При движении вокруг Земли Луна проходит перед более далекими светилами и своим диском может их заслонить. Это явление носит общее название покрытий светил Луной. Определение точных моментов начала и конца покрытий имеет большое значение для изучения движения Луны и формы ее диска. Чаще всего происходят покрытия звезд, реже случаются покрытия планет.
Покрытия Солнца Луной называются солнечными затмениями. Солнечное затмение имеет различный вид для разных точек земной поверхности. Диск Солнца будет целиком закрыт только для наблюдателя, находящегося внутри конуса лунной тени, максимальный диаметр которой на поверхности Земли не превосходит 270 км. В этой сравнительно узкой области земной поверхности, куда падает тень от Луны, будет видно полное солнечное затмение (рис. 59). В областях земной поверхности, куда падает полутень от Луны, внутри так называемого конуса лунной полутени будет видно частное солнечное затмение — диск Луны закроет только часть солнечного диска. Чем ближе наблюдатель к оси тени, тем большая часть диска Солнца закрыта, тем больше фаза затмения. Вне конуса полутени виден весь диск Солнца, и никакого затмения не наблюдается.
Так как расстояние Луны от Земли изменяется от 405 500 км до 363 300 км, а длина конуса полной тени от Луны в среднем равна 374 000 км, то вершина конуса лунной тени иногда не доходит до поверхности Земли. В этом случае для наблюдателя вблизи оси конуса лунной тени солнечное затмение будет кольцеобразным — края солнечного диска останутся незакрытыми и будут образовывать вокруг темного диска Луны тонкое блестящее кольцо.
В разных точках Земли солнечное затмение наступает в разное время. Вследствие движения Луны вокруг Земли и вращения Земли вокруг своей оси тень от Луны перемещается по земной поверхности приблизительно с запада на восток, образуя полосу тени длиной в несколько тысяч километров и шириной в среднем около 200 км (максимальная ширина 270 км).
Так как Луна движется с запада на восток, то солнечное затмение начинается с западного края солнечного диска. Сначала на нем появляется ущерб, имеющий форму дуги круга радиуса, равного радиусу диска Солнца. Затем ущерб постепенно растет, и Солнце принимает форму все более и более узкого серпа. Когда исчезнет последняя точка солнечного диска, наступает фаза полного затмения, которая длится всего несколько минут — не более семи, а чаще всего две-три минуты. Затем темный диск Луны постепенно сходит с солнечного диска, и затмение кончается. Общая продолжительность всех фаз солнечного затмения может длиться свыше двух часов.
Совершенно очевидно, что затмения Солнца могут происходить только во время новолуния.
Источник
4.11. Солнечные и лунные затмения
Схема солнечного затмения
При движении вокруг Земли Луна проходит перед более далекими светилами и своим диском может их заслонить. Это явление носит название покрытий светил Луной. Определение точных моментов начала и конца покрытий имеет большое значение для изучения движения Луны и формы ее диска.
Солнечное затмение («бриллиантовое кольцо»)
Покрытия Солнца Луной называются солнечными затмениями. Солнечное затмение имеет различный вид для разных точек земной поверхности. Диск Солнца будет целиком закрыт только для наблюдателя, находящегося внутри конуса лунной тени, максимальный диаметр которой на поверхности Земли не превосходит 270 км. В этой сравнительно узкой области земной поверхности, куда падает тень от Луны, будет видно полное солнечное затмение. В областях земной поверхности, куда падает полутень от Луны, внутри т. н. конуса лунной полутени будет видно частное (или частичное) солнечное затмение — диск Луны закроет только часть солнечного диска. Вне конуса полутени виден весь диск Солнца, и никакого затмения не наблюдается.
Схема кольцеобразного солнечного затмения
Кольцеобразное солнечное затмение
Т. к. расстояние Луны от Земли изменяется от 405500 км до 363300 км, а длина конуса полной тени от Луны в среднем равна 374000 км, то вершина конуса лунной тени иногда не доходит до поверхности Земли. В этом случае для наблюдателя вблизи оси конуса лунной тени солнечное затмение будет кольцеобразным — края солнечного диска останутся незакрытыми и будут образовывать вокруг темного диска Луны тонкое блестящее кольцо.
