Каковы угловые размеры солнечного и лунного дисков, запишите ответы через пробел

Обновлено: 21.11.2024

Анализ образцов, доставленных из миссий НАСА "Аполлон", позволяет предположить, что Земля и Луна являются результатом гигантского столкновения между ранней протопланетой и астрономическим телом под названием Тейя.

Несколько теорий

"Раньше существовало несколько теорий о том, как была создана Луна, и одной из целей программы "Аполлон" было выяснить, как у нас появилась Луна, – говорит Сара.

До исследования миссии "Аполлон" существовало три теории о том, как образовалась Луна.

Теория захвата предполагает, что Луна была блуждающим телом (подобным астероиду), которое сформировалось в другом месте Солнечной системы и было захвачено гравитацией Земли, когда она проходила поблизости. Напротив, теория аккреции предполагала, что Луна была создана вместе с Землей при ее формировании. Наконец, согласно сценарию деления, Земля вращалась так быстро, что часть материала отделилась и начала вращаться вокруг планеты.

Сегодня наиболее широко распространена теория гигантского удара. Предполагается, что Луна образовалась во время столкновения Земли с другой небольшой планетой размером с Марс. Обломки этого столкновения собрались на орбите вокруг Земли и образовали Луну.

Лунный метеорит Dar al Gani 400

Доказательства миссии «Аполлон»

Миссии "Аполлон" доставили с Луны более трети тонны камня и почвы.

"Когда камни Аполлона вернулись, они показали, что Земля и Луна имеют удивительное сходство химических и изотопных свойств, что позволяет предположить, что у них есть связанная история", – говорит Сара.

'Если бы Луна была создана в другом месте и была захвачена гравитацией Земли, мы бы ожидали, что ее состав будет сильно отличаться от земного.

'Если бы Луна была создана в то же время или отделилась от Земли, то можно было бы ожидать, что тип и пропорция минералов на Луне будут такими же, как на Земле. Но они немного отличаются».

Минералы на Луне содержат меньше воды, чем аналогичные земные породы. Луна богата материалом, который быстро образуется при высокой температуре.

"В семидесятых и восьмидесятых годах было много споров, которые привели к почти всеобщему признанию модели гигантского удара".

Лунные метеориты также являются важным источником данных для изучения происхождения Луны.

"В некотором смысле метеориты могут рассказать нам о Луне больше, чем образцы, полученные с помощью программы "Аполлон", потому что метеориты прилетают со всей поверхности Луны, – добавляет Сара, – а образцы, полученные с помощью программы "Аполлон", собираются только из одного места вблизи экватора на ближней стороне". Луны».

Величайший побочный продукт Земли

До Земли и Луны существовали протоземля и Тейя (планета размером примерно с Марс).

Модель гигантского столкновения предполагает, что в какой-то момент очень ранней истории Земли эти два тела столкнулись.

Во время этого массивного столкновения почти вся Земля и Тейя расплавились и превратились в одно тело, а небольшая часть новой массы отделилась и стала Луной, какой мы ее знаем.

Ученые экспериментировали с моделированием удара, изменяя размер Theia, чтобы проверить, что происходит при разных размерах и углах удара, пытаясь получить максимально близкое соответствие.

"Сейчас люди тяготеют к идее, что ранняя Земля и Тея изначально были сделаны почти из одних и тех же материалов, поскольку находились в одном районе во время формирования Солнечной системы", – объясняет Сара.

"Если бы два тела были взяты из одного и того же места и изначально были сделаны из одного и того же материала, это также объясняет, насколько похож их состав".

Лунный пейзаж с изображением кратера Антониади у южного полюса Луны

Лунные пейзажи

Минералогия Земли и Луны настолько близки, что можно наблюдать луноподобные ландшафты, не отправляясь в космос.

"Если вы посмотрите на лунную поверхность, она будет бледно-серой с темными пятнами", — говорит Сара. — Бледно-серый — это порода, называемая анортозитом. Он образуется, когда расплавленная порода остывает, а более легкие материалы всплывают наверх, а темные области представляют собой еще один тип горной породы, называемый базальтом».

