Почему происходят затмения? Условия наступления солнечных затмений Солнечное затмение полоса полной фазы которого составляет

Луна светит отражённым светом Солн-ца; поэтому, когда она попадает в тень Земли (рис. 30), она перестаёт светить — наступает лунное затмение. Строго гово-ря, Луна продолжает светить за счёт того, что часть лучей Солнца, преломляясь в атмосфере Земли , освещает Луну, и мы видим её в виде темно-красного диска. Голубые лучи рас-сеиваются в земной атмосфере , в результате человек видит днём голубое небо и красное Солнце на закате.

Тень Земли имеет форму конуса, диаметр сечения которо-го на расстоянии Луны в 2,5 раза больше диаметра Луны, по-этому лунное затмение продолжается довольно долго. Макси-мальная продолжительность полного лунного затмения 1 ч 45 мин. Затмение видно на всем ночном полушарии Земли. Затмение может быть полным , если Луна входит в тень пол-ностью, или частным , если в тень попадает только часть Луны.

Когда тень Луны падает на Зем-лю, наступает солнечное затмение (рис. 30). Оно может быть полным там, где падает тень, и частным в области по-лутени. Если в момент затмения Луна оказывается в самой далёкой от Земли точке орбиты, а Земля — в самой близкой к Солнцу, то диск Луны не полностью закрывает диск Солн-ца, и наступает кольцеобразное затмение .

Тень Луны прочерчивает на Земле длинную полосу шири-ной не более 200 км, ширина полутени может составлять не-сколько тысяч километров. Поэтому полные солнечные затме-ния видны в каждой конкретной местности очень редко, в среднем раз в 300 лет. В Москве очередное полное затмение Солнца будет в 2126 г. (предыдущее было в 1887 г.). Макси-мальная продолжительность полного солнечного затмения (на экваторе) 7,5 мин. В местности, далёкой от экватора, затме-ние, как правило, продолжается не более 2—2,5 мин.

Затмение может про-изойти только в полнолуние (лунное) или в новолуние (сол-нечное). На рисунках 31, 32 показаны проекции на небесную сферу дисков Луны и Солнца для моментов трёх последо-вательных новолуний и двух последовательных полнолуний. Угол между эклиптикой и лунной орбитой сильно преуве-личен.

Прохождение Венеры по диску солнца

Два раза за столетие Венера проходит между Землёй и Солн-цем так, что её диск проецируется на диск Солнца (рис. 9). Такое прохождение, например, было 8 июня 2004 г. в 9 ч 10—20 мин по московскому времени. Продолжалось оно около 6 ч (для каждого места наблюдения вре-мя начала и конца прохождения немного отличается). Наблю-дать прохождение нужно на экране, на который проецирует-ся изображение Солнца. Планета видна как небольшой тёмный кружок, движущийся на фоне диска Солнца. Если диаметр проекции солнечного диска 10 см (что доступно школьному телескопу), то диаметр проекции Венеры 3 мм. Невооружённым глазом (защищённым плотным фильтром) её могут увидеть только люди с очень острым зрением. Очень интересно наблюдать момент, когда планета пересекает край диска Солнца. Именно в такой момент, в 1761 г., М. В. Ло-моносов заметил, что диск Венеры, частично уже пересёкший край диска, был окружён сиянием (рис. 10). Он совершенно правильно заключил, что это результат преломления света Солнца в верхних слоях

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 .

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.

Редко какие природные или астрономические явления по силе своего драматизма и воздействия на человека могут превзойти солнечное затмение. Понимание его внутренних процессов и скрытых механизмов позволит расширить кругозор, сделать шаг в мир науки о звездах.

Солнечные затмения в прошлом и настоящем

Многие тысячи лет человеческой истории затмения считались исключительно предвестниками больших несчастий и катастроф. Но времена менялись, знания множились, и за ничтожный в исторической перспективе срок из предвестника катастроф кратковременные исчезновения солнца превратились для людей в грандиозное шоу, устраиваемое самой природой.

Предсказание точного времени начала астрономических событий тоже было когда-то уделом посвященных жрецов. К слову, использовавших это знание, исходя из соображений выгод и утверждения своего могущества в обществе.

Ученые наших дней, наоборот, охотно делятся такой информацией. На десятилетия вперед известны годы солнечных затмений, места в которых они будут наблюдаться. Ведь чем больше людей участвуют в наблюдениях - тем больше информации стекается в астрономические центры.

Ниже приведен график солнечных затмений на ближайшее время:

• Сентябрь, 01, 2016 . Наблюдаться будет в Индийском океане, на Мадагаскаре, частично в Африке.
• Февраль, 26, 2017 . Южная часть Африки, Антарктика, Чили и Аргентина.
• Август, 21, 2017 . Большинство штатов США, северная часть Европы, Португалия.
• Февраль, 15, 2018 . Антарктика, Чили и Аргентина.
• Июль, 13, 2018 . Южный берег австралийского континента, п-ов Тасмания, часть Индийского океана.
• Август, 11, 2018 . Большинство стран Северного полушария, в т.ч. территория России, Арктика, часть Северной Азии.

Условия и причины солнечных затмений

Большинство из этих планет имеет собственные планеты-сателлиты, называемые спутниками. Наличием спутников, постоянным движением их вокруг своих планет и существованием определенных закономерностей в соотношениях размеров указанных небесных тел и расстояний между ними объясняются причины солнечных затмений.

Каждое из небесных тел, входящих в нашу систему, освещается солнечными лучами и ежесекундно отбрасывает длинную тень в окружающее пространство. Такую же тень конусовидной формы отбрасывает Луна на поверхность нашей планеты, когда при движении по своей орбите оказывается между Землей и Солнцем. В месте, куда падает лунная тень, наступает затмение.

В нормальных условиях видимые диаметры Солнца и Луны практически одинаковы. Находясь на расстоянии в 400 раз меньшем, чем расстояние от Земли до единственной звезды нашей системы, Луна при этом по своим размерам в 400 раз меньше Солнца. Благодаря такому, удивительно точному соотношению, человечество имеет возможность периодически наблюдать полное солнечное затмение.

Это событие может происходить только в периоды, когда соблюдается несколько условий одновременно:

1. Новолуние - Луна обращена «лицом» к Солнцу.
2. Луна находится на линии узлов: так называется воображаемая линия пересечения лунной и земной орбит.
3. Луна находится на достаточно близком к Земле расстоянии.
4. Линия узлов направлена на Солнце.

Механизм и время солнечного затмения

Чем большая поверхность светила покрывается Луной, тем темнее становится небо, на котором появляются яркие звезды. Тени теряют привычные очертания, становятся расплывчатыми.

Воздух значительно холодеет. Его температура, в зависимости от географической широты, по которой проходит полоса затмения, может снижаться на величину до 5 градусов Цельсия. Животные в это время становятся тревожными, часто мечутся в поисках убежища. Птицы смолкают, некоторые укладываются спать.

Темный диск Луны все больше наползает на Солнце, оставляя от него все более истончающийся серп. Наконец, Солнце исчезает полностью. Вокруг закрывшего его черного кружка видно солнечную корону - серебристое сияние с размытыми краями. Некоторое освещение придает вспыхивающая на всем протяжении горизонта вокруг наблюдателя заря, необычного лимонно-оранжевого оттенка.

Момент полного исчезновения солнечного диска длится обычно не более трех-четырех минут. Максимально возможное время солнечного затмения, рассчитанное по специальной формуле, исходя из соотношения величин угловых диаметров Солнца и Луны, составляет 481 секунду (немногим менее 8 минут).

Затем черный лунный диск смещается далее влево, обнажая слепящую кромку Солнца. В этот момент исчезает солнечная корона и заревное кольцо, небо светлеет, звезды гаснут. Постепенно освобождающееся Солнце отдает все больше света и тепла, природа возвращается к своему обычному виду.

Важно отметить, что в северном полушарии Луна движется по солнечному диску справа налево, а в южном полушарии наоборот - слева направо.

Основные разновидности солнечных затмений

Орбиты движения Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли представляют собой эллипс, поэтому расстояния между этими небесными телами не являются постоянными величинами и могут колебаться в некоторых пределах. Благодаря этому принципу природной механики солнечные затмения бывают разными.

