Почему полная фаза солнечного затмения. Солнечное затмение как природное явление

Чтобы понять, почему происходят солнечные затмения, люди веками наблюдали за ними и вели счёт, фиксируя все сопутствующие им обстоятельства. Вначале астрономы заметили, что солнечное затмение бывает лишь при новой Луне, и то не при каждой. После этого, обратив внимание на положение спутника нашей планеты до и после удивительного феномена, стала очевидна его связь с этим явлением, поскольку оказалось, что именно Луна закрывает Солнце от Земли.

После этого астрономы обратили внимание на то, что через две недели после солнечного затмения всегда происходит лунное, особенно интересным оказалось то обстоятельство, что Луна при этом всегда была полной. Это ещё раз подтвердило связь Земли со спутником.

Солнечное затмение можно увидеть тогда, когда молодая Луна полностью или частично заслоняет собой Солнце. Явление это происходит лишь в новолуние, в то время, когда спутник повёрнут к нашей планете неосвещенной стороной, а потому абсолютно не виден на ночном небосводе.

Солнечное затмение можно увидеть лишь в том случае, если Солнце и новая Луна находятся в пределах двенадцати градусов по обе стороны одного из лунных узлов (две точки, в которых пересекаются солнечная и лунная орбиты), а Земля, её спутник и звезда выстраиваются в одну линию, при этом Луна – посередине.

Продолжительность затмений от начальной до конечной стадии составляет не более шести часов. В это время тень передвигается полосой по земной поверхности с запада на восток, описывая дугу длиной от 10 до 12 тыс. км. Что касается скорости перемещения тени, то она во многом зависит от широты: в районе экватора – 2 тыс. км/ч, возле полюсов – 8 тыс. км/ч.

Солнечное затмение имеет очень ограниченную площадь, поскольку из-за своих небольших размеров спутник не в состоянии спрятать Светило на таком большом расстоянии: его диаметр меньше солнечного в четыреста раз. Так как он находится в четыреста раз ближе к нашей планете, чем звезда, закрыть её от нас ему всё же удаётся. Иногда полностью, иногда частично, а когда спутник пребывает на наибольшем расстоянии от Земли, то кольцеобразно.

Поскольку Луна меньше не только звезды, но и Земли, а расстояние до нашей планеты в самой близкой точке не менее 363 тыс. км, диаметр тени спутника не превышает 270 км, следовательно, затмение Солнца можно наблюдать на пути передвижения тени лишь в пределах этого расстояния. Если Луна от Земли окажется на большом расстоянии (а это расстояние составляет почти 407 тыс. км), полоса будет значительно меньше.

Учёные выдвигают предположение, что через шестьсот миллионов лет спутник так далеко отдалится от Земли, что его тень вовсе не будет касаться поверхности планеты, а потому затмения будут невозможны. В настоящее время, солнечные затмения можно увидеть не менее двух раз в год, и это считается довольно редким явлением.

Так как спутник движется вокруг Земли по эллиптичной орбите, дистанция между ним и нашей планетой во время затмения каждый раз разная, а потому размеры тени колеблются в чрезвычайно широких границах. Поэтому полнота солнечного затмения измеряется в величинах от 0 до Ф:

• 1 – полное затмение. Если диаметр Луны оказывается больше диаметра звезды, фаза может превышать единицу;
• От 0 до 1 – частное (частичное);
• 0 – почти не видно. Тень Луны или вовсе не доходит до земной поверхности, или касается лишь краем.

Как образовывается дивный феномен

Увидеть полное затмение звезды можно будет лишь в том случае, когда человек окажется в полосе, по которой будет перемещаться тень Луны. Нередко бывает так, что как раз в это время небосвод затягивают тучи и расходятся не раньше, чем лунная тень покинет территорию.

Если же небосвод чист, с помощью специальных средств для защиты глаз можно наблюдать, как Селена начинает постепенно заслонять Солнце с его правой стороны. После того как спутник оказывается между нашей планетой и звездой, он полностью закрывает Светило, наступает полумрак, и на небосводе начинают проявляться созвездия. В то же время вокруг скрытого спутником диска Солнца можно увидеть внешний слой солнечной атмосферы в виде короны, которая в обычное время невидна.

