VI.3. Затмения

В явлении затмения участвуют три небесных тела: Солнце, планета и спутник планеты (для Земли — Луна; для Юпитера, Са­турна и других планет — их спутники).

Оптические затмения — это явление, когда диск одного небес­ного тела временно закрывает — частично или полностью — диск другого, более удаленного тела. К ним относятся затмения Солнца Луной, прохождение спутников планет по диску своих планет, пок­рытие звезд и планет Луной.

Физические затмения — это явления, когда одно несамосветя­щееся небесное тело попадает в тень, отбрасываемую в пространстве

другим, также несамосветящимся телом (затмения Луны, затмения других естественных и искусственных спутников планет).

Затмения бывают солнечные (частное, полное, кольцеообраз-ное) и лунные (частное и полное). Кольцеобразных затмений Луны быть не может.

VI.3.1. Природа и виды солнечных затмений

В своем движении вокруг Земли Луна периодически — частично или полностью — заслоняет Солнце. Такие явления называются сол­нечными затмениями. Солнечные затмения бывают только при но­волуниях, когда Луна проходит между Солнцем и Землей, но далеко не всегда, поскольку Луна может отходить от эклиптики на 5°09\ а диаметры солнечного и лунного дисков близки к 0,5°.

В тех районах Земли, которые попадают в область полной тени Луны, наблюдается полное солнечное затмение. Луна целиком за­крывает солнечный диск, среди дня небо темнеет, и на нем могут появиться яркие звезды и планеты. Зона, где может наблюдаться полное солнечное затмение, охватывает узкую полосу на поверх-ности Земли шириной не больше 300 км. Поэтому в каждом данном месте полные солнечные затмения довольно редки.

Из-за вращения Земли вокруг своей оси и обращения вокруг Солнца, а также движения Луны вокруг Земли тень Луны с высокой скоростью движется по земной поверхности. Максимальная про­должительность полной фазы затмения в данном месте не превышает 7,5 минут.

Во время полного солнечного затмения можно наблюдать сол­нечную корону. Ее составляют самые внешние области солнечной атмосферы. Форма и размеры короны изменяются в ходе 11-летнего цикла солнечной активности: при минимуме солнечных пятен она имеет более правильную форму. Часто в короне можно заметить длинные светлые лучи (стримеры), а на полюсах — более короткие полярные щеточки. Фантастическое впечатление производят яркие, розоватого цвета протуберанцы, выступающие на солнечном нимбе

и напоминающие петли и жгуты из светящегося газа. Когда Луна почти полностью покрывает солнечный диск, он тем не менее может проступать между лунными горами и долинами в виде ярких точек, называемых "четками Бейли". Перед наступлением полного за­тмения и в конце него может вспыхнуть узкая, не покрытая Луной часть фотосферы. Это явление носит название "Бриллиантовое коль-

Линейный диаметр Луны в 400 раз меньше солнечного, поэтому, освещаемая Солнцем, она отбрасывает в пространство сходящийся конус тени и окружающий его расходящийся конус полутени (рис. VІ.4). Когда эти конусы пересекаются с земной поверхностью, на ней происходят солнечные затмения. Из мест земной поверхности, ока­завшихся в лунной тени (точка А на рис. VI.4), видно полное солнеч­ное затмение — там Солнце полностью закрыто Луной. В это же

время в местах, расположенных в лунной полутени (точки В и С), происходит частное солнечное затмение: из южной зоны (С) полу­тени видна закрытой северная (верхняя) часть солнечного диска, а из северной зоны (В) — южная (нижняя) его часть.

За границей лунной полутени на земной поверхности (точка D) затмения не происходит.

Фаза Ф солнечного затмения измеряется отношением закрытой части d диаметра солнечного диска ко всему его диаметру d©:

ф = 1_

а вычисляется по радиусу лунного R^ и солнечного Rq дисков и видимому угловому расстоянию /3 между их центрами (рис. VI.5):

2RQ

Лунная тень и полутень на земной поверхности имеют вид оваль­ных пятен. Из-за движения Луны с запада к востоку ее тень и полу-

фаза затмения оканчивается, быстро светлеет, исчезают звезды, пла­
неты и корона.

Наибольшая продолжительность полной фазы затмения при максимальном диаметре лунной тени D = 270 км возможна лишь в экваториальной зоне Земли и составляет 7 минут 31 секунду. Но условия для таких продолжительных полных затмений наступают крайне редко: с VII века н.э. до XXIII столетия не было и не будет ни одного такого затмения.

