Солнечное затмение происходит, когда Луна проходит между Землей и Солнцем , тем самым полностью или частично закрывая вид на Солнце с небольшой части Земли. Такое выравнивание происходит примерно каждые шесть месяцев, во время сезона затмений в фазе новолуния , когда плоскость орбиты Луны находится ближе всего к плоскости орбиты Земли . [1] При полном затмении диск Солнца полностью закрыт Луной. При частичных и кольцевых затмениях закрыта только часть Солнца. В отличие от лунного затмения , которое можно наблюдать из любой точки на ночной стороне Земли, солнечное затмение можно наблюдать только из относительно небольшой области мира. Таким образом, хотя полные солнечные затмения происходят где-то на Земле в среднем каждые 18 месяцев, они повторяются в любом данном месте только один раз каждые 360–410 лет.
Если бы Луна находилась на идеально круговой орбите и в той же плоскости орбиты, что и Земля, то полные солнечные затмения происходили бы раз в месяц, в каждое новолуние. Вместо этого, поскольку орбита Луны наклонена примерно на 5 градусов к орбите Земли, ее тень обычно не попадает на Землю. Поэтому солнечные (и лунные) затмения случаются только во время сезонов затмений , что приводит к не менее чем двум и до пяти солнечных затмений каждый год, не более двух из которых могут быть полными. [2] [3] Полные затмения случаются реже, поскольку они требуют более точного выравнивания между центрами Солнца и Луны , а также потому, что видимый размер Луны на небе иногда слишком мал, чтобы полностью закрыть Солнце.
Затмение — это естественное явление . В некоторых древних и современных культурах солнечные затмения приписывались сверхъестественным причинам или считались плохими предзнаменованиями . Астрономические предсказания затмений начались в Китае еще в IV веке до нашей эры; теперь затмения, которые произойдут через сотни лет, можно предсказать с высокой точностью.
Прямой взгляд на Солнце может привести к необратимому повреждению глаз, поэтому при наблюдении за солнечным затмением используются специальные средства защиты глаз или методы непрямого наблюдения. Только полная фаза полного солнечного затмения безопасна для наблюдения без защиты. Энтузиасты, известные как охотники за затмениями или умбрафилы, отправляются в отдаленные места, чтобы увидеть солнечные затмения. [4] [5]
Расстояние от Солнца до Земли примерно в 400 раз больше расстояния от Луны, а диаметр Солнца примерно в 400 раз больше диаметра Луны. Поскольку эти соотношения примерно одинаковы, Солнце и Луна, видимые с Земли, кажутся примерно одинакового размера: около 0,5 градуса дуги в угловой мере. [6]
Орбита Луны вокруг Земли слегка эллиптическая , как и орбита Земли вокруг Солнца. Поэтому видимые размеры Солнца и Луны различаются. [7] Величина затмения — это отношение видимого размера Луны к видимому размеру Солнца во время затмения. Затмение, которое происходит, когда Луна находится вблизи своего ближайшего расстояния к Земле ( т. е. вблизи ее перигея ), может быть полным затмением, потому что Луна будет казаться достаточно большой, чтобы полностью закрыть яркий диск или фотосферу Солнца ; полное затмение имеет величину больше или равную 1,000. И наоборот, затмение, которое происходит, когда Луна находится вблизи своего самого дальнего расстояния от Земли ( т. е. вблизи ее апогея ), может быть только кольцевым затмением, потому что Луна будет казаться немного меньше Солнца; величина кольцевого затмения меньше 1. [8]
Поскольку орбита Земли вокруг Солнца также эллиптическая, расстояние Земли от Солнца также меняется в течение года. Это влияет на видимый размер Солнца таким же образом, но не так сильно, как изменяющееся расстояние Луны от Земли. [6] Когда Земля приближается к своему наибольшему расстоянию от Солнца в начале июля, полное затмение становится несколько более вероятным, тогда как условия благоприятствуют кольцеобразному затмению, когда Земля приближается к своему наименьшему расстоянию от Солнца в начале января. [9]
Существует три основных типа солнечных затмений: [10]
Полное затмение происходит в среднем каждые 18 месяцев [11] , когда темный силуэт Луны полностью затмевает яркий свет Солнца, позволяя увидеть гораздо более слабую солнечную корону . Во время затмения полное затмение происходит только вдоль узкой дорожки на поверхности Земли. [12] Эта узкая дорожка называется путем полного затмения. [13]
