Затмения

Затмения в астрономии

Источник раздела: Большая российская энциклопедия

ЗАТМЕ́НИЯ – астрономические явления, при которых одни небесные объекты экранируются другими, более близкими к наблюдателю. Затмения обусловлены движением небесных тел в пространстве и могут быть полными или частными, в зависимости от соотношения угловых размеров объектов. Затмения Луны и спутников других планет возникают вследствие падения на них тени планеты. На ряде планет наблюдаются полные затмения Солнца, вызываемые прохождением тени спутника по диску соответствующей планеты. Такое затмение на Земле вызывает Луна, на Юпитере – четыре крупнейших спутника, на Сатурне – Титан, на Уране – различные спутники (угловой размер даже малых спутников Урана превышает угловой размер видимого диска Солнца). На Марсе полных затмений Солнца не бывает, так как тени от Фобоса и Деймоса не достигают поверхности планеты. Частичное экранирование Солнца внутренними планетами (Меркурием и Венерой) называют прохождениями планеты по диску Солнца. Экранирование звёзд или планет диском Луны называется покрытием звёзд или планет Луной. Планеты также могут экранировать другую планету или звезду. В системах двойных и кратных звёзд происходит экранирование одной звезды другой, что вызывает ослабление их общего блеска. Из перечисленных явлений для наблюдений с Земли невооружённым глазом доступны лишь лунные (затмения Луны Землёй) и солнечные (затмения Солнца Луной) затмения.

История наблюдений затмений

Археологические исследования свидетельствуют о том, что затмения наблюдались на протяжении 3 тысяч лет. Жрецы, обладавшие астрономическими знаниями, умели предсказывать затмения. У всех народов, имевших письменность, солнечные и лунные затмения заносились в летописи, часто в сопоставлении с различными историческими событиями. Так, в Ипатьевской летописи описано солнечное затмение, случившееся при выступлении князя Игоря Святославича в поход против половцев. По Канонам (каталогам затмений) легко установить, что это полное солнечное затмение 1 мая 1185.

Многие годы основным источником сведений о затмениях был Канон затмений австрийского астронома Т. Оппольцера, изданный в 1887 и содержавший данные о 8000 солнечных затмениях и 5200 лунных затмениях на период с 1207 до н.э. по 2163 н.э. Последующие Каноны отличаются главным образом теориями, лежащими в основе вычислений. Обобщённый опыт работы нескольких поколений российских астрономов представлен в «Каноне солнечных затмений для России, 1000–2050» М. В. Лукашовой и Л. И. Румянцевой, опубликованный в 2002. Подробные данные об условиях видимости солнечных и лунных затмений помещаются в астрономических ежегодниках и специальных бюллетенях НАСА.

Причины наступления затмений

Земля вокруг Солнца и Луна вокруг Земли движутся по эллиптическим орбитам, а видимые угловые размеры Солнца и Луны близки и периодически изменяются в пределах от 29′20′′f до 33′30′′f для Луны и от 31′30′′f до 32′30′′f для Солнца. Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости орбиты Земли под углом около 5°9′.

Лунные затмения возникают потому, что конус тени Земли [math]\displaystyle{ S }[/math] в месте пересечения им лунной орбиты имеет поперечник, превышающий диаметр Луны в среднем в 2,7 раза (рис. 1, а). Лунные затмения достаточно продолжительны: до 3,8 ч, в среднем 2 ч. Такие затмения происходят только во время полнолуний, причём Луна должна находиться в области, простирающейся до 11° в обе стороны от каждого узла орбиты.

Рис.1. Расположение небесных тел при лунном (а) и солнечном (б – полном, в – кольцеобразном) затмениях.

Полное солнечное затмение возможно благодаря двум обстоятельствам: видимые угловые размеры Луны бывают больше видимых угловых размеров Солнца и во время новолуний Солнце, Луна и Земля могут находиться на одной прямой. Полное солнечное затмение происходит на Земле в среднем 1 раз в 1,5 года, а в одном и том же месте Земли – 1 раз в 300 лет. Через 1 млрд. лет полные солнечные затмения на Земле прекратятся: вследствие приливного взаимодействия с Землёй Луна ежегодно удаляется от Земли на 3 см, соответственно угловые размеры Луны постепенно уменьшаются. Солнечные затмения наблюдаются только при новолуниях. В данном месте Земли это явление достаточно редкое, так как Луна может отходить от плоскости эклиптики на 5°, что в 10 раз больше видимых угловых размеров Солнца и Луны. Вблизи каждого из узлов имеется зона солнечных затмений, простирающаяся по эклиптике на 16–18° в обе стороны от узла.

