У давнину сонячні і місячні затемнення викликали у людей забобонний жах. Вважалося, що затемнення віщують війни, голод, руйнування, масові хвороби. Покриття Сонця Місяцем називається сонячним затемненням. Це дуже красиве і рідкісне явище. Сонячне затемнення настає, якщо в момент молодика Місяць перетинає площину екліптики.
Сонячне затемнення.
Кільцеподібне сонячне затемнення. Якщо диск Сонця повністю закривається диском Місяця, то затемнення називають повним. У перигеї Місяць буває ближче до Землі на 21 000 км від середнього відстані, в апогеї - далі на 21 000 км. Від цього змінюється кутові розміри Місяця. Якщо кутовий діаметр диска Місяця (близько 0,5 В°) виявляється трохи менше кутового діаметра диска Сонця (близько 0,5 В°), то в момент максимальної фази затемнення від Сонця залишається видимим яскраве вузьке кільце. Таке затемнення називається кільцеподібним. І, нарешті, Сонце може не повністю ховатися за диском Місяця через розбіжність їхніх центрів на небі. Таке затемнення називається приватним. Спостерігати таке гарне утворення, як сонячна корона, можна лише під час повних затемнень. Такі спостереження навіть в наш час багато що можуть дати науці, тому спостерігати в ту країну, де буде сонячне затемнення, приїжджають астрономи з багатьох країн.
Сонячне затемнення починається з сходом Сонця в західних районах земної поверхні і закінчується в східних районах при заході Сонця. Зазвичай повне сонячне затемнення триває кілька хвилин (найбільша тривалість повного сонячного затемнення 7 хв 29 сек буде 16 липня 2186).
На Місяці теж бувають сонячні затемнення. На Землі в цей час відбуваються місячні затемнення. Місяць рухається з заходу на схід, тому сонячне затемнення починається з західного краю сонячного диска. Ступінь покриття Сонця Місяцем називається фазою сонячного затемнення. Повні сонячні затемнення можна бачити тільки в тих областях Землі, по яких проходить смуга тіні Місяця. Діаметр тіні не перевищує 270 км, тому повне затемнення Сонця видно тільки на малій ділянці земної поверхні. Повне сонячне затемнення 7 березня 1970 року.
На поверхні Землі добре помітна місячна тінь. Хоча сонячні затемнення відбуваються частіше місячних, у кожному окремому місці Землі сонячні затемнення спостерігаються набагато рідше місячних.
Причини сонячних затемнень.
Площина місячної орбіти в перетині з небом утворює велике коло - місячний шлях. Площина земної орбіти перетинається з небесною сферою по екліптиці. Площина місячної орбіти нахилена до площини екліптики під кутом 5 В° 09?. Період звертання Місяця навколо Землі (зоряний, або сидеричний період) Р = 27,32166 земної доби або 27 добу 7:00 43 хв.
Площина екліптики і місячний шлях перетинаються один з одним по прямій лінії, званої лінією вузлів. Точки перетину лінії вузлів з екліптикою називаються висхідним і спадним вузлами місячної орбіти. Місячні вузли безперервно переміщуються назустріч руху самої Місяця, тобто на захід, здійснюючи повний оборот за 18,6 року. Щорічно довгота висхідного вузла зменшується приблизно на 20 В°. Так як площину місячної орбіти нахилена до площини екліптики під кутом у 5 В° 09?, Місяць під час молодика або повнолуння може знаходитися далеко від площини екліптики, і диск Місяця пройде вище або нижче диска Сонця. При цьому затемнення не відбувається. Щоб відбулося сонячне або місячне затемнення, необхідно, щоб Місяць під час молодика або повного місяця перебувала поблизу висхідного або спадного вузла своєї орбіти, тобто недалеко від екліптики. В астрономії збереглися багато знаки, введені в глибокої давнини. Символ висхідного вузла означає голову дракона Раху, накидатися на Сонце і викликає, за індійськими легендами, його затемнення.
Місячні затемнення.
Під час повного місячного затемнення Місяць повністю йде в тінь Землі. Повна фаза місячного затемнення триває набагато довше, ніж повна фаза сонячного затемнення. Форма краю земної тіні при місячні затемнення послужила давньогрецького філософа і вченому Арістотелю одним з вагомих доказів кулястості Землі. Філософи Стародавньої Греції підрахували, що Земля приблизно втричі більше Місяця, просто виходячи з тривалості затемнень (точна величина цього коефіцієнта 3,66).
