Rozdíl mezi prstencovým a úplným zatměním

Relativní vzdálenosti slunce a měsíce od Země a jejich relativní velikosti jsou zodpovědné za jednu z nejpříhodnějších náhod v astronomii.

Stává se, že zjevné disky slunce a měsíce, jak jsou vidět ze Země, jsou téměř přesně stejné velikosti. Díky tomu může Měsíc při průchodu mezi Sluncem a Zemí pouze zakrýt slunce, a protože velikostní shoda je tak přesná, lidé na Zemi mohou vidět sluneční koronu. Pravděpodobnost, že k tomu dojde, je astronomická.

Když měsíc prochází před sluncem, lidé na Zemi zažívají zatmění, ale ne všechna zatmění jsou úplná. Někdy se Měsíc neshoduje přesně se sluncem a místo úplného zatemnění lidé vidí pouze slabé sluneční světlo.

A někdy je měsíc příliš daleko od Země na své oběžné dráze, aby úplně zakryl slunce, i když prochází přímo před ním. Toto je prstencové zatmění. Bylo by úplné zatmění Slunce, kdyby byl Měsíc blíž.

Zatmění Slunce nastává během nových měsíců. Naopak zatmění měsíce nastává, když je měsíc v úplňku a Země se pohybuje mezi ním a sluncem.

Pokud by oběžná dráha měsíce byla ve stejné rovině jako oběžná dráha Země kolem Slunce, každý měsíc bychom viděli zatmění Slunce a Měsíce, ale není tomu tak. Rovina oběžné dráhy měsíce je nakloněna o 5,1 stupně k rovině oběžné dráhy Země. To přidává další podmínku, aby mohlo dojít k zatmění. Musí to být nejen nový nebo úplněk, ale také musí být Měsíc dostatečně blízko k rovině oběžné dráhy Země, aby blokoval část slunce.

Měsíc každý měsíc protíná rovinu oběžné dráhy Země dvakrát, jednou na své jižní cestě a jindy o dva týdny později, když je na své severní cestě. Tyto přechody se nazývají uzly a aby mohlo dojít k zatmění, musí být slunce v rozmezí 17 stupňů od jednoho z uzlů. K tomu dochází dvakrát ročně. Slunce prochází 0,99 stupně za den, takže zůstává v blízkosti uzlu asi 34 dní. Toto 34denní období se nazývá sezóna zatmění.

Během dané sezóny zatmění je jedno zatmění slunce a jedno zatmění měsíce. Sezóna zatmění je však delší než měsíc, takže je možné, že během jedné sezóny nastanou dvě zatmění Slunce nebo dvě zatmění měsíce.

Úplná zatmění slunce jsou viditelná po poměrně úzké cestě na povrchu Země, ale částečná zatmění jsou viditelná v mnohem širší oblasti. Typ zatmění, které lidé vidí, závisí na třech faktorech:

• Oddělení slunce od uzlu měsíce.
• Vzdálenost Země od slunce.
• Vzdálenost měsíce od Země.

Mohou nastat čtyři typy zatmění:

Celkový: Jedná se o klasické zatmění slunce, během kterého Měsíc úplně zakrývá slunce a diváci v měsíční umbře jsou schopni vidět sluneční koronu. Může k ní dojít, pouze pokud je slunce v dosahu několika stupňů od uzlu měsíce. Současně musí být slunce dostatečně daleko od Země, aby byl jeho disk dostatečně malý, aby byl zakryt měsícem. Měsíc musí být dostatečně blízko Země, aby měl disk dostatečně velký, aby zakryl slunce.

Částečný: Když nastane sezóna zatmění, ale slunce je daleko od uzlu za úplňku, někteří lidé na Zemi mohou vidět, že měsíc blokuje pouze část slunce. Toto je částečné zatmění. Obloha mírně ztmavne, protože část slunečního disku je zakryta.

Prstencový: K prstencovému zatmění dochází, když je slunce dostatečně blízko uzlu, aby došlo k úplnému zatmění, ale je buď příliš blízko Země, nebo je Měsíc příliš daleko od Země, aby se měsíční disk úplně zablokoval slunce. Diváci v umbře vidí celý disk měsíce před sluncem a obklopuje ho jasný prsten slunečního světla.

Hybridní: Hybridní zatmění je vzácné. Nastává, když jsou slunce a měsíc umístěny tak, aby vytvořily prstencové zatmění, ale jak se umbra pohybuje po povrchu Země, zemská zakřivení zmenšuje vzdálenost k Měsíci natolik, aby byl měsíční disk dostatečně velký, aby úplně zablokoval slunce a vytvořil úplné zatmění pro krátká doba.

Země i Měsíc mají eliptické dráhy. Mezi aphelionem Země nebo maximální vzdáleností od Slunce a jeho perihelionem nebo minimální vzdáleností od Slunce je vzdálenost téměř 5 milionů kilometrů. To znamená rozdíl asi 1 obloukové minuty ve zjevné velikosti.

Rozdíl ve vzdálenosti měsíce od Země na apogee (maximální vzdálenost) a perigeu (minimální vzdálenost) je asi 50 000 kilometrů, což vytváří rozdíl ve zdánlivé velikosti 4 obloukové minuty nebo asi 13 procent jeho průměru velikost. Měsíc se mění více v relativní velikosti než slunce, takže má větší vliv na typ zatmění, které lidé vidí.