Кольцевое затмение, как и полное затмение, происходит, когда Солнце и Луна находятся точно на одной линии с Землей. Однако во время кольцеобразного затмения видимый размер Луны недостаточно велик, чтобы полностью закрыть Солнце. [6] Таким образом, полного затмения не происходит; Солнце вместо этого появляется как очень яркое кольцо, или annulus , окружающее темный диск Луны. [6] Кольцевые затмения происходят раз в один или два года, а не ежегодно. [11] [14] Термин происходит от латинского корня anulus , что означает «кольцо», а не annus , что означает «год». [14]
Частное затмение происходит примерно два раза в год, [11] когда Солнце и Луна не находятся точно на одной линии с Землей, а Луна лишь частично закрывает Солнце. Это явление обычно можно увидеть с большой части Земли за пределами траектории кольцевого или полного затмения. Однако некоторые затмения можно увидеть только как частичное затмение, потому что тень проходит над полярными регионами Земли и никогда не пересекает поверхность Земли. [6] Частичные затмения практически незаметны с точки зрения яркости Солнца, так как требуется покрытие более 90%, чтобы заметить какое-либо потемнение. Даже при 99% это будет не темнее гражданских сумерек . [15]
Гибридное затмение (также называемое кольцевым/полным затмением) смещается между полным и кольцевым затмением. В некоторых точках на поверхности Земли оно выглядит как полное затмение, тогда как в других точках оно выглядит как кольцевое. Гибридные затмения сравнительно редки. [6]
Гибридное затмение происходит, когда величина затмения изменяется во время события от меньшего до большего, чем единица, поэтому затмение кажется полным в местах, близких к средней точке, и кольцевым в других местах, близких к началу и концу, поскольку стороны Земли немного дальше от Луны. Эти затмения чрезвычайно узкие по ширине траектории и относительно короткие по продолжительности в любой точке по сравнению с полностью полными затмениями; полная продолжительность гибридного затмения 20 апреля 2023 года составляет более минуты в различных точках вдоль траектории полной фазы. Как и в фокальной точке , ширина и продолжительность полной фазы и кольцевой фазы близки к нулю в точках, где происходят изменения между ними. [16]
Центральное затмение часто используется как общий термин для полного, кольцевого или гибридного затмения. [17] Однако это не совсем верно: определение центрального затмения — это затмение, во время которого центральная линия тени касается поверхности Земли. Возможно, хотя и крайне редко, что часть тени пересекается с Землей (таким образом создавая кольцевое или полное затмение), но не ее центральная линия. Тогда это называется нецентральным полным или кольцевым затмением. [17] Гамма — это мера того, насколько центрально падает тень. Последнее (пока еще теневое) нецентральное солнечное затмение было 29 апреля 2014 года . Это было кольцевое затмение. Следующее нецентральное полное солнечное затмение будет 9 апреля 2043 года . [18]
Визуальные фазы, наблюдаемые во время полного затмения, называются: [19]
Диаграммы справа показывают выравнивание Солнца, Луны и Земли во время солнечного затмения. Темно-серая область между Луной и Землей — это тень , где Солнце полностью закрыто Луной. Небольшая область, где тень касается поверхности Земли, — это место, где можно увидеть полное затмение. Более крупная светло-серая область — это полутень , в которой можно увидеть частичное затмение. Наблюдатель в тени за пределами тени увидит кольцеобразное затмение. [20]
Орбита Луны вокруг Земли наклонена под углом чуть более 5 градусов к плоскости орбиты Земли вокруг Солнца ( эклиптике ). Из-за этого во время новолуния Луна обычно проходит к северу или к югу от Солнца. Солнечное затмение может произойти только тогда, когда новолуние происходит вблизи одной из точек (известных как узлы ), где орбита Луны пересекает эклиптику. [21]
Как отмечалось выше, орбита Луны также эллиптическая . Расстояние Луны от Земли варьируется примерно на 5,9% от своего среднего значения. Поэтому видимый размер Луны меняется в зависимости от ее расстояния от Земли, и именно этот эффект приводит к разнице между полными и кольцевыми затмениями. Расстояние Земли от Солнца также меняется в течение года, но это меньший эффект (примерно на 0,85% от своего среднего значения). В среднем Луна кажется немного (на 2,1%) меньше Солнца, если смотреть с Земли, поэтому большинство (около 60%) центральных затмений являются кольцевыми. Полное затмение происходит только тогда, когда Луна находится ближе к Земле, чем в среднем (вблизи своего перигея ). [22] [23]
Луна совершает оборот вокруг Земли примерно за 27,3 дня относительно фиксированной системы отсчета . Это известно как сидерический месяц . Однако в течение одного сидерического месяца Земля совершает часть оборота вокруг Солнца, делая среднее время между одним новолунием и следующим больше, чем сидерический месяц: оно составляет примерно 29,5 дней. Это известно как синодический месяц и соответствует тому, что обычно называют лунным месяцем . [21]
