Солнечное затмение
Солнечное затмение – уникальное астрономическое явление. Оно давно разгадано, но до сих пор вызывает трепет у наблюдателей, будоражит воображение. Ни на одной другой планете Солнечной системы такое явление невозможно. От 2 до 5 раз в год лунная тень покрывает земную поверхность, для астрономов это хорошая возможность изучить солнечную корону. Затмение Солнца наблюдается редко, по подсчетам ученых в течение последнего столетия произошло около 240 явлений.
Что такое солнечное затмение
Солнечное затмение – это фактически лунная тень, упавшая на земную поверхность, имеющая диаметр около 200 км. То есть это относительно небольшое пятно тени от спутника, движущееся по планете.
Явление уникально в Солнечной системе. Происходит из-за того, что для находящегося на Земле наблюдателя диаметры спутника и дневного светила визуально практически одинаковы, хотя в действительности диаметр Солнца в 400 раз больше лунного диаметра. А дистанция от Земли до спутника почти в 400 раз меньше, чем до звезды.
Затенение Солнца возможно только при новолунии. При этой фазе Луна не видна наблюдателю с Земли, поскольку ее сторона, обращенная к планете, не освещена. Поэтому создается впечатление, будто светило среди дня закрывается темным круглым пятном.
Как видно на схеме, Луна бросает на Землю тень конусообразной формы.
Вершина конуса находится дальше планетарной поверхности, поэтому упавшая тень выглядит не как точка, а как пятно. Спутник движется по орбите, вслед за ним перемещается и пятно со скоростью примерно километр в секунду. Поэтому длится явление недолго: полная фаза занимает максимум 7,5 минут, длительность частичного покрытия составляет около 2 часов.
В 20 веке самым продолжительным солнечным затмением было наблюдавшееся 20 июня 1955 года. Тень 7 минут и 8 секунд покрывала Филиппинские острова. В 21 веке самое длительное событие случилось 22 июня 2009 года в 00 часов 53 минуты по гринвичскому времени, продолжалось 6 минут и 25 секунд. Следующее семиминутное затмение астрономы ожидают в 2186 году. А самое короткое затенение Солнца длилось всего секунду, было зафиксировано в северной части Атлантического океана 3 октября 1986 года.
Поскольку Луна постепенно отдаляется от планеты, астрономы полагают, что где-то через 600 млн. лет расстояние между спутником и Землей станет препятствием для появления затмения. Лунная тень не будет достигать планетарной поверхности. Но и сегодня астрономическое событие – редкость, наблюдаемая не чаще 2 раз в год.
Астрономическое явление в целом не опасно для человека. Единственное, что может попасть под удар – глаза. На затеняющееся Солнце категорически нельзя смотреть без защитных приспособлений.
Яркость звезды убывает, когда на нее надвигается лунный круг, и человеку кажется, что ничего страшного с глазами не произойдет. На самом деле солнечное излучение продолжает воздействовать на зрительные органы, обжигает сетчатку. Вначале человек ничего не чувствует, но спустя несколько часов ткани сетчатки разрушаются, наступает слепота.
Поэтому смотреть на солнце можно только через:
- специальные очки с ультрафиолетовой защитой (их обычно реализуют в магазинах накануне астрономического события);
- непроявленную нецветную фотопленку;
- фотокамеру, оснащенную светофильтром;
- сварочные очки с защитой выше 14.
Как происходит солнечное затмение
Увидеть явление может лишь наблюдатель, находящийся в пределах линии, по которой движется пятно лунной тени. Но и в этом случае везет не всем очевидцам: если на местности, захваченной лунной тенью, пасмурная погода, то полюбоваться астрономическим событием не удастся. Если же погода располагает, то можно наблюдать, как Луна медленно надвигается на солнечный диск с правой стороны (в южном полушарии с левой стороны). Солнце сначала превращается в серп, затем полностью закрывается черным лунным кругом.
В полной фазе становится темно, на небе проступают звезды, воздух становится холоднее (в среднем на 5°C). Вокруг лунного шара очевидцы могут видеть невероятно красивую окантовку – солнечную корону, в обычных обстоятельствах неразличимую.
В среднем длительность полной фазы составляет около 3 минут. Затем лунный круг уходит влево. С правой стороны раскрывается солнечный серп. Корона исчезает, небо быстро светлеет, звезды тускнеют.
