Солнечные и лунные затмения представляют собой одни из самых впечатляющих астрономических явлений, доступных для наблюдения с Земли. Эти события происходят, когда одно небесное тело временно заслоняет свет от другого или проходит через тень другого объекта. Понимание механики этих процессов открывает удивительный мир космической геометрии и позволяет предсказывать их с высокой точностью. Хотя они кажутся редкими, на самом деле в течение года на нашей планете происходит от двух до пяти солярных и до трех лунных затмений, но видимы они лишь в определенных регионах.
В основе этих явлений лежит точное выравнивание трех космических тел: Солнца, Земли и Луны. Когда наш естественный спутник оказывается между звездой и планетой, он отбрасывает тень на земную поверхность, вызывая солярное затмение. Если же Земля располагается между светилом и своим спутником, ее тень падает на лунный диск, что приводит к лунному затмению. Орбита Луны наклонена примерно на 5 градусов относительно плоскости орбиты Земли (эклиптики), поэтому такое выравнивание происходит не каждый месяц, а лишь в особые моменты, когда спутник пересекает плоскость эклиптики в новолуние или полнолуние.
Солнечные и лунные затмения: детальный разбор механики
Чтобы глубже понять природу этих космических шоу, необходимо рассмотреть каждый тип отдельно. Их классификация зависит от того, насколько полно одно тело перекрывает другое и в какую часть тени попадает наблюдаемый объект. Существует два основных типа тени: полная (умбра) и частичная (пенумбра).
Виды солярных затмений
Когда Луна проходит перед Солнцем, она отбрасывает на Землю тень, состоящую из темного центрального ядра (умбры) и более светлой внешней области (пенумбры). Наблюдатель, оказавшийся в определенной точке планеты, увидит один из следующих типов явления:
- Полное. Происходит, когда наблюдатель находится внутри умбры. Лунный диск полностью скрывает Солнце, небо темнеет, как в сумерках, и становится видна солнечная корона — жемчужное сияние внешней атмосферы звезды. Это самое редкое и зрелищное событие, длящееся всего несколько минут.
- Частное. Наблюдается, когда человек находится в области пенумбры. Спутник закрывает лишь часть солнечного диска. Небо при этом практически не темнеет, и без специальных защитных средств заметить такое явление сложно.
- Кольцеобразное. Возникает, когда Луна находится в апогее — наиболее удаленной точке своей эллиптической орбиты. Ее видимый диаметр становится меньше солнечного, и она не может полностью закрыть звезду. Вокруг темного лунного диска остается яркое светящееся кольцо.
Наблюдение за Солнцем без специальных защитных фильтров чрезвычайно опасно. Прямой взгляд на светило, даже частично скрытое, может привести к необратимому повреждению сетчатки глаза и потере зрения.
Классификация лунных затмений
Лунное затмение происходит в полнолуние, когда спутник входит в тень, отбрасываемую Землей. Поскольку тень нашей планеты значительно больше диска спутника, это событие видно со всего ночного полушария Земли и длится гораздо дольше солярного — до нескольких часов.
- Полное. Луна целиком погружается в земную умбру. При этом она не исчезает с неба, а приобретает багровый или темно-красный оттенок. Этот эффект известен как «Кровавая Луна». Причиной тому служат солнечные лучи, которые проходят по касательной к земной атмосфере, рассеиваются в ней и окрашивают лунную поверхность в красноватые тона.
- Частное. Спутник входит в земную умбру лишь частично. На лунном диске видна отчетливая темная область, медленно перемещающаяся по его поверхности.
- Полутеневое. Луна проходит только через пенумбру — внешнюю, более светлую часть земной тени. Яркость спутника уменьшается незначительно, и такое явление очень трудно заметить невооруженным глазом.
Цикличность и предсказания
Древние цивилизации заметили, что затмения повторяются с определенной периодичностью. Наиболее известный цикл называется Сарос. Его продолжительность составляет примерно 18 лет, 11 дней и 8 часов. По истечении этого периода взаимное расположение Солнца, Земли и Луны практически полностью повторяется, и последовательность затмений начинается заново, но со сдвигом по долготе примерно на 120 градусов. Это позволяет астрономам с высокой точностью предсказывать будущие события на столетия вперед.
Этот цикл возникает из-за соизмеримости трех периодов обращения спутника: синодического (от новолуния до новолуния), драконического (между двумя последовательными прохождениями через один и тот же узел орбиты) и аномалистического (между двумя последовательными прохождениями через перигей). Совпадение этих циклов и порождает Сарос, который был известен еще вавилонским астрономам.
Практические аспекты: как и где наблюдать
Подготовка к наблюдению — ключевой аспект для получения ярких впечатлений и обеспечения безопасности. Особенно это касается солярных явлений. Никогда не используйте для наблюдения за Солнцем обычные солнцезащитные очки, закопченное стекло или фотопленку — они не защищают от вредного инфракрасного и ультрафиолетового излучения.
Безопасное оборудование для наблюдения
- Специальные очки для затмений. Они имеют сертификацию ISO 12312-2 и блокируют 99,997% видимого света, а также вредное излучение.
- Сварочная маска. Подходит стекло с уровнем затемнения 14 DIN или выше.
- Телескоп или бинокль с апертурным фильтром. Специальный фильтр надевается на объектив прибора, уменьшая интенсивность света до безопасного уровня.
- Проекционный метод. Простейший способ — создать небольшое отверстие в листе картона и спроецировать изображение Солнца на другой лист (экран). Наблюдать нужно именно за проекцией, а не через отверстие.
Наблюдение за лунным затмением абсолютно безопасно для зрения и не требует специального оборудования. Его можно смотреть невооруженным глазом. Однако бинокль или небольшой телескоп позволят рассмотреть детали на поверхности спутника и лучше оценить изменение цвета во время полной фазы. Для астрофотографии потребуется камера с телеобъективом и штатив для фиксации на длительных выдержках.
Научное и культурное значение
В древности эти небесные события вызывали у людей страх и считались дурными предзнаменованиями. Их связывали с мифическими существами, пожирающими светила. С развитием науки отношение изменилось. Наблюдения за затмениями играли огромную роль в развитии астрономии.
Например, во время полного солярного затмения 1919 года экспедиция под руководством Артура Эддингтона получила экспериментальное подтверждение общей теории относительности Эйнштейна, зафиксировав искривление света далеких звезд гравитационным полем Солнца. Изучение солнечной короны, видимой только в эти моменты, помогает понять физические процессы, происходящие в атмосфере нашей звезды. Анализ света, прошедшего через земную атмосферу во время лунного затмения, дает информацию о ее составе и состоянии.
