Затмение — это астрономическое событие , которое происходит, когда астрономический объект или космический корабль временно закрывается, переходя в тень другого тела или когда другое тело проходит между ним и зрителем. Такое расположение трёх небесных объектов известно как сизигия . [1] Затмение является результатом либо покрытия (полностью скрытого), либо транзита (частично скрытого). «Глубокое затмение» (или «глубокое затмение») — это когда небольшой астрономический объект находится позади более крупного. [2] [3]
Термин «затмение» чаще всего используется для описания либо солнечного затмения , когда тень Луны пересекает поверхность Земли, либо лунного затмения , когда Луна входит в тень Земли. Однако оно также может относиться к таким событиям за пределами системы Земля-Луна: например, переход планеты в тень, отбрасываемую одной из ее лун, переход луны в тень, отбрасываемую ее планетой-хозяином, или переход луны в тень, отбрасываемую ее планетой-хозяином. тень другой луны. Двойная звездная система также может вызывать затмения, если плоскость орбиты составляющих ее звезд пересекает положение наблюдателя.
В особых случаях солнечных и лунных затмений они происходят только во время « сезона затмений », двух раз в году, когда плоскость орбиты Земли вокруг Солнца пересекается с плоскостью орбиты Луны вокруг Земли и линией определяется точками пересечения плоскостей вблизи Солнца. Тип солнечного затмения , происходящего в течение каждого сезона (полное, кольцевое, гибридное или частичное), зависит от видимых размеров Солнца и Луны. Если бы орбита Земли вокруг Солнца и орбита Луны вокруг Земли находились в одной плоскости друг с другом, то затмения происходили бы каждый месяц. Лунное затмение будет происходить в каждое полнолуние, а солнечное затмение — в каждое новолуние. А если бы обе орбиты были идеально круглыми, то каждое солнечное затмение каждый месяц было бы одного и того же типа. Именно из-за неплоских и некруглых различий затмения не являются обычным явлением. Лунные затмения можно наблюдать со всей ночной половины Земли. Но солнечные затмения, особенно полные затмения, происходящие в какой-либо конкретной точке поверхности Земли, — очень редкие события, интервал между которыми может составлять многие десятилетия.
Этот термин происходит от древнегреческого существительного ἔκλειψις ( ékleipsis ) , которое означает «оставление», «падение» или «потемнение небесного тела», которое происходит от глагола ἐκλείπω ( ekleípō ), который означает « оставить», «темнеть» или «перестать существовать», [4] сочетание приставки ἐκ- ( ek- ), от предлога ἐκ ( ek ), «вне», и глагола λείπω ( leípō ), « отсутствовать". [5] [6]
Для любых двух объектов в пространстве можно провести линию от первого через второй. Последний объект будет блокировать некоторое количество света, излучаемого первым, создавая область тени вокруг оси линии. Обычно эти объекты движутся относительно друг друга и своего окружения, поэтому результирующая тень будет проходить через определенную область пространства, проходя через любое конкретное место в этой области только в течение фиксированного интервала времени. Если смотреть с такого места, это событие тени известно как затмение. [7]
Обычно поперечное сечение объектов, участвующих в астрономическом затмении, имеет примерно форму диска. [7] Область тени объекта во время затмения делится на три части: [8]
Полное затмение происходит, когда наблюдатель находится в тени, кольцевое затмение, когда наблюдатель находится в тени, и частичное затмение, когда наблюдатель находится в полутени. Во время лунного затмения применимы только тень и полутень, поскольку антумбра системы Солнце-Земля лежит далеко за пределами Луны. Аналогично, видимый диаметр Земли с точки зрения Луны почти в четыре раза больше диаметра Солнца и, следовательно, не может вызвать кольцевое затмение. Аналогично те же термины можно использовать и при описании других затмений, например, антумбры Деймоса, пересекающей Марс , или входа Фобоса в полутень Марса.
