Солнечные и лунные затмения

Солнечные и лунные затмения

Затмения Солнца относятся к таким явле­ниям природы, о дне наступления которых за­ранее известно. Астрономы всегда тщательно готовятся к наблюдениям затмений, а в места, где они видны, снаряжаются специальные экспедиции.

...Наступает день  затмения.

Природа живет своей обычной жизнью. В си­нем небе ярко сияет Солнце. Ничто не пред­вещает грядущего события. Но вот на правом краю Солнца появляется ущерб. Он медленно увеличивается, и солнечный диск принимает форму серпа, обращенного выпуклостью влево. Солнечный свет постепенно ослабевает. Ста­новится прохладнее. Серп делается совсем то­неньким, и вдруг эта узенькая дуга распадается на две, и наконец за черным диском исчезают последние яркие точки. На всю окружающую местность ложится полумрак. Небо принимает ночной вид, на нем вспыхивают яркие звезды. Вдоль горизонта появляется кольцо оранжевого оттенка.

Это наступило полное солнечное затмение. На месте погасшего светила виден черный диск, окруженный серебристо-жемчужным сиянием.

Напуганные внезапно наступившей темнотой звери и птицы замолкают и спешат укрыться на ночной покой, многие растения свертывают листья; 2, 3, иногда 5 минут длится необычная темнота, и вновь вспыхивают яркие солнечные лучи. В тот же миг исчезает серебристо-жемчуж­ное сияние, гаснут звезды. Словно на заре, поют петухи, возвещая о наступлении дня. Вся природа опять оживает.

Солнце снова принимает вид серпа, но теперь уже повернутого выпуклостью в другую сто­рону, как серп «молодой» Луны. Серп увеличи­вается, и уже через час в небе все как обычно.

Солнечное затмение — очень величествен­ное и красивое явление природы. Никакого вреда растениям, животным и человеку оно, конечно, причинить не может.

Но не так думали люди в далеком прошлом.

Солнечное затмение знакомо человеку с глу­бочайшей древности. Но люди не знали, отчего оно происходит. Панический страх вызывало у людей неожиданное, таинственное исчезно­вение лучезарного светила. В угасании Солнца среди бела дня они видели проявление неведо­мых, сверхъестественных сил. У восточных народов существовало поверье, что во время затмения некое злое чудовище пожирает Солнце.

Отголоски этих древних представлений человека встречались и в сравнительно недав­нее время. Так, в Турции во время затмения 1877 г. перепуганные жители стреляли из ружей в Солнце, желая прогнать шайтана (злого духа), пожиравшего, по их мнению, Солнце.

В русских летописях мы находим многочис­ленные упоминания о затмениях. В Ипать­евской летописи, например, говорится о затме­нии, упоминаемом в «Слове о полку Игореве».

Это затмение Солнца произошло в 1185 г. оно было полным в Новгороде и Ярославле. Князь Игорь со своей дружиной был в это вре­мя на р. Донце, где затмение было неполным (была закрыта лишь часть солнечного диска). Летописец высказывает убеждение, что это зат­мение оказалось причиной поражения Игоря в битве с половцами.

И даже тогда, когда действительная при­чина солнечных затмений была уже известна ученым, затмение все-таки часто вызывало у населения страх. Люди считали, что затмение послано богом и предвещает конец мира, голод, несчастье. Эти суеверные представления сеяли среди народа служители религиозных культов, чтобы держать народные массы в повиновении.

Передовые люди разных времен старались развеять у народа страх, вызываемый затме­ниями. Например, Петр I обращался к уче­ным и должностным лицам с просьбой принять участие в распространении правильного объяс­нения ожидавшегося 1 мая 1706 г. солнечного затмения. Известно его письмо к адмиралу Головину, в котором он писал: «Господин ад­мирал. Будущего месяца в первый день будет великое солнечное затмение. Того ради изволь сие поразгласить в наших людях, что когда оное будет, дабы за чудо не поставили. Понеже, когда люди про то ведают преже, то не есть уже чудо».

В нашей Советской стране правильное науч­ное объяснение различных явлений природы дошло до самых отдаленных уголков. И теперь у нас едва ли найдется такой человек, у которого солнечное и лунное затмения вызывали бы страх.

Что же такое солнечное затмение?

