Причины солнечных затмений

Плоскость лунной орбиты в пересечении с небом образует большой круг - лунный путь. Плоскость земной орбиты пересекается с небесной сферой по эклиптике. Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09?. Период обращения Луны вокруг Земли (звездный, или сидерический период) Р = 27,32166 земных суток или 27 сут 7 час 43 мин.

Плоскость эклиптики и лунный путь пересекаются друг с другом по прямой линии, называемой линией узлов. Точки пересечения линии узлов с эклиптикой называются восходящим и нисходящим узлами лунной орбиты. Лунные узлы непрерывно перемещаются навстречу движению самой Луны, то есть к западу, совершая полный оборот за 18,6 года. Ежегодно долгота восходящего узла уменьшается примерно на 20°. Так как плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом в 5°09?, Луна во время новолуния или полнолуния может находиться далеко от плоскости эклиптики, и диск Луны пройдет выше или ниже диска Солнца. При этом затмения не происходит. Чтобы произошло солнечное или лунное затмение, необходимо, чтобы Луна во время новолуния или полнолуния находилась вблизи восходящего или нисходящего узла своей орбиты, т.е. недалеко от эклиптики. В астрономии сохранились многие знаки, введенные в глубокой древности. Символ восходящего узла означает голову дракона Раху, набрасывающегося на Солнце и вызывающего, по индийским легендам, его затмение.

Лунные затмения.

Во время полного лунного затмения Луна полностью уходит в тень Земли. Полная фаза лунного затмения продолжается гораздо дольше, нежели полная фаза солнечного затмения. Форма края земной тени при лунных затмениях послужила древнегреческому философу и ученому Аристотелю одним из веских доказательств шарообразности Земли. Философы Древней Греции подсчитали, что Земля примерно втрое больше Луны, просто исходя из продолжительности затмений (точная величина этого коэффициента 3,66). 

Луна в момент полного лунного затмения в действительности лишается солнечного света, поэтому полное лунное затмение видно из любой точки полушария Земли. Затмение начинается и заканчивается одновременно для всех географических точек. Однако местное время этого явления будет разное. Так как Луна движется с запада на восток, то первым входит в земную тень левый край Луны. Затмение может быть полным или частным в зависимости от того, входит Луна в земную тень полностью или проходит вблизи ее края. Чем ближе к лунному узлу происходит лунное затмение, тем больше его фаза. Наконец, когда диск Луны накрывает не тень, а полутень, случаются полутеневые затмения. Невооруженным глазом заметить их трудно. Во время затмения Луна прячется в тень Земли и, казалось бы, каждый раз должна исчезать из виду, т.к. Земля непрозрачна. Однако земная атмосфера рассеивает солнечные лучи, которые попадают на затмевающуюся поверхность Луны "в обход" Земли. Красноватый цвет диска обусловлен тем, что сквозь атмосферу лучше всего проходят красные и оранжевые лучи.

Красноватый цвет диска во время полного лунного затмения обусловлен рассеиванием солнечных лучей а атмосфере Земли.

Каждое лунное затмение различно по распределению яркости и цвета в земной тени. Цвет затмившейся Луны часто оценивается по специальной шкале, предложенной французским астрономом Андре Данжоном:

• 0 баллов - затмение очень темное, в середине затмения Луна почти или совсем не видна.
• 1 балл - затмение темное, серое, детали поверхности Луны совершенно не видны.
• 2 балла - затмение темно-красное или рыжеватое, около центра тени наблюдается более темная часть.
• 3 балла - затмение красно-кирпичного цвета, тень окружена сероватой или желтоватой каймой.
• 4 балла - затмение медно-красного цвета, очень яркое, внешняя зона светлая, голубоватая.

Если бы плоскость орбиты Луны совпадала бы с плоскостью эклиптики, то лунные затмения повторялись бы каждый месяц. Но угол между этими плоскостями составляет 5° и Луна дважды в месяц лишь пересекает эклиптику в двух точках, называемых узлами лунной орбиты. Об этих узлах знали еще древние астрономы, называя их Головой и Хвостом Дракона (Раху и Кету). Для того, чтобы произошло лунное затмение, Луна в полнолуние должна находится вблизи узла своей орбиты. За год обычно происходит 1-2 лунных затмения. В некоторые годы их может не быть вовсе, а иногда происходит и третье. В редчайших случаях бывает и четвертое затмение, но лишь частное полутеневое.

Предсказание затмений.

Промежуток времени, через который Луна возвращается к своему узлу, называется драконическим месяцем, который равен 27,21 суток. Через такое время Луна пересекает эклиптику в точке, смещенной по отношению к предыдущему пересечению на 1,5° к западу. Фазы Луны повторяются в среднем через 29,53 суток (синодический месяц). Промежуток времени в 346,62 суток, за который центр диска Солнца проходит через один и тот же узел лунной орбиты, называется драконическим годом. Период повторяемости затмений - сарос - будет равен промежутку времени, по истечении которого начала этих трех периодов будут совпадать. Сарос на древнеегипетском означает "повторение". Задолго до нашей эры, еще в древности, установили, что сарос продолжается 18 лет 11 суток 7 часов. Сарос включает в себя: 242 драконических месяца или 223 синодических месяца или 19 драконических лет. В течение каждого сароса происходит 70 до 85 затмений; из них обычно бывает около 43 солнечных и 28 лунных. На протяжении года может произойти самое большое семь затмений - либо пять солнечных и два лунных, либо четыре солнечных и три лунных. Минимальное число затмений в году - два солнечных затмения. Солнечные затмения происходят чаще лунных, но наблюдаются в одной и той же местности они редко, так как эти затмения видны только в узкой полосе тени Луны. В какой-нибудь определенной точке поверхности полное солнечное затмение наблюдается в среднем 1 раз в 200-300 лет.

Еще о солнечных затмениях.

На Луне в то время, когда у нас затмение Солнца, идет затмение Земли. Эти затмения схожи по сценарию с лунными на Земле, с той лишь существенной разницей, что даже лунная полутень не может укрыть весь диск Земли. Луна невелика. Поэтому наибольшая возможная длительность полной фазы солнечного затмения составляет всего семь с половиной минут. И это еще не виданный идеальный случай. Частное затмение длится около 2-х часов. Наблюдение такого явления, как правило, выпадает каждому в жизни хоть раз. Солнечные затмения случаются чаще лунных. Возможно, это и парадоксально, ведь, казалось бы, лунная тень гораздо меньше Земной и может укрыть от Солнца лишь небольшую часть поверхности Земли. В то же время, земная тень способна Луну спрятать целиком. И тем не менее, каждый год бывает минимум два солнечных затмения, в то время как лунных может не быть вообще. Максимальное количество затмений в год - 7. При этом 4 из них являются солнечными.

Диаметр Солнца и Луны на небесной сфере почти совпадают, что и является причиной возможности наступления солнечных затмений. Они происходят в новолуния, в которые Луна находится вблизи узлов своей орбиты. Но так как лунная орбита довольно далека по форме от окружности, а восходящий и нисходящий узлы орбиты движутся по эклиптике (орбита Луны меняет ориентацию в пространстве), лунный диск в благоприятные моменты для наступления затмений может быть либо больше, либо равен, либо меньше солнечного. В первом случае наступает полное затмение, длительность которого зависит от углового размера Луны (чем он больше, тем затмение длиннее, до 7,5 минут). Во втором - полное затмение длится всего мгновение, а в третьем - наступает кольцеобразное затмение: вокруг темного диска Луны видно сияющее кольцо, которое не смогла покрыть Луна. Такое затмение может продолжаться до 12 минут.
Вторым важным обстоятельством является взаимное расположение светил, участвующих в затмении, на небе. Лунная тень может попасть или не попасть на Землю, а возможен случай, когда на Землю попадет лишь полутень, тогда будет наблюдаться частное (неполное) солнечное затмение. Если лунное затмение видно сразу на всей ночной стороне Земли, где видна Луна, то полные солнечные затмения могут наблюдаться лишь в узкой полосе шириной чаще всего 40-100 (до 270) километров. По обе стороны от этой зоны располагаются более обширные области, где можно увидеть частное затмение. По Земле пробегает небольшое круглое темное пятнышко лунной тени, едва способное, порой, закрыть крупный город. Поэтому, хотя полные солнечные затмения и происходят чаще, в одном и том же месте на Земле такое событие случается каждые 200-300 лет в среднем. Полное лунное затмение каждому человеку вполне по силам и возможностям увидеть несколько раз в жизни. Обстоятельства наблюдения затмений из разных точек земного шара публикуются в астрономических календарях.

(статья с сайта www.astrogalaxy.ru)