Солнечные затмения могут быть разных типов.

• Частное затмение – конус лунной тени не вступает на Землю, по поверхности Земли проходит лишь лунная полутень в области [math]\displaystyle{ S_3 }[/math]; солнечный диск закрыт лишь с одного края.
• Полное затмение – по поверхности Земли проходит лунная тень областью конуса тени [math]\displaystyle{ S_1 }[/math] (рис. 1, б); на короткое время солнечный диск закрывается полностью.
• Кольцеобразное затмение – по Земле проходит лунная тень областью конуса тени [math]\displaystyle{ S_2 }[/math] (рис. 1, в); остаётся открытой узкая полоса вдоль края солнечного диска.
• Кольцеобразно-полное затмение – вершина конуса тени проходит близко к поверхности Земли; в области [math]\displaystyle{ S_1 }[/math] наблюдается полное затмение, в области [math]\displaystyle{ S_2 }[/math] – кольцеообразное.
• Нецентральное полное затмение – аналог полного затмения, но ось конуса тени не вступает на Землю.
• Нецентральное кольцеобразное затмение – аналог кольцеобразного затмения, но ось конуса тени не вступает на Землю.

Периодичность затмений

Солнечные и лунные затмения происходят группами. Если солнечные затмения произошли во время двух последовательных новолуний на краях области затмений, то промежуточное полнолуние обязательно должно сопровождаться лунным затмением. Наибольшее число затмений в году равно семи: из них 5 солнечных и 2 лунных (что наблюдалось, например, в 1935) или 4 солнечных и 3 лунных (1917). Наименьшее число затмений в году равно двум, оба обязательно солнечные (например, 1933). Наступление солнечных затмений зависит от трёх периодов: смены лунных фаз (синодический месяц, [math]\displaystyle{ S }[/math] = 29,25–29,83 суток), возвращения Луны к одному из лунных узлов (драконический месяц, [math]\displaystyle{ S_D }[/math] = 27,21 суток) и возвращения Солнца к одному и тому же узлу (драконический год, [math]\displaystyle{ T_D }[/math] = 346,6 суток). Между этими периодами существует близкая соизмеримость: 223 [math]\displaystyle{ S }[/math] = 6585,32 суток; 224 [math]\displaystyle{ S_D }[/math] = 6585,36 суток; 19 [math]\displaystyle{ T_D }[/math] = 6585,78 суток. Период в 6585,3 суток (около 18 лет) называется сарос. Все затмения, которые имели место в течение сароса, повторяются в течение следующих саросов в прежней последовательности. Дробное число суток в саросе объясняет тот факт, что аналогичные затмения, происходящие через 6585,3 суток, наблюдаются в другом месте Земли: за 0,3 суток Земля повернётся вокруг оси на 120°, поэтому и лунная тень пробежит на 120° западнее.

Наблюдения затмений

Тень, отбрасываемая Луной и Землёй, не имеет резкой границы вследствие того, что Солнце обладает значительными угловыми размерами. Моменты наступления лунных затмений выражены нечётко. Потемнение Луны, вызываемое полутенью, происходит медленно, почти незаметно для глаза. Во время затмения Луна обычно продолжает быть слабо видимой, что объясняется освещением Луны светом, отражённым от земной атмосферы. Яркость и цвет диска Луны (чаще всего красно-бурый) определяются состоянием земной атмосферы. Лунные затмения видны одновременно на всём полушарии Земли, где Луна находится над горизонтом, поэтому в данном месте они наблюдаются достаточно часто.