Нам часто приходится наблюдать, как в яс­ный, солнечный день тень от облака, подгоняе­мого ветром, пробегает по земле и достигает того места, где мы находимся. Облако скрывает от нас Солнце. Между тем другие места, нахо­дящиеся вне этой тени, остаются освещенными Солнцем.

Во время  солнечного  затмения  между  нами и Солнцем проходит Луна и скрывает его от нас. Рассмотрим подробнее условия, при кото­рых может наступить затмение Солнца.

Наша планета Земля, вращаясь в течение суток вокруг своей оси, одновременно движет­ся вокруг Солнца и за год делает полный оборот. У Земли есть спутник — Луна. Луна движет­ся вокруг Земли и полный оборот совершает за 29¹/₂ суток.

Взаимное расположение этих трех небесных тел все время меняется. При своем движении вокруг Земли Луна в определенные периоды времени оказывается между Землей и Солнцем. Но Луна — темный, непрозрачный твердый шар. Оказавшись между Землей и Солнцем, она, словно громадная заслонка, закрывает собой Солнце. В это время та сторона Луны, которая обращена к Земле, оказывается темной, неосве­щенной. Следовательно, солнечное затмение мо­жет произойти только во время новолуния. В полнолуние Луна проходит от Земли в стороне, противоположной Солнцу, и может попасть в тень, отбрасываемую земным шаром. Тогда мы будем наблюдать лунное затмение.

Среднее расстояние от Земли до Солнца со­ставляет 149,5 млн. км, а среднее расстояние от Земли до Луны — 384 тыс. км.

Чем ближе предмет, тем большим он нам кажется. Луна по сравнению с Солнцем ближе к нам 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. Луна, таким образом, может закрыть от нас Солнце.

Однако расстояния Солнца и Луны от Земли не остаются постоянными, а слегка изменяются. Происходит это потому, что путь Земли вокруг Солнца и путь Луны вокруг Земли — не окруж­ности, а эллипсы. С изменением расстояний между этими телами изменяются и их видимые размеры.

Если в момент солнечного затмения Луна находится в наименьшем удалении от Земли, то лунный диск будет несколько больше сол­нечного. Луна целиком закроет собой Солн­це, и затмение будет полным. Если же во время затмения Луна находится в наиболь­шем удалении от Земли, то она будет иметь несколько меньшие видимые размеры и за­крыть Солнце целиком не сможет. Останется незакрытым светлый ободок Солнца, который во время затмения будет виден как яркое то­ненькое кольцо вокруг черного диска Луны. Такое затмение называют кольцеобразным. Казалось бы, солнечные затмения должны случаться ежемесячно, каждое новолуние. Однако этого не происходит. Если бы Земля и Луна двигались в одной плоскости, то в каждое новолуние Луна действительно оказыва­лась бы точно на прямой линии, соединяющей Землю и Солнце, и происходило бы затмение.

На самом деле Земля движется вокруг Солнца в одной плоскости, а Луна вокруг Земли — в другой. Эти плоскости не совпадают. Поэтому часто во время новолуний Луна проходит либо выше Солнца, либо ниже.

Видимый путь Луны на небе не совпадает с тем путем, по которому движется Солнце. Эти пути пересекаются в двух противополож­ных точках, которые называются узлами лунной орбиты. Вблизи этих точек пути Солнца и Луны близко подходят друг к другу. И только в том случае, когда новолуние происходит вблизи узла, оно сопровождается затмением.

Затмение будет полным или кольцеобраз­ным, если в новолуние Солнце и Луна будут находиться почти в узле. Если же Солнце в мо­мент новолуния окажется на некотором расстоя­нии от узла, то центры лунного и солнечного дисков не совпадут и Луна закроет Солнце лишь   частично.   Такое   затмение   называется частным.

Луна перемещается среди звезд с запада на восток. Поэтому закрытие Солнца Луной начинается с его, западного, т. е. правого, края. Степень закрытия называется у астрономов фазой затмения.

Ежегодно бывает не менее двух солнечных затмений. Так было, например, в 1952 г.: 25 февраля — полное (наблюдалось в Африке, Иране, СССР) и 20 августа — кольцеобразное (наблюдалось в Южной Америке). А вот в 1935 г. было пять солнечных затмений. Это наибольшее число затмений, которое может быть в течение одного года.

