МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЛУБЕНСЬКА ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА № 3
I-ІІІ СТУПЕНІВ
РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ: Сонячні затемнення
Виконала: учениця 11-А класу
Михайлова Євгенія
Лубни 2009
Зміст
1. Картина повного сонячного затемнення
2. Від чого відбуваються затемнення Сонця
3. Повні, кільцеподібні та приватні затемнення Сонця
4. Значення теорії затемнень для науки
5. Використана література
1. Картина повного сонячного затемнення
Повні сонячні затемнення відносяться до числа найбільш величних і гарних явищ природи.
У блакитних просторах неба світить Сонце. Воно безроздільно панує над земною кулею - над материками і океанами. Невичерпні потоки світла і тепла випромінюються Сонцем на земну поверхню. Але ось, без жодної видимої причини, Сонце починає згасати спочатку повільно, а потім швидше. На наших очах Сонце починає ущербляться. З правого боку сонячного краю все більше і більше починає насуватися якийсь темне коло.
Сонце приймає вигляд ущербленной Місяця. Денне світло починає помітно слабшати. Небо набуває важкий свинцевий відтінок, повітря як би втрачає свою прозорість, тіні від предметів стають слабо окресленими, обличчя людей сірими. А Сонце продовжує згасати. Скоро від нього залишається тільки вузенький серпик. Ось-ось і він зникне. Небо темніє ще більше, стає помітно прохолодніше. Кругом природа бере абсолютно незвичайний вигляд. Все живе охоплено тривогою, занепокоєнням. Тварини відчувають якийсь особливий стан: чути виття собак, домашню худобу направляється з пасовища додому, кури піднімаються на сідало і т. д. Але поки світить хоча б незначна частина Сонця, поки залишається тонкий серповидний його обідок, все ще зберігається враження, що панування належить дню. Ще секунда, - і Сонце, пославши Землі прощальний промінь, зовсім зникає. Спостерігачеві здається, що весь світ миттєво занурюється в темряву, ніби якесь гігантське покривало з неймовірною швидкістю обволікає всю Землю: поля і ліси, гори і долини. На небі спалахують зірки, як це буває під час сутінків. Спалахує з усіх сторін якась особлива зоря лимонно-помаранчевого забарвлення. У цей час на тому місці, де тільки що світило Сонце, з'являється прекрасне сріблясто-перлове сяйво, що оточує чорний гурток, - сонячна корона.
Це дивовижне видовище триває 1-3 хвилини, а потім вся картина раптово змінюється. З-за чорного круглого заслону несподівано вириваються бризки сліпучих променів Сонця, знову осявають Землю. З першими ж променями Сонця природа як би пробуджується від хвилинного чарівності, Сонце повільно звільняється від заслонивши його темного гуртка, і події починають протікати у зворотному порядку. Все поступово набуває свого природного вигляду. Нарешті, зникає остання темна точка біля лівого краю Сонця, і природа, зовсім забувши про совершившемся, знову приймає свій звичайний вигляд. Затемнення закінчилося.
2. Чому відбуваються затемнення Сонця
Відомо, що Земля і Місяць представляють собою холодні, позбавлені власної світла небесні тіла, що освітлюються сонячним світлом. Тому, коли Місяць у своєму русі навколо Землі опиняється між Сонцем і Землею, місячна тінь падає на земну поверхню, послідовно затемнюючи то одну, то іншу її частину.
Середня відстань від Землі до Сонця становить близько 150 мільйонів км, а середня відстань від Землі до Місяця - 384 тисячі км. Таким чином, Сонце розташоване від нас в 400 разів далі, ніж Місяць. З іншого боку, поперечник Сонця в 400 разів більше, ніж поперечник Місяця. З цього випадкового рівності співвідношень виходить, що видимі кутові розміри поперечників Сонця і Місяця приблизно рівні між собою, складаючи
.
Так як Земля навколо Сонця і Місяць навколо Землі рухаються по еліпсах, то видимі кутові розміри Сонця і Місяця злегка змінюються в ту і іншу сторони. У результаті цього виявляється можливим закриття місячним диском Сонця частково або навіть повністю.
3. Повні, кільцеподібні та приватні затемнення Сонця
Розберемо це питання більш докладно. Уявімо собі конус, описаний близько Сонця і Місяця (мал. 1). У частині цього конуса від Місяця до його вершини знаходиться місячна тінь. Під час сонячного затемнення цей конус
звернений своїм вістрям до Землі, тому тінь Місяця падає на Землю і утворює на ній пляму (а), не освітлене прямими променями Сонця. Звідси спостерігачеві затемнення представляється повним, оскільки Сонце від нього приховано повністю. Однак на Землю лягає не тільки повна тінь, але і півтінь (АА 1), як це зазначено на тому ж малюнку. Усередині цієї півтіні Сонце лише частково закрито Місяцем, причому видима, незакрита частина сонячного диска тим більше, чим далі розташований спостерігач від місця повної тіні Місяця. На деякій відстані від повної тіні (за лінією АА1) ми вже не спостерігаємо затемнення. Усередині півтіні затемнення спостерігається як приватне.