Наибольшей фазой солнечного затмения называют долю диаметра Солнца, покрытого лунным диском. Моменты касания видимых дисков Луны и Солнца называются контактами: [math]\displaystyle{ T_1 }[/math] и [math]\displaystyle{ T_4 }[/math] – моменты внешних касаний, соответствующие началу и концу частных фаз, [math]\displaystyle{ T_2 }[/math] и [math]\displaystyle{ T_3 }[/math] – моменты внутренних касаний, соответствующие началу и концу полной фазы затмения. Примерно 2/3 солнечных затмений – частные. За 1 год может произойти 5 солнечных затмений, но в этом случае все они будут частными; минимальное число солнечных затмений в году – 2, и оба они могут быть полными (например, затмений 17 апреля и 10 октября 1912).

Полное солнечное затмение представляет собой впечатляющее зрелище. Лунная тень проходит по Земле с запада на восток со скоростью порядка 1 км/с, прочерчивая полосу шириной менее 270 км. Западные и восточные границы видимости затмения на Земле формируют области, в которых начало и конец затмения наблюдаются при восходе и заходе Солнца. Чёрное пятно лунной тени окружено широкой размытой полутенью диаметром около 7000 км, определяющей регионы частного затмения на Земле. Максимальная продолжительность полной фазы достигается в экваториальных областях и составляет 7,5 минут, частного затмения – около 3,5 часов.

Последовательные фазы полного солнечного затмения (рис. 2) показывают уменьшение ширины яркого солнечного серпа до полного исчезновения. За несколько секунд до наступления полной фазы наблюдается так называемое бриллиантовое кольцо (рис. 3): на фоне тёмного диска, очерченного тонкой светлой полосой, сияет последний открытый участок солнечной поверхности. При полной фазе на потемневшем небе (освещённость может снижаться до уровня астрономических сумерек) появляются наиболее яркие звёзды и планеты, а вокруг лимба (края) Луны вспыхивает серебристо-жемчужное сияние солнечной короны. Вблизи контактов [math]\displaystyle{ T_2 }[/math] и [math]\displaystyle{ T_3 }[/math] над восточным и западным лимбом Солнца на несколько секунд вспыхивает тонкая пурпурная полоска хромосферы Солнца. Во время полной фазы во внутренних областях коронального пространства наблюдаются пурпурные протуберанцы, цвет которых в основном обусловлен свечением в красной и голубой линиях нейтрального водорода. На видимом диске Луны видны детали лунной поверхности, освещённые светом, отражённым от дневной стороны Земли. Вдоль горизонта может наблюдаться оранжево-лимонное заревое кольцо (рис. 4). По окончании полной фазы вновь появляется серповидный край Солнца и затмение переходит в частную фазу, которая длится менее 1,5 ч.

Рис. 2. Последовательные фазы полного солнечного затмения.

Рис. 3. «Бриллиантовое кольцо».

Рис. 4. Вид горизонта при полном солнечном затмении (29 марта 2006, Кавказ). Фото А. О. Юферева

С появлением сверхзвуковых самолётов, скорость которых достигает скорости движения лунной тени по земной поверхности, открылась возможность значительного увеличения длительности наблюдения полной фазы затмения. Во время солнечного затмения 30.6.1973 продолжительность полной фазы для наблюдателей на борту англо-французского сверхзвукового самолёта «Конкорд», пролетевшего вдоль большей части полосы полной фазы, составила почти полтора часа.

Наблюдение Солнца невооружённым глазом ведёт к потере зрения, поэтому частные фазы затмения наблюдают сквозь специальные фильтры (ослабляющие свет Солнца в 10–100 тысяч раз), которые удаляют только после момента второго контакта [math]\displaystyle{ T_2 }[/math].

Значение затмений

Наблюдения затмений позволяют устанавливать даты исторических событий, корректировать их последовательность, сопоставлять различные системы летосчисления с современным календарём. Затмения спутников Юпитера в прошлом использовались для определения скорости света и географических долгот. Наблюдения затмений дают информацию об эволюции орбит Земли и Луны, о вращении Земли, физике Солнца, Земли и Луны. Наблюдения лунных затмений могут дать сведения о строении верхних слоёв земной атмосферы. Явления, сопровождающие полное солнечное затмение, важны также для физики межпланетной среды, поиска подтверждений теории относительности, гравитационных исследований. Сведения о солнечной короне, полученные во время полных солнечных затмений, легли в основу концепции корпускулярного излучения Солнца, развитой в середине 20 века. Любительские наблюдения полных солнечных затмений играют существенную роль в формировании научного мировоззрения общества, хотя возможность для таких наблюдений предоставляется крайне редко (см. карту).

