Відносні відстані Сонця і Місяця від Землі та їх відносні розміри відповідають за один з найбільш випадкових збігів в астрономії.
Так трапляється, що видимі диски Сонця і Місяця, як видно із Землі, мають майже однакові розміри. Це дає можливість Місяцю просто покривати Сонце, коли воно проходить між Сонцем і Землею, а оскільки розмір настільки точний, люди на Землі можуть бачити корону Сонця. Шанси цього відбутися, ну, астрономічні.
Коли місяць проходить перед сонцем, люди на Землі відчувають затемнення, але не всі затемнення є повними. Іноді місяць не вирівнюється точно із сонцем, і замість повного затемнення люди бачать лише, як сонячне світло стає тьмяним.
А іноді Місяць знаходиться занадто далеко від Землі на своїй орбіті, щоб повністю закрити Сонце, навіть коли він проходить прямо перед ним. Це кільцеве затемнення. Це було б повне сонячне затемнення, якби місяць був ближче.
'Цей сезон... для Затьмарення
Сонячні затемнення трапляються під час новомісяців. І навпаки, місячне затемнення відбувається, коли Місяць повний і Земля рухається між ним і Сонцем.
Якби орбіта Місяця знаходилася на тій же площині, що і орбіта Землі навколо Сонця, ми бачили б сонячне та місячне затемнення щомісяця, але це не так. Площина орбіти Місяця нахилена на 5,1 градуса до площини орбіти Землі. Це додає додаткову умову для затемнення. Це повинен бути не тільки новий або повний місяць, але і Місяць повинен бути досить близько до площини земної орбіти, щоб перекрити частину Сонця.
Щомісяця Місяць двічі перетинає площину орбіти Землі, один раз на своєму південному шляху, а інший раз через два тижні, коли він перебуває на своєму північному шляху. Ці переходи називаються вузлами, і для того, щоб сталося затемнення, Сонце повинно знаходитися в межах 17 градусів від одного з вузлів. Це відбувається двічі на рік. Сонце проходить 0,99 градуса на добу, тому воно залишається в районі вузла близько 34 днів. Цей 34-денний період називається сезоном затемнення.
Під час даного сезону затемнення існує одне сонячне затемнення і одне місячне затемнення. Сезон затемнення довше місяця, однак, можливо, протягом одного сезону можуть відбутися два сонячні або два місячні затемнення.
Чотири типи сонячних затемнень
Повне сонячне затемнення видно на досить вузькому шляху на поверхні Землі, але часткове затемнення видно на значно ширшій території. Тип затемнення, який бачать люди, залежить від трьох факторів:
- Відокремлення сонця від місячного вузла.
- Відстань Землі від Сонця.
- Відстань Місяця від Землі.
Чотири типи затемнень, які можуть статися, такі:
Всього: Це класичне сонячне затемнення, під час якого Місяць повністю покриває Сонце, а глядачі в місячній тіні можуть бачити корону сонця. Це може статися, лише якщо Сонце знаходиться в межах декількох градусів від місячного вузла. У той же час Сонце повинно знаходитися на достатній відстані від Землі, щоб його диск був досить малим, щоб його вкривав Місяць. Місяць, зі свого боку, повинен бути досить близько до Землі, щоб мати диск, достатньо великий, щоб покрити сонце.
Частково: Коли настає сезон затемнення, але Сонце далеко від вузла в повний місяць, деякі люди на Землі можуть бачити, як Місяць блокує лише частину Сонця. Це часткове затемнення. Небо злегка темніє, оскільки частина сонячного диска закрита.
Кільцеві: Кільцеподібне затемнення відбувається, коли Сонце досить близько до вузла для повного затемнення, але це так або занадто близько до Землі, або Місяць занадто далеко від Землі, щоб Місячний диск повністю заблокував сонце. Глядачі в умбрі бачать повний диск місяця перед сонцем з оточуючим його яскравим кільцем сонячного світла.
Гібрид: Гібридне затемнення трапляється рідко. Це відбувається, коли Сонце і Місяць розташовані для створення кільцевого затемнення, але коли тінь рухається по поверхні Землі, Земля кривизна зменшує відстань до Місяця настільки, щоб зробити Місячний диск достатньо великим, щоб повністю перекрити Сонце і створити повне затемнення для короткий час.
Що таке кільцеве затемнення?
Земля і Місяць мають еліптичні орбіти. Між афелієм Землі є відстань майже 5 мільйонів кілометрів, або максимальна відстань від Сонця та його перигелію, або мінімальна відстань від Сонця. Це робить різницю приблизно 1 дугову хвилину у видимому розмірі.
Різниця у відстані Місяця від Землі в апогеї (максимальна відстань) та перигеї (мінімальна відстань) становить близько 50 000 кілометрів, створюючи різницю у видимому розмірі в 4 дугові хвилини, або близько 13 відсотків від середнього розмір. Місяць більше змінюється у відносному розмірі, ніж Сонце, тому він більше впливає на тип затемнення, який бачать люди.
Щоб затемнення було кільцевим, місяць повинен здаватися меншим за сонце. Це, безумовно, відбувається, коли Земля найближче наближається до Сонця, що трапляється в січні, а Місяць знаходиться на найдальшій відстані.