Первый контакт происходит, когда диск затмевающего объекта впервые начинает сталкиваться с источником света; второй контакт — когда диск полностью перемещается внутри источника света; третий контакт , когда он начинает выходить за пределы света; и четвертый или последний контакт , когда он наконец полностью покидает диск источника света.
Для сферических тел, когда затмевающий объект меньше звезды, длина ( L ) конусообразной тени тени определяется выражением:
где R s — радиус звезды, Ro — радиус затмевающего объекта, а r — расстояние от звезды до затмевающего объекта. Для Земли в среднем L равна 1,384 × 106 км , что намного больше, чем большая полуось Луны,равная 3,844 × 10.5 км. Следовательно, теневой конус Земли может полностью окутать Луну во время лунного затмения . [9] Однако если затмевающий объект имеет атмосферу, некоторая часть светимости звезды может преломляться в объем тени. Это происходит, например, во время затмения Луны Землей, вызывая слабое красноватое освещение Луны даже в ее полной полноте.
На Земле тень, отбрасываемая во время затмения, движется примерно со скоростью 1 км в секунду. Это зависит от положения тени на Земле и угла, под которым она движется. [10]
Цикл затмений имеет место, когда затмения в серии разделены определенным интервалом времени. Это происходит, когда орбитальные движения тел образуют повторяющиеся гармонические закономерности. Конкретным примером является сарос , который приводит к повторению солнечного или лунного затмения каждые 6585,3 дня, или чуть более 18 лет. Поскольку это не целое количество дней, последовательные затмения будут видны из разных уголков мира. [11] В одном периоде сароса насчитывается 239,0 аномалистических периодов, 241,0 сидерических периодов, 242,0 узловых периодов и 223,0 синодических периодов. Хотя орбита Луны не дает точных целых чисел, количество орбитальных циклов достаточно близко к целым числам, чтобы дать сильное сходство для затмений, расположенных с интервалом 18,03 года.
Затмение с участием Солнца, Земли и Луны может произойти только тогда, когда они находятся почти на прямой линии, позволяя одному скрыться за другим, если смотреть с третьего. Поскольку плоскость орбиты Луны наклонена по отношению к плоскости орбиты Земли ( эклиптика ), затмения могут происходить только тогда, когда Луна находится близко к пересечению этих двух плоскостей (узлы ) . Солнце, Земля и узлы выравниваются дважды в год (во время сезона затмений ), и примерно в это время затмения могут происходить в течение примерно двух месяцев. В календарном году может быть от четырех до семи затмений, которые повторяются согласно различным циклам затмений , например сароса .
Между 1901 и 2100 годами произойдет максимум семь затмений: [12]
За исключением полутеневых лунных затмений, максимум семь затмений происходят в: [13]
Солнечное затмение , наблюдаемое с Земли, происходит, когда Луна проходит перед Солнцем. Тип солнечного затмения зависит от расстояния Луны от Земли во время события. Полное солнечное затмение происходит, когда Земля пересекает темную часть тени Луны. Когда тень не достигает поверхности Земли, Солнце закрывается лишь частично, что приводит к кольцевому затмению. Частичные солнечные затмения происходят, когда зритель находится внутри полутени. [14]
Величина затмения — это часть диаметра Солнца, покрытая Луной. Для полного затмения это значение всегда больше или равно единице. Как при кольцевых, так и при полных затмениях величина затмения равна отношению угловых размеров Луны и Солнца. [15]
Солнечные затмения — это относительно короткие события, которые можно увидеть полностью только на относительно узкой траектории. При наиболее благоприятных обстоятельствах полное солнечное затмение может длиться 7 минут 31 секунду и наблюдаться по трассе шириной до 250 км. Однако область, где можно наблюдать частное затмение, гораздо больше. Тень Луны будет продвигаться на восток со скоростью 1700 км/ч, пока не перестанет пересекать поверхность Земли.
