Затмения Солнца и Луны
Урок 9. Астрономия 11 класс ФГОС
Конспект урока «Затмения Солнца и Луны»
В своём движении Луна очень часто заслоняет (или, как говорят астрономы, покрывает) звёзды зодиакальных созвездий. А иногда происходит покрытие Луной планет и Солнца.
Покрытие Солнца Луной называется солнечным затмением. Происходит оно потому, что угловые размеры дисков Солнца и Луны для наблюдателя с Земли кажутся одинаковыми. Объясняется это тем, что диаметр Луны примерно в 400 раз меньше диаметра Солнца. Но в тоже время она в четыреста 400 раз ближе к Земле. Это приводит к тому, что Луна может полностью покрыть яркую поверхность Солнца, оставив при этом видимой лишь его атмосферу.
Итак, что же происходит при затмениях? Все мы прекрасно знаем, что Земля вращается вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли. Это значит, что в определённые моменты, Солнце, Луна и Земля могут выстроиться на одной прямой. Если Луна окажется между Землёй и Солнцем, то она на время закрывает Солнце, отбрасывая тень на Землю. Но маленькая Луна не может полностью затенить Землю. Поэтому только жители той местности, куда у падёт тень от Луны, окажутся свидетелями полного солнечного затмения. В тех же областях, куда свет будет попадать частично, то есть это области полутени, жители будут видеть ту часть Солнца, от которой в данную область попадает свет — это частное солнечное затмение.
Из-за того, что лунная орбита является эллиптической, может случиться и так, что Луна будет находиться на значительном удалении от Земли. В этом случае диск Луны окажется слишком маленьким, чтобы полностью закрыть собой Солнце. В этом случае наблюдатель в точке А сможет увидеть кольцеобразное солнечное затмение. А наблюдатели В и С, как и в прошлый раз, будут наблюдать частное солнечное затмение.
Как правило, тень от Луны на поверхности нашей планеты не превышает в диаметре 270 километров. Поэтому солнечное затмение может наблюдаться лишь в узкой полосе на пути тени.
Путь лунной тени по земной поверхности называется полосой полного солнечного затмения.
Ежегодно на нашей планете можно наблюдать от 2 до 5 солнечных затмений. Однако в одном и том же месте Земли полное солнечное затмение, как правило, наблюдается очень редко — примерно раз в 200—300 лет.
Так, например, в окрестностях Москвы последний раз полное солнечное затмение наблюдалось 19 августа 1887 года. В следующий раз это произойдёт лишь 16 сентября 2126 года.
Но бывают и исключения. Например, в районе города Бийска (Алтайский край), в период с 1981 года по 2008 наблюдалось целых три полных солнечных затмения: 31 июля 1981 года, 29 марта 2006 года и 1 августа 2008 года.
Продолжительность затмения обычно не превышает 7 мин 31 с. А самое длительное кольцеобразное солнечное затмение произошло 15 января 2010 года в тропической Африке и Юго-Восточной Азии. Длилось оно более 11 минут.
Из-за малой длительности солнечных затмений астрономы тщательно готовятся их к наблюдениям, чтобы в течение этого малого промежутка времени успеть изучить внешние разреженные оболочки Солнца, что в обычных условиях крайне затруднено. Так, например, во время полного солнечного затмения в Индии 18 августа 1868 года французский учёный Пьер Жансен впервые исследовал хромосферу Солнца и получил спектр нового химического элемента, который назвали в честь Солнца — гелием.
А 17 мая 1882 года во время солнечного затмения наблюдателями из Египта была замечена комета, пролетающая вблизи Солнца. Она получила название Кометы затмения.
Иногда, в моменты полнолуний, когда земная тень направлена в сторону, противоположную Солнцу, может случиться и так, что Луна полностью или частично попадёт в тень Земли — происходит Лунное затмение.
При частичном погружении Луны в земную тень лунное затмение называется частным теневым, а при полном погружении — полным теневым затмением.
При полном лунном затмении мы, чаще всего, можем наблюдать Луну бурого или красно-тёмного цвета. Объясняется это тем, что солнечный свет, преломляясь в атмосфере Земли, освещает Луну преимущественно красными лучами, которые в меньшей степени подвержены рассеиванию и ослаблению земной атмосферы.
Вокруг конуса тени Земли, как и в случае с Луной, имеется полутень. Если Луна, при своём движении, будет проходить эту область, то на Земле можно будет наблюдать полутеневое затмение. Его особенность в том, что яркость освещения лунного диска меняется совсем незначительно. Поэтому невооружённый человеческий глаз его практически не замечает. Лишь когда Луна в полутеневом затмении проходит вблизи конуса полной тени, при ясном небе можно заметить незначительное потемнение с одного края лунного диска.
Как правило, ежегодно на нашей планете можно наблюдать 1—2 лунных затмения. Однако бывают годы, когда лунные затмения не наблюдаются вовсе. А максимальное число лунных затмений за год — 4. Например, это произойдёт в 2020 и 2038 годах.
Лунные затмения видны со всего ночного полушария Земли, где в это время Луна находится над горизонтом. Поэтому в каждой данной местности они наблюдаются чаще солнечных затмений, хотя происходят в среднем в полтора раза реже. Максимальная продолжительность лунного затмения достигает 1 ч 47 мин.
Ещё в VI веке до нашей эры вавилонскими астрономами было замечено, что примерно каждые 18 лет 11 суток и 8 часов (то есть каждые 223 синодических месяца) все затмения Луны и Солнца приблизительно повторяются в прежнем порядке. Этот период между затмениями назвали саросом.
Во время сароса в среднем происходит 70—71 затмение. Из них примерно 42—43 — солнечных (14 полных, 13—14 кольцеобразных и 15 частных) и 28 лунных.
Однако возникает вопрос: почему солнечные и лунные затмения происходят не каждый месяц? Ведь, казалось бы, затмения должны происходит при каждом обороте Луны во время её новолуния и полнолуния. Но такого не происходит. Вспомните, что видимая орбита Луны на небесной сфере — это большой круг, который наклонён к плоскости эклиптики всего на 05 о 09’. Но этого хватает для того, чтобы во время новолуния или полнолуния Луна оказалась далеко от плоскости эклиптики. А это приводит к тому, что во время новолуния тень от Луны пройдёт выше Земли. А во время полнолуния сама Луна может пройти ниже земной тени.
Поэтому затмения смогут наступить лишь тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения лунной орбиты с эклиптикой (вблизи узлов).
— Интересно, а можно ли наблюдать солнечные затмения, находясь на Луне?
Конечно можно. Происходит это тогда, когда Солнце Земля и Луна выстраиваются на одной прямой, и при этом наша планета располагается между Луной и Солнцем. Проще говоря, солнечные затмения на Луне происходят так же часто, как на Земле лунные.
При этом продолжительность полной фазы солнечного затмения, видимого с Луны, при центральном затмении может достигать почти трёх часов. Полное солнечное затмение на Луне можно наблюдать на всей её дневной стороне, в отличие от Земли.
Источник
LiveInternetLiveInternet
—Рубрики
- АСТРОЛОГИЯ (81)
- СТИХИ О МАМЕ С КОММЕНТАРИЯМИ, ПАМЯТЬ (20)
- БАКЛАЖАНЫ И КАБАЧКИ (183)
- ВАРЕНЬЕ (23)
- ДЛЯ МОИХ ВНУКОВ (17)
- ДЛЯ ДУШИ (39)
- ДЛЯ СЕБЯ ЛЮБИМОЙ (112)
- ДОМАШНИЙ УЮТ (14)
- ДОМОВОДСТВО (22)
- ЗДОРОВЬЕ (74)
- КАПУСТА РАЗНАЯ (35)
- КОНСЕРВИРОВАНИЕ (142)
- КУЛИНАРИЯ ; (1286)
- ЛИКЕРЫ НАПИТКИ (27)
- ЛЮБИМАЯ МУЗЫКА (206)
- ЛЮБИМЫЕ СТИХИ (1050)
- МУЗЫКАЛЬНЫЕ ОТКРЫТКИ (43)
- НАРОДНАЯ МЕДИЦИНА (4)
- НЕОПОЗНАНОЕ (0)
- ПОЗДРАВЛЕНИЯ , ПЛЕЙКАСТЫ (253)
- ПРАВОСЛАВИЕ (86)
- ПРИТЧИ, СКАЗКИ (14)
- РАМОЧКИ ДЛЯ ДНЕВНИКА (9)
- САД-ОГОРОД, ДАЧА (45)
- УМНЫЕ ВЕЩИ (3)
- ФЕН-ШУЙ (9)
- ШАНСОН (21)
- ЭЗОТЕРИКА (7)
—Музыка
—неизвестно
—Поиск по дневнику
—Подписка по e-mail
—Интересы
—Постоянные читатели
—Статистика
>Геометрия затмений + видеосюжеты солнечного и лунного затмений
Геометрия затмений + видеосюжеты солнечного и лунного затмений
Затмения происходят, когда свет одного светила полностью или частично закрыт от нас другим светилом.
