Запрос:

Установить плагин

Рекомендую
0 0

Солнечные затмения.


Солнечные затмения. Причины и условия видимости.

Солнечное затмение - явление покрытия солнечного диска Луной. В зависимости от обстоятельств может быть полным, кольцеобразным и частным.
При своём движении Луна периодически заслоняет (покрывает) звёзды зодиакальных созвездий и планеты. Реже Луна полностью или частично заслоняет Солнце. Происходит солнечное затмение. Солнечные затмения возможны только при новолуниях, когда Луна проходит между Землёй и Солнцем.
Так как Солнце дальше от Земли, чем Луна, в среднем в 390 раз, а его диаметр почти в 400 раз превышает диаметр Луны, освещаемая Солнцем Луна отбрасывает в пространство сходящийся конус тени и окружающий его расходящийся конус полутени. При пересечении этих конусов с поверхностью Земли, лунные тень и полутень падают на земную поверхность на ней происходит солнечное затмение. В местностях на которые падает лунная тень Солнце полностью закрыто Луной (полное солнечное затмение), а в местностях, покрытых лунной полутенью солнечный диск заслонён Луной не полностью (частное солнечное затмение).
Степень покрытия Солнца Луной называется фазой солнечного затмения и измеряется отношением закрытой части d диаметра солнечного диска ко всему его диаметру do:

Ф = d / do

и всегда выражается десятичной дробью. Для любого момента затмения его фаза может быть вычислена по радиусам лунного и солнечного диска и угловому расстоянию между их центрами. Лунная тень и полутень на земной поверхности имеют вид овальных пятен, форма которых зависит от положения Солнца и Луны над горизонтом. Чем ниже над горизонтом они находятся, тем более вытянуты пятна лунной тени и полутени. Из-за движения луны с запада на восток её тень и полутень быстро движутся по земной поверхности примерно в том же направлении. Совокупность мест, по которым последовательно проходит лунная тень образуют на поверхности Земли полосу, называемую полосой полной фазы, посредине которой проходит центральная линия затмения. С центральной линии затмения видно симметричное покрытие солнечного диска лунным, так, что в середине затмения их центры совпадают. При наиболее благоприятных условиях (конец июня - начало июля) на центральной линии затмения наибольшая фаза Ф = 1,03, а само полное затмение может продолжаться до 7,5 минут. Диаметр лунной тени на земной поверхности не превышает 270 км (чаще всего от 40 до 100 км), а диаметр лунной полутени при этом близок к 6750 км.
При менее благоприятных условиях диаметр лунного диска меньше диаметра солнечного и на центральной линии затмения происходит не полное затмение, а кольцеобразное - вокруг тёмного лунного диска видно яркое кольцо непокрытой части солнечного диска). При наименьшем диаметре лунного диска (конец декабря - начало января) кольцеобразная фаза не может быть меньше Ф = 0,95.
При наибольшем удалении Луны от Земли ширина полосы кольцеобразной фазы может достигать 380 км, а диаметр лунной полутени - 7340 км. Наибольшая продолжительность кольцеобразной фазы не может превышать 12,3 минут, а продолжительность частного затмения может достигать примерно 3,5 часа. Подавляющее большинство затмений длятся до двух с половиной часов, а их полная или кольцеобразная фаза обычно не превышает 2 - 3 минут.
Полоса земной поверхности, из которой видно кольцеобразное затмение, называется полосой кольцеобразной фазы, по обе стороны которой происходит частное затмение. Полоса полной фазы и полоса кольцеобразной фазы называются полосой главной фазы, а оба эти вида затмения - центральными.
Солнечные затмения возможны далеко не при всех новолуниях. Причина этого состоит в том, что видимый лунный путь на небесной сфере не совпадает с эклиптикой, а пересекается с ней в лунных узлах под углом i = 5°,2. При новолуниях, происходящих вдали от лунных узлов солнечные затмения невозможны - Луна на небе проходит выше или ниже Солнца. Только при новолуниях вблизи лунных узлов возможны частные, полные или кольцеобразные затмения. Частные затмения могут произойти при новолуниях, наступающих не далее 18° от лунных узлов, а при расстояниях менее 16° они происходят обязательно. Центральные затмения происходят в периоды новолуний, наступающих не далее 11°,5 от лунных узлов и чем ближе к узлу происходит затмение, тем более оно продолжительно. Наиболее продолжительные центральные затмения происходят в самих узлах. Полоса главной фазы в этом случае пролегает в тропических широтах Земли.
Ежегодно наступают две эпохи затмений, промежуток между которыми составляет 177 - 178 суток. В зоне затмений у каждого лунного узла обязательно происходит одно солнечного затмение разного вида. Иногда вблизи одного лунного узла могут произойти частные затмения с небольшой фазой при двух новолуниях подряд. То есть в течение года происходит не менее двух (иногда три, редко четыре или пять) солнечных затмений. Пять частных солнечных затмений с малыми фазами за один календарный год последний раз были в 1935 году. В следующий раз такое явление ожидается в 2206 году. Четыре частных затмения последний раз были в 2000 году. Следующие года, когда ожидается четыре частных затмения - 2011, 2019, 2047. Обычно ежегодно бывает 2 - 3 солнечных затмения, причём одно из них, как правило, центральное. Крайне редко на протяжении одного календарного года происходят три центральных солнечных затмения. Такое сочетание ожидается в 2042 - 2046 годах, когда на протяжении пяти лет произойдёт 12 центральных солнечных затмений и ни одного частного. В каждой местности полные солнечные затмения происходят в среднем один раз в 300 - 400 лет, хотя бывают и исключения, например затмения 30 июня 1954 года и 15 февраля 1961 года, которые наблюдались на Украине и в южных районах России (Ейск, Жданов - ныне Мариуполь и некоторые другие населённые пункты). Частные солнечные затмения происходят в каждой местности значительно чаще - в среднем каждые 2 - 3 года, но так как при солнечных затмениях с небольшой фазой солнечный свет почти не ослабевает , то большого интереса они не представляют и обычно проходят незамеченными.