Также очевидцами могут стать жители местностей, находящихся в зоне лунной полутени – расстояния от пятна тени до незатененной части земной поверхности. Диаметр полутени составляет в среднем 7000 км. Но на этой местности Луна закрывает не весь солнечный диск, а лишь часть его. Небо темнеет несильно, звезды не проявляются. Чем ближе человек, стоящий в зоне полутени, находится к области тени, тем больше закрыто Солнце. Зритель, находящийся на границе полутени и освещенного участка земной поверхности, видит лишь небольшое затенение на краю солнечного диска.
Виды солнечных затмений
Выделяют 3 вида солнечных затмений:
Классификация обусловлена отношением траектории Луны к солнечному диску, сочетанием визуальных угловых размеров спутника и светила.
Частное
Если траектория движения спутника не совпадает с центром солнечного диска, то Луна закрывает Солнце не полностью. В этом случае речь идет о частном солнечном затмении.
Слово «частный» здесь употребляется в контексте не «индивидуальный», а «частичный». Глубина затенения бывает различной, определяется сочетаниями угловых диаметров спутника и дневного светила. Из всех затмений частные составляют почти 70%.
Полное
При полном затмении Луна закрывает весь солнечный диск. Явление становится возможным, когда лунная траектория пересекает центр Солнца (или максимально приближается к центральной точке). Причем визуальный диаметр спутника равен диаметру закрываемой звезды, или превышает его.
Полное затенение видят наблюдатели на относительно небольшом участке земной поверхности, в диаметре составляющем 200 – 250 км. На окружающих местностях люди становятся очевидцами частного затмения.
Полное закрытие Солнца – редчайшее явление, которое бывает на конкретной местности раз в несколько десятилетий. К примеру, в Москве оно последний раз отмечалось 19 августа 1887 года, а следующее ожидается лишь в 2126 году.
Кольцеобразное
Когда лунная траектория проходит вблизи центральной точки Солнца, но визуальный диаметр Луны меньше солнечного, то дневное светило заслоняется не полностью, край остается открытым. Наблюдатель видит темное круглое пятно с кольцеобразным свечением вокруг.
Кольцеобразное или кольцевое затмение – самый редкий вид (на него приходится лишь 5% событий). Но поскольку Луна постепенно отдаляется от планеты, то фиксировать явление будут все чаще.
Гибридное
Отдельно следует рассказать о редчайшем гибридном явлении, происходящем, когда полная фаза сменяется на кольцевой вид. Причиной является следующий процесс: при полной фазе из-за специфического расположения орбиты спутник немного отодвигается от планеты. В результате становится видимой кольцеобразная светящаяся кайма. Бывает и обратный процесс: затенение начинается как кольцевое, а к завершению становится полным.
Гибридный вид был зафиксирован 3 ноября 2013 года.
Когда Луна и Солнце становятся в одну линию с Землей, усиливается планетарное гравитационное воздействие. Поэтому у метеозависимых людей наблюдаются во время затмения мигрени и скачки кровяного давления. У животных, чувствительность которых гораздо выше человеческой, могут даже возникнуть психические расстройства. Домашние питомцы паникуют, ведут себя неадекватно. Для организма нечувствительных людей астрономическое явление совершенно безвредно.
Источник
Солнечное затмение
Солнечное затмение – природное явление, которое происходит, когда Луна попадает между наблюдателем и Солнцем, загораживая (затмевая) его. Солнечное затмение бывает полным, кольцеобразным и частичным, случается чаще лунных (не реже двух раз в год). Полное солнечное затмение не может продолжаться более 8 минут.
Природа Солнечного затмения
Солнце и Луна — единственные небесные тела на земном небосводе, которые имеют видимые невооруженным глазом размеры.
Солнце – звезда диаметром 1 392 000 километров, массой 332 946 масс Земли. Температура поверхности – 5 500°С, температура в центре 15 500 000°С, период вращения – 25 земных суток на экваторе, 34 земных суток у полюсов.
Луна — единственный естественный спутник Земли. Находится на расстоянии 384 401 километра от Земли. Её диаметр – 3 476 километров, масса 1,2% массы Земли, атмосфера отсутствует. Продолжительности суток (число земных суток) – и звёздные, и солнечные – 29,5. Освещённые Солнцем участки Луны разогреваются до 117°С, попавшие в тень остывают до — 153°С.
