Затмение как астрономическое явление¶

Затмение — астрономическое явление, при котором одно небесное тело полностью или частично закрывает свет другого тела для наблюдателя, находящегося на определённой позиции. В наиболее распространённом значении речь идёт о затмениях Солнца и Луны, наблюдаемых с Земли. Затмения происходят вследствие взаимного расположения трёх тел: Солнца, Земли и Луны, а также их движения по орбитам.

¶Механизм явления

В основе затмений лежит геометрия теней. Солнце — источник света, Земля и Луна — непрозрачные тела, отбрасывающие тень в пространство. Когда одно тело попадает в тень или полутень другого, наблюдается затмение.

Различают две принципиальные схемы:

• Солнечное затмение — Луна проходит между Солнцем и Землёй и закрывает солнечный диск для земного наблюдателя.
• Лунное затмение — Земля оказывается между Солнцем и Луной и отбрасывает тень на Луну.

Тень имеет коническую форму. Внутренняя, наиболее тёмная её часть называется полной тенью (умброй), окружающая её область частичной тени — полутенью (пенумброй). Именно попадание наблюдателя или небесного тела в эти зоны определяет характер затмения.

¶Солнечные затмения

Солнечное затмение наблюдается, когда Луна оказывается на линии между Солнцем и наблюдателем. Поскольку видимые размеры Луны и Солнца на небе почти совпадают, Луна может закрыть диск Солнца почти полностью.

Выделяют три основных типа:

Существует также гибридное затмение, при котором в разных точках земной поверхности оно выглядит как полное или кольцеобразное.

Полная фаза солнечного затмения длится не более примерно семи с половиной минут, а полоса полной фазы имеет ширину в несколько сотен километров. Это делает полные солнечные затмения редкими для конкретной местности: в одной и той же точке они наблюдаются в среднем раз в несколько столетий.

¶Лунные затмения

Лунное затмение происходит, когда Луна входит в тень Земли. Оно видно одновременно с большой территории ночного полушария Земли, что отличает его от солнечного.

Типы лунных затмений:

• Полное — Луна целиком погружается в земную тень.
• Частное — в тень входит только часть лунного диска.
• Полутеневое — Луна проходит через полутень Земли, затемнение слабо заметно.

Во время полного лунного затмения Луна не исчезает полностью, а приобретает красновато-бурый оттенок. Это объясняется преломлением и рассеянием солнечного света в атмосфере Земли: до Луны доходят преимущественно длинноволновые (красные) лучи. Явление получило название «кровавой Луны».

¶Периодичность и предсказание

Затмения не происходят ежемесячно, поскольку плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли примерно на 5 градусов. Линия пересечения этих плоскостей называется линией узлов. Затмения возможны лишь тогда, когда Луна находится вблизи узлов, то есть Солнце, Земля и Луна выстраиваются почти на одной прямой.

Промежуток времени, через который Солнце возвращается к тому же узлу лунной орбиты, называется драконическим годом и составляет около 346,6 суток. Совокупность затмений, повторяющихся примерно каждые 18 лет 11 суток, образует сарос — период, известный ещё в древности. Знание сароса позволяло предсказывать затмения задолго до понимания их физической природы.

За год на Земле происходит от двух до пяти солнечных затмений и обычно два лунных, хотя возможны отклонения.

¶История наблюдений

Затмения фиксировались в древнейших письменных источниках разных народов. В Китае и Вавилоне велись систематические записи, что позволило выявить цикличность. В античности затмения пытались объяснить философски: так, в Древней Греции высказывалась мысль о том, что причина солнечного затмения — прохождение тёмного тела перед Солнцем.

В России одно из первых документированных наблюдений относится к древнерусским летописям, где затмения нередко трактовались как знамения. Знаменитое солнечное затмение 1185 года упоминается в «Слове о полку Игореве».

Развитие точной механики небесных тел в эпоху Возрождения и Нового времени, прежде всего работы Иоганна Кеплера и Исаака Ньютона, позволило вычислять время и обстоятельства затмений с высокой точностью.

¶Научное значение

Затмения играют заметную роль в науке. Во время полного солнечного затмения становится видна солнечная корона — внешняя часть атмосферы Солнца, которую в обычных условиях не наблюдать. Это позволило изучать структуру короны, а также проверять физические теории: известен опыт, в ходе которого во время затмения 1919 года проверялось искривление световых лучей в поле тяготения Солнца.

Лунные затмения используются для изучения тепловых свойств поверхности Луны и состояния земной атмосферы: по цвету и яркости затемнённого диска судят о запылённости и прозрачности атмосферы.

¶Наблюдение

Для наблюдения солнечного затмения необходимы специальные защитные средства, поскольку прямое созерцание Солнца повреждает зрение. Применяются специальные светофильтры, проекционные методы. Полную фазу, когда диск Солнца закрыт целиком, можно наблюдать незащищённым глазом.

Лунные затмения безопасны для зрения и доступны наблюдению без приборов. Для любительских наблюдений используются бинокли, телескопы и фотокамеры.

¶Затмения в культуре

Затмения издавна вызывали сильные эмоции и получали символическое истолкование. В разных культурах их связывали с мифологическими существами, предзнаменованиями, переменами в судьбах. В литературе и искусстве затмение нередко служит образом рокового или переломного события. В современной культуре затмения остаются заметным информационным поводом, привлекающим внимание широкой публики и организующим массовые наблюдения.

Источники: астрономические справочники и учебники по общей астрономии; материалы обсерваторий; исторические летописные своды; энциклопедические издания по естественным наукам.