На рис. 2 зображені різні фази затемнення Сонця, причому центральний малюнок є повне затемнення, коли Сонце зникає за диском Місяця повністю і стає видимої сонячна корона. Моменти зіткнення краю диска Місяця з краєм сонячного диска називаються контактами. Перший контакт відбувається в момент початку часткового затемнення, коли диск Місяця вперше стикається з краєм диска Сонця і починає насуватися на нього. Другий контакт відбувається в момент початку повного затемнення, коли диск Сонця повністю ховається за диском Місяця.
Рис. 2. Фази сонячного затемнення (у центрі - повне затемнення).
Третій контакт відбувається в момент кінця повного затемнення, коли край сонячного диска знову з'являється з-за диска Місяця. Нарешті, четвертий контакт відбувається в момент закінчення часткового затемнення, коли Місяць повністю сходить з сонячного диска.
З огляду на те, що Земля навколо Сонця і Лупа навколо Землі рухаються по еліпсах, видимі діаметри їх змінюються в межах від
до 
для Сонця і від 
для Місяця. Звідси ясно, що характер сонячного затемнення буде в значній мірі залежатиме від видимих діаметрів Сонця і Місяця в момент затемнення.
Якщо видимий діаметр Місяця виявляється значно більше 'видимого діаметра Сонця, то ми будемо мати більш тривалий повне затемнення, якщо ж видимий діаметр Місяця дуже мало відрізняється від діаметра Сонця, але все ж більше за нього, то повне затемнення буде дуже короткочасним. Проте, може виявитися, що видимий діаметр Місяця буде менше видимого діаметра Сонця, і тоді при найбільшому покритті диска Сонця спостерігач побачить тільки вузеньке яскраве кільце, а решта всієї поверхні Сонця буде закрита Місяцем. Таке затемнення називається кільцеподібні м. Нарешті, розташування Сонця і Місяця може виявитися таким, що на Землі (відбудеться лише часткове затемнення. У цьому випадку ступінь покриття Місяцем Сонця спочатку зростає до певної межі, настає найбільша фаза затемнення, після чого Місяць починає сходити з Сонця , не закривши його повністю.
Прості розрахунки показують, що при існуючих відстанях до Сонця і Місяця і їх розмірах місячна тінь повинна утворити на земній поверхні невелика пляма з поперечником, що не перевищує 270 км. Що ж стосується півтіні, навколишнього тінь, то вона досягає значно більших розмірів і поперечник її виявляється в 6-7 тисяч км. Оскільки Місяць рухається навколо Землі зі швидкістю близько 1 км / сек, то місячна тінь переміщається по земній поверхні зі швидкістю того ж порядку (різниця між швидкістю Місяця і швидкістю обертання відповідної точки на поверхні Землі), описуючи вузьку , але дуже довгу стрічку довжиною в 10-12 тисяч км. Неважко підрахувати, як довго може тривати повне затемнення Сонця в будь-якому пункті земної поверхні. Уявімо, що повз нас проноситься тінь зі швидкістю 1 км / сек, а розмір тіні близько 300 км. Очевидно, що ми опинимося в тіні приблизно 5 хвилин. У найбільш сприятливих і надзвичайно рідкісних випадках тривалість повного затемнення може досягати 8 хвилин. Це трапляється тоді, коли при великих розмірах тіні швидкість руху місячної тіні по земній поверхні виявляється найменшою. Звичайно ж тривалість повного затемнення для одного пункту буває 2-3 хвилини. Тривалість же повного затемнення для Землі в цілому, тобто час, протягом якого місячна тінь пробігає по земній поверхні, становить приблизно 2-3 години. Що стосується тривалості часткового затемнення, то з одного і того ж місця його можна звичайно спостерігати приблизно близько 2 годин.
Неважко зміркувати, що сонячні затемнення можуть відбуватися тільки в періоди молодика, оскільки саме в цей час Місяць розташовується між Сонцем і Землею. Але спостереження показують, що затемнення Сонця бувають далеко не в кожне молодик.
Земля з року в рік здійснює свій рух навколо Сонця. Цей рух відбувається в деякій площині, становище якої в просторі змінюється настільки повільно, що ми можемо для наших цілей вважати його незмінним. Площина ця називається площиною орбіти Землі, або площиною екліптики. Екліптикою ж, як відомо, називається велике коло, описуваний центром сонячного диска на небесній сфері при видимому переміщенні Сонця протягом року.
У свою чергу, і Місяць щомісяця обертається навколо Землі в площині місячної орбіти. Площина місячної орбіти нахилена під невеликим кутом у 5 ° до площини орбіти Землі. Лінія перетину цих площин називається лінією вузлів місячної орбіти. Коли Місяць опиняється на лінії вузлів, вона, очевидно, знаходиться також і в площині земної орбіти. У всіх же інших випадках Місяць повинен перебувати або над площиною орбіти Землі, або під цією площиною. При цьому Місяць буде розташована або північніше, або південніше площини екліптики.