Луна пересекает эклиптику с юга на север в своем восходящем узле и наоборот в своем нисходящем узле. [21] Однако узлы орбиты Луны постепенно движутся в ретроградном движении из-за воздействия гравитации Солнца на движение Луны, и они совершают полный оборот каждые 18,6 лет. Эта регрессия означает, что время между каждым прохождением Луны через восходящий узел немного короче сидерического месяца. Этот период называется узловым или драконическим месяцем . [25]
Наконец, перигей Луны движется вперед или прецессирует по своей орбите и совершает полный оборот за 8,85 лет. Время между одним перигеем и следующим немного больше, чем сидерический месяц, и известно как аномальный месяц . [26]
Орбита Луны пересекается с эклиптикой в двух узлах, которые находятся на расстоянии 180 градусов друг от друга. Таким образом, новолуние происходит близко к узлам в два периода года с интервалом примерно в шесть месяцев (173,3 дня), известных как сезоны затмений , и в эти периоды всегда будет по крайней мере одно солнечное затмение. Иногда новолуние происходит достаточно близко к узлу в течение двух последовательных месяцев, чтобы затмить Солнце в обоих случаях в двух частичных затмениях. Это означает, что в любой год всегда будет по крайней мере два солнечных затмения, а может быть и пять. [27]
Затмения могут происходить только тогда, когда Солнце находится в пределах от 15 до 18 градусов от узла (от 10 до 12 градусов для центральных затмений). Это называется пределом затмения и указывается в диапазонах, поскольку видимые размеры и скорости Солнца и Луны меняются в течение года. За время, необходимое Луне для возвращения в узел (драконический месяц), видимое положение Солнца смещается примерно на 29 градусов относительно узлов. [2] Поскольку предел затмения создает окно возможностей до 36 градусов (24 градуса для центральных затмений), возможно, что частичные затмения (или редко частичное и центральное затмение) будут происходить в последовательные месяцы. [28] [29]
Во время центрального затмения тень Луны (или антумбра, в случае кольцевого затмения) быстро движется с запада на восток по всей Земле. Земля также вращается с запада на восток со скоростью около 28 км/мин на экваторе, но поскольку Луна движется в том же направлении, что и Земля со скоростью около 61 км/мин, тень почти всегда кажется движущейся примерно в направлении запад-восток по карте Земли со скоростью орбитальной скорости Луны за вычетом скорости вращения Земли. [31]
Ширина следа центрального затмения варьируется в зависимости от относительных видимых диаметров Солнца и Луны. В наиболее благоприятных обстоятельствах, когда полное затмение происходит очень близко к перигею, след может быть до 267 км (166 миль) в ширину, а продолжительность полного затмения может быть более 7 минут. [32] За пределами центрального следа частичное затмение видно на гораздо большей площади Земли. Обычно ширина тени составляет 100–160 км, в то время как диаметр полутени превышает 6400 км. [33]
Элементы Бесселя используются для предсказания того, будет ли затмение частичным, кольцевым или полным (или кольцевым/полным), а также каковы будут обстоятельства затмения в любом заданном месте. [34] : Глава 11
Расчеты с бесселевыми элементами могут определить точную форму тени умбры на поверхности Земли. Но то, на какой долготе на поверхности Земли упадет тень, является функцией вращения Земли и того, насколько это вращение замедлилось с течением времени. Число, называемое ΔT, используется в прогнозировании затмений, чтобы учесть это замедление. По мере замедления Земли ΔT увеличивается. ΔT для дат в будущем можно оценить только приблизительно, поскольку вращение Земли замедляется нерегулярно. Это означает, что, хотя можно предсказать, что в определенный день в далеком будущем произойдет полное затмение, невозможно точно предсказать в далеком будущем, на каких долготах это затмение будет полным. Исторические записи затмений позволяют оценить прошлые значения ΔT и, следовательно, вращения Земли. [34] : Уравнение 11.132
Продолжительность полного солнечного затмения определяют следующие факторы (в порядке убывания важности): [35] [36]
Самым продолжительным затмением, которое было рассчитано на данный момент, является затмение 16 июля 2186 года (с максимальной продолжительностью 7 минут 29 секунд над северной Гайаной). [35]
