Случайность небесной механики: почему происходит солнечное затмение?

25 октября Россию накрыло солнечное затмение. Самая ранняя запись об этом природном явлении появилась более 4000 лет назад. В Китае считалось, что его вызывает дракон, который пытается поглотить солнце. В те времена придворные астрономы должны были стрелять из лука, бить в барабаны и поднимать какофонию, какую только могли, чтобы напугать дракона и изгнать его прочь. Сегодня же затмение стало просто красивым зрелищем. Разбираемся, почему оно происходит и когда ожидать следующее.

В этот миг Луна оказывается между Землей и Солнцем. Она отбрасывает тень на нашу планету. Это случается только в фазу новолуния. Тот факт, что затмение вообще может произойти, является случайностью небесной механики и времени.

Конечно, подобное происходит не в каждое новолуние. Это связано с тем, что орбита Луны наклонена чуть более чем на 5 градусов по отношению к орбите Земли вокруг Солнца. По этой причине тень Луны обычно проходит либо над планетой, либо под ней.

Но, как правило, по крайней мере два раза в год новолуние выстраивается именно таким образом, чтобы затмить Солнце. Эта точка выравнивания называется узлом. Расстояние Луны от Земли — и, в меньшей степени, расстояние Земли от Солнца — определит, насколько полным будет центральное затмение.

Ученые используют эту возможность, чтобы изучить солнечную корону. Так, во время полного затмения 18 августа 1868 года французский астроном Пьер Жансен навел спектроскоп на протуберанцы и открыл новый химический элемент. Два английских астронома позже назвали его «гелием» от греческого слова «гелиос» (солнце). Газ не был идентифицирован на Земле до 1895 года.

Поскольку во время затмения солнечный свет блокируется, некоторые из более ярких звезд и планет можно наблюдать на затемненном небе. В таких условиях астрономы смогли проверить часть общей теории относительности Эйнштейна. Эта теория предсказывала, что свет от звезд за Солнцем будет определенным образом отклоняться от прямого пути, пока проходит мимо светила.

Существует три основных типа.

Полное

Это счастливая случайность природы. Диаметр Солнца составляет 1,3 млн км, что в 400 раз больше, чем у крошечной Луны. Но спутник также примерно в 400 раз ближе к Земле, чем к светилу. В результате, когда плоскости орбит пересекаются и расстояния благоприятно выравниваются, новая Луна полностью заглатывает диск Солнца. Такое затмение происходит примерно каждые 18 месяцев.

Его видно лишь с небольшого участка Земли, в центре лунной тени, когда та падает на планету. Небо становится очень темным, как будто наступила ночь. Чтобы произошло полное затмение, Солнце, Луна и Земля должны находиться на прямой линии.

Явление длится до 7 минут 31 секунды.

Частичное

Оно происходит, когда над нами мелькает только полутень. Так часть Солнца всегда остается в поле зрения. Какая именно — зависит от конкретных обстоятельств.

Обычно полутень накрывает планету над полярными областями. В таком случае в местах, расположенных далеко от полюсов, но все же в пределах зоны полутени, можно разглядеть не более чем узкий гребешок Солнца, скрытый Луной.

Кольцевое

Кольцевое затмение, хоть и редкое и удивительное зрелище, сильно отличается от полного. В этом случае небо также темнеет. Но происходит нечто вроде «поддельных сумерек», поскольку солнце все еще светит. Кольцевидное затмение является подвидом частичного, а не полного. Максимальная его продолжительность составляет 12 минут 30 секунд.

В момент зрелища кажется, будто Луна проходит по центру Солнца. Но спутник слишком мал, чтобы полностью закрыть диск светила, поэтому на небе вырисовывается яркое кольцо.

Из всех солнечных затмений около 28% являются полными, 35% — частичными; 32% — кольцевые; и только 5% — гибридные.

По данным Государственного музея истории космонавтики имени К.Э. Циолковского, следующее затмение Солнца произойдет 20 апреля 2023 года и будет полным, но его полоса по территории России не пройдет.

Через определенный промежуток времени затмение повторяется, и этот интервал известен как цикл сароса. Его обнаружили еще во времена первых халдейских астрономов около 28 столетий назад. «Сарос» означает «повторение». Он равняется 18 годам и 11⅓ дням (на сутки меньше или больше, в зависимости от количества прошедших високосных лет).

Эта треть дня в интервале приводит к тому, что путь каждого затмения серии смещается по долготе на треть пути вокруг Земли на запад по отношению к его предшественнику. После этого Луна и Солнце начинают новый цикл.

Похожее затмение произошло 14 октября 2004 года, а следующее придется на 4 ноября 2040-го.

━━━━━

Анастасия Дегтярева