За час свого місячного обороту навколо Землі Лупа двічі перетинає площину земної орбіти в точках, розташованих на лінії вузлів. Напрямок лінії вузлів, що відповідає точці, в якій Місяць піднімається на північ від екліптики, називається напрямком висхідного вузла; протилежний напрямок, де Лупа опускається на південь від екліптики, називається напрямком низхідного вузла. Так як Земля рухається навколо Сонця, площина місячної орбіти переміщається в просторі паралельно самій собі. Тому і лінія вузлів, що проходить завжди через Землю, буде переміщатися в площині земної орбіти паралельно самій собі, й тоді, як це видно з рис. 3, лінія вузлів двічі на рік буде звернена до Сонця: один раз напрямком висхідного вузла, іншим разом напрямком низхідного вузла.
Постараємося перш за все з'ясувати, яку роль у можливості сонячного затемнення грає нахил
площині місячної орбіти до площини орбіти Землі. З цією метою ми розглянемо два крайніх випадку.
Припустимо спочатку, що обидві площини збігаються один з одним. Легко уявити, що в цьому випадку затемнення Сонця регулярно будуть мати місце в кожне молодик, тобто один раз на місяць.
Розглянемо тепер інший крайній випадок, допустивши, що площина місячної орбіти розташована перпендикулярно до площини орбіти Землі. Тоді затемнення Сонця виявиться винятково рідкісним явищем. Воно буде можливо тільки тоді, коли і Місяць і Сонце одночасно опиняться на лінії вузлів.
У дійсності ж, як було зазначено вище, площина місячної орбіти лише незначно нахилена до площини орбіти Землі. Наслідком цього буде те, що Місяць, навіть при найбільшому видаленні від лінії вузлів, тобто при найбільшому відхиленні від площини земної орбіти, все ж таки буде розташована від цієї площини порівняно недалеко - вище або нижче її. Тому сонячне затемнення може відбутися не тільки тоді, коли Сонце і Місяць будуть суворо розташовані на самій лінії вузлів, але й тоді, коли обидва небесних тіла виявляться досить близько до цієї лінії. Так як кутові діаметри кожного з них приблизно рівні 16 0, то очевидно, що край Місяця в стані заступити частина сонячного диска вже в тому випадку, коли кутова відстань між центрами Сонця і Місяця виявиться менше
Таким чином, можна сказати, що існує певний «допуск», в межах якого Сонце і Місяць можуть відхилятися від лінії вузлів, і коли все ж Сонце опиниться заступила Місяцем.
Кут між площинами орбіти Місяця і Землі так незначний і шлях Місяця відносно земної орбіти розташований так полого, що кордон «допуску» має місце тоді, коли лінія вузлів утворює з напрямком на Сонце кут приблизно в 16 °. Інакше кажучи, дуга екліптики в 16 °, починаючи від вузла, відповідає положенням Сонця, при яких затемнення можливо. Цю дугу в 16 ° в одну і 16 ° у інший бік від вузла, тобто дугу в 32-33 °, можна назвати зоною сонячних за-т мени й. У будь-молодик, коли Сонце і Лупа опиняться в цій зоні, відбудеться сонячне затемнення.
Так як Сонце в своєму видимому русі по екліптиці в одну добу проходить приблизно один градус воно буде знаходитися в зоні затемнень около32 днів. Для того щоб сталося сонячне затемнення, досить лише, щоб протягом цього терміну було молодик. Але так як молодик буває через кожен синодичний місяць, тобто через кожні 29,5 доби, то, очевидно, що кожного разу, коли Сонце буде потрапляти в зону затемнень, неминуче має статися сонячне затемнення.
Таких зон буде дві: одна, відповідна напрямку висхідного, а інша - низхідного вузла. Оскільки Сонце вступає в кожну з цих зон по одному разу на рік, то протягом року має бути не менше двох сонячних затемнень, відокремлених строком на півроку.
Але обставини можуть скластися і так, що за час перебування Сонця в який-небудь із зон відбудеться не одне затемнення, а два. Це буде тоді, коли молодик трапиться при вступі Сонця в зону затемнення. Тоді через 29,5 доби настане наступне молодик, 'яка застане Сонце ще на краю зони до його повного виходу з неї. Таким чином, за час перебування Сонця в одній зоні можуть відбутися два сонячних затемнення, відокремлених один від одного проміжком в один місяць. Таке сприятливе для сонячних затемнень збіг обставин можливо тому, що тривалість перебування Сонця в будь-якій із зон більше тривалості синодического місяці.
При цьому слід врахувати, що коли Сонце в момент молодика знаходиться далеко від лінії вузлів (біля кордону зони), Місяць в змозі закрити лише невелику частину Сонця (безпосередньо після вступу в зону і перед виходом Сонця із зони). Але чим ближче будуть обидва світила до лінії вузлів, тим більша частина Сонця виявиться закритою. Коли ж і Місяць і Сонце будуть досить близько від лінії вузлів, то Сонце може виявитися цілком заступила Місяцем, і відбудеться повне затемнення.