Полное солнечное затмение — редкое событие, повторяющееся где-то на Земле в среднем каждые 18 месяцев [38] , однако, по оценкам, оно повторяется в любом заданном месте в среднем только каждые 360–410 лет. [39] Полное затмение длится всего несколько минут в любом месте, поскольку тень Луны движется на восток со скоростью более 1700 км/ч (1100 миль/ч; 470 м/с; 1500 фут/с). [40] В настоящее время полное затмение никогда не может длиться более 7 мин 32 с. Это значение меняется на протяжении тысячелетий и в настоящее время уменьшается. К 8-му тысячелетию самое длинное теоретически возможное полное затмение будет менее 7 мин 2 с. [35] Последний раз затмение длительностью более 7 минут произошло 30 июня 1973 года (7 мин 3 сек). Наблюдатели на борту сверхзвукового самолета Concorde смогли растянуть полное затмение этого затмения примерно до 74 минут, пролетев вдоль траектории лунной тени. [41] Следующее полное затмение, продолжительность которого превысит семь минут, произойдет только 25 июня 2150 года . Самое продолжительное полное солнечное затмение за 11 000- летний период с 3000 г. до н. э. по крайней мере 8000 г. н. э. произойдет 16 июля 2186 года , когда полное затмение продлится 7 мин 29 с. [35] [42] Для сравнения, самое продолжительное полное затмение 20-го века, продлившееся 7 мин 8 с, произошло 20 июня 1955 года , а в 21-м веке полных солнечных затмений продолжительностью более 7 мин не будет. [43]
Можно предсказать другие затмения, используя циклы затмений . Сарос , вероятно, является самым известным и одним из самых точных. Сарос длится 6585,3 дня (чуть больше 18 лет), что означает, что после этого периода произойдет практически идентичное затмение. Наиболее заметным отличием будет смещение на запад примерно на 120° по долготе (из-за 0,3 дня) и немного по широте (с севера на юг для нечетных циклов, наоборот для четных). Серия сароса всегда начинается с частичного затмения вблизи одного из полярных регионов Земли, затем смещается по земному шару через серию кольцевых или полных затмений и заканчивается частичным затмением в противоположном полярном регионе. Серия сароса длится от 1226 до 1550 лет и включает от 69 до 87 затмений, причем около 40-60 из них являются центральными. [44]
Каждый год происходит от двух до пяти солнечных затмений, по крайней мере одно за сезон затмений . С момента введения григорианского календаря в 1582 году годами, в которые было пять солнечных затмений, были 1693, 1758, 1805, 1823, 1870 и 1935 годы. Следующее событие будет в 2206 году. [45] В среднем за столетие происходит около 240 солнечных затмений. [46]
Полные солнечные затмения наблюдаются на Земле из-за удачного стечения обстоятельств. Даже на Земле разнообразие затмений, знакомых людям сегодня, является временным (в геологической шкале времени) явлением. Сотни миллионов лет назад Луна была ближе к Земле и, следовательно, по-видимому, больше, поэтому каждое солнечное затмение было полным или частным, и не было кольцевых затмений. Из-за приливного ускорения орбита Луны вокруг Земли становится примерно на 3,8 см дальше каждый год. Через миллионы лет в будущем Луна будет слишком далеко, чтобы полностью закрыть Солнце, и полных затмений не будет. В тот же период времени Солнце может стать ярче, из-за чего оно будет казаться больше по размеру. [47] Оценки времени, когда Луна не сможет закрыть все Солнце при наблюдении с Земли, варьируются от 650 миллионов [48] до 1,4 миллиарда лет в будущем. [47]
Прямой взгляд на фотосферу Солнца (яркий диск самого Солнца), даже в течение нескольких секунд, может вызвать необратимое повреждение сетчатки глаза из - за интенсивного видимого и невидимого излучения, которое испускает фотосфера. Это повреждение может привести к ухудшению зрения, вплоть до слепоты . Сетчатка нечувствительна к боли, и последствия повреждения сетчатки могут не проявляться в течение нескольких часов, поэтому нет никаких признаков того, что происходит травма. [49] [50]
В обычных условиях Солнце настолько яркое, что на него трудно смотреть напрямую. Однако во время затмения, когда большая часть Солнца закрыта, смотреть на него проще и соблазнительнее. Смотреть на Солнце во время затмения так же опасно, как и смотреть на него вне затмения, за исключением короткого периода полной фазы, когда диск Солнца полностью закрыт (полная фаза происходит только во время полного затмения и только очень коротко; она не происходит во время частичного или кольцевого затмения). Просмотр диска Солнца через любой вид оптического приспособления (бинокль, телескоп или даже оптический видоискатель камеры) чрезвычайно опасен и может вызвать необратимое повреждение глаз в течение доли секунды. [51] [52]