Тень от Луны на поверхности Земли во время полного солнечного затмения 11 августа 1999
Если в начале и конце полосы максимальной фазы затмение является кольцеобразным, а в середине полосы – полным, такое затмение называется гибридным (или смешанным). Механизм возникновения гибридного затмения: пусть в центре полосы максимальной фазы происходит полное затмение с фазой 1.000; вследствие увеличения расстояния от Луны до точки наблюдателя из-за кривизны Земли видимый размер лунного диска уменьшается, что приводит к уменьшению фазы и ширины полосы.
Частное солнечное затмение
В разных точках Земли солнечное затмение наступает в разное время. Вследствие движения Луны вокруг Земли и вращения Земли вокруг своей оси тень от Луны перемещается по земной поверхности приблизительно с запада на восток, образуя полосу тени длиной в несколько тысяч километров и шириной в среднем около 200 км (максимальная ширина равна 270 км). Общая продолжительность всех фаз полного солнечного затмения может длиться более двух часов.
Прохождение тени от Луны по поверхности Земли во время полного солнечного затмения
4.11.2. Лунные затмения
Схема лунного затмения
Частное лунное затмение
Земля, освещаемая Солнцем, отбрасывает от себя тень (и полутень) в сторону, противоположную Солнцу. Конус земной тени длиннее конуса лунной, а его диаметр на расстоянии Луны превышает диаметр Луны больше, чем в 2,5 раза. При движении вокруг Земли Луна может попасть в конус земной тени, и тогда произойдет лунное затмение. Поскольку во время затмения Луна в действительности лишается солнечного света, то лунное затмение видно на всем ночном полушарии Земли и для всех точек этого полушария начинается в один и тот же физический момент и заканчивается также одновременно. Полное лунное затмение может продолжаться почти два часа.
Полное лунное затмение 3 марта 2007
Во время полной фазы затмения Луны она продолжает быть видимой благодаря буро-красному свечению. Солнечное излучение, проходя по касательной к земной атмосфере, рассеивается и освещает Луну. Земная атмосфера в видимом диапазоне наиболее прозрачна для излучения красной части спектра, именно поэтому Луна в момент полного затмения выглядит багровой.
4.11.3. Условия наступления затмений
Если бы плоскость лунной орбиты совпадала с плоскостью эклиптики, то солнечные и лунные затмения происходили бы каждый синодический месяц. Но плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом в 5°09′, поэтому Луна во время новолуния или полнолуния может находиться далеко от плоскости эклиптики, и тогда ее диск пройдет выше или ниже диска Солнца или конуса тени Земли, и никакого затмения не случится. Чтобы произошло солнечное или лунное затмение, необходимо, чтобы Луна во время новолуния или полнолуния находилась вблизи узла своей орбиты, т. е. недалеко от эклиптики.
К условию наступления затмений. C, T и L – центры Солнца, Земли и Луны, находящиеся в настоящий момент в плоскости, перпендикулярной плоскости эклиптики
Если угол LTC = β (геоцентрическая эклиптическая широта Луны) будет меньше изображённого на рисунке, то произойдёт (хотя бы частное) затмение Солнца для пункта О: β = LTL’ + L’TC’ + C’TC, причём LTL’ = ρMoon – угловой радиус Луны, C’TC = ρSun – угловой радиус Солнца, L’TC’ = 180° – TL’C’ – TC’O = 180° – (180° – TL’O) – TC’O = TL’O – TC’O, где TL’O = pMoon – горизонтальный параллакс Луны, TC’O = pSun – горизонтальный параллакс Солнца. Таким образом, β = ρMoon + pMoon – pSun + ρSun = 15,5′ + 57,0′ – 8,8″ + 16,3′ = 88,7′. Угловое расстояние центра Луны от узла (долгота Луны относительно узла) Δl находится из сферического треугольника: Δl = arcsin(tgβ/tgi) = 16,5°.