Трудно представить себе, что солнечные затмения происходят так часто: ведь каждому из нас наблюдать затмения приходится чрезвы­чайно редко. Объясняется это тем, что во время солнечного затмения тень от Луны падает не на всю Землю. Упавшая тень имеет форму почти круглого пятна, поперечник которого может достигать самое большее 270 км. Это пятно покроет лишь ничтожно малую долю земной поверхности. В данный момент только на этой части Земли и будет видно полное солнечное затмение.

Луна движется по своей орбите со скоростью около 1 км/сек, т. е. быстрее ружейной пули. Следовательно, ее тень с большой скоростью движется по земной поверхности и не может надолго закрыть какое-то одно место на земном шаре. Поэтому полное солнечное затмение ни­когда не может продолжаться более 8 минут.

В нынешнем столетии наибольшая про­должительность затмений была в 1955 г. и будет в 1973 г. (не более 7 минут).

Таким образом, лунная тень, двигаясь по Земле, описывает узкую, но длинную полосу, на которой последовательно наблюдается пол­ное солнечное затмение. Протяженность полосы полного солнечного затмения достигает не­скольких тысяч километров. И все же пло­щадь, покрываемая тенью, оказывается незначительной по сравнению со всей поверхностью Земли. Кроме того, в полосе полного затмения часто оказываются океаны, пустыни и мало­населенные районы Земли.

Вокруг пятна лунной тени располагается область полутени, здесь затмение бывает част­ным. Поперечник области полутени составляет около 6—7 тыс. км. Для наблюдателя, который будет находиться вблизи края этой области, лишь незначительная доля солнечного диска покроется Луной. Такое затмение может вооб­ще пройти незамеченным.

Можно ли точно предсказать наступление затмения? Ученые еще в древности установи­ли, что через 6585 дней 8 часов, что составляет 18 лет 11 дней 8 часов, затмения повто­ряются.

Происходит это потому, что именно через такой промежуток времени расположение в пространстве Луны, Земли и Солнца повто­ряется. Этот промежуток был назван саросом, что значит повторение.

В течение одного сароса в среднем бывает 43 солнечных затмения, из них 15 частных, 15 кольцеобразных и 13 полных.

Прибавляя к датам затмений, наблюдавшихся в течение одного сароса, 18 лет 11 дней и 8 часов, мы смо­жем предсказать наступление затмений и в буду­щем. Например, 25 февраля 1952 г. произошло

солнечное   затмение. Оно   повторится 7 марта 1970 г., затем 18 марта 1988 г. и т. д.

Однако в саросе содержится не целое число дней, а 6585 дней и 8 часов. За эти 8 часов Зем­ля повернется на треть оборота и будет обра­щена к Солнцу уже другой частью своей по­верхности. Поэтому следующее затмение будет наблюдаться в другом районе Земли. Так, поло­са затмения 1952 г. прошла через Центральную Африку, Аравию, Иран, СССР. Затмение же 1970 г. будет наблюдаться как полное только жителями Мексики и Флориды.

В одном и том же месте Земли полное сол­нечное затмение наблюдается один раз в 250— 300 лет.

Как видите, предсказать день затмения очень легко. Предсказание же точного времени его наступления и условий его видимости — труд­ная задача; чтобы решить ее, астрономы в те­чение нескольких столетий изучали движение Земли и Луны. В настоящее время затмения предсказывают очень точно. Ошибка в предска­зании момента наступления затмения не пре­восходит 2—4 секунд.

Крупнейший в мире специалист по теории затмений — директор Пулковской обсерватории, акад. А. А. Михайлов.

Точным вычислением можно восстановить время и условия видимости какого-нибудь затмения, наблюдавшегося в той или другой мест­ности в древние времена. Если затмение это сопоставлено в летописи с каким-нибудь истори­ческим событием, то мы можем точно определить дату этого события. Древнегреческий историк Геродот указывал, что во время битвы между лидийцами и мидянами произошло (неполное) солнечное затмение. Оно так поразило сражав­шихся, что положило конец войне. Историки колебались относительно времени этого собы­тия, они относили его ко времени между 626 и 583 гг. до н. э.; астрономическое же вычисле­ние точно показывает, что затмение, а следова­тельно, и битва происходили 28 мая 585 г. до н. э. Установление точной даты этой битвы пролило свет и на хронологию некоторых дру­гих исторических событий. Так астрономы оказали большую помощь историкам.