Длится полное солнечное затмение недолго, около двух-трёх минут, после чего спутник, уходя влево, открывает правую сторону Светила – затмение заканчивается, гаснет корона, начинает быстро светлеть, звёзды исчезают. Интересно, что самое продолжительное солнечное затмение длилось около семи минут (следующее явление, продолжительностью в семь с половиной минут будет лишь в 2186 году), а самое короткое было зафиксировано в Северном Атлантическом океане и длилось одну секунду.

Также за затмением можно наблюдать, пребывая в полутени неподалёку от полосы прохождения тени Луны (диаметр полутени составляет приблизительно 7 тыс. км). В это время спутник проходит мимо солнечного диска не по центру, а с краю, закрывая собой лишь часть звезды. Соответственно, небо темнеет не так сильно, как во время полного затмения, а звёзды не появляются. Чем ближе к тени, тем больше закрыто Солнце: тогда как на границе между тенью и полутенью солнечный диск закрывается полностью, с внешней стороны спутник лишь частично касается звезды, поэтому явление вовсе не наблюдается.

Существует и другая классификация, согласно которой солнечное затмение считается полным тогда, где тень хотя бы частично коснулась земной поверхности. Если же лунная тень проходит возле неё, но никак не касается её, явление классифицируют как частное.

Кроме частных и полных, бывают кольцеобразные затмения. Они очень напоминают полные, поскольку спутник Земли также закрывает звезду, но его края открыты и образуют тонкое, ослепительное кольцо (при этом солнечное затмение по продолжительности намного короче кольцеобразного).

Наблюдать за этим явлением можно потому, что спутник, минуя звезду, максимально отдалён от нашей планеты и, хотя его тень поверхности не касается, зрительно он проходит через середину солнечного диска. Так как диаметр Луны намного меньше диаметра звезды, полностью перекрыть его она не в состоянии.

Когда можно увидеть затмения

Учёные подсчитали, что на протяжении ста лет происходит около 237 затмений Солнца, из них сто шестьдесят частичных, шестьдесят три полных, четырнадцать кольцеобразных.

А вот полное солнечное затмение в одном и том же месте бывает крайне редко, при этом периодичностью они не отличаются. Например, в столице России, Москве, с одиннадцатого по восемнадцатый столетия астрономы зафиксировали 159 затмений, из них – лишь три полных (в 1124, 1140, 1415 годах). После этого здесь учёные зафиксировали полные затмения в 1887 году и 1945 годах и определили, что следующее полное затмение в столице России будет в 2126 году.

В то же время в другом регионе России, на юго-западе Сибири, возле города Бийска полное затмение за последние тридцать лет можно было увидеть трижды – в 1981 году, 2006 и 2008 годах.

Одно из наиболее крупных затмений, максимальная фаза которого составляла 1,0445, а ширина тени раскинулась на 463 км, произошло в марте 2015 года. Полутень Луны охватила практически всю Европу, Россию, Ближний Восток, Африку и Среднюю Азию. Полное солнечное затмение можно было наблюдать в северных широтах Атлантического океана и в Арктике (что касается России, то наивысшая фаза в 0,87 была в Мурманске). Следующее явление подобного рода можно будет наблюдать на территории России и других частях северного полушария 30 марта 2033 года.

Опасно ли?

Поскольку солнечные явления являют собой довольно необычные и интересные зрелища, не удивительно, что наблюдать за всеми фазами этого явления хотят практически все. Многие понимают, что смотреть на звезду, не защитив глаза, категорически нельзя: как говорят астрономы, невооружённым глазом на это явление можно посмотреть лишь два раза – вначале правым глазом, затем – левым.

А всё потому что лишь при одном взгляде на самую яркую звезду небосвода вполне можно будет остаться без зрения, повредив сетчатку глаза до слепоты, вызвав ожог, который, повредив колбочки и палочки, образовывает небольшое слепое пятно. Ожог опасен тем, что человек в начале его вовсе не ощущает и его разрушительное действие проявляется лишь через несколько часов.

Решив понаблюдать за Солнцем в России или в любой другой точке земного шара, необходимо учитывать, что на него нельзя смотреть не только невооружённым глазом, но и через солнечные очки, СD-диски, цветную фотоплёнку, плёнку для рентгена, особенно заснятую, тонированное стекло, бинокль и даже телескоп, если в нём не предусмотрена специальная защита.

А вот смотреть на этот феномен можно около тридцати секунд, воспользовавшись:

• Очками, разработанными за наблюдением этого явления и предусматривающие защиту от ультрафиолетовых лучей:
• Непроявленной чёрно-белой фотоплёнкой;
• Фотофильтром, который применяют для наблюдений за солнечным затмением;
• Сварочными очками, защита в которых не ниже «14».

Если нужных средств достать не получилось, а на удивительное явление природы посмотреть очень хочется, можно создать безопасный проектор: взять два листа картона белого цвета и булавку, после в одном из листов пробить иглой дырочку (при этом её не расширять, иначе можно будет увидеть лишь луч, но никак не затемнённое Солнце).

После этого второй картон нужно расположить напротив первого в противоположную от Солнца сторону, а сам наблюдатель должен повернуться спиной к звезде. Солнечный луч пройдёт сквозь дырочку и создаст проекцию солнечного затмения на другой картон.

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.ч. 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° .

Солнечные затмения.

Солнце совершает оборот по эклиптике на 360° за 365 1 / 4 сут; поскольку зона затмений занимает около 34° , Солнце проводит в этой зоне около 34 сут. Но период между новолуниями составляет 29 1 / 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 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 11 1 / 3 сут назад (или 18 лет и 10 1 / 3 сут, в зависимости от количества високосных лет). Поскольку сарос всего на 11 1 / 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.

Таблицы затмений.

Обстоятельства всех затмений с 1207 до н.э. по 2161 н.э. были вычислены Т.фон Оппольцером и опубликованы в его Каноне затмений (Canon der Finsternisse , 1887). В табл. 2 использованы данные из этой классической работы; табл. 1 взята из Канона солнечных затмений (1966) Ж.Мееса, К.Гросьена и В.Вандерлина. В ней отмечены все солнечные затмения с 1988 по 2028, кроме частных. Области видимости указаны в порядке прохождения тени. Чтобы узнать точное расположение полосы полного затмения, необходимо обратиться к специальным изданиям.

В отличие от солнечного лунное затмение одновременно наблюдается с целого полушария Земли. Поэтому в табл. 2 указана центральная точка этого полушария (всегда лежащая между тропиками), где луна в зените в середине затмения. Найдя эту точку на глобусе, вы без труда определите «полушарие видимости». В его западной части затмение наблюдается вечером, а в восточной – под утро.

Затмения в прошлом.

Самая ранняя запись о затмении обнаружена в древних китайских документах, но скудость информации не позволяет установить его точную дату. По записям затмений можно составить китайскую хронологию, начиная с 8 в. до н.э. Первая обоснованная дата в китайской истории – это затмение 30 ноября 735 до н.э. Иногда это событие ошибочно связывают с затмением 6 сентября 776 до н.э., которое плохо было видно в Китае.

Первое затмение, информация о котором до сих пор сохранила научную ценность, произошло 15 июня 763 до н.э. в Ассирии. Вероятно, оно стало причиной пророчества (Амос , 8:9 ). На основе этого и других древних затмений астрономы обнаружили, что продолжительность суток увеличивается на 0,001 с в столетие вследствие замедления вращения Земли.

По свидетельству Геродота, затмение 28 мая 585 до н.э. так напугало мидян и лидийцев, что они прекратили битву и заключили перемирие после пятилетней войны. Геродот сообщает, что Фалес Милетский предсказал год, в котором должно было случиться это затмение. Очень маловероятно, что Фалес мог точно предсказать именно это затмение, но анализ некоторых неполных циклов мог указать ему другое частное затмение в том же году.

Фукидид описывает, как афинская армия потерпела поражение из-за лунного затмения. Афиняне решили снять осаду Сиракуз на Сицилии и под покровом ночи 27 августа 413 до н.э. стали грузиться на корабли, как вдруг началось затмение. Среди солдат возникла паника, эвакуация сорвалась, и афинское войско было разбито сиракузцами.

Современные затмения.

