Rozdiel medzi prstencom a úplným zatmením

Relatívne vzdialenosti slnka a mesiaca od Zeme a ich relatívna veľkosť sú zodpovedné za jednu z najšťastnejších náhod v astronómii.

Stáva sa tak, že zjavné disky Slnka a Mesiaca sú pri pohľade zo Zeme takmer presne rovnako veľké. Vďaka tomu môže Mesiac pri prechode medzi Slnkom a Zemou iba zakryť slnko, a pretože veľkosť zhody je taká presná, ľudia na Zemi môžu vidieť slnečnú korónu. Pravdepodobnosť, že k tomu dôjde, je astronomická.

Keď mesiac prechádza pred slnkom, ľudia na Zemi zažívajú zatmenie, ale nie všetky zatmenia sú úplné. Mesiac niekedy nesúvisí presne so slnkom a namiesto úplného zatemnenia ľudia vidia iba slabé slnečné svetlo.

A niekedy je mesiac príliš ďaleko od Zeme na svojej obežnej dráhe, aby úplne zakryl slnko, aj keď prechádza priamo pred ním. Toto je prstencové zatmenie. Bolo by to úplné zatmenie slnka, keby bol mesiac bližšie.

Zatmenie Slnka nastáva počas nových mesiacov. Naopak, zatmenie Mesiaca nastáva, keď je Mesiac v splne a Zem sa pohybuje medzi ním a Slnkom.

Keby sa obežná dráha Mesiaca nachádzala v rovnakej rovine ako obežná dráha Zeme okolo Slnka, každý mesiac by sme videli zatmenie Slnka a Mesiaca, ale nie je to tak. Rovina obežnej dráhy mesiaca je sklonená o 5,1 stupňa k rovine obežnej dráhy Zeme. To dodáva ďalšiu podmienku pre vznik zatmenia. Musí to byť nielen nový alebo úplný mesiac, ale mesiac musí byť tiež dosť blízko k rovine obežnej dráhy Zeme, aby blokoval časť slnka.

Mesiac každý mesiac pretína rovinu obežnej dráhy Zeme dvakrát, raz na svojej južnej ceste a inokedy o dva týždne neskôr, keď je na svojej severnej ceste. Tieto prechody sa nazývajú uzly a aby mohlo dôjsť k zatmeniu, musí byť slnko v rozmedzí 17 stupňov od jedného z uzlov. K tomu dochádza dvakrát ročne. Slnko cestuje denne 0,99 stupňa, takže sa zdržuje v blízkosti uzla asi 34 dní. Toto 34-dňové obdobie sa nazýva sezóna zatmenia.

Počas danej sezóny zatmenia je jedno zatmenie slnka a jedno zatmenie mesiaca. Sezóna zatmenia je však dlhšia ako mesiac, takže je možné, že počas jednej sezóny nastanú dve zatmenia Slnka alebo dve zatmenia Mesiaca.

Úplné zatmenia slnka sú viditeľné pozdĺž dosť úzkej cesty na povrchu Zeme, ale čiastočné zatmenia sú viditeľné v oveľa širšej oblasti. Typ zatmenia, ktoré ľudia vidia, závisí od troch faktorov:

• Oddelenie slnka od uzla mesiaca.
• Vzdialenosť Zeme od slnka.
• Vzdialenosť mesiaca od Zeme.

Môžu sa vyskytnúť štyri typy zatmení:

Celkom: Toto je klasické zatmenie Slnka, počas ktorého Mesiac úplne zakrýva slnko a diváci v mesačnej stene sú schopní vidieť slnečnú korónu. Môže sa vyskytnúť, iba ak je slnko v rozmedzí niekoľkých stupňov od uzla Mesiaca. Slnko musí byť zároveň dostatočne ďaleko od Zeme, aby bol jeho disk dostatočne malý na to, aby ho zakryl mesiac. Mesiac musí byť naopak dostatočne blízko k Zemi, aby mal disk dostatočne veľký na to, aby zakryl slnko.

