Сонячне затемнення як природне явище

Рідко які природні чи астрономічні явища за силою свого драматизму і на людини можуть перевершити сонячне затемнення. Розуміння його внутрішніх процесів та прихованих механізмів дозволить розширити кругозір, зробити крок у світ науки про зірок.

Сонячні затемнення в минулому та теперішньому

Найдавнішими писемними джерелами, що розповідають про раптове настання ночі серед ясного дня, були написані понад 2 тис. років тому китайські рукописи. Вони, як і пізніші джерела з інших країн, розповідають про надзвичайне хвилювання та страх населення при раптовому зникненні Сонця.

Багато тисяч років людської історії затемнення вважалися виключно провісниками великих нещасть і катастроф. Але часи змінювалися, знання множилися, і за мізерний в історичній перспективі термін із провісника катастроф короткочасні зникнення сонця перетворилися для людей на грандіозне шоу, яке влаштовує сама природа.

Пророцтво точного часу початку астрономічних подій теж було колись долею присвячених жерців. До речі, які використовували це знання, виходячи з міркувань вигод та утвердження своєї могутності у суспільстві.

Науковці наших днів, навпаки, охоче діляться такою інформацією. На десятиліття наперед відомі роки сонячних затемнень, місця в яких вони спостерігатимуться. Адже чим більше людей беруть участь у спостереженнях – тим більше інформації стікається до астрономічних центрів.

Нижче наведено графік сонячних затемнень на найближчий час:

• Вересень, 01, 2016. Спостерігатиметься в Індійському океані, на Мадагаскарі, частково в Африці.
• Лютий, 26, 2017. Південна частина Африки, Антарктика, Чилі та Аргентина.
• Серпень, 21, 2017. Більшість штатів США, північна частина Європи, Португалія.
• Лютий, 15, 2018. Антарктика, Чилі та Аргентина.
• Липень, 13, 2018. Південний берег австралійського континенту, півострова Тасманія, частина Індійського океану.
• Серпень, 11, 2018. Більшість країн Північної півкулі, зокрема. територія Росії, Арктика, частина Північної Азії.

Розуміння причин тих чи інших природних процесів і системні наукові знання дозволили природній людській допитливості взяти гору над ірраціональними страхами, осмислити механізм тієї чи іншої події у Всесвіті. У наші дні не тільки професійні астрономи, а й багато любителів готові долати багато тисяч кілометрів, щоб знову і знову спостерігати це явище.

Умови та причини сонячних затемнень

У нескінченному просторі Всесвіту зі швидкістю 250 кілометрів на секунду рухаються Сонце і навколишні планети системи. У свою чергу всередині цієї системи відбувається рух усіх складових її небесних тіл навколо центрального світила, по різних траєкторіях (орбітах) та з різною швидкістю.

Більшість із цих планет має власні планети-сателіти, звані супутниками. Наявністю супутників, постійним рухом їх навколо своїх планет та існуванням певних закономірностей у співвідношеннях розмірів зазначених небесних тіл та відстаней між ними пояснюються причини сонячних затемнень.

Кожне з небесних тіл, що входять до нашої системи, висвітлюється сонячним промінням і щомиті відкидає довгу тінь у навколишній простір. Таку ж тінь конусовидної форми відкидає Місяць на поверхню нашої планети, коли при русі своєю орбітою виявляється між Землею і Сонцем. У місці, куди падає місячна тінь, настає затемнення.

У нормальних умовах видимі діаметри Сонця та Місяця практично однакові. Перебуваючи на відстані в 400 разів менше, ніж відстань від Землі до єдиної зірки нашої системи, Місяць при цьому за своїми розмірами в 400 разів менше Сонця. Завдяки такому, напрочуд точному співвідношенню, людство має можливість періодично спостерігати повне сонячне затемнення.