С несколько меньшей продолжительностью полные солнечные затмения в XX столетии были: 1) 8 июня 1937 года — 7 минут 4 секунды — полоса полной фазы: Тихий океан, Южная и Централь­ная Америка; 2) 20 июня 1955 — 7 минут 8 секунд — Индийский океан, Филлипинские острова, Тихий океан; 3) 30 июня 1973 — 7 минут 10 секунд — Центральная Африка. Ближайшее солнечное за­тмение продолжительностью 7 минут 29 секунд произойдет 16 июля 2186 года.

Наибольшая продолжительность кольцеобразной фазы солнеч­ного затмения достигает 12 минут 20 секунд, а частного затмения — 3,2 часа. Но подавляющее большинство затмений длится до 2,5 часа, а их полная или кольцеобразная фаза — всего 2-3 минуты.

С момента вступления лунной тени на нашу планету до момента схода тени с нее проходит от одного до трех с половиной часов, за которые лунная тень пробегает путь от 6000 до 12000 км, и в разных местах земной поверхности затмение происходит в различные мо­менты времени. Оно начинается в западных районах при восходе Солнца и заканчивается на востоке при его заходе. Общая про­должительность частного солнечного затмения на Земле может достигать 6 часов.

V.3.3. Условия наступления солнечных затмений

При новолуниях, происходящих вдали от лунных узлов, солнеч­ные затмения невозможны: Луна проходит на небе ниже (южнее) или выше (севернее) Солнца. И только при новолуниях вблизи лунных

узлов наступают частные и полные или кольцеобразные_чсолнечные затмения. Чтобы произошло частное затмение, необходимо видимое касание солнечною и лунного дисков, диаметры которых близки к 0,5° и, следовательно, угловое расстояние межу центрами дисков /Jo -0,5° (рис. VI.8). Однако параллактическое смещение Луны может достигать 1град, поэтому из ряда мест земной поверхности касание дисковбудет видно даже при истинном расстоянии беттаo=0,5^e + 1град =1,5°. Расстояние I от Солнца до лунных узлов для наибольших и наименьших диаметров дисков обоих светил в этот момент составля­ет от 18 До 16град. Следовательно, частные солнечные затмения могут произойти при новолуниях, наступающих не далее 18^е от лунных узлов, а при расстояниях менее 16° солнечные затмения происходят обязательно.

При полных и кольцеобразных солнечных затмениях истинное расстояние между центрами дисков светил определяется только

параллаксом Луны (1°), так как видимые центры дисков совпадают. Тогда при наименьших диаметрах дисков 1 = 10°, а при наибольших — 1= 11,5°. Значит, эти затмения происходят в ново­луния, наступающие не далее 11,5° от лунных узлов, и чем ближе к узлу происходит затмение, тем больше его фаза и продолжитель­ность.

Дуга эклиптики, в пределах которой происходят солнечные за­тмения, называется зоной солнечных затмений. По обе стороны от лунного узла она имеет протяженность 32-36° (для частных за­тмений). Солнце, ежесуточно смещаясь по эклиптике примерно на 1град, находится в этой зоне примерно 32-36 суток, на протяжении которых обязательно наступает хотя бы одно новолуние, а иногда — два (вблизи краев зоны), так как они чередуются через синодический месяц (S = 29,53 суток).

Луна находится в зоне солнечных затмений менее трех суток. Зона центральных солнечных затмений имеет протяженность 20-23°, Солнце находится в ней около 20-23 суток, а Луна — менее двух суток. Очевидно, что возможны одно или два подряд частных солнеч­ных затмения, но только одно полное.

VI.3.4. Природа и виды лунных затмений

Лунные затмения — это явление прохождения Луны сквозь зем­ную тень. Эта тень имеет форму сходящегося круглого конуса, окру­женного расходящейся полутенью (рис. VI.9).

В зависимости от гелиоцентрического расстояния Земли длина ее тени может быть различной — от 1360 тыс. км (Земля в перигелии) до 1407 тыс. км (Земля в афелии), а при среднем рассто­янии близко к 1383 тыс. км, т.е. всегда больше геоцентрического расстояния Луны. Ось земной тени лежит в плоскости земной орбиты, и поэтому тень и полутень проецируются на небо в виде кон­центрических кругов, центр которых находится на эклиптике в точ­ке, противоположной Солнцу. Следовательно, чтобы произошло