Однак орбіта Землі дуже близька до кругової, тому видимі розміри Сонця не так сильно змінюються. Отже, кільцеве затемнення може також статися в липні, якщо Місяць перебуває в апогеї. Якщо затемнення відбувається, коли Місяць перебуває в перигеї, і з’являється як „супермісяць”, коли він повний, ви точно не побачите кільцевого затемнення, незалежно від того, яка пора року.
Коли відбувається кільцеве затемнення, Місяць повністю проходить перед сонцем, але сонце не темніє повністю. Натомість по краях місячної тіні видно вогняне кільце, і це сонячне світло частково освітлює небо, створюючи якийсь примарний сутінок. Оскільки під час кільцевого затемнення сонце все ще видно, дивитись безпосередньо на затемнення навіть небезпечніше, ніж дивитись на повне затемнення.
Усього проти Кільцеподібне затемнення
Коли ви бачите діаграму повного сонячного затемнення, ви бачите місячну тінь, або тінь, зображену у вигляді конуса, який звужується до точки на поверхні Землі. Діаметр площі всередині перекриття близько 100 миль, і кожен, хто перебуває в ньому, бачить повне затемнення. Спільний рух Місяця і обертання Землі змушує тінь рухатися в a характерний шлях уздовж поверхні Землі зі швидкістю від 1000 до 3000 миль / год, залежно від широта.
Якщо ви вивчите кільцеву діаграму затемнення, ви побачите, що тімбр фокусується на деякій відстані над поверхнею Землі. Глядачі, прив'язані до Землі, які перебувають за межами цієї фокусної точки, не потрапляють у повну тінь, як під час повного затемнення. Світло від зовнішнього кільця Сонця - звідки походить назва "кільцеподібний" - поширюється за межі фокусної точки перекриття і висвітлює область за її межами. Сонячне світло зменшується, але не згасає, створюючи ефект, схожий на сильний хмарний покрив.
Люди можуть спостерігати за сукупністю не більше 7 1/2 хвилин до того, як тім'я рухається на схід. Потрапивши поза тінь, глядачі довше залишаються у півтіні або частковій тіні. Перебуваючи в півтіні, вони бачать тінь Місяця, яка перекриває лише частину сонячного диска. На відміну від цього, кільцеве затемнення може тривати до 12 1/2 хвилин. Додатковий час обумовлений меншим видимим розміром місячного диска. Завдяки своїм меншим розмірам, він має більше відстані, щоб пройти на своєму шляху через обличчя сонця.
Види місячних затемнень
У будь-який даний сезон затемнення принаймні одне місячне затемнення відбудеться або за два тижні до сонячного затемнення або після нього. Пам’ятайте, місячні затемнення трапляються, коли Місяць повний - тобто він знаходиться на протилежному кінці своєї орбіти - і Земля проходить між ним і Сонцем. Місячні затемнення можуть бути частковими або повними, але ніколи не кільцевими. Земля занадто велика щодо Місяця, щоб поміститися всередині диска Сонця, як видно з Місяця.
Довжина тіні Землі становить 1,4 млн км, що більше ніж втричі перевищує відстань між Землею і Місяцем. Якби ви були на Місяці, ви побачили б, як Земля блокує сонце, але замість того, щоб опинитися в повній темряві, ви стали б свідком чогось дуже дивного. Ви бачили б Землю, омиту кільцем червоного світла. Це сонячне світло відхиляється атмосферою Землі. Сонячне світло з високою енергією повністю відхиляється, але червоне світло здатне проникати в атмосферу і заломлюється, подібно до світла, що проходить крізь призму.
Ця рефракція є причиною того, що люди називають місячне затемнення кривавим місяцем. Заломлене світло, що освітлює місячну поверхню, перетворює місяць на примарний червоний колір. Оскільки земний диск набагато більший, ніж у Місяця, період сукупності під час місячного затемнення може тривати до 1 години 40 хвилин. По обидві сторони сукупності Сонце частково закупорюється Землею ще близько години. Місячне затемнення може тривати шість годин з моменту, коли земний диск починає ховати Місяць, до моменту його повного віддалення.
Прогнозування затемнень і цикл Сароса
Умови на поверхні Землі можуть бути непередбачуваними, але переміщення Землі та всіх інших планет - ні. Вчені каталогізують ці рухи, і якщо у вашій місцевості очікується вражаюче сонячне затемнення, ви дізнаєтесь про це за роки до фактичної події.
З часів Месопотамії астрономи визнали, що затемнення відбуваються в 18-річних циклах (насправді 18 років, 11 днів, 8 годин), які називаються циклами Сароса. Наприкінці одного Сароса Сонце займає те саме положення щодо вузлів Місяця, яке воно мало на початку циклу, і починається новий цикл Сароса. Затемнення в кожному циклі Сароса відбуваються за тією ж схемою, що і в попередньому, з невеликими змінами внаслідок збурень орбіти та інших факторів.
Той факт, що сонячні затемнення не відбуваються на одній і тій же частині поверхні Землі з інтервалом у 18 років, зумовлений обертанням Землі. Враховуючи це, астрономи NASA створили календар затемнень добре до 3000 року.