Це станеться тоді, коли Сонце буде перебувати від вузла на відстані, не більшій 10 ° в ту або іншу сторону. З цього випливає, що якщо зона приватних затемнень Сонця в середньому становить 32-33 °, то для повних сонячних затемнень існує зона протяжністю в середньому в 20-21 °.
З того, що було розібрано вище, випливає, що протягом року не може бути менше двох затемнень: по одному при проходженні Сонцем кожної із зон затемнень.
Що стосується максимальної кількості затемнень за один календарний рік, то воно при найбільш сприятливих умовах може досягати п'яти. Це відбудеться, якщо Сонце опиниться в зоні одного з вузлів на самому початку року і якщо за час перебування Сонця в цій зоні відбудеться двох молодиків. Через приблизно півроку Сонце вступить в зону другого вузла, і тут теж відбудеться два затемнення Сонця. Нарешті, в самому кінці року Сонце знову опиниться в зоні першого вузла, де трапиться ще одна затемнення. Так, у сприятливий рік може відбутися п'ять сонячних затемнень.
Поряд з сонячними затемненнями будуть відбуватися і місячні затемнення. Якщо сонячні затемнення позначити символом С, а місячні затемнення символом Л, то можна таким чином представити схеми можливих чергувань затемнень для їх максимальної кількості протягом одного року:
У всіх наведених випадках протягом року відбувається сім затемнень: у першому разі п'ять сонячних і два місячних, а в другому - чотири сонячних і три місячних. У першому випадку протягом одного календарного року ми маємо дві групи, по три затемнення в кожній, і одне ізольоване затемнення в кінці або на початку року, а в другому випадку - дві групи затемнень, по два затемнення в кожній, на початку і в кінці року, і одна група з трьох затемнень в середині року.
Такі вдалі роки в сенсі великої кількості затемнень зустрічаються дуже рідко. Перший випадок (п'ять сонячних і два місячних затемнення) мав місце в поточному тисячолітті лише три рази: в 1285 р., 1805 р., і зовсім недавно, в 1935 р.
Що стосується другого випадку, то і він буває вкрай рідко. Останній раз він мав місце в 1917 р. і ще буде в 1982 р.
4. Значення теорії затемнень для науки
Теорія затемнень має величезне значення для різноманітних розділів астрономії і, як побачимо далі, навіть для історії. Сучасні спостережні засоби дозволяють з великою точністю визначати моменти настання сонячних затемнень. Зіставлення спостережних даних з теоретичними розрахунками дає багатий матеріал для уточнення теорії руху Місяця, обертання Землі навколо осі і т. д. З цієї причини велику роль відіграють спостереження моментів контактів країв Сонця і Місяця, що дають точний час початку і кінця затемнення. Крім того, дуже важливими є старовинні спостереження затемнень, цінність яких, незважаючи на їхню крайню неточність, зростає тим більше, чим більший проміжок відділяє нас від епохи спостереження.
Теорія затемнень грає важливу роль і у встановленні хронологічних даних про час того чи іншої історичної події, коли ця подія випадково співпало із затемненням. Так було, наприклад, в день битви між лідійцам'І і мідянами. В історичній науці йшла тривала дискусія щодо цієї дати. Історики встановлювали для цієї події різні терміни, і у них не було даних для остаточного вирішення питання.
Безперечне вирішення питання прийшло тоді, коли год астрономи, користуючись вказівками Геродота про настання затемнення в день бою, справили обчислення і встановили, що зазначене бій повинно було відбутися 25 травня 585 р. до н. е.. Про це затьмаренні Геродот розповідає наступне: два війська - лідійців і мідян - зійшлися на полі бою біля річки Аліс. Битва, належало жорстоке. Однак у момент рішучої сутички несподівано для билися настав затемнення Сонця, які викликали у всіх в жах. Війни покидали зброю і повтікали. При цьому Геродот вказує, що Фалес Мілетський знав про це затьмаренні і передбачив його наступ. Ця вказівка свідчить про те, що Фалесу був відомий сарос.
Встановлення точної дати цього затемнення дозволило пролити світло на хронологію інших відомих історичних подій.
Крім того, теорія затемнень дає можливість упо-вимагає наявні в літописах дані про час того чи іншого затемнення для висвітлення питання про початок рахунку годин у добі і тривалості години.
І старовину рахунок годин у добі вівся по-різному і, крім того, по-різному вважали тривалість однієї години. Всі ці незрозумілі питання отримують відоме освітлення на підставі історичних даних про ті чи інші затьмарення. Якщо, наприклад, у літописі вказано час початку затемнення по тому рахунку годин, який був у старовину і, зробивши потрібні обчислення, ми встановили, о котрій годині на нашу рахунку повинно було відбутися затемнення, то зіставлення зазначених годин на ле-Літопис з теоретично обчисленими нами дає відповідь на питання про те, як обчислювався годину в колишні часи.
