Затмения Солнца и Луны

Солнечные и лунные затмения - интереснейшие явления природы, знакомые человеку с глубокой древности. Они бывают сравнительно часто, но видны не из всех местностей земной поверхности и поэтому многим кажутся редкими. Солнечные затмения происходят в новолуния, когда Луна, двигаясь вокруг Земли, оказывается между Землей и Солнцем и полностью или частично заслоняет его. Луна расположена ближе к Земле, чем Солнце, почти в 400 раз, и в то же время ее диаметр меньше диаметра Солнца также приблизительно в 400 раз. Поэтому видимые размеры Луны и Солнца почти одинаковы, и Луна может закрыть собой Солнце.

Казалось бы, солнечные затмения должны происходить через 29,53 суток, то есть каждое новолуние (смотрите Фазы Луны и планет). На самом деле это не так. Луна движется вокруг Земли с запада на восток, и ее видимый путь на небе пересекается под углом 5 градусов с эклиптикой - видимым путем, по которому движется Солнце на фоне звезд. Точки пересечения лунного пути с эклиптикой называются лунными узлами и отстоят друг от друга на 180 градусов. Лунные узлы все время смещаются по эклиптике к западу (то есть навстречу движению Луны) на 19,3 градусов за год, или на 1,5 градус за месяц. Поэтому Луна поочередно проходит лунные узлы (то есть пересекает эклиптику) через каждые 13,6 суток и в середине этих промежутков времени удаляется от эклиптики на 5 градусов. Когда новолуния происходят вдали от лунных узлов, Луна не закрывает Солнца. Но примерно через каждые полгода новолуния бывают вблизи лунных узлов, и тогда происходят солнечные затмения.

Шарообразная Луна освещается Солнцем, и так как линейный диаметр Луны почти в 400 раз меньше солнечного диаметра, то лунная тень имеет форму сходящегося круглого конуса и окружена расходящимся конусом полутени. Когда новолуние наступает на расстоянии не более 11 градусов от лунного узла, то лунная тень и полутень падают на Землю в виде овальных пятен, которые с большой скоростью - около 1 километра в секунду - пробегают по земной поверхности с запада на восток. В районах, оказавшихся в лунной тени, видно полное солнечное затмение, то есть Солнце полностью закрыто Луной. В местностях, покрытых полутенью, происходит частное солнечное затмение: из одной зоны полутени видна закрытой одна часть солнечного диска, а из другой зоны - другая его часть. За границей лунной полутени затмения вообще не происходит. Таким образом, солнечное затмение видно не на всей поверхности Земли, а только там, где пробегает тень и полутень Луны.

Путь лунной тени по земной поверхности называется полосой полного солнечного затмения. Ширина этой полосы и продолжительность полного солнечного затмения зависят от взаимных расстояний Солнца, Земли и Луны в момент затмения. Чаще всего ее ширина бывает от 40 до 100 километров, а продолжительность полной фазы затмения - 2-3 минуты. Наибольшая же возможная ширина полосы полного затмения не превышает 270 километров, длительность полного затмения доходит до 7 минут 31 секунды. Но такие затмения крайне редки.

Если во время солнечного затмения Луна находится в наибольшем удалении от Земли, то лунный диск будет немного меньше солнечного, и тогда лунная тень не дойдет до Земли. Вокруг темной Луны будет видно яркое кольцо незакрытой поверхности Солнца, то есть произойдет кольцеобразное солнечное затмение, которое может продолжаться до 12 минут. К северу и к югу от полосы полного или кольцеобразного затмения, иногда до расстояния почти в 3500 километров, видно только частное затмение.

Полное и кольцеобразное солнечные затмения начинаются с частных фаз. Наблюдать затмение можно только сквозь темный светофильтр (темное стекло). Сквозь темное стекло хорошо видно, как Луна постепенно заслоняет Солнце с его правого края. Когда же Луна полностью закроет Солнце, то есть только при полном затмении, наступает полумрак, на потемневшем небе появляются яркие звезды и планеты, а вокруг затмившегося Солнца видно красивое лучистое сияние жемчужного цвета - солнечная корона. По окончании полного (или кольцеобразного) затмения следуют убывающие частные фазы.

Когда новолуния наступают на расстоянии от 11 до 17 градусов от лунного узла, то лунная тень проходит мимо Земли, а на земную поверхность падает только лунная полутень, и тогда в покрытых ею местностях происходит только частное затмение. При новолуниях же, наступающих на расстоянии более 18 градусов от лунных узлов, тень и полутень Луны проходят мимо Земли и солнечных затмений вообще не происходит.

Так как новолуния вблизи лунных узлов наступают приблизительно через полгода (177-178 суток), то ежегодно обязательно бывает два солнечных затмения разного вида. Значительно реже могут наступать два новолуния подряд, разделенные промежутком времени в один месяц, по обе стороны от одного и того же лунного узла, и тогда у каждого узла произойдет по два частных затмения. На протяжении года их будет четыре, а в исключительных случаях даже пять. Такой случай произошел в 1935 году и до 2206 года больше не повторится.

Чаще всего за год бывает 2-3 солнечных затмения, причем одно из них, как правило, полное или кольцеобразное. Но так как в разные годы лунная тень пробегает по различным районам земной поверхности, то в каждом таком районе полные или кольцеобразные солнечные затмения происходят очень редко. Так, в окрестностях Москвы полное солнечное затмение было 19 августа 1887 года, а очередное произойдет лишь 16 октября 2126 года. Частные же солнечные затмения наблюдаются в среднем в каждой местности через 2-3 года.

Лунные затмения происходят тогда, когда Луна попадает в земную тень, которая также имеет форму круглого конуса и окружена полутенью. Так как земная тень направлена в сторону, противоположную Солнцу, то Луна может пройти сквозь нее только в полнолуния, когда они наступают вблизи одного из лунных узлов. Если полнолуние наступает на расстоянии не более 5 градусов от узла, то Луна полностью погружается в земную тень, и происходит полное лунное затмение. Если же полнолуние наступает на расстоянии от 5 до 11 градусов от узла, то лунное затмение бывает частным, то есть Луна погружается в земную тень не полностью. При полнолуниях же, происходящих далее 11 градусов от лунного узла, Луна в земную тень не попадает, а может пройти сквозь земную полутень. При этом ослабления лунного света не произойдет, и такое затмение замечено не будет.

Луна постепенно погружается в земную тень своим левым краем. При полном затмении цвет Луны становится бурым или темно-красным, поскольку солнечный свет, преломляясь в земной атмосфере, все же слабо освещает Луну преимущественно красными лучами, так как они менее всего рассеиваются и ослабляются земной атмосферой. Полное лунное затмение может длиться до 1,8 часа, а вместе с предшествующими и последующими частными фазами - до 3,8 часов.

Как правило, каждый год происходит 1-2 лунных затмения, но бывают годы, когда затмений совсем нет. Лунные затмения видны со всего ночного полушария Земли, где в это время Луна находится над горизонтом. По этой причине в каждой местности они наблюдаются чаще солнечных, хотя происходят в 1,5 раза реже.

Еще в 6 веке до нашей эры астрономы установили, что через 6585,3 суток, что составляет 18 лет 11,3 суток (или 10,3 суток, если в этом периоде было 5 високосных лет), все затмения повторяются в одной и той же последовательности. Этот период повторения затмений называется саросом и позволяет заранее определить дни предстоящих затмений на много лет вперед. В. течение одного сароса бывает 43 затмения Солнца и 28 затмений Луны. Прибавляя к датам затмений, наблюдавшихся в течение одного сароса, 18 лет 11,3 (или 10,3) суток, мы можем определить наступление затмений в будущем. Так, затмение Солнца, которое было 25 февраля 1952 года, повторилось 7 марта 1970 года, затем оно будет наблюдаться 18 марта 1988 года и так далее. На основании сароса можно предсказать день затмения, но без точного указания места видимости и момента наступления. В настоящее время наступление затмений вычисляется с большой точностью на основе теории движения Луны.

Энциклопедический словарь юного астронома, 1980 год