Ця подія може відбуватися тільки в періоди, коли дотримується декілька умов одночасно:

1. Молодий місяць - Місяць звернений «обличчям» до Сонця.
2. Місяць знаходиться на лінії вузлів: так називається уявна лінія перетину місячної та земної орбіт.
3. Місяць знаходиться на досить близькій до Землі відстані.
4. Лінія вузлів спрямована на Сонце.

Протягом одного календарного року може бути такі два періоди, тобто. мінімум 2 затемнення у 365 днів. Причому протягом кожного періоду подібних явищ може бути кілька, але не більше 5 на рік, в різних місцях земної кулі.

Механізм та час сонячного затемнення

Описи того, як відбувається сонячне затемнення, загалом не змінювалися за всю документально зафіксовану історію спостережень. На краю Сонця з'являється темна пляма місячного диска, що наповзає праворуч, яка поступово збільшується в розмірах, стає все темнішою і чіткішою.

Чим більша поверхня світила покривається Місяцем, тим темнішим стає небо, на якому з'являються яскраві зірки. Тіні втрачають звичні контури, стають розпливчастими.

Повітря значно холоднішає. Його температура, залежно від географічної широти, через яку проходить смуга затемнення, може знижуватися на величину до 5 градусів Цельсія. Тварини тим часом стають тривожними, часто кидаються у пошуках притулку. Птахи змовкають, деякі лягають спати.

Темний диск Місяця все більше наповзає на Сонце, залишаючи від нього серп, що все більш витончується. Зрештою, Сонце зникає повністю. Навколо чорного кружка, що закрив його, видно сонячну корону - сріблясте сяйво з розмитими краями. Деяке освітлення надає спалахує протягом усього горизонту навколо спостерігача зоря, незвичайного лимонно-оранжевого відтінку.

Момент повного зникнення сонячного диска зазвичай триває не більше трьох-чотирьох хвилин. Максимально можливий час сонячного затемнення, розрахований за спеціальною формулою, виходячи із співвідношення величин кутових діаметрів Сонця та Місяця, становить 481 секунду (трохи менше 8 хвилин).

Потім чорний місячний диск зміщується далі вліво, оголюючи сліпучу крайку Сонця. У цей момент зникає сонячна корона та заревне кільце, небо світлішає, зірки гаснуть. Сонце, що поступово звільняється, віддає все більше світла і тепла, природа повертається до свого звичайного вигляду.

Важливо, що у північній півкулі Місяць рухається сонячним диском справа наліво, а південному півкулі навпаки - зліва направо.

Основні різновиди сонячних затемнень

Площа земної кулі, на якій може спостерігатися описане вище повне сонячне затемнення, завжди обмежена вузькою і довгою смугою, що формується на шляху конусоподібної тіні Місяця, що мчить по земній поверхні зі швидкістю понад 1 кілометр на секунду. Ширина смуги зазвичай не буває більше 260-270 кілометрів, завдовжки може досягати 10-15 тисяч кілометрів.

Орбіти руху Землі навколо Сонця і Місяця навколо Землі є еліпс, тому відстані між цими небесними тілами не є постійними величинами і можуть коливатися в деяких межах. Завдяки цьому принципу природної механіки сонячні затемнення бувають різними.

На значно більшому віддаленні від смуги повного затемнення можна спостерігати приватне сонячне затемнення, яке у просторіччі нерідко називають також частковим. У цьому випадку для орбіти нічного і денного світил, що знаходиться в місці поза смугою тіні спостерігача, перетинаються таким чином, що сонячний диск закривається лише частково. Спостерігаються такі явища набагато частіше і набагато більшої території, у своїй область сонячного затемнення може становити кілька мільйонів квадратних кілометрів.

Приватні затемнення відбуваються щорічно практично в кожній точці земної кулі, але для більшості людей, які не входять до професійної астрономічної спільноти, вони залишаються непоміченими. Людина, що рідко дивиться на небо, побачить таке явище тільки у випадку, коли Місяць закриє Сонце наполовину, тобто. якщо значення його фази наближається до 0,5.

Обчислення фази сонячного затемнення в астрономії може проводитись за формулами різного ступеня складності. У найпростішому варіанті вона визначається через відношення діаметрів закритої Місяцем частини та загального діаметра сонячного диска. Значення фази завжди виражається тільки у вигляді десяткового дробу.

Іноді Місяць проходить від Землі на відстані, трохи більшій за звичайну, і її кутовий (видимий) розмір менше видимого розміру сонячного диска. У такому разі має місце кільцеве або кільцеподібне затемнення: блискуче кільце Сонця навколо чорного кола Місяця При цьому спостереження сонячної корони, зірок та зорі неможливе, тому що небо практично не темніє.

Ширина смуги спостереження при аналогічній довжині значно вища - до 350 кілометрів. Ширина півтіні також більша – до 7340 кілометрів у діаметрі. Якщо при повному затемненні фаза дорівнює одиниці або може бути навіть більше, то при кільцевому значення фази завжди буде більше 0,95 але менше 1.

Варто відзначити цікавий факт, що різноманітність затемнень, що спостерігається, припадає якраз на період існування людської цивілізації. З моменту формування Землі та Місяця як небесних тіл відстань між ними повільно, але безперервно збільшується. При зміні відстаней схема сонячного затемнення в цілому залишається колишньою, аналогічною до описаної вище.

Більше мільярда років тому відстань між нашою планетою та її супутником була меншою, ніж зараз. Відповідно, видимий розмір місячного диска був набагато більшим за розмір сонячного. Відбувалися лише повні затемнення з набагато ширшою смугою тіні, спостереження корони було практично неможливим, як і утворення кільцеподібних затемнень.

У далекому майбутньому, через мільйони років, відстань між Землею та Місяцем стане ще більшою. Далеким нащадкам сучасного людства будуть доступні для спостереження виключно кільцеподібні затемнення.

Наукові досліди для аматорів

Спостереження затемнень Сонця свого часу допомогло зробити низку значних відкриттів. Наприклад, ще за часів стародавніх греків тодішні мудреці зробили висновки про можливий рух небесних тіл, їхню кулясту форму.

Згодом методи та інструменти досліджень дозволили зробити висновки про хімічний склад нашої зірки, про фізичні процеси, що протікають у ній. Всім відомий хімічний елемент гелій також був відкритий у період затемнення, яке спостерігали французькі вчені Жансен в Індії, в 1868 році.

Сонячні затемнення - одне з небагатьох астрономічних явищ, доступних спостереження любителями. І не тільки для спостережень: зробити посильний внесок у науку і зафіксувати обставини рідкісного природного явища під силу будь-кому.

Що можна зробити астроному-аматору:

• Відзначити моменти контакту сонячного та місячного дисків;
• Зафіксувати тривалість того, що відбувається;
• Замалювати або сфотографувати сонячну корону;
• Взяти участь в експерименті з уточнення даних про діаметр Сонця;
• У деяких випадках або під час використання приладів можна побачити протуберанці;
• Сфотографувати кругову заграву на лінії горизонту;
• Здійснити найпростіші спостереження за змінами навколишнього середовища.

Як будь-який науковий досвід, спостереження затемнень вимагає дотримання низки правил, які допоможуть зробити процес однією з подій, що найбільше запам'ятовуються в житті, і убезпечити спостерігача від цілком реальної шкоди здоров'ю. Насамперед, від можливого теплового ураження сітківки ока, можливість отримати яке підвищується практично до 100% при незахищеному використанні оптичних приладів.

Звідси головне правило спостереження сонця: обов'язково застосовувати захист очей. Такою можуть бути спеціальні світлофільтри для телескопів і біноклів, маски-хамелеони для зварювальних робіт. На крайній випадок підійде просте закопчене скло.

Як виглядає сонячне затемнення - дивіться на відео:

Відносно безпечно можна спостерігати лише короткий проміжок, лише кілька хвилин, доки триває повне затемнення. Особливої ​​обережності дотримуйтесь у початковій та кінцевій фазах, коли яскравість сонячного диска близька до максимальної. Рекомендується робити перерви у спостереженні.