Во время солнечного затмения Луна иногда может полностью закрывать Солнце, поскольку ее видимый размер почти такой же, как у Солнца, если смотреть с Земли. Полное солнечное затмение фактически является затмением , тогда как кольцевое солнечное затмение является транзитным .
При наблюдении в других точках космоса, кроме поверхности Земли, Солнце может затмеваться другими телами, кроме Луны. Два примера включают в себя случай, когда экипаж Аполлона-12 наблюдал затмение Солнца Землей в 1969 году и когда зонд Кассини наблюдал затмение Солнца Сатурном в 2006 году.
Лунные затмения происходят, когда Луна проходит сквозь тень Земли. Это происходит только во время полнолуния , когда Луна находится на дальней от Солнца стороне Земли. В отличие от солнечного затмения, затмение Луны можно наблюдать практически из всего полушария. По этой причине лунное затмение гораздо чаще можно наблюдать из определенного места. Лунное затмение длится дольше, на его завершение уходит несколько часов, а полная длительность обычно составляет в среднем от 30 минут до более часа. [16]
Существует три типа лунных затмений: полутеневое, когда Луна пересекает только полутень Земли; частичный, когда Луна частично переходит в тень Земли ; и полное, когда Луна полностью переходит в тень Земли. Полные лунные затмения проходят все три фазы. Однако даже во время полного лунного затмения Луна не является полностью темной. Солнечный свет, преломленный сквозь атмосферу Земли, попадает в тень и дает слабое освещение. Как и при закате, атмосфера имеет тенденцию сильнее рассеивать свет с более короткими длинами волн, поэтому освещение Луны преломленным светом имеет красный оттенок, [17] поэтому в описаниях таких лунных явлений часто встречается фраза «Кровавая Луна». зафиксированы события еще до затмений. [18]
Записи солнечных затмений ведутся с древних времен. Даты затмений можно использовать для хронологической датировки исторических записей. На сирийской глиняной табличке на угаритском языке записано солнечное затмение, которое произошло 5 марта 1223 г. до н.э., [19] в то время как Пол Гриффин утверждает, что камень в Ирландии фиксирует затмение 30 ноября 3340 г. до н.э. [20] Полагая классическое Использование астрономами вавилонской эпохи записей вавилонских затмений, в основном датированных 13 веком до н. миллион или больше. Китайские исторические записи солнечных затмений насчитывают более 3000 лет и используются для измерения изменений скорости вращения Земли. [22]
Первым человеком, давшим научное объяснение затмениям, был Анаксагор . [23] Анаксагор утверждал, что Луна светится отраженным светом Солнца. [24]
В V веке нашей эры солнечные и лунные затмения были научно объяснены Арьябхатой в его трактате «Арьябхатия» . [25] Арьябхата утверждает, что Луна и планеты светятся отраженным солнечным светом, и объясняет затмения тенями, отбрасываемыми и падающими на Землю. Арьябхата обеспечивает расчет и размер затменной части во время затмения. Индийские расчеты были очень точными: французский ученый XVIII века Гийом Ле Жантиль во время визита в Пондичерри, Индия, обнаружил, что индийские расчеты продолжительности лунного затмения 30 августа 1765 года короче всего на 41 секунду, тогда как карты Ле Жантиля были длиннее на 68 секунд.