Čiastočné: Keď nastane sezóna zatmenia, ale slnko je ďaleko od uzla pri splne, niektorí ľudia na Zemi môžu vidieť, že Mesiac blokuje iba časť slnka. Toto je čiastočné zatmenie. Obloha mierne stmavne, pretože časť slnečného disku je zakrytá.

Prstencový: K prstencovému zatmeniu dochádza, keď je slnko dosť blízko uzla na úplné zatmenie, ale je to tak buď príliš blízko k Zemi, alebo je mesiac príliš ďaleko od Zeme, aby sa mesačný disk úplne zablokoval slnko. Diváci v umbre vidia kompletný disk mesiaca pred slnkom a obklopuje ho jasný slnečný kruh.

Hybrid: Hybridné zatmenie je zriedkavé. Vyskytuje sa, keď sú slnko a mesiac umiestnené tak, aby vytvorili prstencové zatmenie, ale keď sa umbra pohybuje po povrchu Zeme, zemský zakrivenie zmenšuje vzdialenosť k Mesiacu natoľko, aby bol mesačný disk dostatočne veľký na to, aby úplne zakryl slnko a vytvoril úplné zatmenie pre krátka doba.

Zem aj Mesiac majú eliptické dráhy. Medzi aféliom Zeme alebo maximálnou vzdialenosťou od slnka a jeho perihéliom alebo minimálnou vzdialenosťou od slnka existuje vzdialenosť takmer 5 miliónov kilometrov. To znamená rozdiel v zjavnej veľkosti asi 1 oblúková minúta.

Rozdiel vo vzdialenosti mesiaca od Zeme pri apogee (maximálna vzdialenosť) a perigeu (minimálna vzdialenosť) je asi 50 000 kilometrov, čo vytvára rozdiel v zjavnej veľkosti 4 oblúkové minúty alebo asi 13 percent jeho priemeru veľkosť. Mesiac sa mení viac v relatívnej veľkosti ako slnko, takže má väčší vplyv na typ zatmenia, ktoré ľudia vidia.

Aby bolo zatmenie prstencové, musí sa Mesiac javiť menší ako slnko. K tomu určite dôjde, keď sa Zem najviac priblíži k slnku, čo sa stane v januári, a mesiac je v najvzdialenejšej vzdialenosti.

Obežná dráha Zeme je však veľmi blízko kruhová, takže zjavná veľkosť slnka sa až tak nemení. V dôsledku toho by mohlo v júli dôjsť aj k prstencovému zatmeniu, ak je Mesiac na vrchole. Ak dôjde k zatmeniu, keď je Mesiac v perigeu a bude sa javiť ako „supermesiac“, keď bude mesiac v splne, určite prstencové zatmenie neuvidíte, nech už je v ktoromkoľvek ročnom období.

Keď nastane prstencové zatmenie, mesiac prechádza úplne pred slnkom, ale slnko úplne nestmavne. Namiesto toho je okolo okrajov mesačného tieňa viditeľný ohnivý kruh a toto slnečné svetlo čiastočne osvetľuje oblohu a vytvára akýsi prízračný súmrak. Pretože počas prstencového zatmenia je stále viditeľné slnko, je pohľad priamo na jeho zatmenie ešte nebezpečnejší ako pohľad na úplné zatmenie.

Keď uvidíte schému úplného zatmenia slnka, uvidíte mesačný tieň alebo umbru, ktoré sú znázornené ako kužeľ, ktorý sa zužuje k bodu na povrchu Zeme. Oblasť vnútri umbra má priemer asi 100 míľ a ktokoľvek v nej vidí úplné zatmenie. Kombinovaný pohyb mesiaca a rotácia Zeme spôsobuje, že sa umbra pohybuje v a charakteristická cesta pozdĺž zemského povrchu rýchlosťou medzi 1 000 a 3 000 mph, v závislosti od zemepisná šírka.

Ak preskúmate prstencový diagram zatmenia, uvidíte, že sa umbra zameriava v určitej vzdialenosti nad povrchom Zeme. Pozemskí diváci, ktorí sa nachádzajú za týmto ohniskovým bodom, nie sú vrhaní do úplného tieňa, ako tomu je počas úplného zatmenia. Svetlo z vonkajšieho slnečného prstenca - odkiaľ pochádza názov „prstencový“ - presahuje ohnisko pupka a osvetľuje oblasť za ním. Slnečné svetlo je znížené, ale nehasne, čo vytvára efekt podobný veľkej oblačnosti.

