Затмение солнца почему. Почему происходят солнечные и лунные затмения. Типы солнечных затмений

Что Такое Солнечное Затмение?

Солнечное затмение-это природное явление, которое происходит на Земле, когда Луна перемещается по своей орбите между Землей и Солнцем. Это происходит в новолуние, когда солнце и Луна находятся в соединении друг с другом. Если Луна была бы лишь немного ближе к земле, и ее орбита была бы в той же плоскости и была бы круговой, то мы бы видели затмения каждый месяц. Орбита Луны эллиптическая и наклонена по отношению к орбите земли, так что мы можем видеть только до 5 затмений в год. В зависимости от геометрии Солнца, Луны и Земли, Солнце может быть полностью заблокировано (затемнено), или оно может быть частично заблокировано.

Во время затмения Лунная тень (которая делится на две части: темная умбра и светлая полутень) движется по земной поверхности. Указание по технике безопасности: никогда не смотрите прямо на солнце во время полного солнечного затмения. Яркий свет солнца может повредить ваши глаза очень быстро.

Типы Солнечного Затмения

ПОЛНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ЗАТМЕНИЕ

Полное солнечное затмение происходит, когда Луна полностью закрывает солнечный диск. В полное солнечное затмение, в самой узком части пути, где солнце полностью блокируется и Луна отбрасывает свою темную тень (называемая полной тенью) называется “зона тотальности”.

Наблюдатели этот путь видят как затемненное солнце (часто описывается как “дыра в небе”) с призрачным сиянием солнечной короны, идущее в космос. Явление называется “четки Бейли” часто появляется когда солнечный свет пробивается через долины на поверхносте Луны. Если солнце активное, наблюдатели могут также видеть солнечные протуберанцы, петель и вспышек, в ходе затмения. Полное солнечное затмение-это единственное время, когда безопасно смотреть прямо на солнце. Во всех других солнечных наблюдений (даже в частичных фазах) требуют специальных солнечных фильтров, что бы не повредить ваши глаза.

Полное солнечное затмение не всегда заметно с Земли. В прошлом Луна была слишком близко к земле и во время затмения она полностью заслоняла диск Солнца. Со временем лунная орбита изменялась в размере чуть более 2 см в год и в текущей эпохе, расклад почти идеальный. Однако Орбита Луны будет продолжать расширяться, и возможно через 600 млн. лет, полных солнечных затмений больше не будет возникать. Вместо этого, будущие наблюдатели будут видеть только частичные и кольцевые затмения.

КОЛЬЦЕОБРАЗНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ЗАТМЕНИЕ

Когда Луна находится дальше по своей орбите, чем обычно она не может полностью закрыть диск Солнца. В ходе такого мероприятия, яркое кольцо солнечного света сияет вокруг Луны. Этот тип затмение, называется “кольцеобразное” затмение». Оно происходит от латинского слова “annulus”, что означает “кольцо”.

Период «кольца» во время такого затмения может длиться от 5 или 6 минут до 12 минут. Однако, хотя Солнце в основном покрыто Луной, но при достаточно ярком солнечном свете возникаєт кольцеобразное сияние во время которого наблюдатели никогда не смогут смотреть на солнце напрямую. Это событие требует защиты глаз на протяжении всего затмения.

ЧАСТИЧНОЕ СОЛНЕЧНОЕ ЗАТМЕНИЕ

Частичное солнечное затмение происходит, когда Земля движется по лунной полутени как луна движется между Землей и солнцем. Луна не блокирует весь солнечный диск, как это видно с Земли. В зависимости от вашего местоположения во время частичного затмения, вы можете увидеть все, что угодно: маленький кусочек Солнца или почти полное затмение.

Для просмотра любого затмения безопасно использовать фильтр, либо использовать косвенный метод просмотра, такие как проецирование лучей через телескоп на белый лист бумаги или картона. Никогда не смотрите на солнце через телескоп, если он не имеет соответствующего фильтра. Слепота и тяжелые повреждение глаз может быть вызваны неправильной техникой наблюдения.