Aby bylo zatmění prstencové, musí se měsíc zdát menší než slunce. K tomu rozhodně dochází, když se Země nejvíce přibližuje ke slunci, k čemuž dochází v lednu, a měsíc je v nejvzdálenější vzdálenosti.

Oběžná dráha Země je však velmi blízká kruhové dráze, takže se zdánlivá velikost slunce příliš nemění. V důsledku toho by mohlo v červenci dojít také k prstencovému zatmění, pokud je měsíc na svém vrcholu. Pokud dojde k zatmění, když je Měsíc v perigeu a objeví se jako „superměsíc“, když je úplněk, rozhodně neuvidíte prstencové zatmění, bez ohledu na to, jaké je roční období.

Když nastane prstencové zatmění, měsíc prochází úplně před sluncem, ale slunce úplně neztmavne. Místo toho je kolem okrajů měsíčního stínu viditelný ohnivý kruh a toto sluneční světlo částečně osvětluje oblohu a vytváří jakési strašidelné soumraky. Protože slunce je během prstencového zatmění stále viditelné, je přímý pohled na zatmění ještě nebezpečnější než pohled na úplné zatmění.

Když vidíte diagram úplného zatmění Slunce, uvidíte stín měsíce nebo umbra, znázorněný jako kužel, který se zužuje k bodu na povrchu Země. Oblast uvnitř umbra má průměr asi 100 mil a kdokoli v ní vidí úplné zatmění. Kombinovaný pohyb měsíce a rotace Země způsobí, že se umbra pohybuje v a charakteristická dráha podél zemského povrchu rychlostí mezi 1 000 a 3 000 mph, v závislosti na zeměpisná šířka.

Pokud prozkoumáte prstencový diagram zatmění, uvidíte, že se umbra zaostří v určité vzdálenosti nad povrchem Země. Pozemští diváci, kteří se nacházejí za tímto ohniskem, nejsou vrženi do úplného stínu jako během úplného zatmění. Světlo z vnějšího prstence slunce - odkud pochází název „prstencový“ - přesahuje ohnisko umbra a osvětluje oblast za ním. Sluneční světlo je omezeno, ale nehasne, což vytváří efekt podobný silné oblačnosti.

Lidé dokážou být svědky totality po dobu maximálně 7 1/2 minut, než se umbra přesune na východ. Jakmile jsou mimo umbra, diváci zůstávají v penumbře nebo částečném stínu po delší dobu. To, co vidí v polostínu, je stín měsíce, který blokuje pouze část slunečního disku. Naproti tomu prstencové zatmění může trvat až 12 1/2 minuty. Prodloužení je způsobeno menší zdánlivou velikostí měsíčního disku. Díky své menší velikosti má větší vzdálenost, kterou pokrývá na své cestě přes tvář slunce.

V dané sezóně zatmění dojde alespoň k jednomu zatmění měsíce buď dva týdny před nebo po zatmění Slunce. Nezapomeňte, že zatmění měsíce nastává, když je měsíc v úplňku - to znamená, že je na opačném konci jeho oběžné dráhy - a Země prochází mezi ním a sluncem. Zatmění měsíce může být částečné nebo úplné, ale nikdy prstencové. Země je vzhledem k Měsíci příliš velká na to, aby se vešla dovnitř disku Slunce, jak je vidět z Měsíce.

Umbra Země je dlouhá 1,4 milionu km, což je více než trojnásobek vzdálenosti mezi Zemí a Měsícem. Kdybyste byli na Měsíci, viděli byste, jak Země blokuje slunce, ale místo toho, abyste byli v úplné tmě, byli byste svědky něčeho velmi zvláštního. Viděli byste Zemi koupat se v kruhu červeného světla. Toto je sluneční světlo vychýlené zemskou atmosférou. Vysokoenergetické sluneční světlo je zcela vychýleno, ale červené světlo je schopné proniknout do atmosféry a láme se, podobně jako světlo procházející hranolem.

Tato lom je důvodem, proč lidé označují zatmění měsíce jako krvavý měsíc. Lomené světlo osvětlující měsíční povrch mění měsíc v strašidelně červenou barvu. Vzhledem k tomu, že zemský disk je mnohem větší než Měsíc, může období totality během zatmění Měsíce trvat až 1 hodinu a 40 minut. Na obou stranách totality je Slunce částečně uzavřeno Zemí asi na další hodinu. Zatmění měsíce může trvat až šest hodin od okamžiku, kdy zemský disk začne skrývat měsíc až do okamžiku, kdy se úplně vzdaluje.

Podmínky na povrchu Země mohou být nepředvídatelné, ale pohyby Země a všech ostatních planet nejsou. Vědci tyto pohyby katalogizují a pokud je vaše oblast způsobena velkolepým zatměním Slunce, budete o tom vědět roky před skutečnou událostí.

Od mezopotámských dob astronomové poznali, že zatmění nastává v 18letých cyklech (ve skutečnosti 18 let, 11 dní, 8 hodin) nazývaných Sarosovy cykly. Na konci jednoho Sarosu zaujímá slunce stejnou pozici vzhledem k uzlům měsíce, jakou mělo na začátku cyklu, a začíná nový Sarosův cyklus. Zatmění v každém Sarosově cyklu se řídí stejným vzorem jako v předchozím, s malými změnami v důsledku orbitálních poruch a dalších faktorů.

Skutečnost, že k zatmění Slunce nedochází na stejné části zemského povrchu v 18letých intervalech, je způsobena rotací Země. Když to započítali, astronomové NASA vytvořili kalendář zatmění dobré do roku 3000.