Кольцевое солнечное затмение

Кольцевое солнечное затмение — разновидность солнечного затмения, при котором наблюдатель видит, как Луна закрывает центральную часть Солнца, оставляя видимым яркое кольцо солнечной фотосферы по краю диска. Это явление возникает, когда угловой размер Луны оказывается меньше углового размера Солнца, что происходит при нахождении спутника Земли вблизи апогея своей орбиты. В отличие от полного затмения, при кольцеобразной фазе корона Солнца не видна, а небо не темнеет полностью.

Природа явления

Условия возникновения

Орбита Луны вокруг Земли имеет заметный эксцентриситет (около 0,0549), из-за чего расстояние между Землёй и Луной меняется от 356 400 км в перигее до 406 700 км в апогее. Угловой диаметр Луны при этом колеблется от 29,4′ до 33,5′. Угловой диаметр Солнца, в свою очередь, меняется от 31,6′ в январе (перигелий земной орбиты) до 32,7′ в июле (афелий). Кольцевое затмение происходит тогда, когда видимый диаметр Луны меньше видимого диаметра Солнца, то есть Луна не способна полностью перекрыть солнечный диск.

Геометрия и фазы

При кольцевом затмении последовательность фаз включает частные фазы, полную кольцевую фазу и снова частные фазы. Во время кольцевой фазы наблюдается так называемое «огненное кольцо» — тонкий или толстый ободок солнечного диска вокруг тёмного силуэта Луны. Продолжительность кольцевой фазы может достигать 12 минут 30 секунд, что значительно дольше максимальной продолжительности полной фазы полного затмения (около 7,5 минут). Это связано с тем, что для возникновения кольцевой фазы не требуется точного совпадения центров дисков — кольцо видно при любом перекрытии, при котором край Луны не доходит до края Солнца.

Тень и полутень

При кольцевом затмении на поверхность Земли падает не конус полной тени, а продолжение конуса тени — так называемая антиумбра. Область, из которой видно кольцевую фазу, называется полосой кольцеобразной фазы. Её ширина обычно составляет от 100 до 300 км, что сравнимо с шириной полосы полной фазы, однако площадь полосы может быть больше из-за большей продолжительности явления. Вне полосы кольцевой фазы затмение наблюдается как частное на обширной территории в пределах полутени.

Классификация и характеристики

Типы кольцевых затмений

В астрономической практике различают несколько типов затмений, связанных с кольцевой фазой:

• Центральное кольцевое затмение — ось конуса лунной тени пересекает поверхность Земли; это наиболее распространённый тип.
• Нецентральное кольцевое затмение — ось тени проходит выше или ниже поверхности Земли, но антиумбра всё же захватывает часть земной поверхности.
• Кольцеобразно-полное (гибридное) затмение — редкий тип, при котором в начале и конце полосы затмение кольцевое, а в середине — полное. Это происходит из-за кривизны земной поверхности: в центральной части полосы расстояние до Луны оказывается меньше, и её угловой размер достаточен для полного перекрытия Солнца.

Числа Сароса

Кольцевые затмения, как и другие солнечные затмения, группируются в серии Сароса — циклы продолжительностью около 6585,3 суток (18 лет 11 дней 8 часов). Каждая серия Сароса содержит от 70 до 85 затмений, причём в начале и конце серии затмения, как правило, частные, а в середине — центральные (полные или кольцевые). Смещение границ серии приводит к тому, что тип центрального затмения может меняться от кольцевого к полному и обратно в пределах одной серии.

Наблюдение и значение

Особенности наблюдения

Кольцевые затмения представляют меньший научный интерес, чем полные, поскольку не позволяют наблюдать солнечную корону и хромосферу. Однако они важны для уточнения теории движения Луны, изучения рельефа лунного лимба и проверки методов расчёта эфемерид. Для любителей астрономии кольцевые затмения — доступное и впечатляющее зрелище, которое можно наблюдать при условии обязательного использования специальных светофильтров. В отличие от полной фазы, при кольцевой фазе ни в коем случае нельзя смотреть на Солнце без защиты — яркость фотосферы остаётся опасной для сетчатки глаза.

Исторические наблюдения

Кольцевые затмения фиксировались с глубокой древности. Одним из первых достоверно описанных кольцевых затмений считается затмение 15 июня 763 года до н. э., упомянутое в ассирийских хрониках. В русских летописях сохранились записи о кольцевых затмениях, в частности о затмении 1 мая 1185 года, которое наблюдалось в Новгороде и было описано в Ипатьевской летописи. В Новое время систематические наблюдения кольцевых затмений позволили уточнить параметры вращения Земли и движения Луны.

Крупные кольцевые затмения XXI века

В XXI веке произошло и произойдёт несколько примечательных кольцевых затмений:

• 3 октября 2005 года — кольцевое затмение, полоса которого прошла по Пиренейскому полуострову и Африке. Максимальная продолжительность кольцевой фазы составила 4 минуты 32 секунды.
• 26 декабря 2019 года — кольцевое затмение, наблюдавшиеся в Южной и Юго-Восточной Азии. Кольцевая фаза длилась до 3 минут 40 секунд.
• 21 июня 2020 года — кольцевое затмение, полоса которого прошла по Центральной Африке, Аравийскому полуострову, Пакистану, Северной Индии и Китаю. Это затмение примечательно тем, что наблюдалось на территории России (в южных регионах Сибири и на Дальнем Востоке) как частное.
• 14 октября 2023 года — кольцевое затмение, наблюдавшиеся в Северной и Южной Америке. Полоса кольцевой фазы прошла от Орегона до Бразилии, максимальная продолжительность — 5 минут 17 секунд.
• 2 октября 2024 года — кольцевое затмение, видимое в южной части Тихого океана, на юге Чили и Аргентины.

Кольцевые затмения, видимые в России

На территории России кольцевые затмения в XXI веке наблюдались как частные, однако в XX веке полоса кольцевой фазы несколько раз проходила по российской территории. В частности, 30 июня 1954 года кольцевое затмение наблюдалось в европейской части СССР, а 29 апреля 1976 года — в Средней Азии и Казахстане. Ближайшее кольцевое затмение, полоса которого затронет Россию, ожидается 1 июня 2030 года — оно будет видно как кольцевое в Сибири и на Дальнем Востоке.

Сравнение с полным затмением

Кольцевое затмение часто воспринимается как «менее зрелищное», чем полное, однако оно имеет свои особенности. При полном затмении наблюдается корона, солнечные протуберанцы, резкое потемнение неба и появление ярких звёзд. При кольцевом затмении освещённость падает незначительно, а главным визуальным эффектом является именно «огненное кольцо». Для научных целей кольцевые затмения менее ценны, но они происходят чаще: в среднем на 100 солнечных затмений приходится около 33 полных, 37 кольцевых и 30 частных и гибридных. Это связано с тем, что условия для кольцевой фазы возникают чаще, чем для полной.

Источники

• Куликовский П. Г. «Справочник любителя астрономии». — М.: Едиториал УРСС, 2002.
• Михайлов А. А. «Солнечные затмения и их наблюдение». — М.: Наука, 1981.
• Эспенак Ф. «Пять тысячелетий канона солнечных затмений» // NASA Technical Publication, 2006.
• Жаров В. Е. «Сферическая астрономия». — Фрязино: Век-2, 2006.