На значительно большем удалении от полосы полного затмения можно наблюдать частное солнечное затмение , которое в просторечии нередко называют также частичным. В этом случае для находящегося в месте вне полосы тени наблюдателя орбиты ночного и дневного светил пересекаются таким образом, что солнечный диск закрывается лишь частично. Наблюдаются такие явления намного чаще и на гораздо большей территории, при этом область солнечного затмения может составлять несколько миллионов квадратных километров.

Частные затмения происходят ежегодно практически в каждой точке земного шара, но для большинства людей, не входящих в профессиональное астрономическое сообщество, они остаются незамеченными. Редко глядящий на небо человек увидит такое явление только в случае, когда Луна закроет Солнце наполовину, т.е. если значение его фазы будет приближаться к 0,5.

Вычисление фазы солнечного затмения в астрономии может производиться по формулам разной степени сложности. В самом простом варианте она определяется через отношение диаметров закрытой Луной части и общего диаметра солнечного диска. Значение фазы выражается всегда только в виде десятичной дроби.

Иногда Луна проходит от Земли на расстоянии, чуть большем обычного, и ее угловой (видимый) размер меньше видимого размера солнечного диска. В таком случае имеет место кольцевое или кольцеобразное затмение : сверкающее кольцо Солнца вокруг черного круга Луны. При этом наблюдение солнечной короны, звезд и зари невозможно, так как небо практически не темнеет.

Ширина полосы наблюдения при аналогичной длине существенно выше - до 350 километров. Ширина полутени также больше - до 7340 километров в диаметре. Если при полном затмении фаза равняется единице или может быть даже больше, то при кольцевом значение фазы всегда будет больше 0,95, но меньше 1.

Стоит отметить любопытный факт, что наблюдаемое разнообразие затмений приходится как раз на период существования человеческой цивилизации. С момента формирования Земли и Луны как небесных тел расстояние между ними медленно, но непрерывно увеличивается. При изменении расстояний схема солнечного затмения в целом остается прежней, аналогичной описанной выше.

Более миллиарда лет назад расстояние между нашей планетой и ее спутником было меньшим, чем сейчас. Соответственно, видимый размер лунного диска был намного больше размера солнечного. Происходили только полные затмения с намного более широкой полосой тени, наблюдение короны было практически невозможным, как и образование кольцевидных затмений.

В далеком будущем, через миллионы лет, расстояние между Землей и Луной станет еще большим. Далеким потомкам современного человечества будут доступны для наблюдения исключительно кольцеобразные затмения.

Научные опыты для любителей

Со временем методы и инструменты исследований позволили сделать заключения о химическом составе нашей звезды, о протекающих в ней физических процессах. Всем известный химический элемент гелий также был открыт в период затмения, наблюдаемого французским ученым Жансеном в Индии, в 1868 году.

Солнечные затмения - одно из немногих астрономических явлений, доступных для наблюдения любителями. И не только для наблюдений: внести посильный вклад в науку и зафиксировать обстоятельства редкого природного явления по силам любому.

Что можно сделать астроному-любителю:

• Отметить моменты контакта солнечного и лунного дисков;
• Зафиксировать длительность происходящего;
• Зарисовать или сфотографировать солнечную корону;
• Поучаствовать в эксперименте по уточнению данных о диаметре Солнца;
• В некоторых случаях или при использовании приборов можно увидеть протуберанцы;
• Сфотографировать круговое зарево на линии горизонта;
• Произвести простейшие наблюдения за изменениями окружающей среды.

Отсюда главное правило наблюдения солнца: обязательно применять защиту для глаз. Таковой могут послужить специальные светофильтры для телескопов и биноклей, маски-хамелеоны для сварочных работ. На самый крайний случай подойдет простое закопченное стекло.

Как выглядит солнечное затмение - смотрите на видео:

В последнее время астрономия перестала быть обязательным предметом в школе, на эту публикацию возлагаются надежды на возможность восполнения вынужденных пробелов просвещения с помощью интернета...

Прежде всего обратимся к Большой Советской Энциклопедии, чтобы воспользоваться проверенным временем и, несомненно, выдающимися учеными определением предмета нашего разговора: "Затмение - астрономические явление, заключающееся в том, что земному наблюдателю Солнце, Луна, планета, спутник планеты или звезда перестают быть видимыми полностью или частично.
Затмения происходят вследствие того, что либо одно небесное тело закрывает другое, либо тень одного несамосветящегося тела падает на другое такое же тело. Затмение Солнца наблюдается тогда, когда его закрывает (заслоняет) Луна". Солнечные затмения всегда происходят в Новолуние .