К условию наступления затмений. Сферический треугольник
Очевидно, что затмение Солнца возможно и по другую сторону лунного узла, на таком же расстоянии от него. Дугу эклиптики в 33° Солнце, перемещаясь со средней скоростью 59′ в сутки, проходит за 34 дня. Но за 34 дня обязательно будет одно новолуние, а может быть и два, так как продолжительность синодического месяца 29,5 суток. Следовательно, каждый год обязательно бывает 2 солнечных затмения (около двух узлов лунной орбиты), но может быть 4 и даже 5 затмений. Пять солнечных затмений в году случается тогда, когда первое происходит вскоре после 1-го января. Тогда второе наступает в следующее новолуние, третье и четвертое произойдут несколько раньше, чем через полгода, а пятое — через 354 дня после первого (через 354 дня пройдет 12 синодических месяцев). Аналогичные рассуждения относительно затмений Луны приводят к следующему результату: на протяжении года может не произойти ни одного лунного затмения, а самое большее их число может быть 3. Три лунных затмения в году случаются тогда, когда первое из них происходит вскоре после 1-го января, второе — в конце июня, а третье — в конце декабря, через 12 синодических месяцев (через 354 дня) после первого.
4.11.4. Сарос
Затмение Солнца Сатурном. Слева от Сатурна сквозь кольца видна Земля
Последовательность затмений повторяется почти точно в прежнем порядке через промежуток времени, который называется саросом. Сарос, известный еще в древности, составляет 18 лет и 11,3 суток: затмения будут повторяться в прежнем порядке (после какого-либо начального затмения) спустя столько времени, сколько необходимо, чтобы та же фаза Луны случилась на том же расстоянии Луны от узла ее орбиты, как и при начальном затмении. Фазы Луны повторяются в среднем через 29,53 суток (синодический месяц); возвращение Луны к одному и тому же узлу своей орбиты происходит через 27,21 суток (драконический месяц), а промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через один и тот же узел лунной орбиты (драконический год) равен 346,62 суток. Следовательно, период повторяемости затмений (сарос) будет равен промежутку времени, по истечении которого начала этих трех периодов будут снова совпадать. Оказывается, что 242 драконических месяца почти в точности равны 223 синодическим месяцам, а также 19 драконическим годам, а именно: 242 драконических месяца = 6585,36 суток; 223 синодических месяца = 6585,32 суток = 18 лет 11 дней 7 часов 42 мин; 19 драконических лет = 6585,78 суток. Поскольку 223 синодических месяца на 0,04 суток короче, чем 242 драконических месяца, то через 6585 дней новолуние (или полнолуние) будет происходить на несколько ином расстоянии от узла лунной орбиты, чем 18 лет назад. Поэтому условия затмений не будут повторяться в точности. Кроме того, так как в саросе содержится целое число суток и еще примерно 1/3 суток, то области видимости затмений за 18 лет перемещаются по земной поверхности к западу примерно на 120°.
Схема полного солнечного затмение в Минске 21 августа 1914
Карта полных солнечных затмений в 2001 — 2020 годах
Источник
Покрытия солнца луной называются
Движение небесных тел. Солнечные и лунные затмения
Начала астрономии Время и небесная сфера Созвездия Движение небесных тел Астроприборы Астрофизика Обзоры астрооборудования Астрономические наблюдения
Общая астрономия
Солнечная система Звезды Наша Галактика Внегалактическая астрономия Внеземные цивилизации Астрономы мира и знаменательные даты
Дополнительно
Форумы Astrogalaxy.ru Астрономия для детей Планетарии России Это интересно Новости астрономии О проекте
Солнечные и лунные затмения.
В древности солнечные и лунные затмения вызывали у людей суеверный ужас. Считалось, что затмения предвещают войны, голод, разорение, массовые болезни. Солнечное затмение 1994 года в Боливии. Покрытие Солнца Луной называется солнечным затмением. Это очень красивое и редкое явление. Солнечное затмение наступает, если в момент новолуния Луна пересекает плоскость эклиптики.
