Когда солнце темнеет: ответы на пять вопросов о солнечном затмении
Проекция НАСА солнечного затмения 21 августа. НАСА
Примечание редактора: полное солнечное затмение будет видно по всей территории США в понедельник, 21 августа. Шеннон Шмолл, директор планетария Абрамса в Университете штата Мичиган, объясняет, почему и как это происходит, и что мы можем узнать из затмения.
Как мы узнаем, когда произойдет затмение? Как заранее узнать, где это будет видно?
Солнечные затмения случаются, когда наш взгляд на солнце закрывается луной. Когда Луна выстраивается между Солнцем и Землей, Луна отбрасывает тень на Землю. Это то, что мы на Земле наблюдаем как солнечное затмение.
Мы знаем, когда они произойдут, потому что на протяжении веков астрономы очень точно измеряли движения Земли, Луны и Солнца, включая их орбитальные формы, прецессию орбит и другие параметры. С этими данными о Луне - и аналогичной информацией об орбите Земли вокруг Солнца - мы можем построить математические модели их движения относительно друг друга. Используя эти уравнения, мы можем рассчитать таблицы данных, которые могут предсказать, что мы увидим на Земле, в зависимости от местоположения, во время затмения, а также когда они произойдут и как долго они продлятся. (Следующие крупные солнечные затмения над США будут в 2023 и 2024 годах.)
Путь затмения 21 августа. НАСА
Как часто бывают затмения?
Солнечное затмение случается в среднем пару раз в год. Луна проходит между Землей и Солнцем каждые 29 дней, время, которое мы называем «новолунием» - когда Луна не видна на ночном небе Земли. Однако орбита Луны и путь Солнца в нашем небе не совпадают в точности, поэтому в большинстве случаев новолуния Луна появляется выше или ниже Солнца.
Синяя линия показывает эклиптику, путь, по которому солнце движется по небу, если смотреть с Земли. Белая линия показывает орбиту Луны. Чтобы затмения происходили, и солнце, и луна должны находиться в пределах области, отмеченной желтыми скобками. Джон Френч, планетарий Абрамса
Однако дважды в год бывает период, когда луна и солнце выстраиваются в линию с Землей - астрономы называют это сезоном затмений. Это длится около 34 дней, чего достаточно для того, чтобы Луна совершила полный оборот (а затем и несколько) вокруг Земли. В течение каждого сезона затмений с некоторых частей Земли видны как минимум два затмения. В полнолуние произойдет лунное затмение, когда луна пройдет прямо за Землей, в результате чего луна станет более темной, красноватой. А в новолуние будет солнечное затмение, когда солнце будет заблокировано луной.
Можем ли мы чему-нибудь научиться из событий затмения, или это действительно просто странности, происходящие в природе?
Мы определенно можем извлечь уроки из затмений. Внешний слой солнца, известный как корона, трудно изучать, потому что он менее яркий, чем остальная часть солнца, поэтому нам трудно увидеть его среди остальной части солнечной яркости.
Во время затмения корона Солнца становится видимой для наблюдателей на Земле. НАСА
Когда луна закрывает солнце, мы можем видеть корону, известное изображение ореола света вокруг темного диска Луны. В настоящее время астрономы изучают это, создавая искусственное затмение с помощью маски, встроенной в специальные инструменты телескопов, называемых коронографами. Это здорово, но не позволяет получить лучшие снимки. Затмения дают ученым возможность получить больше данных для более глубокого изучения короны.
Мы также можем узнать о самой Земле. В области, пострадавшей от затмения, потемнение солнца приводит к резкому падению температуры. Исследования, финансируемые НАСА во время этого затмения, будут посвящены влиянию затмения на нашу атмосферу, а также тому, что происходит на суше. Предыдущие исследования наблюдали за поведением животных во время затмения в 2001 году и отметили, что некоторые животные выполняли свой ночной распорядок дня, когда солнце уходило, в то время как другие нервничали.
И мы можем узнать обо всей вселенной. Менее 100 лет назад затмение подтвердило предсказание Альберта Эйнштейна о гравитации. Этот успех помог сделать его имя нарицательным. В своей общей теории относительности Эйнштейн предсказал, что гравитация может искривлять световой путь. Эффект, который он предсказал, был очень слабым, поэтому его лучше всего рассматривать, когда свет проходил через очень большое небесное тело, как часть его путешествия через очень большое расстояние в космосе.
Сэр Артур Эддингтон, астроном, который способствовал дальнейшему изучению общей теории относительности и чья работа является важной частью нашего современного понимания звезд и черных дыр, использовал темноту, создаваемую солнечным затмением, чтобы посмотреть на положение звездного света во время день, когда прошло солнце. Затем он сравнил эти позиции с их известными позициями в ночное время. Он увидел, что гравитация Солнца искривила траекторию - точно так, как предсказывал Эйнштейн, и в точной степени.
Насколько странно то, что луна может в основном блокировать солнце?
Очень необычно, что Луна и Солнце просто находятся на нужных расстояниях и размерах, которые кажутся на нашем небе одинаковыми. Это позволяет луне полностью блокировать солнечный диск, а также показывает нам корону. Например, Венера и Меркурий также могут проходить перед Солнцем с нашей точки зрения. Однако они выглядят как маленькие пятнышки, движущиеся по солнцу.
Венера появляется в виде маленькой точки в верхнем левом углу, когда она проходит между Солнцем и Землей в 2012 году. НАСА
Что бы кто-то, стоящий на Луне, увидел, что произойдет на Земле? Будет ли Земля темнеть?
Если бы вы были на Луне, вы могли бы увидеть эффекты солнечного затмения на Земле, только если бы вы стояли на ночной стороне Луны, стороной, обращенной к Земле. Вы бы увидели круглую тень, отбрасываемую на Землю. Это конкретное затмение сначала коснется Тихого океана, затем переместится в Орегон, пересечет США в Южную Каролину и завершится в Атлантическом океане. Этот путь, по которому идет тень, называется путем тотальности.
Шеннон Шмоль - директор планетария Абрамса на факультете физики и астрономии Университета штата Мичиган. Эта статья изначально была опубликована в The Conversation. Прочтите оригинальную статью.
комментариев