Наблюдение за Солнцем во время частичных и кольцевых затмений (и во время полных затмений за пределами короткого периода полного затмения) требует специальной защиты глаз или непрямых методов наблюдения, чтобы избежать повреждения глаз. Диск Солнца можно наблюдать с помощью соответствующей фильтрации, чтобы блокировать вредную часть солнечного излучения. Солнцезащитные очки не делают наблюдение за Солнцем безопасным. Для прямого наблюдения за диском Солнца следует использовать только надлежащим образом разработанные и сертифицированные солнечные фильтры. [53] В частности, следует избегать самодельных фильтров с использованием обычных предметов, таких как дискета , извлеченная из футляра, компакт-диск , черная цветная слайд-пленка, дымчатое стекло и т. д. [54] [55]
Самый безопасный способ просмотра диска Солнца — непрямая проекция. [56] Это можно сделать, спроецировав изображение диска на белый лист бумаги или картон с помощью бинокля (с одной из линз, закрытой), телескопа или другого куска картона с небольшим отверстием в нем (диаметром около 1 мм), часто называемого камерой-обскуром . Затем можно безопасно просматривать спроецированное изображение Солнца; этот метод можно использовать для наблюдения за солнечными пятнами , а также затмениями. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы никто не смотрел напрямую через проектор (телескоп, камеру-обскуру и т. д.). [57] Кухонный дуршлаг с небольшими отверстиями также можно использовать для проецирования нескольких изображений частично затменного Солнца на землю или на экран для просмотра. Просмотр диска Солнца на экране видеодисплея (предоставляемом видеокамерой или цифровой камерой ) безопасен, хотя сама камера может быть повреждена прямым воздействием Солнца. Оптические видоискатели, которыми оснащены некоторые видео- и цифровые камеры, небезопасны. Надежное крепление сварочного стекла № 14 перед объективом и видоискателем защищает оборудование и делает просмотр возможным. [55] Профессиональное мастерство имеет важное значение из-за ужасных последствий, которые будут иметь любые зазоры или отсоединение креплений. В области частичного затмения невозможно будет увидеть корону или почти полное затемнение неба. Однако, в зависимости от того, насколько закрыта часть солнечного диска, некоторое затемнение может быть заметным. Если закрыто три четверти или более Солнца, то можно наблюдать эффект, при котором дневной свет кажется тусклым, как будто небо затянуто облаками, но объекты все равно отбрасывают резкие тени. [58]
Когда сжимающаяся видимая часть фотосферы становится очень маленькой, возникают бусины Бейли . Они вызваны тем, что солнечный свет все еще может достигать Земли через лунные долины. Затем начинается тотальность с эффектом алмазного кольца , последней яркой вспышки солнечного света. [59]
Полную фазу солнечного затмения можно безопасно наблюдать непосредственно только тогда, когда фотосфера Солнца полностью закрыта Луной, а не до или после полного затмения. [56] В этот период Солнце слишком тусклое, чтобы его можно было увидеть через фильтры. Будет видна слабая корона Солнца , а также хромосфера , солнечные протуберанцы , корональные потоки и, возможно, даже солнечная вспышка . В конце полного затмения те же эффекты будут происходить в обратном порядке и на противоположной стороне Луны. [59]
Специальная группа охотников за затмениями занимается наблюдением солнечных затмений, когда они происходят вокруг Земли. [60] Человек, который гоняется за затмениями, известен как умбрафил, что означает любитель тени. [61] Умбрафилы путешествуют ради затмений и используют различные инструменты, чтобы лучше видеть солнце, включая солнечные очки , также известные как очки для наблюдения за затмениями, а также телескопы. [62] [63]
Первая известная фотография солнечного затмения была сделана 28 июля 1851 года Иоганном Юлиусом Фридрихом Берковским с помощью процесса дагерротипии . [64] [65]
Фотографирование затмения возможно с помощью довольно распространенного оборудования для фотосъемки. Для того, чтобы диск Солнца/Луны был легко виден, необходим длиннофокусный объектив с довольно большим увеличением (не менее 200 мм для 35-мм камеры), а для того, чтобы диск заполнил большую часть кадра, необходим более длинный объектив (более 500 мм). Как и при прямом наблюдении за Солнцем, взгляд на него через оптический видоискатель камеры может привести к повреждению сетчатки, поэтому рекомендуется соблюдать осторожность. [66] Солнечные фильтры необходимы для цифровой фотографии, даже если оптический видоискатель не используется. Использование функции Live View камеры или электронного видоискателя безопасно для человеческого глаза, но солнечные лучи могут потенциально непоправимо повредить цифровые датчики изображения, если объектив не закрыт правильно спроектированным солнечным фильтром. [67]