Что такое темные пятна на Луне?

Похожий анортозит можно увидеть на острове Ром в Шотландии. Более того, большая часть дна океана состоит из базальта — это самая распространенная поверхность на всех внутренних планетах нашей Солнечной системы.

"Однако на Луне есть что-то действительно особенное, чего мы никогда не сможем воспроизвести на Земле, так это то, что Луна геологически довольно мертва", – говорит Сара.

На Луне не было вулканов миллиарды лет, поэтому ее поверхность практически не изменилась. Именно поэтому ударные кратеры так хорошо видны.

Глядя на Луну, мы можем многое рассказать о том, какой была Земля четыре миллиарда лет назад.

Профессор Сара Рассел больше рассказывает о формировании Луны:

Уравновешивающее влияние

Наличие такой большой Луны, как наша, является уникальным явлением в нашей Солнечной системе.

"В то время как у других планет есть крошечные спутники, земная Луна размером почти с Марс", – говорит Сара.

"Если вы посмотрите на другие планеты, похожие на нашу, вы увидите, что они довольно сильно качаются на своей орбите (Северный полюс перемещается), и в результате климат гораздо более непредсказуем".

Кусок лунной породы анортозитовой брекчии в стеклянной призме

Луна помогла стабилизировать орбиту Земли и уменьшить движение полюсов. Это помогло создать относительно стабильный климат на нашей планете.

"Это предмет довольно многочисленных научных споров о том, насколько важную роль Луна сыграла в том, что жизнь на Земле стала возможной".

Есть ли у Земли более одной луны?

На орбите вокруг Земли действительно может находиться несколько объектов. Но, насколько нам известно, это объекты, которые планета втянула на свою орбиту — скорее всего, захваченные астероиды. У этих естественных спутников не такая важная история, как у Луны, и, скорее всего, они существуют только временно на орбите Земли.

Увидеть кусочек Луны в музее

Исследуйте драгоценные камни и минералы, в том числе кусок лунного камня Аполлона, в галереях Музея Земли.

Это означает, что тени, отбрасываемые Землей и Луной, состоят из двух частей:

(Нажмите на изображение для просмотра в полном масштабе [Размер: 10Кб])

Умбра: внутреннее ядро полной тьмы Диск Солнца полностью заблокирован. Полутень: Внешняя частичная тень. Солнечный диск лишь частично перекрыт, и немного выглядывает за край.

Лунные затмения

Они происходят только во время Полнолуния, когда Земля находится между Луной и Солнцем.

Примерно в 3,7 раза больше среднего расстояния от Земли до Луны.
Ширина Умбры составляет 9000 км на расстоянии от Луны или примерно в 2,6 раза больше диаметра Луны.

Тень Земли не совсем темная из-за света, рассеянного прозрачной атмосферой Земли. Это придает полностью затменной Луне слегка красноватый вид (вспомните, как Солнце выглядит красноватым на закате или восходе).

Три типа лунных затмений

Вся Луна находится в тени Земли.
Может провести в тени до 1 ч. 40 м.
Все шоу может длиться около 6 часов.

Луна полностью не попадает в тень, проходит только сквозь тень полутени.

Поскольку Луна может быть полностью погружена в тень Земли во время полного лунного затмения, эти затмения можно наблюдать из всего ночного полушария. Это отличается от полных солнечных затмений, как мы увидим ниже.

Солнечные затмения

Солнечные затмения происходят только во время новолуния, когда Луна находится между Землей и Солнцем.

Достаточно долго, чтобы наконечник коснулся Земли.
Но недостаточно большой, чтобы покрыть всю Землю.

Солнечные затмения можно увидеть только там, где тень проходит над головой.

Типы солнечных затмений

Наблюдатель находится в тени Луны.
Луна полностью закрывает Солнце.

Наблюдатель находится внутри лунной полутени.
Видеть только часть Солнца, закрытую Луной.

Луна находится в апогее или близка к нему, поэтому она слишком мала, чтобы закрыть Солнце.
Тень Луны не касается Земли, поэтому наблюдатели в тени видят Солнце как кольцо ("кольцо").