С середины 19 в. солнечные затмения начали активно использовать для изучения физики Солнца. К 1900 астрономы обнаружили, что форма короны и интенсивность ее спектра изменяются в течение 11-летнего цикла солнечных пятен. В те годы это можно было узнать, только наблюдая затмения; позже был создан телескоп-коронограф, искусственно затмевающий Солнце и позволяющий наблюдать внутреннюю часть короны в любой день. Но и сейчас мы можем изучать слабые корональные лучи, исследовать тонкие детали в спектре короны и проверять «эффект Эйнштейна» (см. ниже ) только во время затмений. С 1950 на затмениях стали использовать радиотелескопы, и во время экспедиции на Алеутские о-ва удалось на различных радиочастотах измерить при затмении эффективный диаметр Солнца, несмотря на облака и дождь.

Астрофизические наблюдения.

Затмение 8 июля 1842, наблюдавшееся в Европе и Центральной Азии, было очень плодотворным для изучения Солнца. Тогда впервые были детально описаны протуберанцы. Во время затмения 28 июля 1851 были сделаны дагеротипы протуберанцев и открыта хромосфера Солнца. Во время затмения 18 августа 1868 П.Жансен (1824–1908) обнаружил, что спектры протуберанцев содержат яркие линии, и сразу понял, что протуберанцы можно наблюдать вне затмений с помощью спектроскопа. Одна желтая линия в этих спектрах никогда не наблюдалась в лабораториях. Элемент, которому она принадлежит, открыли только в 1895 и назвали гелием.

Фраунгоферов спектр короны также впервые наблюдали во время затмения 1868. Он образуется при рассеянии солнечного света на мелких частицах межпланетной пыли. При затмении в следующем году американский астроном Ч.Юнг (1834–1908) обнаружил в спектре излучения короны неизвестную зеленую линию, которую приписали гипотетическому элементу «коронию». Только в 1942 шведский астрофизик Б.Эдлен показал, что эту линию излучают атомы железа, под действием высокой температуры потерявшие 13 из своих 26 электронов.

Во время затмения 22 декабря 1870 Юнг открыл солнечный «обращающий слой». В обычном спектре Солнца множество темных линий поглощения. Но непосредственно перед началом полного затмения, когда виден лишь узенький яркий ободок, темные линии вдруг становятся яркими. Это наблюдается всего несколько секунд и потому называется «спектром вспышки». Впервые он был сфотографирован на затмении в Бразилии 16 апреля 1893.

Объекты внутри орбиты Меркурия.

В рамках ньютоновой теории тяготения движение Меркурия не находит полного объяснения; поэтому в конце 19 в. возникла гипотеза, что его движение возмущает неизвестная планета, расположенная еще ближе к Солнцу. Ее поиски предпринимались в моменты затмений. В 1878 было замечено два небольших небесных тела, но в дальнейшем их обнаружить не смогли. Зато в 1882 и 1893 замечали близкие к Солнцу кометы.

Эффект Эйнштейна.

Вслед за опубликованием в 1916 общей теории относительности многие экспедиции на солнечные затмения проверяли предсказанное Эйнштейном отклонение на 1,76ўў положений звезд рядом с Солнцем. Это вызвано тем, что вблизи массивного небесного тела изменяются геометрические свойства пространства-времени, что приводит к искривлению лучей света. Для проверки этого эффекта звезды фотографируют рядом с Солнцем в момент затмения, а затем вновь, спустя 6 мес, в ночное время. Английские экспедиции в Бразилию и Западную Африку на затмение 19 мая 1919 впервые измерили эффект Эйнштейна: смещение в положении звезд было обнаружено, но его значение продолжали уточнять еще более 50 лет многие экспедиции на следующие затмения.

Затмения с участием других объектов.

Прохождения.

Обычно прохождениями называют моменты, когда путь Меркурия или Венеры проходит на фоне солнечного диска. В 20 в. было 13 прохождений Меркурия, включая последнее 15 ноября 1999; следующее будет 7 мая 2003. Прохождения Венеры случаются значительно реже: последние два были в 1874 и 1882, а следующие будут в 2004 и 2012. В 18 в. прохождение Венеры вызывало большой интерес, поскольку помогло определить расстояние до Солнца и обнаружить атмосферу на Венере. Сейчас это не столь важное событие.

Спутники Юпитера.

Заход одного из четырех крупных спутников Юпитера в тень планеты легко наблюдать даже в небольшой телескоп. О.Ремер заметил, что моменты затмения спутников отстают от расчетных, основанных на измерениях, сделанных при более близком положении Земли к Юпитеру. В 1676 он верно объяснил это конечной скоростью света и довольно точно определил ее значение.

Покрытия.

В своем движении Луна время от времени закрывает звезды и другие космические объекты. Точное измерение спадания яркости объекта в этот момент позволяет установить его размер и форму, а также уточнить теорию движения самой Луны.

Затменные двойные.

Многие звезды живут парами, обращаясь вокруг общего центра масс. Если Земля расположена вблизи плоскости их орбит, то время от времени мы наблюдаем затмения звезд друг другом. По ходу кривой блеска и измерениям лучевых скоростей звезд можно определить их размеры и массы.

Как вы знаете, планеты и их спутники не стоят на месте. Земля вращается вокруг Солнца, а Луна вращается вокруг Земли. И время от времени возникают такие моменты, когда Луна в своем движении полностью или частично заслоняет Солнце.

Солнечное затмение - это тень Луны на поверхности Земли. Эта тень в диаметре составляет около 200 км, что во много раз меньше диаметра Земли. Поэтому солнечное затмение можно наблюдать одновременно только в узкой полосе на пути лунной тени:

Если наблюдатель находится в полосе тени, он видит полное солнечное затмение, при котором Луна полностью скрывает Солнце. При этом небо темнеет, и на нём могут стать видны звёзды. Становится немного прохладней. Птицы резко замолкают, напуганные внезапной темнотой, и стараются укрыться. Животные начинают проявлять беспокойство. Некоторые растения сворачивают листья.

Наблюдатели, которые находятся вблизи полосы полного затмения, могут видеть частное солнечное затмение . При частном затмении Луна проходит по диску Солнца не точно по центру, а скрывает только часть этого диска. При этом небо темнеет гораздо слабее, чем при полном затмении, звёзды на нем не видны. Частное затмение можно наблюдать на расстоянии порядка 2 тысяч километров от зоны полного затмения.

Солнечное затмение всегда случается в новолуние . В это время Луна на Земле не видна, потому что та сторона Луны, которая обращена к Земле, не освещена Солнцем (см. рисунок 1). Из-за этого кажется, что во время затмения Солнце закрывает черное пятно, взявшееся неизвестно откуда.

Тень, которую Луна отбрасывает в сторону Земли, выглядит как резко сходящийся конус. Острие этого конуса находится чуть дальше нашей планеты (см. рисунки 1 и 2). Поэтому, когда тень попадает на поверхность Земли, она представляет собой не точку, а сравнительно небольшое (150–270 км в поперечнике) черное пятно. Вслед за Луной это пятно перемещается по поверхности нашей планеты со скоростью около 1 километра в секунду:

Следовательно, тень Луны с большой скоростью движется по земной поверхности и не может надолго закрыть какое-то одно место на земном шаре. Максимально возможная длительность полной фазы - всего 7,5 мин. Частное затмение длится около двух часов.

Солнечные затмения на Земле - поистине уникальное явление. Оно возможно потому, что на небесной сфере диаметры Луны и Солнца почти совпадают, несмотря на то, что диаметр Солнца почти в 400 раз превышает диаметр Луны. А происходит это потому, что Солнце примерно в 400 раз дальше от Земли, чем Луна.

Но орбита Луны не круглая, а эллиптическая. Поэтому в моменты, благоприятные для наступления затмений, лунный диск может быть больше солнечного, равен ему или меньше него. В первом случае наступает полное затмение. Во втором случае тоже возникает полное затмение, но длится оно всего мгновение. А в третьем случае происходит кольцеобразное затмение: вокруг темного диска Луны видно сияющее кольцо поверхности Солнца. Такое затмение может продолжаться до 12 минут.

Во время полного солнечного затмения можно наблюдать солнечную корону - внешние слои атмосферы Солнца, которая при обычном свете Солнца не видна. Это потрясающе красивое зрелище:

В древности солнечное затмение воспринималось с ужасом и восхищением одновременно. В наше время, когда стали известны причины этого явления, чувства людей практически не изменились. Одни ждут его с нетерпением в надежде понаблюдать за этим величественным явлением, другие — с некоторым беспокойством и тревогой. Интересно, будет ли солнечное затмение в 2018 году в России?

Немного о причине и видах солнечного затмения

В наш век просвещения даже школьник знает, почему наступает затмение Солнца. Тем, кто подзабыл суть происходящего, напоминаем, что солнечное затмение происходит по причине закрытия солнечного диска Луной. Перекрытие может быть полным или частичным. Такое событие может происходить в полнолуние и совсем недолго. Максимальное время солнечного затмения едва достигает 7,5 минут. Оно бывает:

1. полным , когда лунный диск полностью перекрывает Солнце для человеческого взора на Земле;
2. частным , когда Луна закрывает Солнце частично;
3. кольцеобразным — в это время диск Луны полностью перекрывает диск Солнца, но лучи нашего светила видны по краям лунного диска.

Последняя разновидность затмения самая красивая для всех любителей необычных природных явлений и самая интересная с точки зрения астрологов и специалистов астрономической науки. Кольцеобразное затмение бывает очень редко, и поэтому оно ожидается с нетерпением. На небе на считанные минуты остается только небольшое кольцо света.

Когда будет солнечное затмение в 2018 году

В следующем году подобных явлений природы будет всего три. Причем только одно из них можно будет наблюдать на территории России. Неудивительно, что россиян уже сейчас интересует, во сколько и где будет солнечное затмение в Российской Федерации, так как для того чтобы наблюдать за этим красивейшим событием, которое длится совсем недолго, нужно знать точное время. Данная таблица дает полное представление о предстоящих явлениях в 2018 году:

Воздействие на все живое

Солнечные затмения не проходят бесследно для всех живых организмов на нашей планете. Практически все животные становятся беспокойными и стараются укрыться. Птицы прекращают щебетание и пение. Растительный мир и тот ведет так, как будто наступила ночь. Человеческий организм также переживает не лучшие времена. Негативные процессы начинаются примерно за две недели до наступления затмения. Такой же период продолжается и после природного явления. Особенно страдают лица, болеющие сердечно-сосудистыми заболеваниями и гипертоники. Сильному стрессу подвергаются и люди преклонного возраста. У них обостряются хронические болезни и появляется чувство тревоги. Люди со слабой психикой могут впадать в депрессию или совершать необдуманные поступки. Даже здоровые люди становятся раздражительными и подверженными выяснению отношений. В эти дни не рекомендуется подписывать серьезные финансовые или юридические документы. Бизнесменам не следует заключать деловые соглашения и контракты.

Ученые не находят объяснение таким изменениям в человеческом организме. Астрологи, которые давно наблюдают за влиянием планет на человека, не советуют в эти дни что-либо планировать. Они рекомендуют заняться своим внутренним миром или почитать книгу, или послушать спокойную расслабляющую музыку. Служители церкви вообще советуют молиться.

В то же время жизнь не стоит на месте и в эти дни. Кто-то умирает, другие появляются на свет. Специалисты астрологической науки давно заметили, что дети, рожденные в дни затмений, как правило, становятся незаурядными личностями. Очень часто природа награждает их большим талантом.

Предостережения

Как утверждают астрологи, все солнечные затмения имеют циклический характер. Длительность цикла составляет 18,5 лет. Все что с вами происходит в дни затмений, имеет продолжение на протяжении следующих восемнадцати с половиной лет. В связи с этим в эти критические дни не рекомендуется:

• начинать что-то новое;
• подвергаться операционному вмешательству;
• ссориться, злиться и раздражаться по пустякам.

Что можно делать в критические дни

В дни солнечных затмений 2018 лучше раз и навсегда проститься с прошлым. Нужно очистить свое жилье от хлама и старых вещей и впустить новую энергию для преобразования вашей жизни. Можно сесть на диету, если вы решили стать стройной и красивой. Рекомендуется очистить свой организм и забыть про вредные привычки. Некоторые экстрасенсы советуют разобраться со своими мыслями, «разложить все по полочкам» и наметить планы на будущее. При этом надо четко представить свою мечту и вообразить, что она практически уже осуществилась. Если все сделать осмысленно и правильно, то это даст огромный импульс к реализации самых невероятных решений. Единственное, что необходимо отметить – это то, что мечты должны быть реально осуществимыми, а не заоблачными.

И еще, не отчаивайтесь, если вам не удалось увидеть это чудо природы. Затмения еще будут в вашей жизни, и не одно. Следующее затмение, которое мы увидим на территории России, состоится 12.08.26 года.

• Самым продолжительным затмением в этом столетии было явление, состоявшееся 22.07.2009 г.
• Скорость тени нашего спутника по поверхности нашей планеты во время затмения составляет примерно 2 тысячи метров в секунду.
• Затмение Солнца такое красивое из-за интересного совпадения: диаметр планеты в четыреста раз превышает лунный и в то же время расстояние до спутника в четыреста раз меньше, нежели до нашего светила. В связи с этим, только на Земле можно увидеть полное затмение.

В разных точках Земли солнечное затмение наступает в разное время. Вследствие движения Луны вокруг Земли и вращения Земли вокруг своей оси тень от Луны перемещается по земной поверхности приблизительно с запада на восток, образуя полосу тени длиной в несколько тысяч километров и шириной в среднем около 200 км (максимальная ширина 270 км).

Рис.

Причину и виды солнечных затмений можно показать на простом опыте, демонстрируемом в затемнённом помещении.

Для этого необходимо поставить на один конец длинного стола электрическую лампу (лучше в шаровом матовом абажуре), на другой конец - географический глобус, а между ними нужно подвесить небольшой шарик на нитке. Освещаемый лампой, шарик будет отбрасывать тень и полутень на глобус, т.е. демонстрировать полное и частное солнечное затмение. Сместив шарик несколько вверх и вниз, можно пропустить его тень мимо глобуса, оставив на нём только полутень, что покажет причину частных солнечных затмений. Смещение шарика далее в том же направлении до схода его полутени с глобуса, продемонстрирует новолуние без солнечных затмений.

Солнечное затмение начинается с правого, западного края Солнца, на диске которого появляется небольшой ущерб, имеющий форму окружности того же радиуса. Постепенно фаза затмения увеличивается, и солнечный диск принимает вид непрерывно суживающегося серпа, значительно отличающегося по своей форме от серповидных лунных фаз, ограниченных не круговым, а эллиптическим терминатором.

Если затмение частное, то в середине затмения его фаза достигает некоторого наибольшего значения, а затем снова уменьшается, и затмение оканчивается на левом, восточном краю солнечного диска. При частных затмениях ослабления солнечного света не заметно (за исключением затмений с наибольшей фазой, близкой к 1), и фазы затмения видны лишь при наблюдениях сквозь тёмный светофильтр.

В полосе полной фазы солнечное затмение тоже начинается с частных фаз, но когда Луна полностью закроет Солнце, наступает полумрак, как в тёмные сумерки, и на потемневшем небе появляются самые яркие звёзды и планеты, а вокруг Солнца видно красивое лучистое сияние жемчужного цвета - солнечная корона, представляющая собой внешние слои солнечной атмосферы, не видимые вне затмения из-за их небольшой яркости в сравнении с яркостью дневного неба .

Рис.

Над всем горизонтом вспыхивает заревое кольцо - это в местность, покрытую лунной тенью, проникает солнечный свет из соседних зон, где полного затмения не происходит, а наблюдается только частное. Ведь сияние и голубые лучи, входящие в солнечный свет, обильно рассеиваются земной атмосферой, а красные и оранжевые проходят сквозь неё почти беспрепятственно, и даже плотный приземной слой воздуха не служит им помехой.

Поэтому-то этот слой воздуха и воспринимается окрашенным в красновато-розовый цвет.

Затмения бывают, кольцеобразные (рис. 6), полные (рис. 7) и частные .

Полное затмение - лучшее время для изучения солнечной атмосферы: серебристой короны и более низкого слоя - красной хромосферы, над которой вздымаются огненные фонтаны протуберанцев .

Рис.

Рис.

Вскоре, чаще всего через 2 - 3 минуты, Луна открывает западный солнечный край, полная фаза затмения оканчивается, пропадает заревое кольцо, быстро светлеет, исчезают звёзды, планеты и солнечная корона.

Между прочим, вид солнечной короны меняется из года в год, от растрёпанного во все стороны, до вытянутого вдоль солнечного экватора. Очевидно, вытянутый вид короны дал повод древним египтянам изображать Солнце крылатым.

В каждой местности затмение начинается и оканчивается в различные моменты времени и его обстоятельства, в том числе и продолжительность, зависят не только от скорости движения лунной тени (полутени), но и от расположения в ней этой местности.

Вычисленные обстоятельства затмения наносятся на географическую карту, которая в этом случае называется картой солнечного затмения. На ней изображаются линии, соединяющие точки земной поверхности с теми или иными одинаковыми величинами и поэтому называемые изолиниями (от греческого «изоз» - равный, одинаковый). Так, изохроны начала (конца) частного затмения проходят через точки, в которых частное затмение начинается (оканчивается) в один и тот же момент в определённой системе счёта времени, например, по московскому времени. Изофазы всегда соединяют точки, в которых наибольшая фаза затмения одинакова (правильнее их называть изофазами наибольшей фазы).

Продолжительность всего затмения и его полной фазы на центральной линии подсчитывается по диаметрам лунной полутени и тени и по скорости их перемещения по земной поверхности. Вычисления эти, как и вычисления всех обстоятельств солнечных затмений для разных местностей Земли, очень 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.

Но всё же, ради наглядности, можно показать хотя бы приближённый принцип вычисления продолжительности полного солнечного затмения на центральной линии полосы полной фазы.

Коль скоро движение Луны и вращение Земли происходит в прямом направлении, то лунная тень перемещается по земной поверхности примерно со скоростью :

где - геоцентрическая скорость Луны и - линейная скорость точек земной поверхности в направлении движения лунной тени.

Очевидно, что наибольшая продолжительность полной фазы затмения возможна только при максимальном диаметре лунной тени и лишь в экваториальной зоне Земли, где линейная скорость точек земной поверхности наибольшая и близка к = 0,47 км/сек.

Максимальный же диаметр лунной тени, как мы уже знаем, возможен лишь при наименьшем геоцентрическом расстоянии Луны, когда её скорость приближается к =1,08 км/сек. Поэтому наибольшая продолжительность полной фазы солнечного затмения

а более точные расчёты приводят к значению:

Периодичность солнечных затмений

Частные солнечные затмения происходят в каждой местности, естественно, чаще полных затмений, так как диаметр лунной полутени, как было уже показано, значительно превышает поперечник лунной тени.

Так, например, на долю Москвы за 30 лет, с 1952 по 1981 г. включительно, приходится 13 частных солнечных затмений, т.е. в Москве они происходят в среднем через каждые 2,3 года.

Аналогичная картина присуща и многим другим местам земной поверхности. Но коль скоро при частных солнечных затмениях с небольшой фазой солнечный свет почти не слабеет, то на них просто не обращают внимания и относят затмения Солнца к числу очень редких явлений природы.

Но частные затмения со значительной фазой уже вызывают их интерес, так как изучение серии фотографий последовательных фаз затмения позволяет уточнить движение Луны и при необходимости внести в теорию её движения соответствующие поправки.

Полные же солнечные затмения астрономы наблюдают обязательно, и для этого им зачастую приходится отправляться в очень далёкие экспедиции и заранее, за три-четыре недели до затмения, устанавливать и налаживать научную аппаратуру.

Помимо уточнений для теории движения Луны, сопоставление вычислительных и наблюдаемых контактов и фаз затмения помогает изучать ничтожные уклонения от равномерного вращения Земли, ну, а главная цель наблюдений полных солнечных затмений, - это конечно, изучение солнечной короны, внешние области и лучи которой вне затмения не видны.

За те несколько минут, что длится полная фаза затмения, астрономы успевают на своих инструментах получить многочисленные фотографии короны, снятые в разных цветных лучах, фотографии её спектра, записать посредством саморегистрирующей аппаратуры изменений интенсивности её радиоизлучения и выполнить ещё ряд других наблюдений, крайне необходимых для изучения физической природы Солнца и происходящих на нём процессов.

Это изучение в свою очередь помогает астрономам познавать природу многочисленных звёзд, лишь одной из которых является наше Солнце .