте на Луната, щяхте да видите Земята да блокира слънцето, но вместо да сте в пълен мрак, ще станете свидетели на нещо много странно. Ще видите Земята, окъпана в пръстен от червена светлина. Това е слънчева светлина, която се отклонява от земната атмосфера. Слънчевата светлина с по-висока енергия е напълно отклонена, но червената светлина е в състояние да проникне в атмосферата и се пречупва, подобно на светлината, преминаваща през призмата.
Това пречупване е причината хората да отнасят лунното затъмнение като кръвна луна. Пречупената светлина, осветяваща лунната повърхност, превръща луната в призрачно червен цвят. Тъй като диска на Земята е много по-голям от този на Луната, периодът на съвкупност по време на лунното затъмнение може да продължи до 1 час и 40 минути. От двете страни на съвкупността, Слънцето е частично запушено от Земята за още около час. Лунното затъмнение може да продължи до шест часа от момента, в който земният диск започне да крие Луната до момента, в който тя се отдалечи напълно.
Предсказване на затъмненията и цикъла на Сарос
Условията на повърхността на Земята може да са непредсказуеми, но движенията на Земята и всички останали планети не са. Учените каталогизират тези движения и ако вашият район се очаква за грандиозно слънчево затъмнение, ще знаете за това години преди действителното събитие.
Още от месопотамските времена астрономите са признали, че затъмненията се случват в 18-годишни цикли (всъщност 18 години, 11 дни, 8 часа), наречени цикли на Сарос. В края на един Сарос слънцето заема същото положение по отношение на възлите на Луната, което е имало в началото на цикъла, и започва нов цикъл на Сарос. Затъмненията във всеки цикъл на Сарос следват същия модел, както в предишния, с малки промени, дължащи се на орбитални смущения и други фактори.
Фактът, че слънчевите затъмнения не се случват в една и съща част от земната повърхност на интервали от 18 години, се дължи на въртенето на Земята. Когато вземат предвид това, астрономите на НАСА създадоха календар на затъмненията добре до 3000 година.