Relativne razdalje sonca in lune od Zemlje ter njihove relativne velikosti so odgovorne za eno najbolj naključnih naključij v astronomiji.
Zgodi se, da so navidezni diski sonca in lune, gledano z Zemlje, skoraj popolnoma enaki. To Luni omogoča, da samo prekriva sonce, ko prehaja med soncem in Zemljo, in ker je velikost ujemanja tako natančna, lahko ljudje na Zemlji vidijo sončno korono. Verjetnosti, da se to zgodi, so astronomske.
Ko luna mine pred soncem, ljudje na Zemlji doživijo mrk, vendar vsi mrki niso skupni. Včasih se luna ne ujema natančno s soncem in namesto popolnega zatemnitve ljudje samo opazijo, da sončna svetloba zatemni.
In včasih je luna predaleč od Zemlje v svoji orbiti, da bi popolnoma pokrila sonce, tudi če gre neposredno pred njo. To je obročast mrk. Če bi bila luna bližje, bi bil popoln Sončev mrk.
'Sezona je... za Eclipse
Sončni mrki se pojavijo med mladimi lunami. Nasprotno pa se lunin mrk zgodi, ko je luna polna in se Zemlja premika med njo in soncem.
Če bi bila lunina orbita na isti ravnini kot Zemljina okoli sonca, bi vsak mesec videli Sončev in Lunin mrk, vendar ni tako. Ravnina lunine orbite je nagnjena za 5,1 stopinje do ravnine Zemljine orbite. To dodaja dodaten pogoj za nastanek mrka. Ne samo, da mora biti nova ali polna luna, temveč mora biti tudi luna dovolj blizu ravnine Zemljine orbite, da blokira del sonca.
Luna vsak mesec dvakrat prečka ravnino Zemljine orbite, enkrat na svoji južni poti in drugič dva tedna pozneje, ko je na svoji severni poti. Ta križišča se imenujejo vozlišča, in da lahko pride do mrka, mora biti sonce znotraj 17 stopinj enega od vozlišč. To se zgodi dvakrat na leto. Sonce potuje 0,99 stopinj na dan, tako da ostane v bližini vozlišča približno 34 dni. To 34-dnevno obdobje se imenuje sezona mrkov.
Med dano sezono mrka obstaja en sončni in en lunin mrk. Sezona mrkov je sicer daljša od enega meseca, zato je mogoče, da se v eni sezoni zgodi dva sončna ali dva lunina mrka.
Štiri vrste Sončevih mrkov
Popolni sončni mrki so vidni na dokaj ozki poti na zemeljskem površju, delni mrki pa so vidni na precej širšem območju. Vrsta mrka, ki jo ljudje vidijo, je odvisna od treh dejavnikov:
- Ločitev sonca od luninega vozlišča.
- Oddaljenost Zemlje od sonca.
- Oddaljenost lune od Zemlje.
Štiri vrste mrkov, ki se lahko pojavijo, so naslednje:
Skupaj: To je klasičen Sončev mrk, med katerim luna popolnoma prekrije sonce, gledalci v lubini pa lahko vidijo sončno korono. Pojavi se lahko le, če je sonce v nekaj stopinjah od luninega vozlišča. Hkrati mora biti sonce dovolj oddaljeno od Zemlje, da je njegov disk dovolj majhen, da ga lahko pokrije luna. Luna mora biti dovolj blizu Zemlje, da ima disk, ki je dovolj velik, da prekrije sonce.
Delno: Ko nastopi sezona mrkov, vendar sonce v polni luni še zdaleč ni vozlišče, lahko nekateri ljudje na Zemlji vidijo, da luna blokira le del sonca. To je delni mrk. Nebo nekoliko zatemni, ker je del sončnega diska zakrit.
Obročasti: Obročasti mrk se zgodi, ko je sonce dovolj blizu vozlišča, da lahko nastopi popoln mrk, vendar je bodisi preblizu Zemlje bodisi je luna predaleč od Zemlje, da bi se lunin disk popolnoma blokiral sonce. Gledalci v umbri vidijo celoten lunin disk pred soncem s svetlim obročem sončne svetlobe, ki ga obdaja.
Hibrid: Hibridni mrk je redek. Pojavi se, ko sta sonce in luna postavljena tako, da ustvarjata obročast mrk, toda ko se umbra premika po površini Zemlje, se ukrivljenost zmanjša razdaljo do lune ravno toliko, da postane lunin disk dovolj velik, da popolnoma blokira sonce in ustvari popoln mrk za kratek čas.
Kaj je obročast mrk?
Tako Zemlja kot Luna imata eliptične orbite. Med Zemljinim afelijem ali največjo oddaljenostjo od sonca in njegovo perihelijo ali najmanjšo oddaljenostjo od sonca je razdalja skoraj 5 milijonov kilometrov. V navidezni velikosti je razlika približno 1 ločna minuta.
Razlika v oddaljenosti lune od Zemlje v apogeju (največja razdalja) in perigeju (najmanjša razdalja) je približno 50.000 kilometrov, kar ustvarja razliko v navidezni velikosti 4 ločnih minut ali približno 13 odstotkov njegovega povprečja velikost. Luna se bolj spreminja v relativni velikosti kot sonce, zato bolj vpliva na vrsto mrka, ki ga ljudje vidijo.
Da bi bil mrk obročast, mora biti videti, da je luna manjša od sonca. To se vsekakor zgodi, ko je Zemlja najbližje soncu, kar se zgodi januarja, in je luna na najbolj oddaljeni razdalji.