Факты О Солнечных ЗатменияхВ зависимости от геометрии Солнца, Луны и земли, может быть от 2 до 5 солнечных затмений в год.Совокупность возникает, когда Луна полностью закрывает солнце, так что только видна солнечная корона.Полное солнечное затмение может произойти один раз в 1-2 года. Это делает их очень редкими событиями.Если вы жили на Северном или Южном полюсе, вы бы увидели лишь частичное солнечное затмение. Люди в других частях мира, могут увидеть частичное, общее, кольцевое и гибридное затмение.Самое длинное полное солнечное затмение может длиться 7,5 минут.Ширина пути затмения обычно составляет около 160 км в диаметре и может отбросить тень на площади земной поверхности около 10000 миль в длину.Почти одинаковые затмения происходят через 18 лет и 11 дней. Этот период 223 синодических месяцев называется сарос.Во время полного солнечного затмения, может быстро измениться температура воздуха, сразу стает холоднее и в лижайших окрестностях становится темно.В момент полного солнечного затмения, планеты в небе могут рассматриваться как точки света.

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.

Рисунок 1.

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:

Рисунок 2. Лунная тень на поверхности Земли во время солнечного затмения

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.

Рисунок 3. Фаза полного солнечного затмения

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.

Рисунок 4.

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:

Рисунок 5.
Схема солнечного затмения 22 июля 2009 года с сайта NASA

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:

Рисунок 6. Солнечное затмение 11 августа 1999 года Каждый человек по меньшей мере раз в жизни наблюдал солнечное затмение или хотя бы слышал о нем. Это явление издавна обращало на себя внимание...

Каждый человек по меньшей мере раз в жизни наблюдал солнечное затмение или хотя бы слышал о нем. Это явление издавна обращало на себя внимание – во все времена оно считалось предвестником несчастья, некоторые народы воспринимали его как божий гнев. Выглядит оно и правда немного жутко – солнечный диск полностью или частично закрывает черное пятно, небо темнеет, и иногда на нем даже можно различить звезды. У животных и птиц это явление вызывает страх – они собираются в стаи и ищут укрытие. Почему же происходит солнечное затмение?

Суть этого явления довольно проста – Луна и Солнце выстраиваются в одну линию , и таким образом наш земной спутник загораживает светило. Луна намного меньше Солнца, но из-за того, что она находится гораздо ближе к Земле, человек, наблюдающий солнечное затмение, увидит, что она закрывает весь солнечный диск.

Солнечное затмение бывает полным или частичным, в зависимости от того, насколько Луна закрывает наше светило.

В среднем на Земле случается от 2 до 5 затмений ежегодно.

Иногда можно наблюдать редкое астрономическое явление – так называемое кольцевое затмение. При этом Луна кажется меньшей Солнца, и закрывает только его среднюю часть, выставляя на обозрение солнечную атмосферу. Такой тип затмения чрезвычайно ценен для исследователей процессов, происходящих на нашей звезде. Оно дает возможность лучше рассмотреть верхние слои Солнца. В частности, такие затмения очень помогли в изучении солнечной короны. Бывает, что Луна кажется больших размеров, чем Солнце, тогда диск получается перекрыт настолько, что с Земли не видно даже исходящих от него лучей. Такое разнообразие затмений поясняется тем, что лунная орбита имеет вытянутую эллипсоидную форму, поэтому в разное время года она оказывается дальше или ближе от Земли.

Ученые давно нашли ответ на вопрос как и почему происходит солнечное затмение , избавив человечество от предрассудков по отношению к этому явлению. Более того, его теперь можно предсказывать. Это дало возможность по-новому взглянуть на многие исторические события. Так, летописцы, описывая битвы и другие важные действа, часто упоминали о том, что в тот день случилось солнечное затмение, не называя при этом точной даты. Теперь, благодаря расчетам современных ученых, эти даты удалось восстановить.

Если не вникать в суть явления, то можно сказать, что затмение - это временное исчезновение с небосклона Солнца или Луны. Как это происходит?