Всего солнечных затмений

Тень Луны имеет диаметр не более 267 км на Земле.
Совокупность длится не более 7,5 минут, при этом тень быстро перемещается с запада на восток.
Только наблюдатели в тени видят полное солнечное затмение.
Наблюдатели в полутени видят частное солнечное затмение.
Все остальные ничего не видят.

Почему затмения бывают редко?

Солнечное затмение каждое новолуние
Лунное затмение каждое полнолуние.

Орбита Луны отклонена от эклиптики примерно на 5°.
Там, где орбита Луны пересекает эклиптику, определяется «линия узлов».

Затмения происходят только тогда, когда линия узлов и Солнце совпадают во время полнолуния или новолуния.

(Нажмите на изображение для просмотра в полном масштабе [Размер: 9Кб])

Год затмения

Но это должно быть Полнолуние или Новолуние, когда узлы выстраиваются в линию, чтобы произошло затмение. Это случается очень редко.

полное лунное затмение каждые 3 года (или около того).
полное солнечное затмение каждые 360 лет.

Предстоящие затмения

Следующее полное солнечное затмение: 11 июля 2010 г., видимое из южной части Тихого океана (едва касается Южной Америки)

Следующее полное солнечное затмение около Колумбуса: 21 августа 2017 года, полное солнечное затмение проходит через южный Иллинойс и западный Кентукки (вид на Google Maps). Обратите внимание, что я определяю «рядом» как находящийся в пределах дня езды от Колумбуса, штат Огайо. Следующее полное солнечное затмение, видимое из самого Колумба, произойдет 14 сентября 2099 года (представление Google Maps). Продолжительность затмения в Колумбусе составит около 4 минут. Расскажите своим правнукам. Отличным источником информации о предстоящих затмениях (и затмениях в целом) является домашняя страница Фреда Эспенака, посвященная затмениям, в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. Вернуться к [ Указатель модуля 2 | Astronomy 161 Main Page ] Обновлено: 3 июня 2010 г.
Авторское право – Ричард В. Погге, Все права защищены.

К концу этого раздела вы сможете:

Опишите причины лунных и солнечных затмений.
Разница между полным и частным солнечным затмением
Объясните, почему лунные затмения происходят гораздо чаще, чем солнечные.

Одним из совпадений жизни на Земле в настоящее время является то, что два наиболее выдающихся астрономических объекта, Солнце и Луна, имеют почти одинаковый видимый размер на небе. Хотя Солнце примерно в 400 раз больше в диаметре, чем Луна, оно также находится примерно в 400 раз дальше, поэтому и Солнце, и Луна имеют одинаковый угловой размер — около 1/2°. В результате Луна, если смотреть с Земли, может казаться, что она закрывает Солнце, что приводит к одному из самых впечатляющих явлений в природе.

Рисунок 1: Солнечное затмение. а) Показана тень, отбрасываемая сферическим телом (например, Луной). Обратите внимание на темную тень и более светлую полутень. Четыре точки в тени помечены цифрами. В (b) вы видите, как Солнце и Луна будут выглядеть на небе в четырех отмеченных точках. В позиции 1 вы видите полное затмение. В позициях 2 и 3 затмение частичное. В позиции 4 Луна находится дальше и, следовательно, не может полностью закрывать Солнце; Таким образом, вокруг Солнца появляется кольцо света, создавая так называемое «кольцевое» затмение.

Любой твердый объект в Солнечной системе отбрасывает тень, блокируя свет Солнца из области за ним. Эта тень в пространстве становится очевидной всякий раз, когда в нее входит другой объект. Как правило, затмение происходит всякий раз, когда какая-либо часть Земли или Луны попадает в тень другой. Когда тень Луны падает на Землю, люди в этой тени видят Солнце, по крайней мере, частично скрытое Луной; то есть они становятся свидетелями солнечного затмения. Когда Луна уходит в тень Земли, люди на ночной стороне Земли видят, как Луна темнеет во время так называемого лунного затмения. Рассмотрим подробнее, как это происходит. Тени Земли и Луны состоят из двух частей: конуса, где тень самая темная, называемого умбра, и более светлой, более рассеянной области темноты. называется полутень. Как вы понимаете, самые эффектные затмения происходят, когда объект входит в тень. На рис. 1 показано, как выглядит тень Луны и как будут выглядеть Солнце и Луна из разных точек внутри тени.

Если бы путь Луны по небу был идентичен пути Солнца (эклиптике), мы могли бы ожидать затмения Солнца и Луны каждый месяц — всякий раз, когда Луна оказывалась перед Солнцем. или в тень Земли. Однако, как мы уже упоминали, орбита Луны наклонена относительно плоскости орбиты Земли вокруг Солнца примерно на 5° (представьте себе два обруча с общим центром, но немного наклоненные). В результате в течение большинства месяцев Луна находится достаточно выше или ниже плоскости эклиптики, чтобы избежать затмения. Но когда два пути пересекаются (два раза в год), наступает «сезон затмений», и затмения возможны.

Солнечные затмения

Кажущиеся или угловые размеры Солнца и Луны время от времени немного меняются, поскольку их расстояния от Земли меняются. На рис. 1 показано, что расстояние до наблюдателя варьируется в точках A–D, но идея та же.) Большую часть времени Луна кажется немного меньше Солнца и не может полностью его покрыть, даже если они идеально выровнены. В этом типе «кольцевого затмения» есть кольцо света вокруг темной сферы Луны.

Однако, если солнечное затмение происходит, когда Луна находится немного ближе, чем ее среднее расстояние, Луна может полностью скрыть Солнце, вызывая полное солнечное затмение. Другими словами, полное солнечное затмение происходит в те моменты времени, когда тень Луны достигает поверхности Земли.

Рисунок 2: Геометрия полного солнечного затмения. Солнце нарисовано внизу слева, а Земля вверху справа. Вокруг Земли находится синий круг, обозначающий орбиту Луны, при этом Луна нарисована в точке, находящейся непосредственно между Солнцем и Землей. Тень Земли представляет собой темно-серый конус, простирающийся от ночной стороны Земли вверх вправо, в сторону от Солнца. Тень Луны представляет собой темно-серый конус, простирающийся от ночной стороны Луны в сторону от Солнца к точке на поверхности Земли, отмеченной

Геометрия полного солнечного затмения показана на рис. 2. Если Солнце и Луна правильно выровнены, то самая темная тень Луны пересекает землю в небольшой точке на поверхности Земли. Любой на Земле в пределах небольшой области, покрытой кончиком лунной тени, в течение нескольких минут не сможет увидеть Солнце и станет свидетелем полного затмения. В то же время наблюдатели на большей площади поверхности Земли, находящиеся в полутени, будут видеть только часть Солнца, затменную Луной: мы называем это частным солнечным затмением.

В промежутке между вращением Земли и движением Луны по своей орбите кончик лунной тени движется на восток со скоростью около 1500 км/ч вдоль тонкой полосы, пересекающей поверхность Земли. Тонкая зона на Земле, в пределах которой видно полное солнечное затмение (если позволяет погода), называется траекторией затмения. В пределах области около 3000 километров по обе стороны от траектории затмения видно частичное солнечное затмение. Тень Луны быстро проходит мимо заданной точки на Земле. Продолжительность тотальности может быть лишь кратким мгновением; оно никогда не может превышать 7 минут.

Поскольку полное солнечное затмение очень зрелищно, стоит попытаться увидеть его, если есть возможность. Есть люди, чье хобби — «погоня за затмениями», и они хвастаются тем, сколько они видели за свою жизнь. Поскольку большая часть поверхности Земли покрыта водой, погоня за затмением может включать в себя длительные поездки на лодке (и часто также требует путешествия по воздуху). В результате погоня за затмением редко укладывается в бюджет типичного студента колледжа. Тем не менее, список будущих затмений дан для справки в Future Total Eclipses, на тот случай, если вы рано разбогатеете. (И, как вы можете видеть в Приложении, в 2017 и 2024 годах в Соединенных Штатах будут видны полные затмения, на которые могут позволить себе поехать даже студенты колледжей.)

Появление полного затмения

Что можно увидеть, если вам посчастливится увидеть полное затмение? Солнечное затмение начинается, когда Луна только начинает вырисовываться на краю диска Солнца. Затем следует частичная фаза, во время которой Луна покрывает все большую часть Солнца. Примерно через час после начала затмения Солнце полностью скрывается за Луной.За несколько минут, непосредственно предшествующих этому периоду тотальности, небо заметно темнеет, некоторые цветы закрываются, и куры могут отправиться на ночлег. Когда днём внезапно опускаются жуткие сумерки, другие животные (и люди) могут потерять ориентацию. В течение всего времени небо достаточно темное, чтобы на небе были видны планеты, а также, как правило, более яркие звезды.

Рисунок 3. Корона Солнца. Корона (тонкая внешняя атмосфера) Солнца видна во время полного солнечного затмения. (На фотографиях он выглядит более обширным, чем может показаться невооруженным глазом.) (кредит: модификация работы Лутфара Рахмана Нирджара)

По мере того, как яркий диск Солнца полностью скрывается за Луной, в поле зрения появляется замечательная корона Солнца (рис. 3). Корона — это внешняя атмосфера Солнца, состоящая из разреженных газов, простирающихся на миллионы миль во всех направлениях от видимой поверхности Солнца. Обычно его не видно, потому что свет короны слаб по сравнению со светом нижележащих слоев Солнца. Жемчужно-белая корона видна только тогда, когда яркое сияние видимого диска Солнца затмевается Луной во время полного затмения. (Подробнее о короне мы поговорим в главе «Солнце: звезда садовой эстрады».)

Лунные затмения

Лунное затмение происходит, когда Луна входит в тень Земли. Геометрия лунного затмения показана на рис. 4. Тёмная тень Земли имеет длину около 1,4 миллиона километров, поэтому на расстоянии от Луны (в среднем 384 000 километров) она может покрыть примерно четыре полных луны. В отличие от солнечного затмения, которое видно только в определенных локальных областях на Земле, лунное затмение видно всем, кто может видеть Луну. Поскольку лунное затмение можно наблюдать (если позволяет погода) со всей ночной стороны Земли, лунные затмения наблюдаются гораздо чаще из определенного места на Земле, чем солнечные затмения.

Рисунок 4: Геометрия лунного затмения. Луна показана движущейся через разные части земной тени во время полного лунного затмения. Обратите внимание, что расстояние, которое Луна проходит по своей орбите во время затмения, здесь для ясности преувеличено.

Затмение Луны считается полным только в том случае, если путь Луны проходит через тень Земли. Если Луна не входит в тень полностью, мы имеем частное затмение Луны. Но поскольку Земля больше Луны, ее тень больше, поэтому лунные затмения длятся дольше, чем солнечные, о чем мы поговорим ниже.

Лунное затмение может произойти только тогда, когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии. Луна находится напротив Солнца, а это означает, что перед затмением Луна будет в полной фазе, что делает потемнение еще более драматичным. Примерно за 20 минут до того, как Луна достигает темной тени, она несколько тускнеет, поскольку Земля частично блокирует солнечный свет. Когда Луна начинает погружаться в тень, вскоре становится очевидной изогнутая форма земной тени на ней.

Даже при полном затмении Луна все еще слабо видна, обычно она имеет тусклый медно-красный цвет. Освещение затменной Луны — это солнечный свет, который отклоняется в тень Земли, проходя через атмосферу Земли.

После завершения Луна выходит из тени, и последовательность событий меняется на обратную. Общая продолжительность затмения зависит от того, насколько близко траектория Луны приближается к оси тени. Для затмения, когда Луна проходит через центр тени Земли, каждая частичная фаза занимает не менее 1 часа, а полное затмение может длиться до 1 часа 40 минут. Затмения Луны гораздо более «демократичны», чем солнечные затмения. Поскольку полная Луна видна на всей ночной стороне Земли, лунное затмение видно всем, кто живет в этом полушарии. (Напомним, что полное затмение Солнца видно только на узкой дорожке, куда падает тень тени.) Полные затмения Луны происходят в среднем примерно раз в два-три года. Список будущих полных затмений Луны находится в Будущие полные затмения.Кроме того, поскольку лунное затмение происходит в полнолуние, а на полную луну смотреть не опасно, каждый может смотреть на Луну во все части затмения, не беспокоясь о безопасности.

Благодаря нашему пониманию гравитации и движения (см. Орбиты и гравитация) теперь можно предсказывать затмения на столетия вперед. Мы прошли долгий путь с тех пор, как человечество испугалось затмения Солнца или Луны, опасаясь гнева богов. Сегодня мы наслаждаемся небесным шоу, оценивая величественные силы, которые поддерживают работу нашей Солнечной системы.

Как наблюдать солнечные затмения

Полное солнечное затмение — захватывающее зрелище, и его нельзя пропускать. Однако смотреть прямо на Солнце крайне опасно: даже кратковременное воздействие может повредить глаза. Обычно немногие рациональные люди испытывают искушение сделать это, потому что это болезненно (и это то, что ваша мать говорила вам никогда не делать!). Но во время частичных фаз солнечного затмения искушение посмотреть сильно. Подумайте, прежде чем сдаться. Тот факт, что Луна закрывает часть Солнца, не делает непокрытую часть менее опасной для взгляда. Тем не менее, есть совершенно безопасные способы следить за ходом солнечного затмения, если вам посчастливилось оказаться на пути тени.

Самый простой способ — сделать проектор-обскуру. Возьмите кусок картона с небольшим (1 мм) отверстием и держите его в нескольких футах над светлой поверхностью, такой как бетонный тротуар или белый лист бумаги, так, чтобы отверстие было «направлено» на Солнце. . Отверстие создает нечеткое, но адекватное изображение затмеваемого Солнца. В качестве альтернативы, если это подходящее время года, вы можете позволить крошечным промежуткам между листьями дерева сформировать несколько изображений отверстий на стене или тротуаре. Наблюдение за сотнями маленьких серповидных солнц, танцующих на ветру, может быть захватывающим. Кухонный дуршлаг также может служить отличным проектором для пинхола.

Несмотря на то, что существуют безопасные фильтры для прямого наблюдения за Солнцем, люди могут повредить глаза, если смотрят через неподходящие фильтры или вообще без фильтров. Например, фотофильтры нейтральной плотности небезопасны, поскольку они пропускают инфракрасное излучение, которое может вызвать серьезное повреждение сетчатки. Также небезопасны дымчатое стекло, полностью открытая цветная пленка, солнцезащитные очки и многие другие самодельные фильтры. К безопасным фильтрам относятся очки сварщика и специально разработанные защитные очки.

Рисунок 5: Полное солнечное затмение 2017 года. На этой карте Соединенных Штатов показан путь полного солнечного затмения 2017 года. 21 августа 2017 года тень сначала перейдет на западное побережье недалеко от Портленда, штат Орегон, пересечет Соединенные Штаты и выйдет на восточное побережье в Южной Каролине примерно 90 минут спустя, преодолев около 3000 миль в процессе. (кредит: модификация работы НАСА)

Вы обязательно должны смотреть на Солнце прямо, когда оно полностью затмевается, даже в бинокль или телескоп. К сожалению, полная фаза, как мы обсуждали, слишком коротка. Но если вы знаете, когда оно приходит и уходит, обязательно посмотрите, потому что это незабываемо красивое зрелище. И, несмотря на древний фольклор, который представляет затмения как опасное время для пребывания на открытом воздухе, частичные фазы затмений, пока вы не смотрите прямо на Солнце, не более опасны, чем пребывание на солнце.

Во время прошлых затмений ненужная паника создавалась неосведомленными государственными чиновниками, действующими из лучших побуждений. В двадцатом веке в Австралии было два удивительных полных затмения, во время которых горожане держали над головой газеты для защиты, а школьники прятались в домах, пряча головы под партами. Как жаль, что все эти люди упустили то, что могло бы стать одним из самых запоминающихся событий в их жизни.

21 августа 2017 года будет полное солнечное затмение, которое можно будет увидеть на большей части континентальной части США. Путь, который будет отбрасывать тень Луны, показан на рис. 5.

Поскольку путь затмения для большинства людей в Соединенных Штатах составляет не более одного дня, это будет прекрасная возможность стать свидетелем этого необычайного зрелища.

Ключевые понятия и резюме

Солнце и Луна имеют почти одинаковый угловой размер (около 1/2°). Солнечное затмение происходит, когда Луна движется между Солнцем и Землей, отбрасывая свою тень на часть поверхности Земли. Если затмение полное, свет от яркого диска Солнца полностью блокируется, и в поле зрения попадает солнечная атмосфера (корона).Солнечные затмения происходят редко в каком-то одном месте, но они являются одним из самых захватывающих зрелищ в природе. Лунное затмение происходит, когда Луна уходит в тень Земли; его видно (если позволяет погода) со всего ночного полушария Земли.

Глоссарий

лунное затмение: затмение Луны, при котором Луна уходит в тень Земли; лунные затмения могут происходить только во время полнолуния

солнечное затмение: затмение Солнца Луной, вызванное прохождением Луны перед Солнцем; солнечные затмения могут происходить только во время новолуния

Существует распространенное заблуждение, что явление полного солнечного затмения — редкое явление. Наоборот. Примерно раз в 18 месяцев (в среднем) с какого-то места на поверхности Земли видно полное солнечное затмение. Это две суммы за каждые три года.

Но как часто полное солнечное затмение видно из определенного места на Земле? Это совсем другая история.

Теневые детали солнечного затмения

В среднем длина тени Луны в новолуние составляет 232 100 миль (373 530 км), а расстояние от Луны до поверхности Земли составляет в среднем 234 900 миль (378 030 км). Это означает, что, когда Луна проходит прямо перед Солнцем, лунный диск будет казаться немного меньше, чем диск Солнца, и наблюдатели за небом станут свидетелями так называемого кольцеобразного затмения с ослепительным кольцом солнечного света, все еще видимым вокруг диска. силуэт луны.

Конечно, случаются полные солнечные затмения, потому что расстояние до новолуния может варьироваться от 217 730 миль (350 400 км) до 247 930 миль (399 000 км) от поверхности Земли из-за эллиптической орбиты Луны.

Теперь давайте вернемся к нашему исходному вопросу: как часто можно наблюдать полное затмение из определенной точки на поверхности Земли?

Наука прогнозирования

Для предсказания деталей солнечного затмения требуется не только достаточно хорошее представление о движении Солнца и Луны, но также точное расстояние до Луны и точные географические координаты. Примерное определение обстоятельств затмения стало возможным после работы Клавдия Птолемея (около 150 г. н.э.), а диаграммы затмения были найдены в средневековых рукописях и в первых напечатанных книгах по астрономии.

Поскольку расстояние до Луны меняется, ширина полного пути меняется от одного затмения к другому. Эта ширина будет меняться даже во время одного затмения, поскольку разные части Земли находятся на разном расстоянии от Луны, а также из-за геометрических эффектов, когда тень падает под косым углом на поверхность Земли.

При расчете солнечного затмения одним из первых шагов является определение отношения тени к «фундаментальной плоскости», которая проходит через центр Земли и перпендикулярна линии Луна-Солнце. Путь оси тени через эту плоскость представляет собой практически прямую линию. Именно из этой особой геометрии необходимо вычислить пересечение конуса темной тени Луны с вращающимся сфероидом нашей Земли, используя длительные тригонометрические процедуры. Мягко говоря, эти факторы могут сильно усложнить расчеты (хотя современные высокоскоростные ПК могут легко обрабатывать числа, что значительно упрощает задачу).

В своем классическом учебнике "Астрономия" (Бостон, 1926 г.) авторы Г. Н. Рассел, Р.С. Дуган и Дж.К. Стюарт отметил, что:

"Поскольку траектория солнечного затмения представляет собой очень узкую дорожку над земной поверхностью, в среднем шириной всего 60 или 70 миль, мы обнаруживаем, что в долгосрочной перспективе полное затмение происходит на любой данной станции только один раз. примерно через 360 лет."

Недавно Жан Меус из Бельгии, особый интерес которого составляет сферическая и математическая астрономия, статистически пересчитал эту цифру на микрокомпьютере HP-85 и обнаружил, что средняя частота полного солнечного затмения для любой заданной точки на Земле поверхности один раз в 375 лет. Значение, очень близкое к цифре, к которой пришли Рассел, Дуган и Стюарт.

Не повторяя эти вычисления, возможно, есть другой способ проверить достоверность этих ответов. В таблице ниже приведен список 25 городов. Двадцать три находятся в Северной Америке, плюс два других: Гонолулу, на гавайском острове Оаху, и Гамильтон, столица Бермудских островов.Используя две компьютерные программы, предназначенные для поиска затмений на протяжении столетий, я сначала искал дату самого последнего полного солнечного затмения, которое было видно из каждого города, а затем искал дату, когда произойдет следующее полное затмение для этого города.

Но сначала следует подчеркнуть, что почти четыре века ожидания — это всего лишь среднее статистическое значение. Действительно, за гораздо более короткий промежуток времени пути разных затмений иногда могут пересекаться в определенном месте, так что в некоторых случаях ожидание может быть совсем не таким долгим. На самом деле, 40-мильный участок атлантического побережья Анголы, к северу от Лобиту, пережил полное солнечное затмение 21 июня 2001 г., а еще одно произошло 4 декабря 2002 г., менее чем через 18 месяцев! /p>

С другой стороны, как недавно обнаружил Миус, в некоторых точках на поверхности Земли полное солнечное затмение может не наблюдаться в течение 36 столетий ("... хотя это должно быть чрезвычайно редко", - отмечает он).

В нашем списке из 25 выбранных городов насколько близко мы подошли бы к вычисленной средней частоте почти 400 лет между полными затмениями?

Вот список:

Одна звездочка (*) означает, что северная или южная граница лунной тени касается только определенного города; только часть этого мегаполиса увидит полное затмение, а другая часть увидит частичное затмение. Двойная звездочка (**) указывает на дату, когда действовал ныне несуществующий юлианский календарь.

Оказалось, что среднее количество лет между затмениями составляет почти 534 года. Учитывая наш относительно небольшой опрос 25 городов, это довольно близко к правилу «раз в почти четыре века».

Неудачная возможность

Все мы, кому нравятся солнечные затмения, должны быть в долгу перед теми астрономами, которые первыми провели эти обширные расчеты; в противном случае мы бы не знали, где именно расположить себя к большому событию. Прусский астроном Фридрих Бессель в 1824 году ввел группу математических формул (теперь называемых «элементами Бесселя»), которые значительно упростили расчет положения Солнца, Луны и Земли.

Очень жаль, что процедуры Бесселя не были доступны в конце 18 века, когда Сэмюэл Уильямс, профессор Гарварда, возглавил экспедицию в залив Пенобскот, штат Мэн, для наблюдения за полным солнечным затмением 27 октября 1780 года. Как оказалось, это затмение произошло во время Войны за независимость, а залив Пенобскот находился в тылу врага. К счастью, британцы предоставили экспедиции безопасный проход, сославшись на интересы науки выше политических разногласий.

И все же, в конце концов, все было напрасно.

Вильямс, по-видимому, допустил фатальную ошибку в своих вычислениях (или использовал плохую карту) и непреднамеренно расположил своих людей в Айлсборо — за пределами пути тотальности — вероятно, обнаружив это с тяжелым сердцем, когда убывающий серп солнечного света полностью скользнул по темному краю луны и начал сгущаться!

ВНИМАНИЕ! Никогда не смотрите прямо на солнце во время затмения в телескоп или невооруженным глазом; может привести к серьезному повреждению глаз. (Ученые используют специальные фильтры для безопасного наблюдения за Солнцем.)

Читайте также: