Солнечное затмение

Солнечное затмение — затмение, которое происходит, когда Луна попадает между наблюдателем и Солнцем, и загораживает (затмевает) его. Поскольку Луна светит отражённым светом, и перед затмением обращена к нам неосвещённой стороной, то непосредственно перед затмением всегда имеет место новолуние, то есть Луна не видна. Создаётся впечатление, что Солнце закрывается чернотой неизвестной природы. 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.

Солнечное затмение 2008 (видео)

Последовательность солнечного Затмения

С того момента, как Луна закроет приблизительно 90% поверхности солнечного диска, заметно общее ослабление света. На протяжении последующих 6 мин освещённость окружающих предметов падает в ускоряющемся темпе. Наступает полумрак, как в сумерки. За несколько секунд до начала полной фазы, когда светящийся узкий серп незакрытой части Солнца вырождается в тонкую яркую дугу, наблюдается фрагментация этой дуги на искрящиеся точки, разделённые тёмными участками: из-за неровностей лунной поверхности просвечивает восточный край Солнца; возвышенностям на Луне соответствуют тёмные места, впадинам - светлые. Это явление носит название чёток Бейли. После окончания полной фазы аналогичный вид имеет в течение нескольких секунд западный край Солнца.

За несколько секунд до начала полной фазы наблюдатель, находящийся на открытом пространстве или в горах, может увидеть движение лунной тени по земной поверхности. Восточный край тени появляется на западе и перемещается к востоку со скоростью ок. 1 км/с. После окончания полной фазы западный край тени движется по земной поверхности на восток.

В момент полной фазы на небе проступают и становятся отчётливо видимыми планеты и яркие звёзды.

При наступлении полной фазы на месте Солнца видно чёрное круглое пятно, окружённое лучистой светящейся оболочкой неправильной формы. Это солнечная корона.

Суммарный световой поток от короны составляет 0.4-0.5 светового потока полной Луны. Цвет короны изменяется вдоль радиуса от серебристо-белого до зеленоватого.

В момент полной фазы по всему горизонту разливается розовое зарево. Это свет от тех участков земной поверхности, на которых наблюдается неполное затмения и которые, следовательно, частично освещены Солнцем. Цвет зарева обусловлен тем, что красные лучи лучше других распространяются в атмосфере и их относительно большая часть достигает глаза наблюдателя.

Если в момент затмения над солнечным лимбом находятся большие протуберанцы, наблюдатель может видеть красновато-розовые дуги.

Продолжительность полной фазы затмения обычно не превышает 2-3 минуты. При самых благоприятных обстоятельствах максимальная продолжительность полной фазы затмения в одной точке достигает 7.5 мин. Последний раз такое затмение наблюдалось в VII в., следующее будет в начале XXIII в. Рекордным по продолжительности в прошлом веке было затмение 30 июня 1973 г., продолжавшееся в Африке 7 мин 10 с. Кольцеобразная фаза затмения может продолжаться до 12 мин, а частные фазы - до 3.5 ч. Продолжительность затмения так же зависит от фазы затмения.

Природа солнечных затмений

В своем движении вместе с Землей вокруг Солнца Луна часто заслоняет (покрывает) звезды зодиакальных созвездий, по которым проходит лунный путь. Значительно реже происходят покрытия Луной планет, оказавшихся на небе в непосредственной близости к лунному пути. Периодически Луна частично или полностью заслоняет Солнце - происходят солнечные затмения.

Солнечные затмения возможны только при новолуниях, когда Луна проходит между Солнцем и Землей, но далеко не при всех, поскольку Луна может отходить от эклиптики (на которой находится Солнце) на 5,2 градуса, а диаметры солнечного и лунного дисков близки к 0°,5 и, следовательно, покрытия Солнца Луной не всегда осуществимы. Солнечные затмения видны отнюдь не из всех местностей дневного полушария Земли, так как из-за своих небольших размеров Луна не может скрыть Солнца от всего земного полушария. Солнце дальше от Земли, чем Луна, примерно в 390 раз, но его линейный диаметр (1 392 000 км) почти в 400 раз превышает диаметр Луны (3476 км), и поэтому освещаемая Солнцем Луна отбрасывает в пространство сходящийся конус тени и окружающий его расходящийся конус полутени. Когда эти конусы пересекаются с земной поверхностью, то лунная тень и полутень падают на нее, и на ней происходит солнечное затмение. Лунная тень и полутень на земной поверхности имеют вид овальных пятен, форма которых зависит от положения Солнца и Луны над горизонтом. Чем меньше их высота, тем более полого к земной поверхности направлена ось обоих конусов и тем более вытянуты пятна тени и полутени. Если же солнечное затмение происходит вблизи зенита, что возможно только в тропическом поясе Земли, то ось конусов почти перпендикулярна к земной поверхности и форма лунной тени и полутени на ней близка к круговой. Из-за движения Луны с запада к востоку ее тень и полутень быстро мчатся по земной поверхности примерно в том же направлении, уклоняясь либо к северу, либо к югу. Совокупность мест, по которым последовательно пробегает лунная тень, образует на Земле своеобразную полосу, называемую полосой полной фазы, посередине которой проходит центральная линия затмения.