Vendar je orbita Zemlje zelo blizu krožne, zato se navidezna velikost sonca ne spremeni toliko. Posledično bi se julijski mrk lahko zgodil tudi julija, če je luna v apogeju. Če se mrk zgodi, ko je luna v perigeju, in se ob polnosti pojavi kot "superluna", zagotovo ne boste videli prstanastega mrka, ne glede na letni čas.
Ko se zgodi obročast mrk, luna povsem preide pred sonce, vendar sonce ne potemni popolnoma. Namesto tega je okoli robov lunine sence viden ognjeni obroč in ta sončna svetloba delno osvetli nebo in ustvari nekakšen sablasni mrak. Ker je sonce med obročastim mrkom še vedno vidno, je pogled neposredno v mrk še bolj nevaren kot pogled na popolni mrk.
Skupaj v primerjavi Obročasti mrk
Ko vidite diagram popolnega Sončevega mrka, vidite lunino senco ali umbro, upodobljeno kot stožec, ki se zoži do točke na zemeljski površini. Območje v notranjosti prepone je približno 100 milj v premeru in kdor koli v njej vidi popoln mrk. Zaradi kombiniranega gibanja lune in vrtenja Zemlje se umbra premika v značilna pot vzdolž Zemljinega površja s hitrostjo med 1.000 in 3.000 mph, odvisno od zemljepisna širina.
Če preučite diagram obročastoga mrka, boste videli, da se umbra osredotoči na neki razdalji nad Zemljino površino. Zemeljski gledalci, ki so zunaj te žariščne točke, niso potisnjeni v popolno senco, kot so med popolnim mrkom. Svetloba iz zunanjega sončnega obroča - od koder izvira ime "obročast" - seže čez osrednjo točko umbre in osvetljuje območje onstran. Sončna svetloba se zmanjša, vendar ne ugasne, kar ustvarja učinek, podoben močni oblačnosti.
Ljudje so lahko priča popolnosti največ 7 1/2 minut, preden se umbra premakne proti vzhodu. Ko so zunaj umbre, gledalci dlje časa ostanejo v penumbri ali delni senci. Kar vidijo v penumbri, je lunina senca, ki blokira le del sončnega diska. V nasprotju s tem lahko obročast mrk traja do 12 1/2 minut. Dodaten čas je posledica manjše navidezne velikosti luninega diska. Zaradi manjše velikosti ima na poti čez sonce večjo razdaljo.
Vrste Luninih mrkov
V kateri koli sezoni mrka se bo zgodil vsaj en Lunin mrk dva tedna pred sončnim mrkom ali po njem. Ne pozabite, da se Lunini mrki zgodijo, ko je luna polna - to je na nasprotnem koncu svoje orbite - in Zemlja prehaja med njo in soncem. Lunini mrki so lahko delni ali popolni, nikoli pa prstanasti. Zemlja je prevelika glede na Luno, da bi se prilegala sončnemu disku, kot je videti z lune.
Zemljina umbra je dolga 1,4 milijona km, kar je več kot trikrat več kot razdalja med Zemljo in Luno. Če bi bili na Luni, bi videli Zemljo, ki blokira sonce, a namesto da bi bili v popolni temi, bi bili priča nečemu zelo nenavadnemu. Videli bi Zemljo, obsijano z obročem rdeče svetlobe. To zemeljsko ozračje odbija sončna svetloba. Sončna svetloba z višjo energijo je popolnoma odklonjena, vendar rdeča svetloba lahko prodre v ozračje in se lomi, podobno kot svetloba, ki prehaja skozi prizmo.
Ta lom je razlog, da ljudje lunin mrk imenujejo krvna luna. Lomljena svetloba, ki osvetljuje lunino površino, spremeni luno v prijetno rdečo barvo. Ker je Zemljin disk toliko večji od luninega, lahko celotno obdobje med Luninim mrkom traja celo 1 uro in 40 minut. Na obeh straneh celote je Zemlja za približno eno uro delno zakrčena s soncem. Lunin mrk lahko traja tudi šest ur od trenutka, ko Zemljin disk začne skrivati Luno do trenutka, ko se popolnoma odmakne.
Napovedovanje mrkov in Sarosov cikel
Razmere na zemeljskem površju so morda nepredvidljive, vendar gibanja Zemlje in vseh drugih planetov niso. Znanstveniki ta gibanja katalogizirajo in če bo na vašem območju spektakularni mrk Sonca, boste to vedeli leta pred dejanskim dogodkom.
Od mezopotamskih časov so astronomi prepoznali, da se mrki pojavljajo v 18-letnih ciklih (pravzaprav 18 let, 11 dni, 8 ur), imenovanih Sarosovi cikli. Na koncu enega Sarosa sonce zavzame enak položaj glede na lunina vozlišča, kot ga je imelo na začetku cikla, in začne se nov Sarosov cikel. Mrki v vsakem Sarosovem ciklusu sledijo enakemu vzorcu kot v prejšnjem, z majhnimi spremembami zaradi orbitalnih motenj in drugih dejavnikov.
Dejstvo, da se sončni mrki ne pojavljajo na istem delu zemeljske površine v 18-letnih intervalih, je posledica vrtenja Zemlje. Ko so to upoštevali, so astronomi NASA ustvarili koledar mrkov dobro do leta 3000.