Значение полных солнечных затмений в исследовании Солнца и относительно простая геометрия этих явлений привели к идее создания искусственных затмений Солнца: в 1930-х годах французский астроном Б. Лио предложил телескоп, получивший название коронографа Лио. Эти инструменты, установленные на высокогорных обсерваториях, позволили провести исследования внутренних областей солнечной короны. С 1960-х годах на борту космических обсерваторий работают коронографы, в которых используются специальные экраны, выполняющие роль искусственной Луны. Эксперимент «Искусственное солнечное затмение», предложенный советскими учёными Г. М. Никольским и А. И. Симоновым, был успешно реализован в 1975 во время совместного полёта космических кораблей «Аполлон» и «Союз». Корабль «Аполлон», поперечное сечение которого в первом приближении имело форму круга, играл роль Луны для наблюдателей, находившихся на корабле «Союз». Результаты программы стимулировали подготовку будущих экспериментов по моделированию искусственных солнечных затмений в космосе.

Литература статьи Большой российской энциклопедии

• Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии. 5-е изд. М., 2002.
• Лукашова М. В., Румянцева Л. И. Канон солнечных затмений для России, 1000–2050 гг. СПб., 2002.
• Никольский Г. М. Солнечная корона и межпланетное пространство. М., 1975.

Примечания

---

Астрология Возникновение астрологии и первоисточники :
Мифология и астрология : Космогонические мифы • Астральные мифы (солярные мифы, лунарные мифы) • Близнечные мифы •
Астролатрия • Альмагест • Тетрабиблос • Астрономика Базовые понятия :
Космическая симпатия • Макрокосм и микрокосм • Холизм • Цикл (циклы планет) • Качества •
Небесная сфера • Небесные координаты (эклиптика, кульминация, Асцендент, Десцендент, Середина Неба, Глубина Неба, Вертекс, Антивертекс) •
Гороскоп (момент рождения, космограмма, натальная карта, радикс, интерпретация гороскопа) • Натив Время :
Год (тропический, сидерический, лунный, календарный) • Месяц (синодический, сидерический, аномалистический, драконический, календарный) • Декада • Неделя • Хронология
Календарь : Солнечные календари (древнеегипетский, юлианский, григорианский, календарь Хайяма, индийский) • Лунные календари (древневавилонский, древнеегипетский) • Солнечно-лунные календари (древнекитайский, иудейский) • Цолькин • Зороастрийский Звёздное небо :
Созвездия (зодиакальные) • Неподвижные звезды (кратные, двойные, переменные, неистовые, паранателлонта) Зодиак :
Тропический • Сидерический • Зодиакальная система координат • Зоны • Деканат • Терм • Via сombusta • Чувствительные точки (точки равноденствия, точки солнцестояния) • Оси гороскопа (поворотная ось, ось катастроф) •
Знаки Зодиака : Овен • Телец • Близнецы • Рак • Лев • Дева • Весы • Скорпион • Стрелец • Козерог • Водолей • Рыбы •
Мужские / Женские • Плодовитые / Бесплодные • Распространенные • Долгого / Короткого восхождения • Квадранты •
Полусферы : Северная • Южная • Восточная • Западная •
Элементы (стихии) : Огонь • Земля • Воздух • Вода •
Кресты качеств : Кардинальный • Фиксированный • Мутабельный Дома гороскопа :
Куспид • Зоны • Квадранты • Мужские / Женские • Кресты домов (дома угловые, последующие, падающие) • Распространенные • Восходящие / Заходящие • Вторичные значения домов • Системы домов гороскопа Планеты :
Светила : Солнце (афелий, перигелий) • Луна (Лунные узлы, Черная Луна) • Фазы Луны (новолуние, полнолуние) • Затмения •
Собственно планеты : Меркурий • Венера • Марс • Юпитер • Сатурн • Уран • Нептун •
Карликовые планеты : Церера • Плутон • Хаумеа • Макемаке • Эрида • Седна •
Астероиды : Кентавры • Кометы •