Величина тени на поверхности Земли обусловлена взаимными расстояниями Земли, Луны и Солнца во время затмения. Диаметр лунной тени у земной поверхности не превышает 270 км. При этих же условиях диаметр лунной полутени близок к 6750 км и, следовательно, частное солнечное затмение видно к югу и к северу от полосы полной фазы до расстояния около 3240 км. Часто конус лунной тени имеет длину около не доходит до земной поверхности примерно. Поэтому Луна не закрывает Солнца полностью, и вместо полного происходит кольцеобразное затмение, при котором вокруг темного лунного диска видно узкое яркое кольцо незакрытой солнечной поверхности. Полоса на земной поверхности, из которой видно кольцеобразное затмение, называется полосой кольцеобразной фазы, по обе стороны которой происходит частное затмение. Таким образом, ширина полосы полной фазы при разных затмениях различна, а чаще всего бывает от 40 до 100 км.

Когда на Землю вместе с лунной тенью вступает вся лунная полутень, то по земной поверхности проходят обе границы солнечного затмения, северная и южная, определяемые поперечником полутени. Когда же лунная тень падает на Землю, а полутень частично оказывается вне Земли, то затмение имеет только одну границу, либо северную (полное затмение в южном полушарии Земли), либо южную (полное затмение в северном полушарии Земли). Но нередко бывает и так, что лунная тень минует Землю, а полутень частично захватывает ее), и тогда происходят только частные солнечные затмения, видимые лишь в средней и полярной зоне либо северного, либо южного земного полушария.

В каждой местности затмение начинается и оканчивается в различные моменты времени, и его обстоятельства, в том числе и продолжительность, зависят от скорости и направления движения лунной тени (полутени). Вычисленные обстоятельства затмения наносятся на географическую карту, которая в этом случае называется картой солнечного затмения. Вычисления эти, как и вычисления всех обстоятельств солнечных затмений для разных местностей Земли, довольно сложны, поскольку скорость лунной тени (и полутени) на земной поверхности зависит от величины и направления геоцентрической скорости Луны, от географической широты местности и от угла наклона конуса лунной тени к поверхности этой местности.

Общее описание природы и причины солнечных затмений

Если диск Солнца полностью закрывается диском Луны, то затмение называют полным. В перигее Луна бывает ближе к Земле на 21 000 км от среднего расстояния, в апогее - дальше на 21 000 км. От этого изменяется угловые размеры Луны. Если угловой диаметр диска Луны (около 0,5°) оказывается немного меньше углового диаметра диска Солнца (около 0,5°), то в момент максимальной фазы затмения от Солнца остается видимым яркое узкое кольцо. Такое затмение называется кольцеобразным. И, наконец, Солнце может не полностью скрываться за диском Луны из-за несовпадения их центров на небе. Такое затмение называется частным. Наблюдать такое красивое образование, как солнечная корона, можно лишь во время полных затмений. Такие наблюдения даже в наше время многое могут дать науке, поэтому наблюдать в ту страну, где будет солнечное затмение, приезжают астрономы из многих стран.

На Луне в то время, когда у нас затмение Солнца, идет затмение Земли. Эти затмения схожи по сценарию с лунными на Земле, с той лишь существенной разницей, что даже лунная полутень не может укрыть весь диск Земли. Луна невелика. Поэтому наибольшая возможная длительность полной фазы солнечного затмения составляет всего семь с половиной минут. И это еще не виданный идеальный случай. Частное затмение длится около 2-х часов. Наблюдение такого явления, как правило, выпадает каждому в жизни хоть раз. Солнечные затмения случаются чаще лунных. Возможно, это и парадоксально, ведь, казалось бы, лунная тень гораздо меньше Земной и может укрыть от Солнца лишь небольшую часть поверхности Земли. В то же время, земная тень способна Луну спрятать целиком. И тем не менее, каждый год бывает минимум два солнечных затмения, в то время как лунных может не быть вообще. Максимальное количество затмений в год - 7. При этом 4 из них являются солнечными.

Диаметр Солнца и Луны на небесной сфере почти совпадают, что и является причиной возможности наступления солнечных затмений. Они происходят в новолуния, в которые Луна находится вблизи узлов своей орбиты. Но так как лунная орбита довольно далека по форме от окружности, а восходящий и нисходящий узлы орбиты движутся по эклиптике (орбита Луны меняет ориентацию в пространстве), лунный диск в благоприятные моменты для наступления затмений может быть либо больше, либо равен, либо меньше солнечного. В первом случае наступает полное затмение, длительность которого зависит от углового размера Луны (чем он больше, тем затмение длиннее, до 7,5 минут). Во втором - полное затмение длится всего мгновение, а в третьем - наступает кольцеобразное затмение: вокруг темного диска Луны видно сияющее кольцо, которое не смогла покрыть Луна. Такое затмение может продолжаться до 12 минут.

Солнечное затмение начинается с восходом Солнца в западных районах земной поверхности и заканчивается в восточных районах при заходе Солнца. Обычно полное солнечное затмение длится несколько минут (наибольшая продолжительность полного солнечного затмения 7 мин 29 сек будет 16 июля 2186 года).

На Луне тоже бывают солнечные затмения. На Земле в это время происходят лунные затмения. Луна движется с запада на восток, поэтому солнечное затмение начинается с западного края солнечного диска. Степень покрытия Солнца Луной называется фазой солнечного затмения. Полные солнечные затмения можно видеть только в тех областях Земли, по которым проходит полоса тени Луны. Диаметр тени не превышает 270 км, поэтому полное затмение Солнца видно лишь на малом участке земной поверхности. Хотя солнечные затмения происходят чаще лунных, в каждом отдельном месте Земли солнечные затмения наблюдаются гораздо реже лунных.

Плоскость лунной орбиты в пересечении с небом образует большой круг - лунный путь. Плоскость земной орбиты пересекается с небесной сферой по эклиптике. Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09?. Период обращения Луны вокруг Земли (звездный, или сидерический период) Р = 27,32166 земных суток или 27 сут 7 час 43 мин.

Плоскость эклиптики и лунный путь пересекаются друг с другом по прямой линии, называемой линией узлов. Точки пересечения линии узлов с эклиптикой называются восходящим и нисходящим узлами лунной орбиты. Лунные узлы непрерывно перемещаются навстречу движению самой Луны, то есть к западу, совершая полный оборот за 18,6 года. Ежегодно долгота восходящего узла уменьшается примерно на 20°. Так как плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом в 5°09?, Луна во время новолуния или полнолуния может находиться далеко от плоскости эклиптики, и диск Луны пройдет выше или ниже диска Солнца. При этом затмения не происходит. Чтобы произошло солнечное или лунное затмение, необходимо, чтобы Луна во время новолуния или полнолуния находилась вблизи восходящего или нисходящего узла своей орбиты, т.е. недалеко от эклиптики. В астрономии сохранились многие знаки, введенные в глубокой древности. Символ восходящего узла означает голову дракона Раху, набрасывающегося на Солнце и вызывающего, по индийским легендам, его затмение.

Астрономическая классификация солнечного затмения

По астрономической классификации, если затмение хотя бы где-то на поверхности Земли может наблюдаться как полное, оно называется полным. Если затмение может наблюдаться только как частное (такое бывает, когда конус тени Луны проходит вблизи земной поверхности, но не касается её), затмение классифицируется как частное. Помимо полных и частных солнечных затмений, бывают кольцеобразные затмения. Кольцеобразное затмение имеет место, когда в момент затмения Луна находится на большом удалении от Земли и конус тени проходит над земной поверхностью, не достигая её. Визуально при кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. В максимальной фазе затмения Солнце закрывается Луной, но вокруг Луны видно яркое кольцо незакрытой части солнечного диска. Небо при кольцеобразном затмении остаётся светлым, звёзды не появляются, наблюдать корону Солнца невозможно.

Когда мы наблюдаем солнечное затмение, то жители Луны могли бы видеть «земное» затмение: светящая голубым светом наша планета в этот момент для них темнеет, поскольку на неё падает тень от Луны. Правда, тень от Луны невелика и полного «выключения» земного света для жителей Луны не происходит.

Частота лунных и солнечных затмений. Сарос

В настоящее время существуют математические модели, достаточно точно описывающие движение Луны, Земли и планет. Благодаря им с помощью компьютеров расположение любых наблюдаемых объектов на небе может быть вычислено с высокой точностью на тысячи лет в прошлое и в будущее. Но и до появления современных вычислительных средств и математических моделей учёные умели предсказывать солнечные и лунные затмения. По историческим сведениям, ближневосточные и китайские учёные ещё несколько тысяч лет назад делали это. Успешно предсказывали затмения и во времена античности.

