De relative avstandene mellom solen og månen fra jorden og deres relative størrelse er ansvarlig for en av de mest tilfeldige tilfeldighetene i astronomi.
Det er bare slik at de tilsynelatende skivene fra solen og månen, sett fra jorden, er nesten nøyaktig like store. Det gjør det mulig for månen å bare dekke solen når den går mellom solen og jorden, og fordi størrelseskampen er så nøyaktig, kan folk på jorden se solens korona. Oddsen for at dette skal skje er vel, astronomisk.
Når månen går foran solen, opplever mennesker på jorden en formørkelse, men ikke alle formørkelser er totale. Noen ganger stiller månen seg ikke opp nøyaktig med solen, og i stedet for en total blackout ser folk bare sollyset bli svakt.
Og noen ganger er månen for langt fra jorden i sin bane til å dekke solen helt, selv når den passerer rett foran den. Dette er en ringformørkelse. Det ville være en total solformørkelse hvis månen var nærmere.
'Tis the Season... for en formørkelse
Solformørkelser oppstår under nymåne. Motsatt oppstår en måneformørkelse når månen er full og jorden beveger seg mellom den og solen.
Hvis månens bane var på samme plan som jordens bane rundt solen, ville vi se en sol- og måneformørkelse hver måned, men det er ikke tilfelle. Planet til månens bane er tilbøyelig til 5,1 grader til planet for jordens bane. Det gir en ekstra betingelse for at formørkelsen skal oppstå. Ikke bare må den være ny eller fullmåne, men månen må også være nær nok til planet for jordens bane for å blokkere en del av solen.
Hver måned krysser månen planet for jordens bane to ganger, en gang på sin sørovervei og en annen gang to uker senere når den er på sin nordvei. Disse kryssene kalles noder, og for at en formørkelse skal oppstå, må solen være innenfor 17 grader fra en av nodene. Dette skjer to ganger i året. Solen beveger seg 0,99 grader per dag, så den holder seg i nærheten av en node i omtrent 34 dager. Denne 34-dagersperioden kalles en formørkelsessesong.
I løpet av en gitt formørkelsessesong er det en solformørkelse og en måneformørkelse. En formørkelsessesong er lenger enn en måned, så det er mulig for to solformørkelser eller to måneformørkelser å forekomme i løpet av en enkelt sesong.
Fire typer solformørkelser
Totale solformørkelser er synlige langs en ganske smal sti på jordoverflaten, men delvise formørkelser er synlige over et mye bredere område. Hvilken formørkelse folk ser, avhenger av tre faktorer:
- Separasjonen av solen fra månens node.
- Avstanden fra jorden fra solen.
- Avstanden til månen fra jorden.
De fire typene formørkelser som kan oppstå er som følger:
Total: Dette er den klassiske solformørkelsen der månen dekker solen fullstendig, og seere i månens umbra er i stand til å se solens korona. Det kan bare forekomme hvis solen er innenfor noen få grader fra månens node. Samtidig må solen være langt nok unna jorden for at disken skal være liten nok til å bli dekket av månen. Månen på sin side må være nær nok til jorden for å ha en plate som er stor nok til å dekke solen.
Delvis: Når en formørkelsessesong inntreffer, men solen er langt fra en knutepunkt ved fullmåne, kan noen mennesker på jorden se månen blokkerer bare en del av solen. Dette er en delvis formørkelse. Himmelen blir mørkere når en del av solskiven blir tilslørt.
Ringformet: En ringformørkelse oppstår når solen er nær nok til en node for en total formørkelse, men den er enten for nær Jorden, eller så er månen for langt fra Jorden til at månens plate kan blokkere helt solen. Seere i umbraen ser hele måneskiven foran solen med en lys sollysring som omgir den.
Hybrid: En hybridformørkelse er sjelden. Det oppstår når solen og månen er posisjonert for å skape en ringformørkelse, men når umbrata beveger seg over jordens overflate, vil jordens krumning reduserer avstanden til månen akkurat nok til å gjøre månens plate stor nok til å fullstendig blokkere solen og skape en total formørkelse for en kort tid.
Hva er en ringformørkelse?
Både jorden og månen har elliptiske baner. Det er en avstand på nesten 5 millioner kilometer mellom Jordens aphelion, eller maksimal avstand fra solen, og dens perihelium, eller minimumsavstand fra solen. Det utgjør en forskjell på omtrent 1 bue-minutt i tilsynelatende størrelse.
Forskjellen i månens avstand fra jorden ved høydepunkt (maksimal avstand) og perigee (minimumsavstand) er omtrent 50.000 kilometer, noe som skaper en forskjell i tilsynelatende størrelse på 4 bueminutter, eller omtrent 13 prosent av gjennomsnittet størrelse. Månen endres mer i relativ størrelse enn solen, så den har mer innvirkning på typen formørkelse folk ser.
For at en formørkelse skal være ringformet, må månen virke mindre enn solen. Dette skjer definitivt når Jorden er nærmest tilnærming til solen, noe som skjer i januar, og månen er lengst avstand.
Jordens bane er imidlertid veldig nær å være sirkulær, så solens tilsynelatende størrelse endres ikke så mye. Følgelig kan en ringformørkelse også forekomme i juli hvis månen er på høydepunktet. Hvis en formørkelse oppstår når månen er i perigee og fremstår som en "supermoon" når den er full, vil du definitivt ikke se en ringformet formørkelse, uansett hvilken tid på året det er.
Når en ringformørkelse oppstår, går månen helt foran solen, men solen mørkner ikke helt. I stedet er en ildring synlig rundt kantene av månens skygge, og dette sollyset lyser delvis opp himmelen og skaper en slags spøkelsesaktig skumring. Fordi solen fremdeles er synlig under en ringformørkelse, er det enda farligere å se direkte på formørkelsen enn å se på en total formørkelse.
Totalt vs. Ringformørkelse
Når du ser et diagram over en total solformørkelse, ser du månens skygge, eller umbra, avbildet som en kjegle som avtar til et punkt på jordoverflaten. Området inne i umbraen er omtrent 100 miles i diameter, og alle i den ser en total formørkelse. Den kombinerte bevegelsen til månen og jordens rotasjon får umbrata til å bevege seg i en karakteristisk sti langs jordoverflaten med en hastighet mellom 1000 og 3000 mph, avhengig av breddegrad.
Hvis du undersøker et ringformet formørkelsesdiagram, vil du se at umbraen kommer i fokus et stykke over jordens overflate. Jordbundne seere, som er utenfor dette fokuspunktet, blir ikke presset inn i full skygge slik de er under en total formørkelse. Lys fra den ytre ringen av solen - derfra navnet "ringformet" stammer - strekker seg utover knutepunktet til umbraen og lyser opp regionen utenfor. Sollyset reduseres, men slukkes ikke, noe som skaper en effekt som ligner på et tungt skydekke.
Folk er i stand til å være vitne til helheten i ikke mer enn 7 1/2 minutter før umbrata beveger seg østover. En gang utenfor umbra forblir seerne i penumbra, eller delvis skygge, i en lengre periode. Det de ser mens de er i penumbra er skyggen av månen som bare blokkerer en del av solskiven. I kontrast kan en ringformørkelse vare i opptil 12 1/2 minutter. Den ekstra tiden skyldes den mindre tilsynelatende størrelsen på måneskiven. I kraft av sin mindre størrelse har den mer avstand til å dekke i sin vei over solens ansikt.
Typer av måneformørkelser
I en gitt formørkelsessesong vil minst en måneformørkelse oppstå enten to uker før eller etter en solformørkelse. Husk at måneformørkelser skjer når månen er full - det vil si at den er i motsatt ende av bane - og jorden passerer mellom den og solen. Måneformørkelser kan være delvise eller totale, men aldri ringformede. Jorden er for stor i forhold til månen til å passe inn i solskiven, sett fra månen.
Jordas umbra er 1,4 millioner km lang, som er mer enn tre ganger avstanden mellom jorden og månen. Hvis du var på månen, ville du se at Jorden blokkerte solen, men i stedet for å være i totalt mørke, ville du være vitne til noe veldig rart. Du ville se Jorden badet i en ring med rødt lys. Dette er sollys som avbøyes av jordens atmosfære. Høyere energi sollys blir fullstendig avbøyd, men rødt lys er i stand til å trenge gjennom atmosfæren og brytes, omtrent som lys som går gjennom et prisme.
Denne brytningen er grunnen til at folk refererer til en måneformørkelse som en blodmåne. Det bryte lyset som lyser opp månens overflate, gjør månen til en spøkelsesrød farge. Fordi jordskiven er så mye større enn månens, kan helhetsperioden i løpet av en måneformørkelse vare så lenge som 1 time og 40 minutter. På begge sider av helheten er solen delvis okkludert av jorden i en times tid eller så. En måneformørkelse kan vare så lenge som seks timer fra det øyeblikket jordskiven begynner å skjule månen til det øyeblikket den beveger seg helt bort.
Forutsi formørkelser og Saros-syklusen
Forholdene på jordens overflate kan være uforutsigbare, men bevegelsene til jorden og alle de andre planetene er det ikke. Forskere katalogiserer disse bevegelsene, og hvis området ditt skyldes en spektakulær solformørkelse, vil du vite om det år før selve hendelsen.
Siden mesopotamisk tid har astronomer erkjent at formørkelser forekommer i 18-års sykluser (faktisk 18 år, 11 dager, 8 timer) kalt Saros-sykluser. På slutten av en Saros inntar solen den samme posisjonen med hensyn til månens noder som den hadde i begynnelsen av syklusen, og en ny Saros-syklus begynner. Formørkelser i hver Saros-syklus følger samme mønster som i den før, med små endringer på grunn av forstyrrelser i omløp og andre faktorer.
Det faktum at solformørkelser ikke forekommer på den samme delen av jordoverflaten med 18 års mellomrom, skyldes jordens rotasjon. Når man tar det i bruk, har NASA-astronomer opprettet en formørkelseskalender bra til år 3000.