Земля движется вокруг Солнца в одной плоскости, а Луна вокруг Земли — в другой, плоскости эти не совпадают. Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики на 5,2°, а диаметры солнечного и лунного дисков близки к 0,5°. Поэтому часто во время новолуний Луна проходит либо выше Солнца, либо ниже. Видимый путь Луны на небе не совпадает с тем путем, по которому движется Солнце. Эти пути пересекаются в двух противоположных точках, которые называются узлами лунной орбиты. Вблизи этих точек пути Солнца и Луны близко подходят друг к другу. И только в том случае, когда новолуние происходит вблизи узла, оно сопровождается затмением. Если в новолуние Солнце и Луна будут находиться почти точно в узле, затмение будет полным или кольцеобразным, а если Солнце в момент новолуния окажется на некотором расстоянии от узла, то центры лунного и солнечного дисков не совпадут и Луна закроет Солнце лишь частично. Такое затмение называется частным. Солнечные затмения возможны только во время новолуния. Узлы лунной орбиты находятся на линии Земля-Солнце раз в полгода, поэтому затмения происходят с полугодовым интервалом.
Луна перемещается среди звезд с запада на восток. Поэтому закрытие Солнца Луней начинается с его западного, т. е. правого, края. Степень закрытия называется в астрономии фазой затмения.
Вокруг пятна лунной тени располагается область полутени, где затмение бывает частным. Поперечник области полутени составляет около 6-7 тыс. км. Для наблюдателя, который будет находиться вблизи края этой области, лишь незначительная доля солнечного диска покроется Луной, затмение может вообще пройти незамеченным.
Тень от Луны движется относительно Земли со скоростью 1 км/сек. Малые размеры тени и большая скорость её движения приводят к тому, что тень не может закрыть надолго какое-то одно место на земном шаре.
Учёные давно установили, что через 6585 дней 8 часов, что составляет 18 лет 11 дней 8 часов, затмения повторяются. Именно через этот промежуток времени расположение в пространстве Луны, Земли и Солнца повторяется. Этот промежуток был назван саросом, что значит «повторение».
В течение одного сароса в среднем бывает 43 солнечных затмения, из них 15 частичных, 15 кольцеобразных и 13 полных. Прибавляя к датам затмений, наблюдавшихся в течение одного сароса, 18 лет 11 дней и 8 часов, можно предсказать наступление затмений в будущем.
Однако в саросе содержится не целое число дней, а 6585 дней и 8 часов. За эти 8 часов Земля повернется на треть оборота и будет обращена к Солнцу уже другой своей стороной. Поэтому следующее затмение будет наблюдаться в другом районе Земли.
В одном и том же месте Земли полное солнечное затмение наблюдается один раз в 250 — 300 лет. В настоящее время затмения предсказывают очень точно. Ошибка в предсказании момента наступления не превосходит 2 — 4 секунд.
В прошлом столетии наибольшая продолжительность затмений была в 1955 и в 1973 годах ( не более 7 минут). Полное солнечное затмение почти наибольшей возможной продолжительности (7 минут 29 секунд) произойдет лишь 16 июля 2186 г. в экваториальном поясе Земли. В исключительных случаях наибольшая продолжительность кольцеобразной фазы солнечного затмения достигает 12,3 минут, а частного затмения — до 3,5 часа. Подавляющее большинство затмений длится до двух с половиной часов, а их полная или кольцеобразная фаза всего лишь 2-3 минуты. Общая длительность полного затмения на Земле с момента вступления лунной тени на нашу планету до момента схода тени с неё обычно составляет от одного до трех с половиной часов. За этот промежуток времени лунная тень пробегает по Земле путь от 6000 до 12 000 км. Солнечное затмение начинается в западных районах земной поверхности при восходе Солнца и заканчивается на востоке при его заходе. Общая продолжительность всех фаз солнечного затмения на Земле может достигать шести часов.
Во время солнечного затмения космонавты, находящиеся на орбите могут наблюдать на поверхности Земли тень от Луны. Те, кто на Земле попадают в эту тень — наблюдают солнечное затмение.
Развитие Солнечного затмения
Сначала на западной стороне солнца появляется едва заметная тёмная полоска. Её невозможно уловить простым глазом. Вскоре полоска принимает форму выемки на поверхности солнца, постепенно свет солнечный убывает и пейзаж вокруг наблюдателя становится стального цвета.