Если бы орбита Луны лежала в плоскости эклиптики, каждый месяц (строго говоря — каждые 29,5 суток) на Земле наблюдалось бы одно лунное (в полнолуние) и одно солнечное (в новолуние) затмение. Но наклон лунной орбиты составляет около 5 градусов, поэтому для затмения необходимо, чтобы Луна во время новолуния или полнолуния проходила вблизи одного из узлов орбиты (то есть вблизи точки пересечения орбиты и эклиптики). Такие совпадения происходят нечасто и нерегулярно, что и является причиной сравнительной редкости затмений. Многолетние наблюдения и фиксирование затмений показали, что лунные и солнечные затмения происходят с циклом, длина которого составляет 6585,3 суток, или 18 лет, 11 дней и чуть менее 8 часов. Этот период называется cарос. За один сарос происходит 28 лунных и 43 солнечных затмения (из солнечных — 15 частных, 15 кольцеобразных и 13 полных). Вопреки широко распространённому заблуждению, в целом лунные затмения происходят реже солнечных. Однако лунное затмение наблюдается на половине земного шара, солнечное же — только в узкой полосе. Из-за того, что сарос не кратен суткам, полоса затмения в следующий период проходит не там, где она проходила в предыдущий. В результате в одной местности полные солнечные затмения действительно повторяются редко: в среднем один раз за триста лет. Именно поэтому наблюдатель, проживающий в одном месте, может видеть за свою жизнь множество лунных затмений и ни одного солнечного. Так, например, в Москве за исторический период зафиксировано четыре полных солнечных затмения: в 1140, 1450, 1476 и 1887 годах, а следующее будет наблюдаться в 2126 году.

Сарос был известен ещё астрономам древнего Египта и Вавилона. Благодаря саросу древние астрономы достаточно точно предсказывали затмения, не имея ни чёткого представления о небесной механике, ни вычислительных устройств. Действительно, для того, чтобы предсказать дату и время затмения, достаточно иметь перечень последних происходивших затмений и прибавить к дате и времени каждого из них целое число саросов. Предсказание лунных затмений вообще не представляет сложности. С солнечными затмениями всё несколько сложнее, поскольку нужно учитывать, что при повторении затмения через сарос его полоса пройдёт в другом месте, и уметь рассчитывать это место. Для облегчения расчётов солнечных затмений древние учёные пользовались тройным саросом — периодом, равным 19755,9 суток, который существенно меньше расходится с целым числом суток.

Предсказания затмений по саросу дают приемлемую точность в пределах плюс-минус 300 лет, в более удалённые времена начинаются сбои, вызванные накоплением ошибок.

«Чёрный День»

Описаны случаи наступления дня темноты и исчезновения Солнца, не связанные с затмением последнего какими-то известными астрономическими телами.

Описанные явления, ввиду их редкости и непредсказуемости, совершенно не изучены. Гипотезы, выдвигавшиеся для их объяснения, многочисленны (например, возможным объяснением такого феномена может служить локальный перенос в атмосфере частиц пыли), но ни одна из них не может быть проверена. Религиозные авторы приводят описанные случаи (чаще всего — первый из них) в качестве примеров сбывшихся библейских пророчеств.

«Русское» затмение

Очередное полное солнечное затмение в мире уже называют «русским», поскольку главным образом оно будет наблюдаться в России. Во второй половине дня 1 августа 2008 года полоса полной фазы протянется от Северного Ледовитого океана почти по меридиану до Алтая, пройдя точно через Нижневартовск, Новосибирск, Барнаул, Бийск и Горно-Алтайск — прямо вдоль федеральной трассы M52. Кстати, в Горно-Алтайске это будет уже второе затмение за два с небольшим года — именно в этом городе пересекаются полосы затмений 2006 и 2008 годов. Во время затмения высота Солнца над горизонтом составит 30 градусов: этого достаточно для фотографирования короны и идеально для панорамной съемки. Погода в Сибири в это время обычно хорошая. Еще не поздно приготовить пару фотоаппаратов и купить билет на самолет.

Это затмение никак нельзя пропустить. Следующее полное затмение будет видно в Китае в 2009 году, а потом хорошие условия для наблюдений сложатся только в США в 2017 и 2024 годах. В России же перерыв продлится почти полвека — до 20 апреля 2061-го.

Как наблюдать затмение

Как оворится: "На Солнце в телескоп без апертурных фильтров можно посмотреть всего два раза в жизни, сперва правым глазом, а потом левым."