Солнечное затмение - каждый раз уникальное явление.
Какие бывают затмения?

Мы так привыкли к нашей луне, что даже не подозреваем как нам с ней повезло! А повезло нам с ней дважды. Первое, наша Луна не какой-нибудь бесформенный булыжник наподобие Фобоса или Деймоса, а аккуратненькая кругленькая мини-планета! Второе: Луна теперь достаточно далеко от Земли и нет ежедневных землетрясений и огромных волн, когда-то в прошлом вызываемых приливными силами Луны (в наше время Луна удаляется от Земли со скоростью 4 см в год - в ранние эпохи это происходило быстрее). Луна теперь настолько далеко, что ее видимый угловой размер близок к угловому размеру еще более далекого Солнца. А когда-то Луна была настолько близко к Земле что солнечные затмения случались каждое новолуние, правда смотреть на них в то время было еще некому...

Каждое солнечное затмение по-своему уникально, как именно затмение будет выглядеть для земного наблюдателя определяется 3 факторами (помимо погодных): видимыми из точки наблюдения угловыми диаметрами (размерами) Солнца α и Луны β и траекторией движения Луны относительно Солнца и звезд (Рис.2).

Рис. 2. Видимые с поверхности Земли угловые диаметры Солнца (α ) и Луны (β ), траетория перемещения Луны по звездному небу (пунктир).

Вследствие того, что Луна и Земля движутся по эллиптическим орбитам (Луна то ближе, то дальше от Земли, а Земля, в свою очередь, то ближе, то дальше от Солнца), видимый угловой диаметр Луны в зависимости от орбитального положения может меняться от 29,43" до 33,3" (угловые минуты), а видимый угловой диаметр Солнца от 31,6" до 32,7". При этом их среднестатистические видимые диаметры, соответственно, составляют у Луны: 31"05" и у Солнца: 31"59".
В зависимости от того, проходит ли видимая траекторий движения Луны, через центр Солнца, или пересекает его видимую область в произвольном месте, а так же различных сочетаний видимых угловых размеров Луны и Солнца, традиционно различают три вида солнечных затмений: частное, полное и кольцеобразное затмения.

Частное солнечное затмение

Если наблюдаемая траектория движения Луны не проходит через центр Солнца, то Луна, как правило не может полностью заслонить собой Солнце (рис. 3) - затмение при котором Луна закрывает собой солнце не полностью называют частным (частное от слова "часть" со смыслом "частичное затмение"). Такое затмение может происходить при любых возможных сочетаниях видимых угловых диаметров Луны и Солнца.

Большинство происходящих на Земле солнечных затмений - это частные затмения (примерно 68%).

Полное солнечное затмение

Если в какой-либо точке поверхности Земли наблюдатели могут увидеть, что Луна закрывает Солнце полностью, то такое затмение называется полным солнечным затмением. Такое затмение происходит, когда видимая траектория движения Луны проходит через центр Солнца или очень близко к нему и при при этом видимый диаметр Луны β должен быть больше или хотя бы равен видимому диаметру Солнца α (рис.4).

Рис. 4. Полное солнечное затмение, 20 марта 2015 года в 12:46 наблюдалось вблизи Северного полюса.

Полное Солнечное затмение можно наблюдать в пределах очень небольших участков поверхности земли, как правило, это полоса шириной до 270 км, очерчиваемая тенью Луны, - наблюдатели на прилегающих к затененной территориях видят лишь частное солнечное затмение (Рис 5).

Рис. 5. Полное солнечное затмение, тень от Луны на поверхности Земли, темным пунктиром обозначена траекторий движения области тени

Для каждой конкретной местности полное солнечное затмение - большая редкость. В Москве, например, полное солнечное затмение последний раз было в августе 1887 года (19.08.1887), а следующее ожидается 16.10.2126 года. Так что, сиднем просидев на одном месте, можно ни разу в жизни не увидеть полного солнечного затмения (правда, в августе 1887 года москвичи его все-равно не увидели из-за плохой погоды ). Поэтому: "Если хочешь пережить событие, делай все возможное, чтоб оно случилось!" /Лозунг Энтузиастов/
Слава богу, в целом на поверхности Земли полные затмения случаются не так уж редко в среднем раз в полтора года и составляют почти 27% от всех вариантов затмений.