Характеристики солнечных затмений.

Ход затмения характеризуется рядом величин, которые называются бесселевыми элементами затмения, которые позволяют вычислить условия видимости затмения в любой точке поверхности Земли. Основные характеристики видимости солнечного затмения в различных местах земной поверхности наносятся на географическую карту в виде линий соединяющих точки земной поверхности с теми или иными одинаковыми величинами - изолиний.
Изохроны начала (конца) частного затмения - изолинии, соединяющие точки земной поверхности, в которых наблюдается одновременное начало (конец) частного затмения. Изохроны наибольшей фазы - линии, проходящие через точки земной поверхности, в которых одновременно наступает наибольшая фаза затмения.
Изофазы наибольшей фазы - линии, проходящие через точки земной поверхности с одинаковой наибольшей фазой затмения. Изофазы полной фазы - линии, проходящие через точки земной поверхности с полной фазой затмения (Ф=1,00). Между изофазами полной фазы лежит полоса лунной тени или полоса полного солнечного затмения (полоса главной фазы). В середине полосы тени проходит линия центрального затмения, на которой величина и продолжительность полной фазы затмения наибольшая.
В моменты начала и конца частного затмения происходит внешнее касание лунного и солнечного дисков. Положение точек касания на диске Солнца определяется позиционным углом Р (углом положения) при центре солнечного диска, отсчитываемым от северной его точки против часовой стрелки. Изогоны начала (конца) частного затмения - точки земной поверхности, из которых касание дисков Солнца и Луны усматривается при одинаковом позиционном угле.
На карту наносят также границы видимости солнечного затмения. Северная и южная границы видимости определяются смыканием одинаковых изохрон начала и конца частного затмения. Восточные границы видимости проходят по тем местам земной поверхности, в которых начало, середина (наибольшая фаза) и конец затмения видны при заходе Солнца. Западные границы определяются теми же условиями при восходе Солнца.

Методы вычисления обстоятельств солнечных затмений.

Существуют аналитические, графические и полуграфические (совмещенные) методы вычислений солнечных затмений. Принятый в настоящее время аналитический метод вычисления затмений впервые разработан Ф. Бесселем.
Сущность способа состоит в том, что по координатам центров солнца и Луны и их радиусам составляются уравнения круглых конических поверхностей, касательных к поверхностям этих светил. Решая уравнения этих конических поверхностей совместно с уравнением земной поверхности, принимаемой за сфероид, получают линии пересечения конусов лунной тени и лунной полутени с земной поверхностью. Эти линии являются соответственно изохронами начала и конца полного и частного солнечного затмения для Земли вообще. Решение систем уравнений приводит к определению географических координат точек земной поверхности, по которым уже наносятся на географическую карту изолинии. Точность вычисления географических координат должна составлять 0',1, для чего вычисления проводятся с пятизначными таблицами.
Уравнения конических поверхностей лунной тени и полутени и уравнение земного сфероида имеют наиболее простой вид в особой прямоугольной геоцентрической системе координат, называемой бесселевой системой прямоугольных координат.

Рекомендации Друзья