Солнечное и Лунное затмение

Вот, например, Луна, проходя между Землей и Солнцем, полностью или частично загораживает Солнце от земного наблюдателя. Это солнечное затмение. Или Луна, совершая свой путь вокруг Земли, попадает в такое положение, что на прямой линии, соединяющей Луну и Солнце, оказывается Земля.

Тень Земли падает на Луну, и она исчезает с небосклона. Это лунное затмение. Затмения случаются потому, что небесные тела постоянно меняют местоположение. Земля вращается вокруг Солнца, а Луна - вокруг Земли. Оба эти процесса происходят одновременно. Если на несколько минут Луна, Земля и Солнце оказываются на одной линии, начинается затмение. Полное солнечное затмение - это очень редкое и драматичное событие.

Во время полного солнечного затмения создается впечатление, что какое-то огромное чудовище кусок за куском пожирает Солнце. Когда Солнце исчезает, небосвод темнеет и на небе видны звезды. Воздух стремительно остывает. Вскоре от Солнца не остается ничего, кроме тонкого светящегося кольца, будто висящего в небе, это мы видим часть пылающей солнечной короны.

Материалы по теме:

Почему Марс красный?

Интересный факт : во время полного солнечного затмения снижается температура воздуха, темнеет небо и на нем появляются звезды.

Что происходит во время солнечного затмения

Древние китайские художники изображали солнечное затмение в виде дракона, пожирающего Солнце. На самом деле через несколько минут Солнце выходит из «укрытия», и ночь снова превращается в ясный день. Этим драконом оказывается Луна, проходившая между Землей и Солнцем. Чтобы окончательно уяснить, что происходит во время затмения, проведите несложный опыт. Включите настольную лампу, и смотрите на нее.

Теперь возьмите кусок картона и медленно ведите его перед глазами, чтобы в конце движения картон оказался между вашими глазами и лампой. Момент, когда картон закроет от ваших глаз лампу, и соответствует моменту начала солнечного затмения. Картон находится далеко от лампы, но оказавшись перед глазами, он закрывает от вас свет лампы. Если вести картон дальше, то лампа снова откроется вашему взгляду.

Полное и частичное солнечное затмение

То же можно сказать и о Луне. Вы видите солнечное затмение, когда Луна, пересекая дневное небо, оказывается между Солнцем и освещенным лицом Земли, закрывая от него свет Солнца. Если Луна загораживает только часть Солнца, то происходит частичное – солнечное затмение.

Вряд ли кого-нибудь из очевидцев оставит равнодушным такое замечательное явление, связанное с Луной, как полное солнечное затмение. На протяжении тысячелетий поглощающий Солнце черный круг средь бела дня внушал людям суеверный страх и благоговейный трепет. Чтобы понять причину наступления солнечных затмений, древние наблюдатели неба веками кропотливо подсчитывали все затмения, пытаясь найти закономерность и определить последовательность затмений. В конце концов выяснилось, что солнечные затмения возможны только в моменты наступления новолуний, когда Луна проходит между Землёй и Солнцем.

Освещаемая Солнцем Луна преграждает путь солнечным лучам и отбрасывает в пространство сходящийся конус тени и окружающий его расходящийся конус полутени, которые при определенных обстоятельствах падают на небольшие участки поверхности Земли, где наблюдатели в этот момент видят как Солнце закрывается чёрным диском.

Геометрия наступления солнечного затмения

На земном небе диаметры Луны и Солнца почти совпадают, что позволяет Луне полностью затмевать наше дневное светило не небе. Это несмотря на то, что поперечник Солнца почти в 400 раз превышает диаметр Луны. А все потому, что Солнце примерно в 400 раз дальше от Земли, чем Луна. Это исключительное совпадение, не повторяющееся ни на какой другой планете, позволяет нам наблюдать солнечные затмения.

Солнечные затмения наступают далеко не при всех новолуниях. Причина этого состоит в том, что 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. В зависимости от расстояния до Луны и Солнца размер этой зоны меняется. Для солнечных затмений ее границы отстоят от узла в каждую сторону на 16°-18°. Чем ближе к узлу происходит затмение, тем более оно продолжительнее. Наиболее продолжительные центральные затмения происходят в самих узлах, в этом случае полоса главной фазые проходит по тропическим широтам Земли.