Буквально за пятнадцать минут до наступления полного затмения небо относительно места нахождения солнца на западе темнее, чем на востоке. Появляется тень луны. Небо приобретает синевато-серый или фиолетовый цвет.
За пять минут до полного затмения темнота на западе становится очевидной, набирая силу и плавно двигаясь вдоль горизонта, оставляя вслед за собой желтовато-оранжевый полумрак.
Когда Луна почти полностью закрывает Солнце (при полном солнечном затмении), яркие пятна солнечного света вспыхивают около края Луны. Этот эффект, известный как чётки Бейли, назван в честь Фрэнсиса Бейли, который первым обратил внимание на это явление в 1836 году. Количество и яркость чёток Бейли не всегда непредсказуемы, но основные их особенности вполне ожидаемы. Когда доминирует одно пятно, явление называется эффектом алмазного кольца и обычно наблюдается прямо перед полной фазой.
Край раскалённого солнечного шара сияет как драгоценный камень, а солнечная корона сияет вокруг тёмного лунного диска.
Солнечная корона – тускло светящееся гало, образованное раскалённым газом вокруг диска Солнца. Поскольку это свечение слабее свечения Солнца, корона хорошо видна только во время солнечных затмений, когда диск светила закрыт Луной.
Форма короны зависит от периода солнечной активности. При минимальной активности минимуме корона выглядит небольшой и круглой, а в годы максимальной — разброс «взъерошенной» короны достигает нескольких радиусов солнечного диска. Во время полной фазы на краю диска видны протуберанцы, которые имеют вид небольших изгибающихся выбросов розового цвета.
Постепенно на западе светлеет, в то время как на востоке темнота сгущается и убывает в сторону горизонта.
Особенности наблюдения Солнечного затмения
Важно помнить, что вне затмения или при частных фазах затмения смотреть на Солнце без защиты глаз темными светофильтрами категорически запрещено. Это предупреждение особо относится к наблюдениям Солнца в оптические инструменты. Пренебрежение этими правилами может вызвать мгновенное и неизлечимое повреждение глаз. Поэтому перед объективом (объективами) оптического инструмента (бинокля, подзорной трубы, телескопа) нужно обязательно укрепить темный светофильтр достаточной плотности, чтобы глаза не ощущали раздражения солнечным светом. Даже при фазе солнечного затмения, равной 0,9, когда Луной закрыто 90% видимого диаметра Солнца, остается открытой 0,125 (одна восьмая) часть солнечного диска, и солнечный свет ослаблен всего лишь в 810 раз, что еще опасно для зрения, тем более что открытая часть имеет неослабленную поверхностную яркость.
Для фиксации моментов времени пригодны любые наручные механические или электронные часы с секундной стрелкой (цифрами) или секундомер. Часы должны быть дважды выверены по радиосигналам точного времени или по часам телевидения, один раз до начала частного затмения, а второй раз после его окончания.
Фотографировать затмение можно, прикрепив фотокамеру в прямом фокусе телескопа, удалив из телескопа окуляр, приладив на его место фотоаппарат без объектива. Для наводки на резкость желательно использовать зеркальные камеры.
Протуберанцы лучше всего рассматривать в телескоп с большим увеличением и автоматическим гидированием.
Во время полного затмения также стоит обратить внимание на окружающую местность. Темно-фиолетовое небо будет украшено красновато-оранжевой полосой по всему горизонту. Это явление называется заревым кольцом. Так светится небо в местах, где идет частное затмение, ведь тень Луны покрывает участок Земли средним диаметром 150 километров, а высокие слои атмосферы просматриваются на сотни километров. Наблюдается заревое кольцо исключительно при полных затмениях. Наблюдателям затмения стоит обратить внимание и на поведение животных, которые чутко реагируют на небесные явления, в особенности на затмения. Кроме этого, рекомендуется вести запись температуры воздуха, направления и силы ветра и атмосферного давления.
Cолнечные затмения в истории человечества
Это явление знакомо очень давно. В древности в угасании Солнца среди бела дня люди видели проявление неведомых, сверхъестественных сил.
У восточных народов существовало поверье, что в это время Небесный дракон пожирает Солнце. В Древнем Китае во время солнечных затмений жители, чтобы отогнать дракона и освободить Солнце, били в барабаны, встречали затмение звуками гонга, звоном колокольчиков, пели молитвы. Интересно, что в Турции в 1877 году во время затмения испуганные жители стреляли из ружей в Солнце, желая прогнать шайтана — злого духа, по их мнению пожиравшего Солнце.
