О солнечных затмениях вообще и конкретно о затмении 31 июля 1981 года
20
А. Михайлов
О солнечных затмениях вообще и конкретоно о затмении
31 июля 1981 года
Утром 31 июля 1981 года произойдет интересное астрономическое явление — солнечное затмение, видимое как частное на всей территории Советского Союза и как полное на узкой, но длиной полосе, индейной от берегов Черного моря через Кавказ, Казахстан, Сибирь, Дальний Восток и Охотское море к простом Тихого океана. Но прежде чем описать это затмение, появим некоторые общие вопросы солнечных затмений.
Эти явления вызывают Луной, когда она частчно или полностью закрывает солнечный диск. Луна по своему диаметру почти в 400 раз меньше Солнца, но примерно во столько же раз она близке к Зем-ле, вследствие чего видимые размеры Солнца и Луны для земного наблюдателя практические одинаковы. Однако небольшие отклонение земной орбиты от круговой вызывает небольшие изменения в расстояниях до Солнца, а вместе с тем и в угловом диаметре Солнца. То же происходит и с Луной при ее движении вокруг Земли. Поэтому лунный диск быстро виден нам времени немного больше солнечного, а времени немного меньше. В первом случае Луна может полностью закрыть все Солнце и произвести полное солнечное затмение, а во втором случае — оставить видимыми края Солнца в виде узкого колца, окружающего темный диск Луны, и произвести колщеобразное затмение. Ежегодно в зимнее время, когда Земля бывает близке к Солнцу и поэтому Солнце видно нам под набольшим углом, произходит преимущественно колщеобразные затмения, а в летнее время, когда Земля дальше от Солнца, преобладают полные затмения.
Во время солнечных затмений Луна повернута к Земле своей неосве-
21
Рис. 1.
щенной стороной и находится в ново-
лунии. В течение полного года бы-
вает 12 или 13 новолунный, но далеко
не каждое сопровождается затмени-
ем, так как плоскость лунной орбиты
не совпадает с плоскостью эклипти-
ки, по которой совершается видимое
годичное движение Солнца, а накло-
нена к ней под углом 5°8′. Если раз-
вернуть линей эклиптики и лунной
орбиты на плоскость, получится картина, представленная на рисунке 1.
Здесть AA′, BB′ и т. д. изобразают
ряд новолунный, в большинсте котор-
ых Луна проходит выше (севернее)
или ниже (южнее) Солнца, не произ-
водя затменный. Лишь новолуния,
происходящие близ точек пересечения лунной орбиты с эклиптикой, называемых узлами, сопровождаются
солнечными затменями. Узлы изоб-
ражаются специальными значками:
Ω — восходящий узел, в котором
Луна переходит из южного эклипти-
ческого полушария в северное, и Ω —
нисходящий узел, в котором Луна
переходит из северного полушария в южное. Эти значки представляют схематическое изображение дракона: по древнекитайскому поверью он караулит близ узлов Солнце, чтобы его проглотить.
Оценим, какова протяженность
области вокруг узла, в котором Луна
может закрыть хотя бы край Солнца.
Для воображаемого наблюдаателя,
находщегося в центре Земли, пре-
дельное новолунное с затменем изоб-
ражено на рисунке 2, где диски
Солнца и Луны соприкасаются. Полагая их кругами с радиусами 16′
(все расстояния будем измерять в
угловых единицах), получим рав-
бедренный треугольник ЛΩС с основанием |ЛС|=32′ и углом i=5°8′.
Рис. 2.
Из этого треугольника (считая его
плоским) найдем искомое предель-
ное расстояние R Луны от узла:
Оdnako наблюдается на поверхности Земли, видит Луну
смешенной на величину ее парал-
ласка, который может достигать 61′.
На столкко же нужно увеличить
сторону ЛС: |ЛС|=32′+61′=93′.