При солнечных затмениях Луна закрывает (затмевает) свет Солнца, проходя между ним и Землей.
При лунных затмениях земная тень падает на Луну, не позволяя Солнцу освещать лунную поверхность.
Солнечные затмения.
Чтобы произошло солнечное затмение, Земля, Луна и Солнце должны выстроиться в одну линию, что бывает только в моменты новолуний. Из-за движения Луны по орбите со скоростью около 1 км/с ее тень приблизительно с той же скоростью перемещается относительно Земли. Максимальное время, в течение которого тень Луны (область полного затмения Солнца) скользит по Земле, составляет около 3,5 ч, а полутень (область частичного затмения) задерживается на Земле около 5,5 ч. Максимальный размер тени на поверхности Земли около 270 км. Жители, оказавшиеся на пути тени, наблюдают полное затмение Солнца. Продолжительность этого явления зависит от широты местности, поскольку поверхность Земли вращается в том же направлении — с запада на восток, куда движется лунная тень, с максимальной скоростью на экваторе 0,46 км/с. Поэтому в районе экватора полные затмения могут длиться до 7 мин 40 с, а на широте 45° — до 6,5 мин. В каждой точке Земли полное затмение происходит в среднем один раз за 360 лет. По счастливому совпадению угловые диаметры Солнца и Луны почти одинаковы: они близки к 0,5°. Если в момент солнечного затмения Луна проходит перигей (ближайшую к Земле точку орбиты), то она полностью затмевает Солнце; в апогее (наиболее удаленной точке орбиты) угловой размер ее диска меньше солнечного, поэтому происходит кольцевое затмение.
Наблюдаемые явления. При частных затмениях Солнца общий поток его света ослаблен незначительно, т.о. многие люди даже не замечают этого явления, если заранее не были предупреждены. Не закрытая Луной часть солнечного диска сияет в виде «месяца»; это легко увидеть, если посмотреть на Солнце через плотный светофильтр, например кусок засвеченной фотопленки.
Перед началом полного затмения яркость заметно убывает и узкий серпик Солнца можно наблюдать без светофильтра. Серпик быстро сужается, и когда он занимает совсем небольшой участок дуги, это называют «брильянтовым кольцом». В последний момент этот участок разбивается на цепочку ярких пятен, называемых «четками Бейли», — это лучи Солнца светят сквозь неровности лунного края (лунные долины). Вдруг наступает темнота, и появляется белоснежная солнечная корона. Ее яркость в полмиллиона раз ниже, чем у диска Солнца, и быстро спадает к краям, но при наступившей темноте отдельные лучи короны можно проследить до расстояния в несколько градусов. Вдоль края лунного диска видна розоватая полоска хромосферы. Иногда видны яркие розовые язычки протуберанцев, вытянувшиеся над хромосферой. Кое-где на небе заметны звезды. Через несколько минут с противоположной стороны солнечного диска появляются «четки Бейли» и «брильянтовое кольцо» — полное затмение закончилось и корона померкла в лучах Солнца.
Кольцевое затмение.
Средняя длина лунной тени 373 тыс. км, тогда как среднее расстояние от Земли до Луны 385 тыс. км. Поэтому в большинстве затмений лунная тень не дотягивается до земной поверхности. При этом Луна не полностью закрывает солнечный диск, а оставляет видимым тонкий ободок. При таком кольцевом затмении яркий ободок Солнца не позволяет увидеть ни корону, ни звезды вблизи Солнца. Поэтому кольцевые затмения не представляют большого научного интереса.
Лунные затмения.
Для затмения Луны Солнце, Земля и Луна также должны располагаться приблизительно на одной прямой. Если Луна проходит через полутень Земли, ее блеск ослабляется незначительно. Полутеневые затмения непривлекательны для астрономов и редко обсуждаются. Когда же Луна входит в тень Земли, то довольно четкая темная область надвигается на ее поверхность, которая сильно краснеет и темнеет, но все же остается видимой: ее освещают рассеянные и преломленные в земной атмосфере солнечные лучи, причем красные лучи проходят сквозь воздух лучше голубых (по этой же причине Солнце у горизонта красное). Яркость Луны при полном затмении сильно зависит от облачности земной атмосферы.