Місяць у момент повного місячного затемнення в дійсності позбавляється сонячного світла, тому повне місячне затемнення видно з будь-якої точки півкулі Землі. Затемнення починається і закінчується одночасно для всіх географічних точок. Однак місцевий час цього явища буде різний. Так як Місяць рухається із заходу на схід, то першим входить у земну тінь лівий край Місяця. Затемнення може бути повним або приватним в Залежно від того, входить Місяць у земну тінь повністю або проходить поблизу її краю. Чим ближче до місячного вузла відбувається місячне затемнення, тим більше його фаза. Нарешті, коли диск Місяця накриває не тінь, а півтінь, трапляються напівтіньові затемнення. Неозброєним оком помітити їх важко. Під час затемнення Місяць ховається в тінь Землі і, здавалося б, щоразу повинна зникати з поля зору, тому Земля непрозора. Однак земна атмосфера розсіює сонячні промені, які потрапляють на затьмарює поверхню Місяця "в обхід" Землі. Червонуватий колір диска обумовлений тим, що крізь атмосферу найкраще проходять червоні й оранжеві промені.
Червонуватий колір диска під час повного місячного затемнення обумовлений розсіюванням сонячних променів а атмосфері Землі.
Кожне місячне затемнення різному за розподілом яскравості і кольору в земної тіні. Колір затьмарити Місяця часто оцінюється за спеціальною шкалою, запропонованої французьким астрономом Андре Данжона:
0 балів - затемнення дуже темне, в середині затемнення Місяць майже або зовсім не видна.
1 бал - затемнення темне, сіре, деталі поверхні Місяця зовсім не видно.
2 бали - затемнення темно-червоне або рудувате, близько центру тіні спостерігається більш темна частина.
3 бали - затемнення червоно-цегельного кольору, тінь оточена сіруватою або жовтуватою облямівкою.
4 бали - затемнення мідно-червоного кольору, дуже яскраве, зовнішня зона світла, голубувата.
Якби площина орбіти Місяця співпадала б з площиною екліптики, то місячні затемнення повторювалися б кожного місяць. Але кут між цими площинами складає 5 В° і Місяць двічі на місяць лише перетинає екліптику в двох точках, які називаються вузлами місячної орбіти. Про ці вузлах знали ще древні астрономи, називаючи їх голова і хвіст Дракона (Раху і Кету). Для того, щоб відбулося місячне затемнення, Місяць в повний місяць повинна знаходиться поблизу вузла своєї орбіти. За рік зазвичай відбувається 1-2 місячних затемнення. У деякі роки їх може не бути зовсім, а іноді відбувається і третє. У рідкісних випадках буває і четверте затемнення, але лише приватне напівтіньове.
Передбачення затемнень.
Проміжок часу, через який Місяць повертається до свого вузла, називається драконівський місяць, який дорівнює 27,21 доби. Через такий час Місяць перетинає екліптику в точці, зміщеною по відношенню до попереднього перетинанню на 1,5 В° на захід. Фази Місяця повторюються в середньому через 29,53 доби (синодичний місяць). Проміжок часу в 346,62 доби, за який центр диска Сонця проходить через один і той ж вузол місячної орбіти, називається драконічний роком. Період повторюваності затемнень - сарос - буде рівний проміжку часу, після закінчення якого почала цих трьох періодів будуть збігатися. Сарос на давньоєгипетському означає "Повторення". Задовго до нашої ери, ще в давнину, встановили, що сарос триває 18 років 11 діб 7 годин. Сарос включає в себе: 242 Драконічний місяць або 223 синодичних місяця або 19 драконічний років. В Протягом кожного Сарос відбувається 70 до 85 затемнень; із них зазвичай буває близько 43 сонячних і 28 місячних. Протягом року може відбутися саме більше семи затемнень - або п'ять сонячних і два місячних, або чотири сонячних і три місячних. Мінімальне число затемнень в році - два сонячних затемнення. Сонячні затемнення відбуваються частіше місячних, але спостерігаються в одній і тій же місцевості вони рідко, так як ці затемнення видно лише у вузькій смузі тіні Місяця. В небудь певній точці поверхні повне сонячне затемнення спостерігається в середньому 1 раз в 200-300 років.