К 1600-м годам европейские астрономы публиковали книги с диаграммами, объясняющими, как происходят лунные и солнечные затмения. [26] [27] Чтобы распространить эту информацию среди более широкой аудитории и уменьшить страх перед последствиями затмений, книготорговцы напечатали плакаты, объясняющие это событие либо с помощью науки, либо с помощью астрологии. [28]
До того, как затмения получили правильное понимание, вокруг, казалось бы, необъяснимых событий существовал гораздо более пугающий оттенок. До 17 века в отношении затмений существовала очень значительная путаница, потому что затмения не были очень точно и научно описаны до тех пор, пока Иоганн Кеплер не предоставил научное объяснение затмений в начале семнадцатого века. [29] Обычно в мифологии затмения понимались как тот или иной вариант духовной битвы между солнцем и злыми силами или духами тьмы. [30] Феномен исчезновения Солнца был очень устрашающим зрелищем для всех, кто не понимал науки о затмениях, а также для тех, кто поддерживал и верил в идею мифологических богов. Во многих старых религиях Солнце высоко ценилось как божественное, а некоторые даже рассматривали затмения как одержимость бога Солнца злыми духами. [31] Точнее, в скандинавской мифологии считается, что существует волк по имени Фенрир , который постоянно преследует Солнце, и считается, что затмения происходят, когда волк успешно пожирает божественное Солнце. [32] Другие скандинавские племена верят, что есть два волка по имени Скёлль и Хати, которые преследуют Солнце и Луну, известные под именами Сол и Мани, и эти племена верят, что затмение происходит, когда один из волки успешно поедают либо Солнце, либо Луну. [33] Опять же, это мифическое объяснение было очень распространенным источником страха для большинства людей того времени, которые считали Солнце своего рода божественной силой или богом, поскольку известные объяснения затмений довольно часто рассматривались как падение Солнца. своего высоко почитаемого бога. Подобным же образом и другие мифологические объяснения затмений описывают явление тьмы, покрывающей небо днем, как войну между богами Солнца и Луны.
В большинстве мифологий и некоторых религиях затмения рассматривались как знак того, что боги разгневаны и вскоре наступит опасность, поэтому люди часто меняли свои действия, пытаясь отговорить богов высвободить свой гнев. Например, в индуизме люди часто поют религиозные гимны для защиты от злых духов затмения, а многие исповедующие индуизм отказываются от еды во время затмения, чтобы избежать воздействия злых духов. [34] Индусы, живущие в Индии, также умываются в реке Ганг , которая, как полагают, оказывает духовное очищение, сразу после затмения, чтобы очистить себя от злых духов. [34] В раннем иудаизме и христианстве затмения рассматривались как знаки Бога, а некоторые затмения рассматривались как проявление величия Бога или даже признаки циклов жизни и смерти. [34] Однако более зловещие затмения, такие как кровавая луна, считались божественным знаком того, что Бог скоро уничтожит их врагов. [34]
У газовых планет- гигантов много спутников, поэтому на них часто происходят затмения. Наиболее ярким примером является Юпитер , у которого есть четыре больших спутника и небольшой наклон оси , что делает затмения более частыми, когда эти тела проходят через тень большей планеты. Транзиты происходят с одинаковой частотой. Обычно можно увидеть, как более крупные спутники отбрасывают круглые тени на вершины облаков Юпитера.
Затмения галилеевых спутников Юпитера стали точно предсказуемыми, как только стали известны элементы их орбит. В 1670-х годах было обнаружено, что эти события произошли примерно на 17 минут позже, чем ожидалось, когда Юпитер находился на обратной стороне Солнца. Оле Рёмер пришел к выводу, что задержка была вызвана временем, необходимым свету, чтобы пройти путь от Юпитера до Земли. Это было использовано для получения первой оценки скорости света . [35]
Время затмений спутников Юпитера также использовалось для расчета долготы наблюдателя на Земле. Зная ожидаемое время, когда затмение будет наблюдаться на стандартной долготе (например, по Гринвичу ), можно вычислить разницу во времени, точно наблюдая местное время затмения. Разница во времени дает долготу наблюдателя, поскольку каждый час разницы соответствует 15 ° вокруг экватора Земли. Эту технику использовал, например, Джованни Д. Кассини в 1679 году для повторной карты Франции . [36]
На трех других газовых гигантах ( Сатурне , Уране и Нептуне ) затмения происходят только в определенные периоды на орбите планеты из-за их большего наклона между орбитами Луны и плоскостью орбиты планеты. Например, у спутника Титана плоскость орбиты наклонена примерно на 1,6° к экваториальной плоскости Сатурна. Но Сатурн имеет осевой наклон почти 27°. Плоскость орбиты Титана пересекает луч зрения на Солнце только в двух точках орбиты Сатурна. Поскольку период обращения Сатурна составляет 29,7 лет, затмение возможно только каждые 15 лет.