Кольцеобразное солнечное затмение. Если диск Солнца полностью закрывается диском Луны, то затмение называют полным. В перигее Луна бывает ближе к Земле на 21 000 км от среднего расстояния, в апогее — дальше на 21 000 км. От этого изменяется угловые размеры Луны. Если угловой диаметр диска Луны (около 0,5°) оказывается немного меньше углового диаметра диска Солнца (около 0,5°), то в момент максимальной фазы затмения от Солнца остается видимым яркое узкое кольцо. Такое затмение называется кольцеобразным. И, наконец, Солнце может не полностью скрываться за диском Луны из-за несовпадения их центров на небе. Такое затмение называется частным. Наблюдать такое красивое образование, как солнечная корона, можно лишь во время полных затмений. Такие наблюдения даже в наше время многое могут дать науке, поэтому наблюдать в ту страну, где будет солнечное затмение, приезжают астрономы из многих стран.
Солнечное затмение начинается с восходом Солнца в западных районах земной поверхности и заканчивается в восточных районах при заходе Солнца. Обычно полное солнечное затмение длится несколько минут (наибольшая продолжительность полного солнечного затмения 7 мин 29 сек будет 16 июля 2186 года).
На Луне тоже бывают солнечные затмения. На Земле в это время происходят лунные затмения. Луна движется с запада на восток, поэтому солнечное затмение начинается с западного края солнечного диска. Степень покрытия Солнца Луной называется фазой солнечного затмения. Полные солнечные затмения можно видеть только в тех областях Земли, по которым проходит полоса тени Луны. Диаметр тени не превышает 270 км, поэтому полное затмение Солнца видно лишь на малом участке земной поверхности. Полное солнечное затмение 7 марта 1970 года.
На поверхности Земли хорошо заметна лунная тень. Хотя солнечные затмения происходят чаще лунных, в каждом отдельном месте Земли солнечные затмения наблюдаются гораздо реже лунных.
Причины солнечных затмений.
Плоскость лунной орбиты в пересечении с небом образует большой круг — лунный путь. Плоскость земной орбиты пересекается с небесной сферой по эклиптике. Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09?. Период обращения Луны вокруг Земли (звездный, или сидерический период) Р = 27,32166 земных суток или 27 сут 7 час 43 мин.
Плоскость эклиптики и лунный путь пересекаются друг с другом по прямой линии, называемой линией узлов. Точки пересечения линии узлов с эклиптикой называются восходящим и нисходящим узлами лунной орбиты. Лунные узлы непрерывно перемещаются навстречу движению самой Луны, то есть к западу, совершая полный оборот за 18,6 года. Ежегодно долгота восходящего узла уменьшается примерно на 20°. Так как плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом в 5°09?, Луна во время новолуния или полнолуния может находиться далеко от плоскости эклиптики, и диск Луны пройдет выше или ниже диска Солнца. При этом затмения не происходит. Чтобы произошло солнечное или лунное затмение, необходимо, чтобы Луна во время новолуния или полнолуния находилась вблизи восходящего или нисходящего узла своей орбиты, т.е. недалеко от эклиптики. В астрономии сохранились многие знаки, введенные в глубокой древности. Символ восходящего узла означает голову дракона Раху, набрасывающегося на Солнце и вызывающего, по индийским легендам, его затмение.
Во время полного лунного затмения Луна полностью уходит в тень Земли. Полная фаза лунного затмения продолжается гораздо дольше, нежели полная фаза солнечного затмения. Форма края земной тени при лунных затмениях послужила древнегреческому философу и ученому Аристотелю одним из веских доказательств шарообразности Земли. Философы Древней Греции подсчитали, что Земля примерно втрое больше Луны, просто исходя из продолжительности затмений (точная величина этого коэффициента 3,66).