К началу VI в. до н. э. древние астрономы сумели установить причину солнечных затмений. Они обратили внимание на покрытия звезд Луной при ее движении по небу и на исчезновение Луны во время солнечных затмений и пришли к выводу, что Луна встречается с Солнцем и заслоняет его. Геродот описывает знаменитый Саламинский морской бой между греческим и персидским флотом, который произошел в Сароническом заливе у южного побережья Греции. Бой этот знаменит тем, что персидский флот из 800 судов потерпел полное поражение от греческого флота, состоявшего из 350 кораблей. В этот день на южном побережье Греции произошло полное затмение Солнца и по нему была вычислена дата боя — 2 октября 480 г. до н.э.
В начале Пелопонесской войны между древнегреческими городами-государствами Афинами и Спартой солнечное затмение чуть было не привело к срыву военно-морской экспедиции афинян, которой командовал выдающийся стратег Перикл (около 490-429 г. до н.э.). Перикл был учеником известного философа Анаксагора (около 500-428 г. до н.э.) и поэтому хорошо знал причину солнечных затмений. Когда афинский флот был готов к отплытию, началось затмение Солнца. Наступившая темнота повергла моряков и солдат в ужас и была воспринята ими, как дурное предзнаменование. Видя, что лоцман корабля пришел в сильное смятение и совершенно не в состоянии вести корабль, Перикл взял свой плащ, закрыл им лоцману глаза и спросил его, видит ли он в этом плаще что-либо ужасное или какое-то плохое предзнаменование. Получив от лоцмана отрицательный ответ, Перикл сказал ему: «Так в чем же тогда различие между этим плащом и тем телом, которое закрыло Солнце, разве только в том, что оно больше моего плаща!» Действия и слова Перикла успокоили не только лоцмана, но и солдат, наблюдавших эту сцену, после чего флот в правильном строю вышел из гавани.
Полное солнечное затмение 22 июля 2009 года:
начало — около 5 утра по Москве (00:55 UTC);
завершение — около 8 утра по Москве (04:15 UTC);
максимальная фаза — 1.0799;
координаты точки максимальной фазы — 34.1° южной широты, 70.2° восточной долготы;
высота солнца над горизонтом в точке наибольшего затемнения — 73°;
азимут (направление на солнце) в точке наибольшего затемнения — 337°;
ширина тени – 258 километров;
длительность максимальной фазы – 399 секунд;
является повторением через сарос (18 лет 11 дней) полного солнечного затмения 11 июля 1991 года;
видимость – Юго-Восточная Азия, Индия, Китай, Филлипины, Индонезия, Индийский океан.
В начале пути тень будет быстро двигаться на восток, первым большим городом на её пути будет Surat с населением 4 миллиона человек. Следующим крупным населенным пунктом, попадающим в полосу полного затмения, будет город Indore. Пройдя 700 километров по центральной линии затмения за 39 секунд, тень замедлит скорость до 8.9 км/c, что превышает скорость звука в 26 раз.
Индийский город Bhopal останется на 40 километров к северу от центральной линии, но даже на этом расстоянии Солнце затмится на 3 минуты 9 секунд. Из-за малой высоты Солнца над горизонтом и кривизны поверхности Земли, тень на этом участке пути будет выглядеть удлиненным эллипсом с большой осью около 1000 километров, что в 5,5 раз превышает малую ось эллипса.
На востоке вдоль центральной линии затмения территория Индии сужается в 25-километровый коридор, лежащий между Непалом и Бангладеш. Лунная тень достигнет этой области в 00:58 UT, а затем выйдет на территорию Бутана. Здесь ширина полосы полного затмения достигает 224 километра, продолжительность максимальной фазы превысит 4 минуты. После прохождения Бутана тень вновь посетит Индию, а затем выйдет на территорию Китая — главной страны затмения 2009 года.
Во время затмения Солнце будет находиться созвездии Рака, у его границы с созвездием Близнецов. В зависимости от пункта наблюдения, на потемневшем небе, помимо черного диска, окруженного косматой короной, невооруженным глазом можно будет увидеть три или четыре планеты и множество ярких звезд: ярче всего Венеру, чуть хуже — Меркурий и Марс.
Источник