Повторив вычисление с этим значением, получим R=994′ или прибли-
зительно 16,6°, так что все зона затменей (в обе стороны от узла) охва-
тывает 33°.
При этой оценке мы пользовались
средними значениями радиусов
Солнца и Луны. Еслискомниро-
вать их крайные значения и учесть,
что наш треугольник — не плоский,
а сферический, то получилось бы
для минимума области затменей
31,8° и для максимума — 35,8°. Таковы размеры обиталища дракона,
поджидающего Солнце, чтобы, если
и не проглотить его целиком, то хотя
бы откусить кусочек, вызвав част-
ное затменение малой фазы.
Посмотрим, может ли Солнце
в своем видимом годичном движении
по эклиптике просочить эту область,
22
не пав жертвой дракона. За сутки Солнце проходит в среднем 57′, а зимой, при наиболее быстром движении, — 61′. Между двумя наволлиями бывают 29,53 суток; за это время, при наиболее скорости, Солнце пройдет 30°, то есть меньше, чем минимальная область затмений. Следовательно, оно не успет беспрерывствовать прояты области затмений между двумя наволлиями, и по крайней мере одно из них затигнет Солнце внутри этой зоны. Если это сличится близко от узла, затмение будет большой фазы, даже полное или коллеобразное. Если же первое наволлие произойдет в самом начале входения Солнца в зону затмений, то следующее наволлие сличится еще до выхода Солнца из опасной зоны, так что два наволлия подряд будет сопроводаться затмениями, но частими и очень малой фазы (которые для широкой публики могут остаться незамеченными). После этого почти через пологда повторяется также же явления в близи другого узла.
Таким образом, ежедневно бывают две эпохи, когда происходит солнечные затмения. В каждую эпоху бывают либо одно затмение большей фазы, либо два малей фазы, а в течение года могут быть два затмения большей фазы или четые малой. Конечно, возможно и промежутные сличания — одно затмение большей фазы и два малей или два большой и одно малой. Но если первое затмение сличится в начале явваря, то еще до истечения года (в конце декабра) Солнце вступит опять в опасную зону и может произойти еще одно затмение малой фазы, (Этому способствует и то obstructionство, что лучные узлы не остаются неподвижными на эклиптике, а движутся навстречу Солнцу, так что время между прохождениями Солнца через данный узел на 19 дней короче календарного года.) В этом случае в течение одного года возможно пять затмений. Таким был, например, 1935 год, когда частиные затмения наблюдались 5 января, 3 февраля, 30 июня, 30 июля и 25 декабря.
Если говорить о Земле вообщество, то солнечные затмения — совсем не редкие явления. В течениеста лет в среднем было 84 частных, 77 коллеобразных, 11 коллеобразно-польных и 66 полных, а всего — 238 затмений. Однако каждое частиное затмение видимо не на всей Земле, а на ограниченной, хотя и большой, ее части. Лунная полутень (рис. 3) обычно имеет радиус около 3500 км и скольчит по Земле в стороны движения Лунны — в восточном направлении. В центре полутени находится пятно тени, радиус которого может достигать 135 км. Но может быть и так, что вершина конуса тени не достигает Земли, тогда на ее поверхности падает расширяющаяся полость конуса, производающая коллеобразное затмение. В случае полного затмения пятно тени уносится Лунной скоростью порядка одного kilометра в секунду, так что набольшая продолжительность полного затмения в данном месте не превышает 7 минут.
Можно ли заранее предсказать затмения? Оказывается, день предстоящего затмения умеи предсказываешь еще в глубокой древности, когда были уточнены период чередо-
Рис. 3. Т — область полного затмения; К — область коллеобразного затмения.
23
виния фаз Луны и положение лунной орбиты относительно эклиптики. Новолуня чередуются через так называемый синодический месяц, равный 29,5306 суток, а возврашение Луны к данному узлу проискотит через 27,2122 суток — промежуток времени, называемый драконческим месяцем. Эти числа почти coincимыми:
242 драк. мес. = 6585, 357 суток,
223 син. мес. = 6585, 321 — »
разность = 0,036 — » — .