Луна в момент полного лунного затмения в действительности лишается солнечного света, поэтому полное лунное затмение видно из любой точки полушария Земли. Затмение начинается и заканчивается одновременно для всех географических точек. Однако местное время этого явления будет разное. Так как Луна движется с запада на восток, то первым входит в земную тень левый край Луны. Затмение может быть полным или частным в зависимости от того, входит Луна в земную тень полностью или проходит вблизи ее края. Чем ближе к лунному узлу происходит лунное затмение, тем больше его фаза. Наконец, когда диск Луны накрывает не тень, а полутень, случаются полутеневые затмения. Невооруженным глазом заметить их трудно. Во время затмения Луна прячется в тень Земли и, казалось бы, каждый раз должна исчезать из виду, т.к. Земля непрозрачна. Однако земная атмосфера рассеивает солнечные лучи, которые попадают на затмевающуюся поверхность Луны «в обход» Земли. Красноватый цвет диска обусловлен тем, что сквозь атмосферу лучше всего проходят красные и оранжевые лучи.
Красноватый цвет диска во время полного лунного затмения обусловлен рассеиванием солнечных лучей а атмосфере Земли.
Каждое лунное затмение различно по распределению яркости и цвета в земной тени. Цвет затмившейся Луны часто оценивается по специальной шкале, предложенной французским астрономом Андре Данжоном:
0 баллов — затмение очень темное, в середине затмения Луна почти или совсем не видна.
1 балл — затмение темное, серое, детали поверхности Луны совершенно не видны.
2 балла — затмение темно-красное или рыжеватое, около центра тени наблюдается более темная часть.
3 балла — затмение красно-кирпичного цвета, тень окружена сероватой или желтоватой каймой.
4 балла — затмение медно-красного цвета, очень яркое, внешняя зона светлая, голубоватая.
Если бы плоскость орбиты Луны совпадала бы с плоскостью эклиптики, то лунные затмения повторялись бы каждый месяц. Но угол между этими плоскостями составляет 5° и Луна дважды в месяц лишь пересекает эклиптику в двух точках, называемых узлами лунной орбиты. Об этих узлах знали еще древние астрономы, называя их Головой и Хвостом Дракона (Раху и Кету). Для того, чтобы произошло лунное затмение, Луна в полнолуние должна находится вблизи узла своей орбиты. За год обычно происходит 1-2 лунных затмения. В некоторые годы их может не быть вовсе, а иногда происходит и третье. В редчайших случаях бывает и четвертое затмение, но лишь частное полутеневое.
Промежуток времени, через который Луна возвращается к своему узлу, называется драконическим месяцем, который равен 27,21 суток. Через такое время Луна пересекает эклиптику в точке, смещенной по отношению к предыдущему пересечению на 1,5° к западу. Фазы Луны повторяются в среднем через 29,53 суток (синодический месяц). Промежуток времени в 346,62 суток, за который центр диска Солнца проходит через один и тот же узел лунной орбиты, называется драконическим годом. Период повторяемости затмений — сарос — будет равен промежутку времени, по истечении которого начала этих трех периодов будут совпадать. Сарос на древнеегипетском означает «повторение». Задолго до нашей эры, еще в древности, установили, что сарос продолжается 18 лет 11 суток 7 часов. Сарос включает в себя: 242 драконических месяца или 223 синодических месяца или 19 драконических лет. В течение каждого сароса происходит 70 до 85 затмений; из них обычно бывает около 43 солнечных и 28 лунных. На протяжении года может произойти самое большое семь затмений — либо пять солнечных и два лунных, либо четыре солнечных и три лунных. Минимальное число затмений в году — два солнечных затмения. Солнечные затмения происходят чаще лунных, но наблюдаются в одной и той же местности они редко, так как эти затмения видны только в узкой полосе тени Луны. В какой-нибудь определенной точке поверхности полное солнечное затмение наблюдается в среднем 1 раз в 200-300 лет.
Источник информации: «Открытая Астрономия 2.5», ООО «ФИЗИКОН»
Античная астрономия 