Необратимое повреждение глаза может возникнуть в результате наблюдения за солнечным диском напрямую, в видоискатель камеры, в бинокль или телескоп, даже если присутствует только тонкий полумесяц Солнца или четки Бейли. 1 процент поверхности все еще видимого Солнца в 10 000 раз ярче полной луны. Пристальное наблюдение за Солнцем в таких обстоятельствах подобно применению увеличительной лупы для направления солнечного света в сетчатку глаза. Сетчатка глаза хрупкая и не подлежит восстановлению. Хирург-специалист по сетчатке глаза может сделать самую малость или совсем ничего, чтобы вам помочь. Никогда при отсутствии соответствующей защиты не смотрите на Солнце вне фазы полного солнечного затмения!

Стандартные или полароидные солнечные очки не являются светофильтрами. Они могут способствовать в некоторой степени расслаблению глаз при нахождении на улице в яркий солнечный день, но даже не думайте об их использовании для наблюдения за солнцем. Итак, не стоит применять солнечные очки, даже скрещенные поляроиды для наблюдения за Солнцем во время частичных фаз затмения. Они плохо или совсем не защищают глаза.

Если наступило полное затмение и яркая поверхность солнца скрыта от взора наблюдателя, то совершенно безопасно наблюдать за ним без применения какого-либо фильтра. На самом деле, это одно из величайших зрелищ в природе.

Существует несколько основных способов наблюдения за частичной фазой солнечного затмения без нанесения вреда глазам. Ниже описываются проекционный метод и описание использования светофильтров. Также приводятся объяснения по методам безопасного наблюдения за затмением с помощью бинокля или телескопа.

Данные о некоторых солнечных затмениях

21 октября 2137г. до н.э. - В Китае наблюдалось первое из описанных полное солнечное затмение.

590г. до н.э. - 590 - 585 до н.э. - Война между Лидией и Мидией, завершившаяся миром, на заключение которого повлияло полное солнечное затмение 28 мая 585, признанное дурным предзнаменованием (во время битвы обе стороны в ужасе побросали оружие).

28 май 585 до н.э. - Предсказанное греческим философом, астрономом и математиком Фалесом Милетским (625-547 до н.э.) солнечное затмение положило конец 6-летней войне между лидийским царем Алиаттом и мидийским царем Киаксаром за господство в Малой Азии. Противники расценили редкое природное явление как знак богов и заключили мир, установив границу по реке Галис.

15 февраль 538г. - В англо-саксонской хронике описано солнечное затмение в Британии, когда в Лондоне было закрыто 2/3 Солнца.

1 мая 1185г. - полное солнечное затмение над Новгородской и Суздальской землях (Россия).

8 июля 1842г. - полное солнечное затмение над городом Павия (Италия).

7 августа 1887г. - полное солнечное затмение над Москвой.

19 июнь 1936г. - Экспедиции в Камисари, Северная Япония, и в Омске, Сибирь, наблюдают солнечное затмение.

11 августа 1999г. - полное солнечное затмение над Румынией. Планеты замкнули "крест": Луна и Солнце выстроились напротив Урана, а перпендикулярно к ним - Марс и Сатурн.

21 июня 2001г. - полное солнечное затмение, наблюдаемое на территории Африки.

Самое долгое солнечное затмение может равняться 7мин. 31сек. Самое долгое за последнее время затмение длилось 7 мин. 08 сек. и наблюдалось к западу от Филиппин в 1955г. Затмение продолжительностью 7мин. 29сек. должно наблюдаться в середине Атлантического океана в 2166г.

1989-1991 годы период невиданной солнечной активности Происходили массовые волнения среди людей, особенно тех, кто плохо управляет своей психикой. Так, например, 19-21 августа 1991 года, когда в России произошёл переворот, пятен на Солнце было в 9 раз больше нормы и подобная картина наблюдалась в начале октября 1993 года, когда был расстрелян "Белый дом" в Москве.

Годы с наибольшим числом затмений

Максимальное количество затмений (лунных и солнечных вместе), которое возможно на протяжении любого календарного года, - семь. В прошлом таким годом, когда произошло ровно семь затмений, был 1917 г., а следующим таким годом будет 2094. В 1917г. в период между 8 января и 14 декабря было три теневых (умбральных) затмения Луны и четыре частных затмения Солнца, хотя одно из солнечных затмений было очень небольшим. В 2094 г. состоится полутеневое (пенумбральное) затмение Луны (1 января), теневые лунные затмения (28 июня и 21 декабря), частные солнечные затмения (13 июня, 12 июля и 7 декабря) и полное солнечное затмение 16 января.