Исторические затмения являются очень ценным ресурсом для историков, поскольку они позволяют точно датировать несколько исторических событий, из которых можно вывести другие даты и древние календари. [68] Самое старое зарегистрированное солнечное затмение было записано на глиняной табличке, найденной в Угарите , в современной Сирии , с двумя правдоподобными датами, которые обычно приводятся: 3 мая 1375 г. до н. э. или 5 марта 1223 г. до н. э., причем последняя отдается предпочтение большинству современных авторов по этой теме. [69] [70] Солнечное затмение 15 июня 763 г. до н. э. , упомянутое в ассирийском тексте, важно для хронологии древнего Ближнего Востока . [71] Были и другие заявления о датировке более ранних затмений. Легендарный китайский царь Чжун Кан предположительно обезглавил двух астрономов, Си и Хо, которые не смогли предсказать затмение 4000 лет назад. [72] Возможно, самое раннее до сих пор не доказанное утверждение принадлежит археологу Брюсу Массе, который предположительно связывает затмение, произошедшее 10 мая 2807 г. до н. э., с возможным падением метеорита в Индийский океан на основе нескольких древних мифов о потопе , в которых упоминается полное солнечное затмение. [73]
Затмения интерпретировались как предзнаменования или знамения. [74] Древнегреческий историк Геродот писал, что Фалес Милетский предсказал затмение, которое произошло во время битвы между мидянами и лидийцами . Обе стороны сложили оружие и объявили мир в результате затмения. [75] Точное время затмения остается неопределенным, хотя этот вопрос изучали сотни древних и современных авторитетов. Один из вероятных кандидатов имел место 28 мая 585 г. до н. э., вероятно, около реки Галис в Малой Азии . [ 76] Затмение, записанное Геродотом перед тем, как Ксеркс отправился в свой поход против Греции , [77] которое традиционно датируется 480 г. до н. э., было сопоставлено Джоном Расселом Хайндом с кольцеобразным затмением Солнца в Сардах 17 февраля 478 г. до н. э. [78] В качестве альтернативы, частичное затмение было видно из Персии 2 октября 480 г. до н. э. [79] Геродот также сообщает о солнечном затмении в Спарте во время Второго персидского вторжения в Грецию . [80] Дата затмения (1 августа 477 г. до н. э.) не совсем соответствует общепринятым датам вторжения, принятым историками. [81]
В Древнем Китае, где солнечные затмения были известны как «поедание Солнца» ( rìshí 日食), самые ранние записи о затмениях датируются примерно 720 годом до нашей эры. [82] Астроном Ши Шэнь, живший в IV веке до нашей эры, описал предсказание затмений, используя относительное положение Луны и Солнца . [83]
Были предприняты попытки установить точную дату Страстной пятницы , предположив, что темнота, описанная при распятии Иисуса, была солнечным затмением. Это исследование не дало убедительных результатов, [84] [85] и Страстная пятница записана как Пасха , которая проводится во время полнолуния. Кроме того, темнота длилась с шестого часа до девятого, или три часа, что намного, намного дольше восьмиминутного верхнего предела для любого полного солнечного затмения. Современные хроники писали о затмении в начале мая 664 года , которое совпало с началом чумы 664 года на Британских островах. [86] В Западном полушарии существует мало надежных записей о затмениях до 800 года н. э., до появления арабских и монашеских наблюдений в раннем средневековье. [82]
Солнечное затмение произошло 27 января 632 года над Аравией при жизни Мухаммеда . Мухаммед отрицал, что затмение имело какое-либо отношение к смерти его сына ранее в тот же день, говоря: «Солнце и луна не затмеваются из-за смерти кого-то из людей, но они являются двумя знаками среди знаков Бога». [87] Каирский астроном Ибн Юнус писал, что расчет затмений был одним из многих вещей, которые связывают астрономию с исламским законом , потому что он позволял узнать, когда можно совершить особую молитву . [88] Первое зарегистрированное наблюдение короны было сделано в Константинополе в 968 году нашей эры. [79] [82]
Первое известное телескопическое наблюдение полного солнечного затмения было сделано во Франции в 1706 году. [82] Девять лет спустя английский астроном Эдмунд Галлей точно предсказал и наблюдал солнечное затмение 3 мая 1715 года . [79] [82] К середине 19 века научное понимание Солнца улучшалось благодаря наблюдениям за короной Солнца во время солнечных затмений. Корона была идентифицирована как часть атмосферы Солнца в 1842 году , и первая фотография (или дагерротип ) полного затмения была сделана во время солнечного затмения 28 июля 1851 года . [79] Были сделаны спектроскопические наблюдения за солнечным затмением 18 августа 1868 года , которые помогли определить химический состав Солнца. [79]