Ľudia sú schopní byť svedkami totality najviac 7 1/2 minúty predtým, ako sa umbra presunie na východ. Akonáhle sú mimo umbra, diváci zostávajú v penumbre alebo čiastočnom tieni dlhšiu dobu. To, čo vidia v penumbre, je tieň mesiaca, ktorý blokuje iba časť slnečného disku. Naopak, prstencové zatmenie môže trvať až 12 1/2 minúty. Čas navyše je spôsobený menšou zjavnou veľkosťou mesačného disku. Vďaka svojej menšej veľkosti má väčšiu vzdialenosť, aby pokryl svoju cestu cez tvár slnka.

V ktorejkoľvek danej sezóne zatmenia dôjde k najmenej jednému zatmeniu Mesiaca buď dva týždne pred alebo po zatmení Slnka. Pamätajte, že zatmenie Mesiaca nastáva, keď je Mesiac v splne - to znamená, že je na opačnom konci jeho obežnej dráhy - a Zem prechádza medzi ním a Slnkom. Zatmenia Mesiaca môžu byť čiastočné alebo úplné, nikdy však prstencové. Zem je vzhľadom na mesiac príliš veľká na to, aby sa zmestila dovnútra slnečného disku, ako je vidieť z Mesiaca.

Umbra Zeme je dlhá 1,4 milióna km, čo je viac ako trojnásobok vzdialenosti medzi Zemou a Mesiacom. Keby ste boli na Mesiaci, videli by ste, ako Zem blokuje slnko, ale namiesto toho, aby ste boli v úplnej tme, boli by ste svedkami niečoho veľmi zvláštneho. Videli by ste, ako sa Zem kúpa v kruhu červeného svetla. Toto je slnečné svetlo odvádzané zemskou atmosférou. Slnečné žiarenie s vyššou energiou je úplne vychýlené, ale červené svetlo je schopné preniknúť do atmosféry a láme sa, podobne ako svetlo prechádzajúce cez hranol.

Toto lomenie je dôvod, prečo ľudia hovoria o zatmení Mesiaca ako o krvnom mesiaci. Lomené svetlo osvetľujúce mesačný povrch mení mesiac na strašidelne červenú farbu. Pretože zemský disk je oveľa väčší ako disk Mesiaca, môže obdobie totality počas zatmenia Mesiaca trvať až 1 hodinu a 40 minút. Na oboch stranách totality je Slnko čiastočne uzavreté Zemou asi na ďalšiu hodinu. Zatmenie Mesiaca môže trvať až šesť hodín od okamihu, keď disk Zeme začne skrývať Mesiac, až do okamihu, keď sa úplne vzdiali.

Podmienky na povrchu Zeme môžu byť nepredvídateľné, ale pohyby Zeme a všetkých ostatných planét nie sú. Vedci tieto pohyby katalogizujú a ak je vo vašej oblasti spôsobené veľkolepé zatmenie slnka, budete o tom vedieť roky pred skutočnou udalosťou.

Od mezopotámskych čias astronómovia uznali, že zatmenia sa vyskytujú v 18-ročných cykloch (v skutočnosti 18 rokov, 11 dní, 8 hodín) nazývaných Sarosove cykly. Na konci jedného Sarosu zaujme slnko vzhľadom na mesačné uzly rovnakú pozíciu ako na začiatku cyklu a začína nový Sarosov cyklus. Zatmenia v každom Sarosovom cykle sa riadia rovnakým vzorom ako v predchádzajúcom cykle, s malými zmenami v dôsledku orbitálnych odchýlok a ďalších faktorov.

Skutočnosť, že zatmenia slnka sa nevyskytujú na tej istej časti zemského povrchu v 18-ročných intervaloch, je dôsledkom rotácie Zeme. Keď to započítame, astronómovia NASA vytvorili a kalendár zatmení dobre do roku 3000.