Солнечное затмение

Земля, как и все планеты в Солнечной системе, вращается вокруг Солнца в плоскости эклиптики. Луна, которая вращается вокруг Земли, тоже проходит по той же плоскости. В некоторые моменты Луна оказывается на линии между Солнцем и Землей, и тень Луны попадает на Землю.

Если наблюдать за этим явлением с Земли, то угловой размер Луны примерно равен угловому размеру Солнца. Луна и Солнце имеют разные диаметры, и Солнце во много раз превосходит Луну по размеру. Но поскольку Луна ближе к Земле, угловой размер ее диска кажется таким же, как у Солнца. Именно поэтому, когда Луна оказывается на линии между Землей и Солнцем, она затмевает Солнце, которое становится невидимым с Земли. При этом на поверхности Земли возникает тень в виде пятна, которое при вращении Луны чиркает по поверхности Земли и проходит в виде узкой теневой полоски. Иногда траектория тени проходит через малодоступные или отдаленные для человека территории поверхности Земли. Но в некоторых случаях на траектории тени оказываются астрономические обсерватории и густонаселенные города, что облегчает наблюдения затмений.

Природа затмений

Солнечное затмение — это уникальное явление, во время которого Луна закрывает Солнце. При таком явлении мы можем видеть солнечную корону. Солнце окружено разреженным ионизованным газом, который называется короной. Эта корона излучает мало света. В оптическом диапазоне это в основном рассеянный свет, исходящий из фотосферы Солнца. Фотосфера Солнца излучает яркий свет, который мы видим своим глазом. Рассеянный короной свет в миллионы раз менее интенсивен, чем прямой свет фотосферы, поэтому на фоне Солнца корона не видна. Когда Луна полностью затмевает Солнце, корона вспыхивает, потому что фотосферный свет, рассеянный на электронах короны, становится видимым на фоне закрытого Луной Солнца.

Расчет солнечных затмений

Траектория движения Луны известна астрономам, поэтому сегодня можно предсказывать предстоящие затмения и траекторию, по которой пройдет тень Луны. Как правило, астрономы наблюдают все происходящие солнечные затмения. Если тени проходят через астрономические обсерватории или доступные поверхности Земли с хорошим климатом, астрономы наблюдают солнечные затмения в телескопы. Но если тень затмения проходит через труднодоступные места, где большая облачность, наблюдать затмения не всегда удается.

Частота этих явлений хорошо рассчитана по законам небесной механики, согласно которым небесные тела вращаются по определенной траектории. В Солнечной системе тела вращаются по эллиптической орбите, и одно тело вращается вокруг другого. Земля вращается вокруг Солнца, а Луна, в свою очередь, вращается вокруг более массивной Земли примерно на расстоянии 60 земных радиусов. Расстояние от Земли до Солнца — это 1 астрономическая единица, которая примерно равна 207 радиусам Солнца. Земля делает оборот вокруг Солнца в течение года, а Луна вокруг Земли — в течение месяца. В какой-то момент, поскольку Луна вращается вокруг Земли, она оказывается то за Землей, то между Солнцем и Землей, то сбоку от Земли. И когда она оказывается между Землей и Солнцем, она бросает тень на поверхность Земли.

Виды затмений

Луна вращается по эллиптической орбите, близкой к круговой, поэтому расстояние от Земли до Луны время от времени немного меняется. Вместе с этим меняется угловой размер Луны. Когда Луна становится на одну линию с Землей и Солнцем, мы наблюдаем полное солнечное затмение. Когда Луна находится дальше от Земли, она не полностью закрывает Солнце, и образуется кольцо, которое не позволяет нам увидеть корону Солнца. Такое затмение называется кольцеобразным. Если наблюдатель находится на поверхности Земли вне затменной тени, то для него Луна частично закрывает Солнце, и он видит часть Солнца, закрытую Луной, и часть Луны на фоне Солнца. В этом случае затмение не полное, а частичное.

Помимо солнечных затмений, астрономы время от времени наблюдают лунные затмения, когда Земля стоит между Луной и Солнцем. И если бы мы были на Луне, то наблюдали бы такой же эффект: Земля бросала бы тень на Луну и затмевала Солнце. Солнце освещает Луну, и мы видим ее и днем и ночью. Луна не излучает никакого света, а отражает свет от Солнца. И когда Земля встает между Солнцем и Луной, тень падает на Луну, и мы видим две части: светлую, от которой отражается свет Солнца, и темную — ту часть, которую Земля затмевает. Это и есть лунное затмение.

История изучения

Установить место и время, когда астрономы впервые стали наблюдать солнечные затмения, довольно затруднительно. Человечество существует примерно 200 тысяч лет, а Солнце живет 4,5 миллиарда лет. Это несопоставимые числа. Солнечные затмения происходили регулярно, и все разумные существа наблюдали солнечные затмения на протяжении всей истории своего развития.

Первые сведения о затмениях появились еще в древности. Жрецы использовали эти затмения в своих целях, чтобы доказать существование бога, держать массы в повиновении и так далее. Солнечные затмения наблюдали еще до того, как астрономия сложилась как наука. Они упоминались в китайских и египетских рукописях за много лет до нашей эры. Вся древняя мифология Египта, Греции и других регионов так или иначе связана с Солнцем и Луной. Разные религии по-разному использовали это явление, но наука все расставила на свои места.

Влияние затмений на Землю

Луна — спутник Земли, она постоянно вокруг нас. Луна гравитационно притягивает Землю и наоборот, и лунное притяжение влияет на состояние океана и земной поверхности. Жители Земли адаптированы к притяжению Земли и Луны и их изменениям. А когда Луна затмевает Солнце, она образует полосу в несколько сот километров — по отношению к масштабам Земли это небольшая площадь, которая не несет серьезных последствий. Иногда наблюдаются атмосферные явления, при которых энергия Солнца не поступает в зону прохождения тени. При этом происходят нарушения локального теплового баланса, перемещение и конвекция атмосферы. Но это очень кратковременные явления, которые тут же нормализуются и не наносят существенного отпечатка.