Кольцеобразное солнечное затмение

Если траектория движение Луны проходит рядом с центром Солнца, но видимый угловой диаметр Луны меньше солнечного β < α , то в момент совмещения центров Луна не может заслонить Солнце полностью и вокруг нее создается свечение в виде кольца, такое затмение называют кольцеобразным (рис. 6), но в устной речи, традиционно стремящейся выразить смысл максимально кратко установилось выражение кольцевое затмение, т.е. "кольцеобразное солнечное затмение" - это термин, а "кольцевое затмение" - пока только жаргон...

Рис. 6. Кольцеобразное солнечное затмение, когда-нибудь...

Кольцеобразные (кольцевые) солнечные затмения - в настоящее время, самый редкий вид затмений, на их долю приходится всего 5%. Но, как мы знаем, Луна постепенно отдаляется от Земли и кольцевые затмения будут случаться все чаще и чаще.

Почему солнечные затмения случаются совсем нечасто

Главная причина того, что солнечные затмения в наше время не происходят каждое новолуние, заключается в том что плоскость орбиты Луны не совпадает с плоскостью эклиптики (плоскостью орбиты Земли) и наклонена к ней под углом 5,145 градусов (рис. 7, поз.1). На этом рисунке, как, впрочем и на всех других, размеры углов и соотношения масштбов объектов утрированы для наглядности изображений.

Рис. 7.

Работа над статьей "Солнечные затмения" продолжается.

Sergey Ov (Seosnews9 )

Солнечные затмения 2019 года:
январь 2019 - Частное солнечное затмение ;
июль 2019 - Полное солнечное затмение ;
декабрь 2019 - (наблюдается на территории России)

06.01.2019 04:28 - Новолуние .
В это новолуние произойдет частное солнечное затмение 6 января 2019 в 04:41 MSK , затмение можно будет наблюдать в восточной части Монголии северо-восточной части Китая, Корее и Японии , в России - на юге Восточной Сибири, Дальнем Востоке, Камчатке, Курильских островах и Сахалине .

02.07.2019 22:16 - Новолуние .
В это новолуние случится полное солнечное затмение , фаза максимума затмения наступит 2 июля 2019 в 22:26 MSK , частное затмение Солнца можно будет наблюдать только на юге Тихого океана, Центральной и Южной Америке (Чили, Аргентина), увы: в России наблюдаться не будет...

26.12.2019 08:13 - Новолуние .
Это новолуние осчастливит жителей Земли третьим затмением солнца в году - это будет кольцеобразное солнечное затмение (кольцевое), фаза максимума затмения наступит 26 декабря 2019 05:18:53 MSK , кольцевое затмение можно будет наблюдать на востоке Аравийского полуострова, юге Инднии, Шри-Ланке, Суматре, Малазии и Индонезии, частное в Центральной и Юго-Восточной Азии, Австралии и западе Океании, в России затмение будет наблюдаться в Забайкалье и Приморье .

2018 год:
февраль 2018 - Частное солнечное затмение ;
июль 2018 - Частное солнечное затмение ;
август 2018 - Частное солнечное затмение (наблюдается на территории России)

16.02.2018 00:05 - Новолуние
В это новолуние произойдет частное солнечное затмение , фаза максимума затмения наступит 15.02.2018 в 23:52 MSK , частное затмение Солнца можно будет наблюдать только в Антарктиде и юге Южной Америке (Чили, Аргентина) - резюме: в России наблюдаться не будет.

13.07.2018 05:48 - Новолуние ( , {супер новолуние} - вариант перевода с английского слова "supermoon", другой - "Супер-Луна". В новолуние Луна обычно не видна, но в таких случаях бывают очень сильные приливы, может лучшим вариантом перевода будет: "Сильная Луна"?)
Кроме того, в это новолуние произойдет частное солнечное затмение , фаза максимума затмения наступит 13.07.2018 в 06:02 MSK . Затмение можно будет наблюдать, увы, только в Антарктиде на Берегу Бадда, самой южной части Австралии, Тасмании или в акватории Индийского океана между Антарктидой и Австралией - в России затмение наблюдаться не будет .

11.08.2018 12:58 - Новолуние ( , Сильная Луна)
В это новолуние к тому же произойдет частное солнечное затмение , фаза максимума затмения наступит 11 августа 2018 в 12:47 MSK , затмение можно будет наблюдать на севере Канады, Гренландии в Скандинавских странах, в России - на северных и средних широтах Центральной России, по всей Сибири и Дальнему Востоку , северо-восточной части Казахстана, Монголии и Китая.

2017 год: февраль 2017 - Кольцевое солнечное затмение; август 2017 - Полное солнечное затмение

26 февраля 2017 17:58
В это зимнее новолуние произойдет кольцеобразное солнечное затмение . Фаза максимума затмения наступит 26 февраля 2017 в 17:54 MSK . Кольцеобразное затмение Солнца можно будет наблюдать на юге Аргентины и Чили, юго-западе Анголы, а частное на юге Южной Америки, Антарктиде, западной и Южной Африке - в России наблюдаться не будет.

21 августа 2017 21:30 - астрономическое новолуние.
В это летнее новолуние произойдет полное солнечное затмение . Фаза максимума затмения наступит 21 августа 2017 в 21:26 MSK . Полное затмение Солнца можно будет наблюдать, увы, только в Северной Америке на территории США, частное в России - на Чукотке (Луна лишь чуть заденет Солнце); в других странах - в США и Канаде, Гренладнии, Исландии, Ирландии и Великобритании, Португалии (на заходе Солнца), Мексике, странах Центральной Америки, Эквадоре, Перу, Колумбии, Венесуэле, Гайяне, Суринам, Гвинее и Бразилии.

Март 2016 - Полное солнечное затмение + Суперлуние

09 марта 2016 04:54 мск - астрономическое новолуние;
В это новолуние произойдет полное солнечное затмение , фаза максимума затмения наступит 09 марта 2016 в 04:58 MSK, полное затмение Солнца можно будет наблюдать на островах Суматра, Калимантан, Сулавеси и Хальмахера, частное в России - в Приморье, Сахалине, Курильских островах и Камчатке; в других странах в Индии, Китае, Тайланде, Лаосе и Камбодже, Малазии, Индонезии, Папуа-Новой Гвинее, Филиппинах, в США и Канаде (Аляска) ;

01.09.2016 12:03 - астрономическое новолуние;
В это новолуние произойдет кольцеобразное солнечное затмение , фаза максимума затмения наступит 01 сентября 2016 в 12:08 MSK , Кольцеобразное затмение можно будет наблюдать, увы, только в центральной Африке и на Мадагаскаре, а частное во всех странах Африки, в Саудовской Аравии, Йемен и в акватории Индийского океана

Март 2015 - Полное солнечное затмение + Суперлуние

20 марта 2015 12:36 мск - астрономическое новолуние; ;
В это новолуние произойдет полное солнечное затмение, фаза максимума затмения наступит 20 марта 2015 в 12:46:47 MSK, полное затмение Солнца можно будет наблюдать на Фарерских островах, Шпицбергене и на Северном полюсе, частное затмение в России - на всей Европейской части и Западной Сибири; а так же в Гренландии, Европе и Центральной Азии. ;

* Затмения, затмение = З.

З. - астрономические явления, заключающиеся в том, что земному наблюдателю Солнце, Луна, планета, спутник планеты или звезда перестают быть видимыми полностью или частично. З. происходят вследствие того, что либо одно небесное тело закрывает другое, либо тень одного несамосветящегося тела падает на другое такое же тело. Так, З. Солнца наблюдаются тогда, когда его закрывает Луна; З. Луны - когда на неё падает тень Земли; З. спутников планет - когда они попадают в тень планеты; З. в системах двойных звёзд - когда одна звезда закрывает собой другую. К З. относятся также прохождения тени спутника по диску планеты, закрытия Луной звёзд и планет (т. н. покрытия (См. Покрытие)), прохождения внутренних планет - Меркурия и Венеры - по солнечному диску и прохождения спутников по диску планеты. С началом полётов пилотируемых космических кораблей появилась возможность наблюдений с этих кораблей З. Солнца Землёй (см. илл.). Наибольший интерес представляют З. Солнца и Луны, связанные с движением Луны вокруг Земли.

Большая Советская Энциклопедия, 3 изд. 1969 - 1978 г.