Сила планет (достоинства и cлабости) : Обитель • Экзальтация • Дружба • Вражда • Падение • Изгнание • Рецепция • Перегрин •
Группы планет : Септенер • Классические • Высшие • Мужские / Женские • Благотворные / Злотворные • Быстрые / Медленные • Дневные / Ночные • Плодовитые / Бесплодные • Фиктивные • Гипотетические • Возничий / Дорифорий • Окружённая планета •
Движение планет : Директное • Ретроградное • Стационарность Управление :
Управитель (знака, дома) • Сигнификатор (со-сигнификатор, хилег) • Диспозитор (цепочка диспозиторов, конечный диспозитор) • Кульминатор • Хронократоры Аспекты :
Орбис • Конфигурации аспектов •
Зодиакальные дуговые аспекты : Соединение 0° (1/1) • Вигинтиль 30° (1/20) • Полусекстиль 30° (1/12) • Нонагон 40° (1/9) • Полуквадрат 45° (1/8) • Септиль 51°25.71' (1/7) • Секстиль 60° (1/6) • Биундециль 65°27.27' (2/11) • Квинтиль 72° (1/5) • Бинонагон 80° (2/9) • Квадратура 90° (1/4) • Бисептиль 102°51.43' (2/7) • Трин 120° (1/3) • Полутораквадрат 135° (3/8) • Биквинтиль 144° (2/5) • Квиконс 150° (5/12) • Трисептиль 154°17.14' (3/7) • Кварнонагон 160° (4/9) • Оппозиция 180° (1/2)
Другие дуговые аспекты : Параллель • Контрапараллель
Другие группы аспектов : Экваториальные • Мажорные / Минорные • Гармоничные / Напряженные / Творческие • Точные / Широкие • Левосторонние / Правосторонние • Дополнительные • Лучи Солнца • Сожжение • Сердце Солнца •
Динамика : Аппликация • Сепарация • Передача света • Пресечение света (прогибиция, фрустрация) • Рефранация •
Отсутствие аспектов : Отделённая планета • Перегрин • Шахта Чувствительные точки :
Планеты • Куспиды • Мидпойнты (интерпретация мидпойнтов) • Жребии Методы расчета и прогностические методики :
Радикс • Релокация • Гармоники • Композит • Транзиты (кульминатор) • Прогрессии (вторичные, третичные, минорные, прогрессивный лунар, месячный потенциал, прогрессивная солнечная революция, обратные прогрессии, ключ прогрессии) • Дирекции (солнечной дуги, лунной дуги, символические, обратные, ключ дирекции) • Революции (соляр, лунар, месячный соляр, прогрессивный лунар, эмболисмическая лунация) • Ингрессия (ингрессивная карта) • Синастрия • Композит • Гороскоп взаимодействия • Затмения • Ректификация • Астролокальность (астрокартография, паран, би-паран) Методологические направления астрологии :
Гороскоп • Синастрия • Элекция • Хорар (радикальность, свободный уход, декумбитура) • Рациональная астрология Разделы, области и отрасли астрологии :
Астрология взаимоотношений • Астротеология • Гелиоцентрическая астрология • Гороскопическая астрология • Индивидуальная астрология • Кармическая астрология • Лунная астрология (лунные дни) • Магическая астрология • Метеорологическая астрология • Мунданная астрология • Натальная астрология • Медицинская астрология (мелотезия) • Пренатальная астрология • Хорарная астрология • Эзотерическая астрология • Элективная астрология Астрологические традиции :
Истоки астрологии : Календарные системы (циклический календарь) • Астрология предзнаменований • Примитивная зодиакальная астрология •
Вавилонская астрология • Каббалистическая астрология • Китайская астрология • Тибетская астрология • Астрология друидов • Античная астрология • Египетская астрология • Византийская астрология • Астрология индейцев • Европейская астрология • Монгольская астрология • Российская астрология • Американская астрология • Вуку •
Индийская астрология : Айанамша • Накшатры Направления и школы астрологии :
Кондиционалистская астрология • Гамбургская школа • Авестийская школа Религия  и астрология :
Иудаизм и астрология • Христианство и астрология • Ислам и астрология Астрология и наука • Психология и астрология • Искусство и астрология • Общественная жизнь и астрология