Джон Фиске в своей книге 1872 года «Мифы и мифотворцы» суммировал мифы о солнечном затмении следующим образом :
миф о Геракле и Какусе, основная идея — победа солнечного бога над грабителем, который крадет свет. Теперь, уносит ли грабитель свет вечером, когда Индра засыпает, или смело возвышает свою черную форму на фоне неба днем, заставляя тьму распространяться по земле, не имело бы большого значения для создателей мифа. Для курицы солнечное затмение — то же самое, что и наступление ночи, и она отправляется на насест соответственно. Почему же тогда первобытный мыслитель должен был проводить различие между потемнением неба, вызванным черными облаками, и потемнением, вызванным вращением Земли? У него было не больше представлений о научном объяснении этих явлений, чем у курицы о научном объяснении затмения. Для него было достаточно знать, что солнечное сияние было украдено, в одном случае и в другом, и подозревать, что один и тот же демон был виноват в обоих ограблениях. [89]
.jpg/1280px-Screenshot_from_ESOcast_170_(42306775705).jpg)
Полное солнечное затмение предоставляет редкую возможность наблюдать корону (внешний слой атмосферы Солнца). Обычно это не видно, потому что фотосфера намного ярче короны. В зависимости от точки, достигнутой в солнечном цикле , корона может казаться маленькой и симметричной, или большой и размытой. Очень трудно предсказать это заранее. [90]
Явления, связанные с затмениями, включают теневые полосы (также известные как летящие тени ), которые похожи на тени на дне бассейна. Они возникают только непосредственно перед и после полной фазы, когда узкий солнечный полумесяц действует как анизотропный источник света. [91] Когда свет просачивается через листья деревьев во время частичного затмения, перекрывающиеся листья создают естественные отверстия, отображая мини-затмения на земле. [92]
Наблюдение полного солнечного затмения 29 мая 1919 года помогло подтвердить общую теорию относительности Эйнштейна . Сравнивая видимое расстояние между звездами в созвездии Тельца с Солнцем и без него, Артур Эддингтон заявил, что теоретические предсказания о гравитационных линзах были подтверждены. [93] Наблюдение с Солнцем между звездами было возможно только во время полного затмения, поскольку тогда звезды видны. Хотя наблюдения Эддингтона были близки к экспериментальным пределам точности в то время, работа во второй половине 20-го века подтвердила его результаты. [94] [95]
Существует долгая история наблюдений явлений, связанных с гравитацией, во время солнечных затмений, особенно в период полной фазы. Морис Алле сообщил о наблюдении необычных и необъяснимых движений во время солнечных затмений в 1954 и 1959 годах. [96] Реальность этого явления, названного эффектом Алле , оставалась спорной. Аналогичным образом, в 1970 году Саксл и Аллен наблюдали внезапное изменение движения крутильного маятника; это явление называется эффектом Саксла. [97]
Наблюдение во время солнечного затмения 1997 года, проведенное Ваном и др., предположило возможный эффект гравитационного экранирования , [98] , что вызвало споры. В 2002 году Ван и его коллега опубликовали подробный анализ данных, который показал, что явление все еще остается необъясненным. [99]
В принципе, одновременное возникновение солнечного затмения и транзита планеты возможно. Но эти события чрезвычайно редки из-за их короткой продолжительности. Следующее ожидаемое одновременное возникновение солнечного затмения и транзита Меркурия произойдет 5 июля 6757 года, а солнечное затмение и транзит Венеры ожидаются 5 апреля 15 232 года . [100]
Более распространенным, но все еще редким, является соединение планеты (особенно, но не только, Меркурия или Венеры) во время полного солнечного затмения, в этом случае планета будет видна очень близко к затмеваемому Солнцу, тогда как без затмения она была бы потеряна в солнечном сиянии. Одно время некоторые ученые выдвигали гипотезу, что может быть планета (часто называемая Вулканом ) еще ближе к Солнцу, чем Меркурий; единственным способом подтвердить ее существование было бы наблюдение за ней во время транзита или во время полного солнечного затмения. Такая планета так и не была найдена, и общая теория относительности с тех пор объяснила наблюдения, которые привели астрономов к предположению о возможном существовании Вулкана. [101]
Искусственные спутники также могут проходить перед Солнцем, если смотреть с Земли, но ни один из них не является достаточно большим, чтобы вызвать затмение. Например, на высоте Международной космической станции объект должен быть около 3,35 км (2,08 мили) в поперечнике, чтобы полностью закрыть Солнце. Эти транзиты трудно наблюдать, потому что зона видимости очень мала. Спутник проходит по диску Солнца примерно за секунду, как правило. Как и при транзите планеты, он не темнеет. [102]
Наблюдения затмений с космических аппаратов или искусственных спутников, вращающихся над атмосферой Земли, не зависят от погодных условий. Экипаж Джемини-12 наблюдал полное солнечное затмение из космоса в 1966 году. [103] Частичная фаза полного затмения 1999 года была видна с Мира . [104]
Солнечное затмение 20 марта 2015 года было первым случаем затмения, которое, по оценкам, может оказать значительное влияние на энергосистему, при этом сектор электроэнергетики принимает меры для смягчения любого воздействия. Синхронные зоны континентальной Европы и Великобритании, по оценкам, имеют около 90 гигаватт солнечной энергии , и было подсчитано, что производство временно снизится на 34 ГВт по сравнению с ясным днем. [105] [106]
Затмения могут привести к снижению температуры на 3 °C (5 °F), а сила ветра может уменьшиться, поскольку скорость ветра уменьшится на 0,7 метра (2,3 фута) в секунду. [107]
В дополнение к падению уровня освещенности и температуры воздуха, животные меняют свое поведение во время тотальности. Например, птицы и белки возвращаются в свои гнезда, а сверчки щебечут. [108]
Затмения происходят только в сезон затмений , когда Солнце находится близко к восходящему или нисходящему узлу Луны . Каждое затмение отделено одной, пятью или шестью лунациями ( синодическими месяцами ), а середина каждого сезона отделена 173,3 днями, что является средним временем для Солнца, чтобы пройти от одного узла до другого. Период составляет немного меньше половины календарного года, потому что лунные узлы медленно регрессируют. Поскольку 223 синодических месяца примерно равны 239 аномальным месяцам и 242 драконическим месяцам , затмения с похожей геометрией повторяются с интервалом в 223 синодических месяца (около 6585,3 дней). Этот период (18 лет 11,3 дня) является саросом . Поскольку 223 синодических месяца не идентичны 239 аномальным месяцам или 242 драконическим месяцам, циклы сароса не повторяются бесконечно. Каждый цикл начинается с пересечения тени Луны с Землей вблизи северного или южного полюса, а последующие события развиваются по направлению к другому полюсу до тех пор, пока тень Луны не минует Землю и серия не закончится. [28] Циклы Сароса пронумерованы; в настоящее время активны циклы с 117 по 156. [ необходима ссылка ]
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [109]
Частные солнечные затмения 1 июля 2000 года и 25 декабря 2000 года произойдут в следующем цикле лунных затмений.
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [110]
Частные солнечные затмения 5 февраля 2000 года и 31 июля 2000 года происходят в цикле затмений предыдущего лунного года.
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [111]
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [112]
Частные солнечные затмения 1 июня 2011 года и 25 ноября 2011 года произойдут в следующем цикле лунных затмений.
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [113]
Частные солнечные затмения 4 января 2011 года и 1 июля 2011 года происходят в цикле затмений предыдущего лунного года.
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [114]
Частичное солнечное затмение 13 июля 2018 года произойдет в следующем цикле лунных затмений.
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [115]
Частные солнечные затмения 15 февраля 2018 года и 11 августа 2018 года происходят в цикле затмений предыдущего лунного года.
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [116]
Это затмение является членом семестровой серии . Затмение в семестровой серии солнечных затмений повторяется примерно каждые 177 дней и 4 часа (семестр) в чередующихся узлах орбиты Луны. [117]
Частные солнечные затмения 12 июня 2029 года и 5 декабря 2029 года произойдут в следующем цикле лунных затмений.
три основных типа солнечных затмений: полное солнечное затмение, частичное солнечное затмение, кольцевое солнечное затмение.
означает относящийся к кольцу или образующий его [...] оно имеет свои корни в латинском слове «кольцо», «anulus». [...] Ежегодное, с другой стороны, означает происходящее каждый год или один раз в год. У этого слова также есть латинский предок: «annus», что означает год.
В Викиверситете есть лаборатория по изучению солнечного затмения, которую студенты могут выполнять в любой солнечный день.