Научный интерес к лунным затмениям в основном связан с возможностью измерять скорость падения температуры ее поверхности после резкого прекращения солнечного нагрева. Быстрое падение температуры указывает, что верхний слой лунного грунта — плохой проводник тепла.
Геометрия затмений.
Путь Луны на небе наклонен примерно на 5° к солнечному пути — эклиптике. Поэтому затмения происходят только вблизи точек пересечения («узлов») их траекторий, где светила достаточно сближаются. Видимое смещение Луны при наблюдении из различных точек Земли (суточный параллакс), а также конечный размер Солнца и Луны делают затмения возможными в определенной зоне вблизи узлов их орбит. В зависимости от расстояния до Луны и Солнца размер этой зоны меняется. Для солнечных затмений ее границы отстоят от узла в каждую сторону на 15,5-18,4°, а для лунных — на 9,5-12,2°.
Как часто происходят затмения
Солнечные затмения. Солнце совершает оборот по эклиптике на 360° за 3651/4 сут; поскольку зона затмений занимает около 34°, Солнце проводит в этой зоне около 34 сут. Но период между новолуниями составляет 291/2 сут, значит, Луна обязательно должна пройти через зону затмений, пока там находится Солнце, но может посетить ее за этот период и дважды. Поэтому при каждом прохождении Солнца через зону затмений (один раз в полгода) должно произойти одно затмение, но может случиться и два.
Лунные затмения. Земная тень проходит по зоне затмения Луны в среднем за 22 дня. За этот период может произойти не более одного лунного затмения, поскольку между полнолуниями проходит 29 и 1/2 суток. Затмения может и вообще не случиться, если одно полнолуние было накануне вступления тени в зону, а следующее — сразу после ее выхода из зоны. Хотя лунные затмения происходят реже солнечных, мы гораздо чаще видим полные затмения Луны, чем Солнца. Дело в том, что закрытую земной тенью Луну могут наблюдать все жители ночного полушария Земли, тогда как для наблюдения полного солнечного затмения нужно попасть в узкую полосу лунной тени.
Повторяемость затмений. Период между двумя последовательными прохождениями Солнца через восходящий узел лунной орбиты называют драконическим годом (вспомните легенду о драконе, пожирающем Солнце). За этот период должно произойти, как минимум, два солнечных затмения — по одному вблизи восходящего и нисходящего узлов; но может не быть ни одного лунного. Максимально в каждом узле может случиться по одному лунному и еще по одному солнечному затмению — всего шесть. Поскольку из-за поворота лунной орбиты узлы смещаются навстречу Солнцу, драконический год продолжается всего 346,6 сут. Таким образом, если первое затмение в году случилось до 19 января, то до конца календарного года может произойти еще и седьмое затмение. Ближайшая такая ситуация будет в 2094.
Сарос. Э. Галлей открыл, что затмения циклически повторяются через 223 лунных месяца. Он назвал этот период «саросом», ошибочно полагая, что так его называли вавилоняне, несомненно знакомые с этим периодом. Древнегреческим астрономам был знаком утроенный сарос длительностью в 54 года, который они называли exeligmos. За 19 драконических лет (6585,78 сут) происходит почти точно 224 новолуния (6585,32 сут). Поэтому в любой момент фазы Луны связаны с ее положением относительно узлов так же, как это было 18 лет и 111/3 сут назад (или 18 лет и 101/3 сут, в зависимости от количества високосных лет). Поскольку сарос всего на 111/3 сут отличается от числа целых лет, затмения следующего цикла происходят в основном на фоне тех же созвездий, что и предыдущего. Отличие 223 лунных месяцев на 1/3 сут от целого числа солнечных суток приводит к тому, что при затмениях следующего сароса Земля на 1/3 оборота смещена к востоку, и соответствующие затмения наблюдаются на 120° западнее по долготе. Зато через 3 сароса ситуация повторяется гораздо точнее. Поскольку соотношение между драконическим годом и лунным месяцем не совсем простое, последовательные затмения в саросе смещаются к северу или югу в зависимости от того, происходят они в восходящем или нисходящем узле. Наконец лунная тень скользит над земными полюсами, и данная последовательность затмений завершается. В течение одного 18-летнего сароса происходит от 70 до 85 затмений; обычно бывает 43 солнечных и 28 лунных затмений.
Источник