Використана література:
1. Михайлов А. А., Сонячні і місячні затемнення, Гостех-издат, 1951.
2. Тер-Оганезов В. Т., Сонячні і місячні затемнення, Госкультпросветіздат, 1952.
3. Всехсвятський ї С, К., Сонячне затемнення 9 липня 1945 р., Гостехиздат, 1945.
ЛУБЕНСЬКА ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА № 3
I-ІІІ СТУПЕНІВ
РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ: Сонячні затемнення
Виконала: учениця 11-А класу
Михайлова Євгенія
Лубни 2009
Зміст
1. Картина повного сонячного затемнення
2. Від чого відбуваються затемнення Сонця
3. Повні, кільцеподібні та приватні затемнення Сонця
4. Значення теорії затемнень для науки
5. Використана література
1. Картина повного сонячного затемнення
Повні сонячні затемнення відносяться до числа найбільш величних і гарних явищ природи.
У блакитних просторах неба світить Сонце. Воно безроздільно панує над земною кулею - над материками і океанами. Невичерпні потоки світла і тепла випромінюються Сонцем на земну поверхню. Але ось, без жодної видимої причини, Сонце починає згасати спочатку повільно, а потім швидше. На наших очах Сонце починає ущербляться. З правого боку сонячного краю все більше і більше починає насуватися якийсь темне коло.
Сонце приймає вигляд ущербленной Місяця. Денне світло починає помітно слабшати. Небо набуває важкий свинцевий відтінок, повітря як би втрачає свою прозорість, тіні від предметів стають слабо окресленими, обличчя людей сірими. А Сонце продовжує згасати. Скоро від нього залишається тільки вузенький серпик. Ось-ось і він зникне. Небо темніє ще більше, стає помітно прохолодніше. Кругом природа бере абсолютно незвичайний вигляд. Все живе охоплено тривогою, занепокоєнням. Тварини відчувають якийсь особливий стан: чути виття собак, домашню худобу направляється з пасовища додому, кури піднімаються на сідало і т. д. Але поки світить хоча б незначна частина Сонця, поки залишається тонкий серповидний його обідок, все ще зберігається враження, що панування належить дню. Ще секунда, - і Сонце, пославши Землі прощальний промінь, зовсім зникає. Спостерігачеві здається, що весь світ миттєво занурюється в темряву, ніби якесь гігантське покривало з неймовірною швидкістю обволікає всю Землю: поля і ліси, гори і долини. На небі спалахують зірки, як це буває під час сутінків. Спалахує з усіх сторін якась особлива зоря лимонно-помаранчевого забарвлення. У цей час на тому місці, де тільки що світило Сонце, з'являється прекрасне сріблясто-перлове сяйво, що оточує чорний гурток, - сонячна корона.
Це дивовижне видовище триває 1-3 хвилини, а потім вся картина раптово змінюється. З-за чорного круглого заслону несподівано вириваються бризки сліпучих променів Сонця, знову осявають Землю. З першими ж променями Сонця природа як би пробуджується від хвилинного чарівності, Сонце повільно звільняється від заслонивши його темного гуртка, і події починають протікати у зворотному порядку. Все поступово набуває свого природного вигляду. Нарешті, зникає остання темна точка біля лівого краю Сонця, і природа, зовсім забувши про совершившемся, знову приймає свій звичайний вигляд. Затемнення закінчилося.
2. Чому відбуваються затемнення Сонця
Відомо, що Земля і Місяць представляють собою холодні, позбавлені власної світла небесні тіла, що освітлюються сонячним світлом. Тому, коли Місяць у своєму русі навколо Землі опиняється між Сонцем і Землею, місячна тінь падає на земну поверхню, послідовно затемнюючи то одну, то іншу її частину.
Середня відстань від Землі до Сонця становить близько 150 мільйонів км, а середня відстань від Землі до Місяця - 384 тисячі км. Таким чином, Сонце розташоване від нас в 400 разів далі, ніж Місяць. З іншого боку, поперечник Сонця в 400 разів більше, ніж поперечник Місяця. З цього випадкового рівності співвідношень виходить, що видимі кутові розміри поперечників Сонця і Місяця приблизно рівні між собою, складаючи
Так як Земля навколо Сонця і Місяць навколо Землі рухаються по еліпсах, то видимі кутові розміри Сонця і Місяця злегка змінюються в ту і іншу сторони. У результаті цього виявляється можливим закриття місячним диском Сонця частково або навіть повністю.