Узлы лунной орбиты и зоны затмений

При новолуниях, происходящих вдали от лунных узлов солнечные затмения невозможны - Луна на небе проходит выше или ниже Солнца. Только при новолуниях вблизи лунных узлов возможны затмения.

Скользя по земной поверхности, конец лунной тени чертит на ней "полосу видимости солнечного затмения ". Поперечник лунной тени на земной поверхности при полном солнечном затмении не превышает 270 км (чаще всего от 40 до 100 км), а диаметр лунной полутени при этом близок к 6750 км (при кольцеобразном затмении ширина центральной полосы может достигать 380 км, а диаметр лунной полутени - 7340 км). При этом лунная тень и полутень на земной поверхности имеют вид овальных пятен, форма которых зависит от положения Солнца и Луны над горизонтом. Чем меньше их высота, тем более полого к земной поверхности направлена ось обоих конусов и тем более вытянуты пятна тени и полутени.

Путь лунной тени по земной поверхности в 2017 году

Лунная тень пробегает по Земле путь от 6000 до 12 000 км. Солнечное затмение начинается в западных районах при восходе Солнца и заканчивается на востоке при его заходе. Общая продолжительность всех фаз солнечного затмения на Земле может достигать шести часов.

ВИДЫ СОЛНЕЧНЫХ ЗАТМЕНИЙ

Затмение может быть полным , кольцеобразным и частным . Степень покрытия Солнца Луной называется фазой затмения. Она определяется как отношение закрытой части диаметра солнечного диска ко всему его диаметру.

Фаза (магнитуда) солнечных затмений

Поскольку орбита Луны не круглая, а эллиптическая, в моменты, благоприятные для наступления затмений, лунный диск может оказаться чуть больше солнечного или меньше него. В первом случае наступает полное затмение. Во втором случае происходит кольцеобразное затмение: вокруг темного диска Луны видно сияющее кольцо поверхности Солнца.

Полное солнечное затмение - явление, когда Луна закрывает полностью Солнце на небе Земли. Если наблюдатель находится в центральной полосе тени, он видит полное солнечное затмение, при котором Луна полностью скрывает Солнце, открывается вид солнечной короны (внешние слои атмосферы Солнца, которые при обычном свете Солнца не видны), небо темнеет, и на нём могут появиться планеты и яркие звёзды. Например, Венеру и Юпитер заметить будет легче всего, благодаря их яркости.

Схема полного солнечного затмения

Изменение вида неба при полном солнечном затмении

Наблюдатели, находящиеся по обе стороны от центральной полосы полного затмения, могут видеть только частное солнечное затмение. Луна проходит по диску Солнца не точно по центру, скрывая только его часть. При этом небо не темнеет, звёзды не появляются.

При кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. Происходит это потому, что расстояние Луны от Земли меняется в пределах от 405 тысяч км (апогей) до 363 тысяч км (перигей), а длина конуса полной тени от Луны равна 374 тысяч км, поэтому вершина конуса лунной тени иногда не дотягивается до земной поверхности. В этом случае для наблюдателя под вершиной оси конуса лунной тени солнечное затмение будет кольцеобразным.

Схема кольцеобразного солнечного затмения

Частное солнечное затмение - это затмение, при котором земную поверхность пересекает только лунная полутень. Это происходит, когда тень Луны проходит выше или ниже полярных областей Земли, и на нашу планету попадает только лунная полутень.

Схема частного солнечного затмения (без центральной полосы затмения)

При частных затмениях ослабления солнечного света не заметно (за исключением затмений с большой фазой), а потому фазы затмения можно наблюдать только через темный светофильтр.

