Затмение - Eclipse
Затмение является астрономическим событием , которое происходит , когда астрономический объект или космический аппарат временно закрыт, переходя в тень другого тела или при наличии другого прохода тела между ним и зрителем. Такое расположение трех небесных объектов известно как сизигия . Помимо сизигии, термин «затмение» также используется, когда космический корабль достигает положения, в котором он может наблюдать два выровненных таким образом небесных тела. Затмение является результатом либо затмения (полностью скрыто), либо транзита (частично скрытого).
Термин «затмение» чаще всего используется для описания солнечного затмения , когда тень Луны пересекает поверхность Земли, или лунного затмения , когда Луна движется в тень Земли. Однако это может также относиться к таким событиям за пределами системы Земля-Луна: например, планета движется в тень, отбрасываемую одной из ее лун, луна, уходящая в тень, отбрасываемую ее планетой-хозяином, или луна, уходящая в тень другой луны. Двойная звезда система может также производить затмения , если плоскость орбиты ее составляющую звезды пересекает положение наблюдателя.
В особых случаях солнечных и лунных затмений они происходят только во время « сезона затмений », два раза в год, когда плоскость орбиты Земли вокруг Солнца пересекает плоскость орбиты Луны вокруг Земли, когда эта линия точек пересечения плоскостей около Солнца. Тип солнечного затмения , что происходит в течение каждого сезона (будь то общее, кольцевая, гибрид, или частичное) зависит от видимых размеров Солнца и Луны. Если бы орбита Земли вокруг Солнца и орбита Луны вокруг Земли находились в одной плоскости друг с другом, то затмения происходили бы каждый месяц. Лунное затмение будет при каждом полнолунии и солнечное затмение при каждом новолунии. А если бы обе орбиты были идеально круговыми, то каждое солнечное затмение было бы одного типа каждый месяц. Именно из-за непланарных и некруглых различий затмения не являются обычным явлением. Лунные затмения можно увидеть со всей ночной половины Земли. Но солнечные затмения, особенно полные затмения, происходящие в любой конкретной точке на поверхности Земли, - это очень редкие события, которые могут происходить с интервалом в несколько десятилетий.
Этимология
Термин происходит от древнегреческого существительного ἔκλειψις ( ékleipsis ), что означает «покинутость», «падение» или «затемнение небесного тела», которое происходит от глагола ἐκλείπω ( ekleípō ), что означает «к отказаться от «„темнеть“, или„прекратить свое существование,“сочетание префикса ἐκ- ( ek- ), из предлога ἐκ ( ек ),„из“и глагола λείπω ( leípō ),» отсутствовать ".
Умбра, полутень и антумбра
Для любых двух объектов в космосе линия может быть продолжена от первого до второго. Последний объект будет блокировать некоторое количество света, излучаемого первым, создавая область тени вокруг оси линии. Обычно эти объекты движутся относительно друг друга и своего окружения, поэтому результирующая тень будет проноситься через область пространства, проходя только через любое конкретное место в этой области в течение фиксированного интервала времени. Если смотреть с такого места, это событие затенения известно как затмение.
Обычно в поперечном сечении объекты, участвующие в астрономическом затмении, имеют форму диска. Область тени объекта во время затмения делится на три части:
- Умбра , в пределах которого объект полностью закрывает источник света. Для Солнца этим источником света является фотосфера.
- Antumbra , выходящие за пределы оконечности тени, в пределах которого объект находится полностью в передней части источника света , но слишком мал , чтобы полностью покрыть его.
- Полутень , в пределах которого объект находится только частично в передней части источника света.
Полное затмение происходит тогда , когда наблюдатель находится в пределах тени, кольцеобразное затмение , когда наблюдатель находится в пределах antumbra, а также частичное затмение , когда наблюдатель находится в полутени. Во время лунного затмения применимы только тень и полутень, потому что антумбра системы Солнце-Земля лежит далеко за пределами Луны. Аналогично, видимый диаметр Земли с точки зрения Луны почти в четыре раза больше, чем у Солнца, и поэтому не может вызвать кольцевого затмения. Те же самые термины могут использоваться аналогично при описании других затмений, например, антумбра Деймоса, пересекающего Марс , или Фобоса, входящего в полутень Марса.
Первый контакт происходит , когда диск впервые начинает объект затменного, чтобы падать на источнике света; второй контакт - это когда диск полностью движется внутри источника света; третий контакт, когда он начинает уходить из света; и четвертый или последний контакт, когда он, наконец, полностью покидает диск источника света.
Для сферических тел, когда затмевающий объект меньше звезды, длина ( L ) конусообразной тени тени определяется как:
где R s - радиус звезды, R o - радиус скрывающегося объекта, а r - расстояние от звезды до скрывающегося объекта. Для Земли в среднем L равно 1,384 × 10 6 км , что намного больше большой полуоси Луны, равной 3,844 × 10 5 км. Следовательно, темный конус Земли может полностью покрыть Луну во время лунного затмения . Однако, если затмевающий объект имеет атмосферу, часть светимости звезды может преломляться в объеме тени. Это происходит, например, во время затмения Луны Землей, вызывая слабое красноватое свечение Луны даже при полном ее освещении.
На Земле тень, отбрасываемая во время затмения, движется примерно со скоростью 1 км в секунду. Это зависит от расположения тени на Земле и угла, под которым она движется.
Циклы затмения
Цикл затмение происходит , когда затмения в серии отделены друг от друга определенным интервалом времени. Это происходит, когда орбитальные движения тел образуют повторяющиеся гармонические узоры. Конкретный пример - сарос , который приводит к повторению солнечного или лунного затмения каждые 6 585,3 дня или немногим более 18 лет. Поскольку это не целое количество дней, последовательные затмения будут видны из разных частей света. В одном периоде сароса 239,0 аномальных периода, 241,0 сидерических периода, 242,0 узловых периода и 223,0 синодических периодов. Хотя орбита Луны не дает точных целых чисел, количество циклов орбиты достаточно близко к целым, чтобы дать сильное сходство для затмений, расположенных с интервалом 18,03 года.
Система Земля – Луна
Затмение с участием Солнца, Земли и Луны может произойти только тогда, когда они находятся почти на прямой линии, позволяя одно из них быть скрытым за другим, если смотреть с третьего. Поскольку плоскость орбиты Луны наклонена относительно плоскости орбиты Земли ( эклиптики ), затмения могут происходить только тогда, когда Луна находится близко к пересечению этих двух плоскостей ( узлов ). Солнце, Земля и узлы выравниваются дважды в год (в сезон затмений), и примерно в это время затмения могут происходить в течение примерно двух месяцев. В календарном году может быть от четырех до семи затмений, которые повторяются в соответствии с различными циклами затмений , такими как сарос .
Между 1901 и 2100 годами максимум семи затмений:
- четыре (полутеневых) лунных и три солнечных затмения: 1908, 2038 .
- четыре солнечных и три лунных затмения: 1918, 1973 , 2094.
- пять солнечных и два лунных затмения: 1934 год.
Исключая полутеневые лунные затмения, максимум семь затмений:
- 1591, 1656, 1787, 1805, 1918, 1935, 1982 и 2094.
Солнечное затмение
Если смотреть с Земли, солнечное затмение происходит, когда Луна проходит перед Солнцем. Тип солнечного затмения зависит от расстояния Луны от Земли во время этого события. Полное солнечное затмение происходит, когда Земля пересекает часть тени Луны. Когда тень не достигает поверхности Земли, Солнце закрывается лишь частично, что приводит к кольцевому затмению. Частичные солнечные затмения происходят, когда зритель находится внутри полутени.
Величина затмения - это часть диаметра Солнца, которую покрывает Луна. Для полного затмения это значение всегда больше или равно единице. Как в кольцевых, так и в полных затмениях величина затмения представляет собой отношение угловых размеров Луны и Солнца.
Солнечные затмения - это относительно короткие события, которые можно рассматривать полностью только на относительно узком пути. При самых благоприятных обстоятельствах полное солнечное затмение может длиться 7 минут 31 секунда и может наблюдаться по трассе шириной до 250 км. Однако область, где можно наблюдать частичное затмение, намного больше. Туманность Луны будет продвигаться на восток со скоростью 1700 км / ч, пока не перестанет пересекать поверхность Земли.
Во время солнечного затмения Луна иногда может полностью закрывать Солнце, потому что ее видимый размер почти такой же, как у Солнца, если смотреть с Земли. Полное солнечное затмение на самом деле является затмением, а кольцевое солнечное затмение - транзитом .
При наблюдении в точках космоса, отличных от поверхности Земли, Солнце может быть затмено другими телами, кроме Луны. Два примера включают в себя, когда экипаж Аполлона-12 наблюдал, как Земля затмевает Солнце в 1969 году, и когда зонд Кассини наблюдал затмение Сатурна от Солнца в 2006 году.
Лунное затмение
Лунные затмения происходят, когда Луна проходит сквозь тень Земли. Это происходит только в полнолуние , когда Луна находится на обратной стороне Земли от Солнца. В отличие от солнечного затмения, лунное затмение можно наблюдать практически со всего полушария. По этой причине гораздо чаще наблюдать лунное затмение из определенного места. Лунное затмение длится дольше, на его завершение уходит несколько часов, а само полное затмение обычно составляет от 30 минут до более часа.
Есть три типа лунных затмений: полутеневые, когда Луна пересекает только полутень Земли; частичный, когда Луна частично входит в тень Земли ; и всего, когда Луна полностью входит в тень Земли. Полные лунные затмения проходят все три фазы. Однако даже во время полного лунного затмения Луна не совсем темная. Солнечный свет, преломленный через атмосферу Земли, попадает в тень и дает слабое освещение. Как и на закате, атмосфера имеет тенденцию сильнее рассеивать свет с более короткими длинами волн, поэтому освещение Луны преломленным светом имеет красный оттенок, поэтому фраза «Кровавая Луна» часто встречается в описаниях таких лунных событий. назад, поскольку затмения записываются.
Историческая запись
Записи солнечных затмений ведутся с древних времен. Даты затмений можно использовать для хронологического датирования исторических записей. На сирийской глиняной табличке на угаритском языке записано солнечное затмение, которое произошло 5 марта 1223 года до нашей эры, а Пол Гриффин утверждает, что камень в Ирландии записывает затмение 30 ноября 3340 года до нашей эры. Записи о затмениях, в основном относящиеся к 13 веку до н.э., дают возможное и математически последовательное объяснение того, что греки нашли все три средних лунных движения (синодическое, аномалистическое, драконическое) с точностью до одной миллионной или лучше. Китайские исторические записи о солнечных затмениях датируются более 3000 лет и используются для измерения изменений скорости вращения Земли.
К 1600-м годам европейские астрономы публиковали книги с диаграммами, объясняющими, как происходили лунные и солнечные затмения. Чтобы распространить эту информацию среди более широкой аудитории и уменьшить страх перед последствиями затмений, продавцы книг напечатали рекламные проспекты, объясняющие это событие либо с помощью науки, либо с помощью астрологии.
Другие планеты и карликовые планеты
Газовые гиганты
У газовых планет-гигантов много лун, и поэтому часто наблюдаются затмения. Наиболее ярким из них является Юпитер , который имеет четыре больших луны и небольшой наклон оси , что делает затмения более частыми, поскольку эти тела проходят через тень большей планеты. Транзиты происходят с одинаковой частотой. Часто можно увидеть, как большие луны отбрасывают круглые тени на облака Юпитера.
Затмения галилеевых спутников Юпитером стали точно предсказуемыми, когда стали известны их орбитальные элементы. В течение 1670-х годов было обнаружено, что эти события происходили примерно на 17 минут позже, чем ожидалось, когда Юпитер находился на обратной стороне Солнца. Оле Рёмер пришел к выводу, что задержка была вызвана временем, необходимым свету, чтобы пройти от Юпитера до Земли. Это было использовано для получения первой оценки скорости света .
На трех других газовых гигантах ( Сатурн , Уран и Нептун ) затмения происходят только в определенные периоды орбиты планеты из-за их более высокого наклона между орбитами Луны и орбитальной плоскостью планеты. Например, у спутника Титан орбитальная плоскость наклонена примерно на 1,6 ° к экваториальной плоскости Сатурна. Но у Сатурна угол наклона оси почти 27 °. Орбитальная плоскость Титана пересекает линию обзора Солнца только в двух точках на орбите Сатурна. Поскольку период обращения Сатурна составляет 29,7 года, затмение возможно только каждые 15 лет.
Время затмений спутника Юпитера также использовалось для расчета долготы наблюдателя на Земле. Зная ожидаемое время, когда затмение будет наблюдаться на стандартной долготе (например, по Гринвичу ), можно вычислить разницу во времени, точно наблюдая местное время затмения. Разница во времени дает долготу наблюдателя, потому что каждый час разницы соответствует 15 ° вокруг экватора Земли. Эту технику использовал, например, Джованни Д. Кассини в 1679 году для повторного картирования Франции .
Марс
На Марсе возможны только частичные солнечные затмения ( транзиты ), потому что ни одна из его лун не достаточно велика при соответствующих радиусах орбиты, чтобы покрыть диск Солнца, если смотреть с поверхности планеты. Затмения лун Марсом не только возможны, но и обычны: каждый земной год происходит сотни раз. Также бывают редкие случаи, когда Деймос затмевает Фобос. Марсианские затмения фотографировали как с поверхности Марса, так и с орбиты.
Плутон
Плутон с его самым большим спутником Хароном также является местом многих затмений. Серия таких взаимных затмений произошла между 1985 и 1990 годами. Эти ежедневные события привели к первым точным измерениям физических параметров обоих объектов.
Меркурий и Венера
Затмения невозможны на Меркурии и Венере , у которых нет лун. Однако, если смотреть с Земли, оба они проходят через поверхность Солнца. В среднем за столетие Меркурий проходит 13 раз. Проходы Венеры происходят парами, разделенными интервалом в восемь лет, но каждая пара событий происходит менее одного раза в столетие. По данным НАСА, следующая пара прохождений Венеры произойдет 10 декабря 2117 года и 8 декабря 2125 года. Транзиты Меркурия встречаются гораздо чаще.
Затменные двоичные файлы
Двойная звезда система состоит из двух звезд , которые орбиту вокруг их общего центра масс . Движения обеих звезд лежат в одной плоскости орбиты в космосе. Когда эта плоскость очень близко совмещена с местоположением наблюдателя, можно увидеть, как звезды проходят друг перед другом. Результатом является тип внешней переменной звездной системы, называемой затменной двойной звездой .
Максимальная светимость затменной двойной системы равна сумме вкладов светимости отдельных звезд. Когда одна звезда проходит впереди другой, видно, что светимость системы уменьшается. Светимость возвращается к норме, когда две звезды перестают находиться в одном ряду.
Первой обнаруженной затменной двойной звездной системой был Алгол , звездная система в созвездии Персея . Обычно эта звездная система имеет визуальную величину 2,1. Однако каждые 2,867 дня величина уменьшается до 3,4 более чем на девять часов. Это вызвано прохождением более тусклого члена пары перед более яркой звездой. Идея о том, что эти изменения яркости вызвано затменным телом, была введена Джоном Гудриком в 1783 году.
Типы
Солнце - Луна - Земля: Солнечное затмение | кольцевое затмение | гибридное затмение | частичное затмение
Солнце - Земля - Луна: Лунное затмение | полутеневое затмение | частичное лунное затмение | центральное лунное затмение
Солнце - Фобос - Марс: прохождение Фобоса с Марса | Солнечные затмения на Марсе
Солнце - Деймос - Марс: прохождение Деймоса с Марса | Солнечные затмения на Марсе
Другие типы: Солнечные затмения на Юпитере | Солнечные затмения на Сатурне | Солнечные затмения на Уране | Солнечные затмения на Нептуне | Солнечные затмения на Плутоне
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- Фобос, затмевающий Марс, обнаружен марсоходом Curiosity на YouTube
- Каталог циклов затмений
- Найдите 5000 лет затмений
- Домашняя страница NASA eclipse
- Рабочая группа Международного астрономического союза по солнечным затмениям
- Сайт интерактивных карт затмений
- Классная демонстрация того, как происходит затмение
- Галереи изображений