3. Повні, кільцеподібні та приватні затемнення Сонця
Розберемо це питання більш докладно. Уявімо собі конус, описаний близько Сонця і Місяця (мал. 1). У частині цього конуса від Місяця до його вершини знаходиться місячна тінь. Під час сонячного затемнення цей конус
звернений своїм вістрям до Землі, тому тінь Місяця падає на Землю і утворює на ній пляму (а), не освітлене прямими променями Сонця. Звідси спостерігачеві затемнення представляється повним, оскільки Сонце від нього приховано повністю. Однак на Землю лягає не тільки повна тінь, але і півтінь (АА 1), як це зазначено на тому ж малюнку. Усередині цієї півтіні Сонце лише частково закрито Місяцем, причому видима, незакрита частина сонячного диска тим більше, чим далі розташований спостерігач від місця повної тіні Місяця. На деякій відстані від повної тіні (за лінією АА1) ми вже не спостерігаємо затемнення. Усередині півтіні затемнення спостерігається як приватне.
На рис. 2 зображені різні фази затемнення Сонця, причому центральний малюнок є повне затемнення, коли Сонце зникає за диском Місяця повністю і стає видимої сонячна корона. Моменти зіткнення краю диска Місяця з краєм сонячного диска називаються контактами. Перший контакт відбувається в момент початку часткового затемнення, коли диск Місяця вперше стикається з краєм диска Сонця і починає насуватися на нього. Другий контакт відбувається в момент початку повного затемнення, коли диск Сонця повністю ховається за диском Місяця.
Рис. 2. Фази сонячного затемнення (у центрі - повне затемнення).
Третій контакт відбувається в момент кінця повного затемнення, коли край сонячного диска знову з'являється з-за диска Місяця. Нарешті, четвертий контакт відбувається в момент закінчення часткового затемнення, коли Місяць повністю сходить з сонячного диска.
З огляду на те, що Земля навколо Сонця і Лупа навколо Землі рухаються по еліпсах, видимі діаметри їх змінюються в межах від
Якщо видимий діаметр Місяця виявляється значно більше 'видимого діаметра Сонця, то ми будемо мати більш тривалий повне затемнення, якщо ж видимий діаметр Місяця дуже мало відрізняється від діаметра Сонця, але все ж більше за нього, то повне затемнення буде дуже короткочасним. Проте, може виявитися, що видимий діаметр Місяця буде менше видимого діаметра Сонця, і тоді при найбільшому покритті диска Сонця спостерігач побачить тільки вузеньке яскраве кільце, а решта всієї поверхні Сонця буде закрита Місяцем. Таке затемнення називається кільцеподібні м. Нарешті, розташування Сонця і Місяця може виявитися таким, що на Землі (відбудеться лише часткове затемнення. У цьому випадку ступінь покриття Місяцем Сонця спочатку зростає до певної межі, настає найбільша фаза затемнення, після чого Місяць починає сходити з Сонця , не закривши його повністю.
Прості розрахунки показують, що при існуючих відстанях до Сонця і Місяця і їх розмірах місячна тінь повинна утворити на земній поверхні невелика пляма з поперечником, що не перевищує 270 км. Що ж стосується півтіні, навколишнього тінь, то вона досягає значно більших розмірів і поперечник її виявляється в 6-7 тисяч км. Оскільки Місяць рухається навколо Землі зі швидкістю близько 1 км / сек, то місячна тінь переміщається по земній поверхні зі швидкістю того ж порядку (різниця між швидкістю Місяця і швидкістю обертання відповідної точки на поверхні Землі), описуючи вузьку , але дуже довгу стрічку довжиною в 10-12 тисяч км. Неважко підрахувати, як довго може тривати повне затемнення Сонця в будь-якому пункті земної поверхні. Уявімо, що повз нас проноситься тінь зі швидкістю 1 км / сек, а розмір тіні близько 300 км. Очевидно, що ми опинимося в тіні приблизно 5 хвилин. У найбільш сприятливих і надзвичайно рідкісних випадках тривалість повного затемнення може досягати 8 хвилин. Це трапляється тоді, коли при великих розмірах тіні швидкість руху місячної тіні по земній поверхні виявляється найменшою. Звичайно ж тривалість повного затемнення для одного пункту буває 2-3 хвилини. Тривалість же повного затемнення для Землі в цілому, тобто час, протягом якого місячна тінь пробігає по земній поверхні, становить приблизно 2-3 години. Що стосується тривалості часткового затемнення, то з одного і того ж місця його можна звичайно спостерігати приблизно близько 2 годин.
Неважко зміркувати, що сонячні затемнення можуть відбуватися тільки в періоди молодика, оскільки саме в цей час Місяць розташовується між Сонцем і Землею. Але спостереження показують, що затемнення Сонця бувають далеко не в кожне молодик.
Земля з року в рік здійснює свій рух навколо Сонця. Цей рух відбувається в деякій площині, становище якої в просторі змінюється настільки повільно, що ми можемо для наших цілей вважати його незмінним. Площина ця називається площиною орбіти Землі, або площиною екліптики. Екліптикою ж, як відомо, називається велике коло, описуваний центром сонячного диска на небесній сфері при видимому переміщенні Сонця протягом року.
У свою чергу, і Місяць щомісяця обертається навколо Землі в площині місячної орбіти. Площина місячної орбіти нахилена під невеликим кутом у 5 ° до площини орбіти Землі. Лінія перетину цих площин називається лінією вузлів місячної орбіти. Коли Місяць опиняється на лінії вузлів, вона, очевидно, знаходиться також і в площині земної орбіти. У всіх же інших випадках Місяць повинен перебувати або над площиною орбіти Землі, або під цією площиною. При цьому Місяць буде розташована або північніше, або південніше площини екліптики.
За час свого місячного обороту навколо Землі Лупа двічі перетинає площину земної орбіти в точках, розташованих на лінії вузлів. Напрямок лінії вузлів, що відповідає точці, в якій Місяць піднімається на північ від екліптики, називається напрямком висхідного вузла; протилежний напрямок, де Лупа опускається на південь від екліптики, називається напрямком низхідного вузла. Так як Земля рухається навколо Сонця, площина місячної орбіти переміщається в просторі паралельно самій собі. Тому і лінія вузлів, що проходить завжди через Землю, буде переміщатися в площині земної орбіти паралельно самій собі, й тоді, як це видно з рис. 3, лінія вузлів двічі на рік буде звернена до Сонця: один раз напрямком висхідного вузла, іншим разом напрямком низхідного вузла.
Постараємося перш за все з'ясувати, яку роль у можливості сонячного затемнення грає нахил
площині місячної орбіти до площини орбіти Землі. З цією метою ми розглянемо два крайніх випадку.
Припустимо спочатку, що обидві площини збігаються один з одним. Легко уявити, що в цьому випадку затемнення Сонця регулярно будуть мати місце в кожне молодик, тобто один раз на місяць.
Розглянемо тепер інший крайній випадок, допустивши, що площина місячної орбіти розташована перпендикулярно до площини орбіти Землі. Тоді затемнення Сонця виявиться винятково рідкісним явищем. Воно буде можливо тільки тоді, коли і Місяць і Сонце одночасно опиняться на лінії вузлів.
У дійсності ж, як було зазначено вище, площина місячної орбіти лише незначно нахилена до площини орбіти Землі. Наслідком цього буде те, що Місяць, навіть при найбільшому видаленні від лінії вузлів, тобто при найбільшому відхиленні від площини земної орбіти, все ж таки буде розташована від цієї площини порівняно недалеко - вище або нижче її. Тому сонячне затемнення може відбутися не тільки тоді, коли Сонце і Місяць будуть суворо розташовані на самій лінії вузлів, але й тоді, коли обидва небесних тіла виявляться досить близько до цієї лінії. Так як кутові діаметри кожного з них приблизно рівні 16 0, то очевидно, що край Місяця в стані заступити частина сонячного диска вже в тому випадку, коли кутова відстань між центрами Сонця і Місяця виявиться менше
Кут між площинами орбіти Місяця і Землі так незначний і шлях Місяця відносно земної орбіти розташований так полого, що кордон «допуску» має місце тоді, коли лінія вузлів утворює з напрямком на Сонце кут приблизно в 16 °. Інакше кажучи, дуга екліптики в 16 °, починаючи від вузла, відповідає положенням Сонця, при яких затемнення можливо. Цю дугу в 16 ° в одну і 16 ° у інший бік від вузла, тобто дугу в 32-33 °, можна назвати зоною сонячних за-т мени й. У будь-молодик, коли Сонце і Лупа опиняться в цій зоні, відбудеться сонячне затемнення.
Таких зон буде дві: одна, відповідна напрямку висхідного, а інша - низхідного вузла. Оскільки Сонце вступає в кожну з цих зон по одному разу на рік, то протягом року має бути не менше двох сонячних затемнень, відокремлених строком на півроку.
Але обставини можуть скластися і так, що за час перебування Сонця в який-небудь із зон відбудеться не одне затемнення, а два. Це буде тоді, коли молодик трапиться при вступі Сонця в зону затемнення. Тоді через 29,5 доби настане наступне молодик, 'яка застане Сонце ще на краю зони до його повного виходу з неї. Таким чином, за час перебування Сонця в одній зоні можуть відбутися два сонячних затемнення, відокремлених один від одного проміжком в один місяць. Таке сприятливе для сонячних затемнень збіг обставин можливо тому, що тривалість перебування Сонця в будь-якій із зон більше тривалості синодического місяці.
При цьому слід врахувати, що коли Сонце в момент молодика знаходиться далеко від лінії вузлів (біля кордону зони), Місяць в змозі закрити лише невелику частину Сонця (безпосередньо після вступу в зону і перед виходом Сонця із зони). Але чим ближче будуть обидва світила до лінії вузлів, тим більша частина Сонця виявиться закритою. Коли ж і Місяць і Сонце будуть досить близько від лінії вузлів, то Сонце може виявитися цілком заступила Місяцем, і відбудеться повне затемнення.
Це станеться тоді, коли Сонце буде перебувати від вузла на відстані, не більшій 10 ° в ту або іншу сторону. З цього випливає, що якщо зона приватних затемнень Сонця в середньому становить 32-33 °, то для повних сонячних затемнень існує зона протяжністю в середньому в 20-21 °.
З того, що було розібрано вище, випливає, що протягом року не може бути менше двох затемнень: по одному при проходженні Сонцем кожної із зон затемнень.
Що стосується максимальної кількості затемнень за один календарний рік, то воно при найбільш сприятливих умовах може досягати п'яти. Це відбудеться, якщо Сонце опиниться в зоні одного з вузлів на самому початку року і якщо за час перебування Сонця в цій зоні відбудеться двох молодиків. Через приблизно півроку Сонце вступить в зону другого вузла, і тут теж відбудеться два затемнення Сонця. Нарешті, в самому кінці року Сонце знову опиниться в зоні першого вузла, де трапиться ще одна затемнення. Так, у сприятливий рік може відбутися п'ять сонячних затемнень.
Поряд з сонячними затемненнями будуть відбуватися і місячні затемнення. Якщо сонячні затемнення позначити символом С, а місячні затемнення символом Л, то можна таким чином представити схеми можливих чергувань затемнень для їх максимальної кількості протягом одного року:
У всіх наведених випадках протягом року відбувається сім затемнень: у першому разі п'ять сонячних і два місячних, а в другому - чотири сонячних і три місячних. У першому випадку протягом одного календарного року ми маємо дві групи, по три затемнення в кожній, і одне ізольоване затемнення в кінці або на початку року, а в другому випадку - дві групи затемнень, по два затемнення в кожній, на початку і в кінці року, і одна група з трьох затемнень в середині року.
Такі вдалі роки в сенсі великої кількості затемнень зустрічаються дуже рідко. Перший випадок (п'ять сонячних і два місячних затемнення) мав місце в поточному тисячолітті лише три рази: в 1285 р., 1805 р., і зовсім недавно, в 1935 р.
Що стосується другого випадку, то і він буває вкрай рідко. Останній раз він мав місце в 1917 р. і ще буде в 1982 р.
4. Значення теорії затемнень для науки
Теорія затемнень має величезне значення для різноманітних розділів астрономії і, як побачимо далі, навіть для історії. Сучасні спостережні засоби дозволяють з великою точністю визначати моменти настання сонячних затемнень. Зіставлення спостережних даних з теоретичними розрахунками дає багатий матеріал для уточнення теорії руху Місяця, обертання Землі навколо осі і т. д. З цієї причини велику роль відіграють спостереження моментів контактів країв Сонця і Місяця, що дають точний час початку і кінця затемнення. Крім того, дуже важливими є старовинні спостереження затемнень, цінність яких, незважаючи на їхню крайню неточність, зростає тим більше, чим більший проміжок відділяє нас від епохи спостереження.
Теорія затемнень грає важливу роль і у встановленні хронологічних даних про час того чи іншої історичної події, коли ця подія випадково співпало із затемненням. Так було, наприклад, в день битви між лідійцам'І і мідянами. В історичній науці йшла тривала дискусія щодо цієї дати. Історики встановлювали для цієї події різні терміни, і у них не було даних для остаточного вирішення питання.
Безперечне вирішення питання прийшло тоді, коли год астрономи, користуючись вказівками Геродота про настання затемнення в день бою, справили обчислення і встановили, що зазначене бій повинно було відбутися 25 травня 585 р. до н. е.. Про це затьмаренні Геродот розповідає наступне: два війська - лідійців і мідян - зійшлися на полі бою біля річки Аліс. Битва, належало жорстоке. Однак у момент рішучої сутички несподівано для билися настав затемнення Сонця, які викликали у всіх в жах. Війни покидали зброю і повтікали. При цьому Геродот вказує, що Фалес Мілетський знав про це затьмаренні і передбачив його наступ. Ця вказівка свідчить про те, що Фалесу був відомий сарос.
Встановлення точної дати цього затемнення дозволило пролити світло на хронологію інших відомих історичних подій.
Крім того, теорія затемнень дає можливість упо-вимагає наявні в літописах дані про час того чи іншого затемнення для висвітлення питання про початок рахунку годин у добі і тривалості години.
І старовину рахунок годин у добі вівся по-різному і, крім того, по-різному вважали тривалість однієї години. Всі ці незрозумілі питання отримують відоме освітлення на підставі історичних даних про ті чи інші затьмарення. Якщо, наприклад, у літописі вказано час початку затемнення по тому рахунку годин, який був у старовину і, зробивши потрібні обчислення, ми встановили, о котрій годині на нашу рахунку повинно було відбутися затемнення, то зіставлення зазначених годин на ле-Літопис з теоретично обчисленими нами дає відповідь на питання про те, як обчислювався годину в колишні часи.
Використана література:
1. Михайлов А. А., Сонячні і місячні затемнення, Гостех-издат, 1951.
2. Тер-Оганезов В. Т., Сонячні і місячні затемнення, Госкультпросветіздат, 1952.
3. Всехсвятський ї С, К., Сонячне затемнення 9 липня 1945 р., Гостехиздат, 1945.