О применении защитных светофильтров при наблюдениях солнечных затмений в материале:

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ И ЧАСТОТА СОЛНЕЧНЫХ ЗАТМЕНИЙ НА ЗЕМЛЕ

Максимальная продолжительность полного солнечного затмения составляет 7,5 минут. Такое возможно с конца июня по середину июля, когда диаметр солнечного диска на небе минимален (Солнце проходит афелий орбиты), а Луна находится на наименьшей дистанции от Земли (перигелий). Предыдущее долгое солнечное затмение длилось 7 минут и 7 секунд (Юго-Восточная Азия, 20 июня 1955 года). А самое короткое солнечное затмение (1 секунда) произошло 3 октября 1986 года (Северный Атлантический океан). Ближайшее затмение продолжительностью 7 минун 29 секунд произойдет 16 июля 2186 года.

Наибольшая продолжительность кольцеобразной фазы не может превышать 12,3 минут, а продолжительность частного затмения может достигать примерно 3,5 часа. Подавляющее большинство затмений длятся до 2,5 часов (частные фазы), а их полная или кольцеобразная фаза обычно не превышает 2-3 минут.

Ежегодно наступают две эпохи затмений, промежуток между которыми составляет 177 - 178 суток. Одна зона затмений занимает около 34°, Солнце проводит в каждой зоне около 34 суток. А период между новолуниями составляет 29,5 суток (синодический месяц), а значит Луна обязательно должна пройти через зону затмений, пока там находится Солнце, при чем может посетить ее за этот период дважды. Поэтому при каждом прохождении Солнца через зону затмений (один раз в полгода) должно произойти одно затмение, но может случиться и два. Таким образом, за год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений. За полгода (около 183 суток) эпохи затмений смещаются на пять суток вперед, на более ранние календарные даты и постепенно переходят на разные сезоны года - с лета и зимы на весну и осень, снова на зиму и лето и т.д.

Пять солнечных затмений в году возможно, если первая пара частных солнечных затмений в одной зоне произойдет в начале января и февраля, то следующая пара частных затмений в другой зоне может наступить в самом начале июля и августа, а из очередной вероятной пары частных затмений возможно только одно в самом конце декабря, а второе придется уже на январь следующего календарного года. Таким образом, наибольшее число солнечных затмений в одном календарном году не превышает пяти, и все они обязательно частные с небольшими фазами.

Центральные полосы видимости полных и кольцеобразных затмений с 1981 по 2100 год

Чаще всего ежегодно бывает по 2-3 солнечных затмения, причем одно из них часто полное или кольцеобразное. Четыре частных затмения последний раз были в 2000 и 2011 годах. Следующие года, когда ожидается четыре частных затмения - 2029 и 2047. Пять частных солнечных затмений (все они обязательно частные с небольшими фазами) за один календарный год последний раз были в 1935 году. В следующий раз такое явление ожидается в 2206 году.

Закономерность повторения солнечных затмений очень сложна. Каждое солнечное затмение повторяется через период времени в 6585,3 суток или 18 лет 11,3 суток (или 10,3 суток, если в этом периоде содержится пять високосных лет), названный саросом. На протяжении сароса в среднем происходит 42-43 солнечных затмения, из которых 14 полных, 13-14 кольцеобразных и 15 частных. Однако, по истечении сароса каждое затмение повторяется в других условиях, так как сарос не содержит целого числа суток, а за избыток около 0,3 суток (сверх 6585 дней) Земля повернется вокруг оси примерно на 120° и поэтому лунная тень пробежит по земной поверхности на те же 120° западнее, чем 18 лет назад, да и Солнце с Луной будут находиться на несколько иных расстояниях от лунного узла. В среднем за сто лет на Земле происходит 237 солнечных затмений, из которых 160 - частные, 63 - полные, 14 - кольцеобразные.

В одном населенном пункте полные солнечные затмения происходят в среднем один раз в 360 лет, редко бывают и исключения. Частные солнечные затмения происходят в каждой местности значительно чаще - в среднем каждые 2-3 года, но так как при солнечных затмениях с небольшой фазой солнечный свет почти не ослабевает, то большого интереса они не представляют и обычно проходят незамеченными.

При подготовке статьи использованы материалы: