Разница между кольцевым и полным затмением

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, если смотреть с Земли, почти одинакового размера. Это позволяет Луне просто закрывать Солнце, когда она проходит между Солнцем и Землей, и, поскольку совпадение размеров настолько точное, люди на Земле могут видеть корону Солнца. Вероятность того, что это произойдет, астрономическая.

Когда Луна проходит перед Солнцем, люди на Земле переживают затмение, но не все затмения являются полными. Иногда луна не совпадает с солнцем, и вместо полного затемнения люди видят только тусклый солнечный свет.

А иногда Луна находится слишком далеко от Земли по своей орбите, чтобы полностью закрыть Солнце, даже когда оно проходит прямо перед ним. Это кольцевое затмение. Если бы Луна была ближе, это было бы полное солнечное затмение.

Солнечные затмения происходят во время новолуния. И наоборот, лунное затмение происходит, когда луна полная, а Земля движется между ней и Солнцем.

Если бы орбита Луны находилась в той же плоскости, что и орбита Земли вокруг Солнца, мы бы видели солнечное и лунное затмение каждый месяц, но это не так. Плоскость орбиты Луны наклонена на 5,1 градуса к плоскости орбиты Земли. Это добавляет дополнительное условие для возникновения затмения. Это должно быть не только новолуние или полнолуние, но и луна также должна быть достаточно близко к плоскости орбиты Земли, чтобы блокировать часть солнца.

Каждый месяц Луна дважды пересекает плоскость орбиты Земли: один раз на своем пути на юг, а второй раз через две недели, когда он идет 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 проходит 0,99 градуса в день, поэтому оно остается вблизи узла около 34 дней. Этот 34-дневный период называется сезоном затмений.

В течение данного сезона затмений происходит одно солнечное затмение и одно лунное затмение. Сезон затмений длится дольше месяца, поэтому в течение одного сезона могут произойти два солнечных или два лунных затмения.

Полные солнечные затмения видны на довольно узкой трассе на поверхности Земли, а частичные затмения видны на гораздо более широкой площади. Тип затмения, который видят люди, зависит от трех факторов:

• Отделение Солнца от узла Луны.
• Расстояние Земли от Солнца.
• Расстояние Луны от Земли.

Четыре типа затмений, которые могут произойти, следующие:

Общее: Это классическое солнечное затмение, во время которого луна полностью закрывает солнце, и зрители в лунной тени могут видеть солнечную корону. Это может произойти, только если солнце находится в пределах нескольких градусов от лунного узла. В то же время Солнце должно быть достаточно далеко от Земли, чтобы его диск был достаточно маленьким, чтобы его могла покрыть Луна. Луна, в свою очередь, должна быть достаточно близко к Земле, чтобы иметь достаточно большой диск, чтобы покрыть Солнце.

Частично: 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 немного темнеет, поскольку часть солнечного диска закрыта.

Кольцевой: 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 диск Луны полностью блокировал солнце. Зрители в тени видят полный диск Луны перед солнцем с окружающим его ярким кольцом солнечного света.

Гибридный: Гибридные затмения случаются редко. Это происходит, когда Солнце и Луна располагаются так, чтобы создать кольцевое затмение, но когда тень движется по поверхности Земли, земная кривизна уменьшает расстояние до Луны ровно настолько, чтобы сделать лунный диск достаточно большим, чтобы полностью заблокировать солнце и создать полное затмение на короткое время.

И Земля, и Луна имеют эллиптические орбиты. Расстояние между афелием Земли, или максимальным расстоянием от Солнца, и его перигелием, или минимальным расстоянием от Солнца, составляет почти 5 миллионов километров. Разница в видимом размере составляет около 1 угловой минуты.

Разница в удалении Луны от Земли в апогее (максимальное расстояние) и перигее (минимальное расстояние) составляет около 50 000 километров, что создает разницу в видимом размере в 4 угловые минуты, или около 13 процентов от среднего размер. Луна меняет свои относительные размеры больше, чем Солнце, поэтому она больше влияет на тип затмения, который видят люди.

Чтобы затмение было кольцевым, Луна должна казаться меньше Солнца. Это определенно происходит, когда Земля находится на самом близком приближении к Солнцу, что происходит в январе, а Луна находится на самом дальнем расстоянии.

Однако орбита Земли очень близка к круговой, поэтому видимый размер Солнца не сильно меняется. Следовательно, кольцевое затмение может произойти и в июле, если Луна находится в апогее. Если затмение происходит, когда Луна находится в перигее, и появляется как «суперлуна», когда она полная, вы определенно не увидите кольцевого затмения, независимо от того, в какое время года оно.

Когда происходит кольцевое затмение, луна полностью проходит перед солнцем, но солнце не затемняется полностью. Вместо этого по краям тени луны видно огненное кольцо, и этот солнечный свет частично освещает небо, создавая своего рода призрачные сумерки. Поскольку солнце все еще видно во время кольцевого затмения, смотреть прямо на затмение даже опаснее, чем смотреть на полное затмение.

Когда вы видите схему полного солнечного затмения, вы видите лунную тень или тень, изображенную в виде конуса, сужающегося к точке на поверхности Земли. Область внутри тени составляет около 100 миль в диаметре, и любой, кто находится внутри нее, видит полное затмение. Совместное движение Луны и вращения Земли заставляет тень двигаться в характерный путь вдоль поверхности Земли со скоростью от 1000 до 3000 миль в час, в зависимости от широта.

Если вы посмотрите на диаграмму кольцевого затмения, вы увидите, что тень сфокусировалась на некотором расстоянии над поверхностью Земли. Зрители, привязанные к Земле, которые находятся за пределами этой фокусной точки, не оказываются в полной тени, как во время полного затмения. Свет от внешнего кольца Солнца - откуда происходит название «кольцевой» - выходит за пределы центральной точки тени и освещает область за ее пределами. Солнечный свет уменьшается, но не гаснет, создавая эффект, похожий на сильный облачный покров.

Люди могут наблюдать тотальность не более 7 1/2 минут, прежде чем тень переместится на восток. Выйдя из тени, зрители дольше остаются в полутени или частичной тени. Находясь в полутени, они видят тень луны, закрывающую только часть солнечного диска. Напротив, кольцевое затмение может длиться до 12 1/2 минут. Дополнительное время связано с меньшим видимым размером лунного диска. Благодаря своему меньшему размеру, ему нужно преодолеть большее расстояние по лику солнца.

В любой сезон затмений по крайней мере одно лунное затмение произойдет за две недели до или после солнечного затмения. Помните, лунные затмения происходят, когда Луна полная, то есть она находится на противоположном конце своей орбиты, и Земля проходит между ней и Солнцем. Лунные затмения могут быть частичными или полными, но никогда не кольцевыми. Земля слишком велика по сравнению с Луной, чтобы поместиться внутри диска Солнца, если смотреть с Луны.

Длина тени Земли 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, что Земля блокирует Солнце, но вместо того, чтобы пребывать в полной темноте, вы стали бы свидетелями чего-то очень странного. Вы бы увидели, что Земля залита кольцом красного света. Это солнечный свет, отклоняемый атмосферой Земли. Солнечный свет с более высокой энергией полностью отклоняется, но красный свет может проникать в атмосферу и преломляться, как свет, проходящий через призму.

Это преломление - причина, по которой люди называют лунное затмение кровавой луной. Преломленный свет, освещающий лунную поверхность, окрашивает луну в призрачно-красный цвет. Поскольку диск Земли намного больше, чем диск Луны, период полного лунного затмения может длиться до 1 часа 40 минут. По обе стороны от тотальности Солнце частично закрывается Землей еще на час или около того. Лунное затмение может длиться до шести часов с момента, когда диск Земли начинает скрывать Луну, до момента, когда она полностью удаляется.

Условия на поверхности Земли могут быть непредсказуемыми, но движения Земли и всех других планет - нет. Ученые каталогизируют эти движения, и если в вашем районе должно произойти впечатляющее солнечное затмение, вы узнаете об этом за много лет до фактического события.

Со времен Месопотамии астрономы признали, что затмения происходят в 18-летних циклах (на самом деле 18 лет, 11 дней, 8 часов), которые называются циклами Сароса. В конце одного Сароса Солнце принимает такое же положение относительно узлов Луны, какое оно имело 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, связан с вращением Земли. Учитывая это, астрономы НАСА создали календарь затмений хорошо до 3000 года.