Этот период, округленно равный 6585 1/3 суток, или 18 лет и 10 1/3 или 11 1/3 дней, в зависимости от числа високных лет в этом периоде, называется каросом. По свидетельству Геродота он был известен еще в шестом веке до н. э. В течение одного кароса проискотят 15 частных, 14 коллеобразных, 2 коллеобразно-полных и 12 полных, а всего — 43 солнечных затмения, которые по истечении кароса чередуются в прежнем порядке. Однако добное число суток в каросе приводит к тому, что по окончании кароса Земля оказывается дополнительно повернуть на 1/3 оборота, так что затмения каждой раз свигаются на 120° к западу. Поэтому с помощью карosa можно predсказать лишь день и общий характер будущего затмения, но без подробного указания мест его видимости.
Тепер же затмения predсказываются на многое годы вперед с точностью до нескольких секунд во времени и до двух kilометров по месту его видимости, что является результатом огромной и длительной работы по изучению движения Солнца и Луны по звездному небу.
1981 год отмечен двумя затмениями — коллеобразным, которое наблюдается 5 февраля в южной части Тихого океана, и интересующим нас полным, которое произойдет 31 июля. Оно начинается на Кавказе, когда полоса полного затмения шириной в 65 км вступит на черноморское побережье близ Очамчира и отсюда пройдет в северо-восточном направлении через Нальчик и Моздок, пересечет северную часть Каспийского моря, затронет Актибинскую область (станция Берчогур на Ташкентской железной дороге),
24
Рис. 5. Течение затмения в Москве.
пройдет немного севернее Целинограда и Павлодара, между Новосибирском и Барнаулом, через Ленинск-Кузнецкий, южнее Красноярска, через Тайшет, Братск, Северо-Байкальск и Тынду, где продолжительность полной фазы достигнет 120 секунд, а ширина полосы полного затмения — 110 км при высоте Солнца над горизонтом 53°. Северную часть Татарского полива полоса пересечет у Декастри и пройдет через Алексадровск-Сахалинский и Охотское море, охватит еще один из небольших островов Курильской гряды и, не затрагивая большие суши, закончится далеко в Тихом океане. В пределах СССР весь путь длиной около 7400 км лунная темь пробежит за 101 минуту.
Для наблюдения полного затмения многочисленные советские и иностранные эксперции направляются в полосу полной фазы — премишественно в Сибирь и на Дальний Восток, где затмение будет наиболее продолжительным и хорошо погода в полне верояtha. Пожелаем же им успеха.
На маленькой карте (рис. 4) жирной линии изображена полоса полного затмения, а параллельные ей линии, оцифрованные 0,8, 0,6 и 0,4 (называемые изобразами), указывают места, в которых направляя фаза частного затмения имеет соответствующее величины. Косые линии, называемые изохронами, дают московское декретное время настоящего направления направляя фазы. Так, например, Москва находится между изобразами 0,6 и 0,8, но близке к последней, так что величины направляя фазы можно оценить в 0,72. По изохронам можно определить время настояления этой фазы — 5 ч 35 мин. Точно вычисление для Москвы дает по летнему декретному времени:
восход Солнца 5 ч 32 мин,
начало частного затмения 5 ч 43,0 мин,
набольшая фаза затмения 6 ч 34,7мин,
конец частного затмения 7 ч 29,4 мин.
На рисунке 5 изображен вид Солнца в Москве в течение всего затмения через каждые 10 минут.
В заключение напомним, что во время частного затмения, во избежание серверного повреждения зрения, нельзя смотрить на Солнце без зашитного темного стекла, так как неакрытая часть солнечного диска имеет такую же яркость, как и вне затмения. Лишь при настоялении полной фазы затмения можно любовать красивым зрелищем хромосферы и короны невооруженным глазом или в бинокль.