На Марсе возможны только частичные солнечные затмения ( транзиты ), потому что ни один из его спутников не достаточно велик при соответствующих орбитальных радиусах, чтобы покрыть солнечный диск, если смотреть с поверхности планеты. Затмения лун Марсом не только возможны, но и являются обычным явлением: каждый земной год происходят сотни таких затмений. Бывают также редкие случаи, когда Деймос затмевается Фобосом. [37] Марсианские затмения были сфотографированы как с поверхности Марса, так и с орбиты.
Плутон с его пропорционально самым большим спутником Хароном также является местом многих затмений. Серия таких взаимных затмений произошла в период с 1985 по 1990 год. [38] Эти ежедневные события привели к первым точным измерениям физических параметров обоих объектов. [39]
Затмения невозможны на Меркурии и Венере , у которых нет спутников. Однако, если смотреть с Земли, обе звезды прошли через поверхность Солнца. В среднем за столетие происходит 13 транзитов Меркурия. Транзиты Венеры происходят парами, разделенными интервалом в восемь лет, но каждая пара событий происходит реже, чем раз в столетие. [40] По данным НАСА, следующая пара транзитов Венеры произойдет 10 декабря 2117 года и 8 декабря 2125 года. Транзиты Меркурия встречаются гораздо чаще. [41]
Двойная звездная система состоит из двух звезд, вращающихся вокруг общего центра масс . Движения обеих звезд лежат в общей орбитальной плоскости в космосе. Когда эта плоскость очень точно совпадает с местоположением наблюдателя, можно увидеть, как звезды проходят друг перед другом. Результатом является тип внешней переменной звездной системы, называемой затменно-двойной .
Максимальная светимость затменно-двойной системы равна сумме вкладов светимости отдельных звезд. Когда одна звезда проходит перед другой, видно, что светимость системы уменьшается. Светимость возвращается к норме, как только две звезды перестают находиться на одной линии. [42]
Первой открытой затменно-двойной звездной системой была Алголь , звездная система в созвездии Персея . Обычно эта звездная система имеет визуальную величину 2,1. Однако каждые 2,867 дня магнитуда снижается до 3,4 в течение более девяти часов. Это вызвано прохождением более тусклого члена пары перед более яркой звездой. [43] Идея о том, что затменное тело вызывает эти изменения светимости, была выдвинута Джоном Гудриком в 1783 году . [44]
Солнце - Луна - Земля: Солнечное затмение | кольцевое затмение | гибридное затмение | частичное затмение
Солнце - Земля - Луна: Лунное затмение | полутеневое затмение | частное лунное затмение | центральное лунное затмение
Солнце – Фобос – Марс: Транзит Фобоса от Марса | Солнечные затмения на Марсе
Солнце – Деймос – Марс: Транзит Деймоса с Марса | Солнечные затмения на Марсе
Другие типы: Солнечные затмения на Юпитере | Солнечные затмения на Сатурне | Солнечные затмения на Уране | Солнечные затмения на Нептуне | Солнечные затмения на Плутоне
Новый перевод звучит следующим образом: (Аверс) «В ... день новолуния в [месяце]
ḫiyaru
Солнце зашло, его привратником был
Ршп
».
(Реверс) «Исследовали две печени: опасность».
[...] Как указали Сойер и Стивенсон,
Ршп,
вероятно, следует отождествлять с планетой Марс.
[...] Из затмений-кандидатов [...] то, что произошло 5 марта 1223 года до нашей эры, является единственным, во время которого растение Марс находилось над горизонтом.