Астрономы вычислили условия видимости солнечных затмений на много лет вперед. Последнее затмение, доступное для наблю­дений в европейской части СССР, было 15 фе­враля 1961 г. Следующее затмение будет наблюдаться здесь только в 2126 г. До этого, правда, будет 4 полных солнечных затмения, но полоса видимости их пройдет в пределах СССР лишь через труднодоступные районы Сибири и Арктики.

Без Солнца невозможна жизнь на нашей планете, поэтому детальное изучение его строе­ния представляет очень важную задачу. Во время полного солнечного затмения ведутся наблюдения внешних слоев солнечной атмосфе­ры — хромосферы и короны. Солнечная коро­на — это чудесное серебристо-жемчужное лучи­стое сияние, которое видно, когда черный диск Луны закрывает собой ослепительно яркую поверхность Солнца. В обычное время яркий солнечный свет мешает наблюдать слабое сия­ние короны. Внутренняя часть короны — более яркая, внешняя — менее яркая, отдельные ее лучи прослеживаются на расстоянии 3 млн. км и более от Солнца.

Солнечная корона излучает также электри­чески заряженные частицы. Влетая в нашу атмо­сферу, они изменяют ее физическое состояние и вызывают помехи в радиосвязи. Поэто­му во время затмений ведутся наблюдения за верхними слоями нашей атмосферы — за ионо­сферой.

Во время полного и частного затмения очень важно точно отмечать начало и конец его. Эти данные позволят сравнить предва­рительно вычисленные начало и конец затмения с действительным и помогут уточнить теорию движения Луны. В местах, близких к границе тени и полутени, отметки начала и конца затме­ния помогут также проверить и уточнить тео­рию предвычислений затмений.

Для наблюдений затмений Солнца астроно­мам подчас приходится отправляться в далекие экспедиции. Так, например, в 1947 г. экспеди­ция советских астрономов и физиков ездила в Бразилию. А в полосу видимости кольцеобраз­ного затмения 31 июля 1962 г. группе совет­ских астрономов пришлось пробираться на вездеходах сквозь африканские джунгли в далекой Республике Мали.

Затмение продолжается всего несколько минут. Чтобы лучше использовать их, астро­номы широко используют фотографию. Во вре­мя затмения 1936 г. был применен способ «удли­нения» времени полной фазы затмения. В наб­людении этого затмения участвовали 28 экспеди­ций. Полоса полной фазы затмения пролегала от берегов Черного моря до Дальнего Востока. Лунная тень прошла это расстояние за 2 часа. Эк­спедиции были размещены вдоль полосы затме­ния. Это позволило сфотографировать все измене­ния, которые произошли за это время в короне Солнца. Чтобы удобнее было сравнивать фото­снимки, полученные в разное время, исполь­зовались совершенно однотипные приборы, стан­дартные коронографы — фотографические ка­меры, с помощью которых получают снимки Солнца и короны в большом масштабе.

Этот способ «удлинения» времени полной фазы оказался удачным и в дальнейшем при­менялся в наблюдениях всех затмений, полоса видимости которых проходила по территории СССР.

Но теперь есть и другой путь увеличения продолжительности полной фазы затмения: использование реактивной авиации. На самолете ТУ-104 была оборудована «летающая об­серватория», и в день затмения 15 февраля 1961 г. самолет поднялся выше облаков и по­мчался вслед за тенью Луны. Так было про­длено время наблюдения полной фазы на 75 секунд.

Любоваться картиной затмения самим участ­никам экспедиций не удается. Они всецело по­глощены работой у своих инструментов: про­изводят все операции с фотоаппаратами, сме­няют светофильтры, записывают показания при­боров и часто не имеют возможности даже взгля­нуть на небо.

А между тем вокруг раскрывается необыкно­венная по своей красоте картина. Она остав­ляет неизгладимое впечатление. Солнечное зат­мение сопровождается рядом очень любопытных явлений в окружающей природе. По мере умень­шения светящегося серпа Солнца тени от раз­ных предметов делаются более резкими. Когда Солнце будет иметь вид узкого серпа, у предметов, расположенных параллельно это­му серпу, тени станут особенно резки, а полутеней почти не будет. При других поло­жениях предметов относительно серпа Солнца тени будут несимметричными (это легко заме­тить по тени от растопыренных пальцев руки).

За несколько десятков секунд до момента полного затмения, а также после его окончания по поверхности Земли проносятся волнообраз­ные, так называемые «бегущие» тени. Они напо­минают рябь на воде. Это струйки воздуха, освещенные тонким, но ярким пучком солнеч­ных лучей.

В самый момент затмения кругом по гори­зонту наблюдается красновато-оранжевое сия­ние — заревое кольцо.

Во время затмения очень интересно наблю­дать за животными: они ведут себя необыч­но — проявляют беспокойство. Например, во время затмения 1936 г. полевые мыши, вместо того чтобы скрываться от приближающегося человека, в смятении направлялись к нему как бы в поисках защиты.

Солнечное затмение может дать богатый мате­риал для наблюдений юным любителям при­роды. Учащимся совсем нетрудно организовать очень интересные наблюдения за атмосферными явлениями, сопровождающими затмение. В част­ности, можно вести наблюдения за изменениями температуры воздуха, влажности, атмосферного давления, окраски облаков. Фотолюбители смо­гут получить снимки частных фаз, полной фазы и окружающего ландшафта. С программой возможных наблюдений подробно можно озна­комиться в «Постоянной части» Астрономиче­ского календаря ВАГО (Физматгиз, 1962).

Если вам когда-нибудь представится слу­чай наблюдать полное солнечное затмение, не пропустите его. Только помните: смотреть на Солнце во время частной фазы простым глазом или в бинокль нельзя, можно испортить зре­ние. Смотреть надо через закопченное стекло или проявленную на полном свету фотографи­ческую пластинку. На солнечную же корону можно смотреть без всяких стекол, но ее лучше видно в бинокль.

К числу «необыкновенных» небесных явле­ний относятся также лунные затмения. Происхо­дят они так. Полный светлый круг Луны начи­нает темнеть у своего левого края, на лунном диске появляется круглая бурая тень, она про­двигается все дальше и дальше и примерно через час покрывает всю Луну. Луна меркнет и становится красно-бурого цвета.

Лунные затмения, как мы уже говорили, происходят потому, что во время полнолуния между Луной и Солнцем находится Земля, кото­рая перехватывает солнечные лучи, и на Луну они не попадают.

Диаметр Земли больше диаметра Луны почти в 4 раза, а тень от Земли даже на расстоя­нии Луны от Земли более чем в 2¹/₂ раза пре­восходит размеры Луны. Поэтому Луна может целиком погрузиться в земную тень. Полное лунное затмение гораздо продолжительнее сол­нечного: оно может длиться 1 час 40 минут.

По той же причине, по которой солнечные затмения бывают не каждое новолуние, лунные затмения происходят не каждое полнолуние. Наибольшее число лунных затмений в году— 3, но бывают годы совсем без затмений; таким был, например, 1951 год.

Лунные затмения повторяются через тот же промежуток времени, что и солнечные. В тече­ние этого промежутка, в 18 лет 11 дней 8 часов (сарос), бывает 28 лунных затмений, из них 15 частных и 13 полных. Как видите, число лунных затмений в саросе значительно мень­ше солнечных, и все же лунные затмения можно наблюдать чаще солнечных. Это объ­ясняется тем, что Луна, погружаясь в тень Земли, перестает быть видимой на всей не освещенной Солнцем половине Земли. Значит, каждое лунное затмение видно на зна­чительно большей территории, чем любое солнечное.

Затмившаяся Луна не исчезает совершенно, как Солнце во время солнечного затмения, а бывает слабо видимой. Происходит это потому, что часть солнечных лучей проходит сквозь зем­ную атмосферу, преломляется в ней, входит внутрь земной тени и попадает на Луну. Так как красные лучи спектра менее всего рассеива­ются и ослабляются в атмосфере, Луна во время затмения приобретает медно-красный или бу­рый оттенок.

• СОЛНЦЕ
• Спокойное Солнце     Намного ли больше света дает Земле Солнце по сравнению с Луной и Сириусом?
• Солнечная активность
• Солнечные и лунные затмения