Солнечные и лунные затмения

Луна– естественный спутник Земли и самое близкое к ней тело.

Радиус = 1378 км. т.е. 0,2725 экваториального радиуса Земли.

Масса Луны в 81,30 раз меньше массы Земли.

Из – за вращения Земли Луна совершает видимоесуточное движение с востока на запад.

Следствием действительного движения Луны вокруг Земли наблюдается видимоедвижение Луны на фоне звезд. Это движение с запада на восток по лунному пути: за один час смещение примерно на 0⁰,5,за сутки на 13⁰,2. Из – за этого верхняя кульминация Луны ежедневно наступает примерно на 52^м позже, чем накануне. Лунный путь проходит по зодиакальным созвездиям– не замыкающаяся кривая.

Рис 24. Лунный путь и лунная орбита

Видимоенеравномерное перемещение Луны по лунному пути отражает ее движение в пространстве вокруг Земли по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Земля.

Из–за удаленности Солнца его лучи падают на Луну почти параллельно и освещают половинулунного шара. Но так как к Земле обычно обращается часть светлого и часть темного полушария, Луна нам кажется не полным кругом.

Терминатор(полуэллипс) – линия отделяющая темную часть от светлой.

Лунная фаза –видимая в солнечном освещении часть лунного диска.

Рис 25. Фазы Луны

Рис 26. Смена лунных фаз

Лунную фазу характеризуют так же возрастомЛуны, т.е. числом суток, протекших после новолуния.

Выделяют четыре основные фазы Луны:

Новолуние– соединение Луны с Солнцем, когда Луна проходит между Солнцем и Землей. Луна не видна.

Первая встреча – Луна видна в западной части неба в форме серпа, обращенного к западу.

Полнолуние –Луна видна полным кругом. Находится в противостоянии с Солнцем: Земля между солнцем и Луной: Восходит при заходе Солнца. В середине ночи – в южной стороне неба.

Последняя четверть – «ущербный месяц», серп, обращенный к востоку. Восходит и видна в восточной области неба незадолго до восхода Солнца.

СоединениеЛуны с Землей во время новолуния и противостояние во время полнолуния называются – сизигиями.

Рис 27. Продолжительность сидерического

и синодического месяца

Звездныйили сидерическиймесяц – период обращения Луны по орбите Т ≈ 27,32 суток. Из – за возмущений он испытывает колебанияв пределахполусуток.

Синодический месяц –промежуток времени между двумя последовательными одноименными фазами Луны. Т ≈ 27,32 суток. Он длиннее сидерического, так как за сидерический месяц Земля сместится от своего положения и до прежней конфигурации (фазы) Луна должна пройти еще некоторое расстояние. Одинаковые фазы Луны наступают в разных точках лунной орбиты поочередно во всех зодиакальных созвездиях из – за неравенства сидерического и синодического месяцев.

Лунные узлы(восходящий и нисходящий) – точки, в которых лунный путь пересекается с эклиптикой. Расположены в диаметрально противоположных точках эклиптики.

Драконический месяцпромежуток времени между двумя последовательными прохождениями Луны через один и тот же узел своей орбиты (27,21 суток). Он короче сидерического из-за движения узлов лунной орбиты навстречу движения Луны.

Драконический год =346,62 суток ≈ промежуток времени 365^д,3 – 19,^д3, в течение которого Солнце возвращается к одному и тому же узлу. За год (365^д,3) лунные узлы отступают на 19^д,3.

Примечание:

1. При серповидной фазе виден весь слабо освещенный лунный диск. Это явление – пепельный свет. Причина – освещенность светом, отраженным от Земли.

2. Луна обращена к Земле одной стороной, так как она вращается вокруг оси с периодом вращения Земли вокруг оси и в том же направлении. Но продолжительные наблюдения позволяют видеть не 50% поверхности, а около 60⁰. Это возможно благодаря либрации(качание Луны). Это видимые (не действительные)колебания. Причины: вращение Луны вокруг оси равномерное, а по орбите – неравномерное.

3. Постоянный угол наклона оси вращения Луны к плоскости орбиты.

4. Из–за близости к Земле с разных точек Земли видны разные области Луны.

Затмения

а)Покрытие Луной светил –явление, состоящее в том, что Луна при движении вокруг Земли проходит перед далекими светилами, делая их невидимыми с Земли, закрывает их.

б) Солнечное затмение – покрытие Солнца Луной.

Рис 28. Схема полного солнечного затмения

Полное солнечное затмение – наблюдается в точках Земли, оказавшихся в области лунной тени.

Частное солнечное затмение –в областях лунной полутени.

Лунная тень и полутень на земной поверхности имеют вид овальных пятен, форма которых зависит от положений Солнца и Луны над горизонтом.

Из–за движения Луны с запада к востоку ее тень и полутень пробегают по земной поверхности в том же направлении.

Полоса земной поверхности, по которой пробегает лунная тень, называется полосой полной фазы.Ее ширина от 40 до 100 км (чаще всего). При минимальном геоцентрическом расстоянии Луны (перигей) ширина тени ≈ 6750 км.

Кольцеобразное затмение:конус лунной тени не доходит до Земли, Луна не закрывает Солнца полностью. Вокруг темного лунного диска видно яркое кольцо незакрытой солнечной поверхности.

Возможность солнечного затмения зависит от фазы Луны (новолуние), ее положения относительно узлов (лунные).

в) Лунные затмения –физическое явление, при котором Луна проходит сквозь тень Земли.

Рис 29. Схема лунного затмения.

Лунные затмения возможны только при противостояниях Луны Солнцу (полнолуния), наступающих вблизи лунных узлов.

Лунное затмение может быть частным (луна частично погружается в тень Земли) или полным (полное погружение).

При полном затмении Луна имеет бурый, темно-красный или красно – коричневыйцвет, т.к. длинноволновые солнечные лучи, преломляясь в земной атмосфере все же освещают Луну.

Лунные затмения видны со всего ночного полушария Земли, где Луна находится над горизонтом. Начинаются и заканчиваются одновременно во всех точках наблюдения.

Г) Сарос.

Зоны затмений расположены у диаметрально противоположных лунных узлов. Солнце от одного узла до другого доходит за половину драконического года (≈ 173 суток). Поэтому ежегодно бывают две эпохи затмений.

В каждой зоне затмений обязательно происходит по одному солнечному и не более одного лунного. Поэтому минимальное число затмений в год – два (оба солнечных). Если произойдет еще одно или два лунных – то всего будет 3 или 4.

Но если в обеих зонах по два частных солнечных с небольшой фазой, то между каждой парой будет одно полное лунное. Тогда всего в год будет шесть затмений.

Может быть и еще одно частное солнечное затмение. Тогда всего 7, из них 5 частных солнечных и 2 полных лунных. Возможно: 4 частных солнечных и 3 полных лунных. Такие комбинации редки (последняя в 1982 г.).

Обычно за год происходит 2 – 3 солнечных и 1 - 2 лунных затмения. Но лунные затмения мы видим чаще, т.к. они наблюдаются на всем ночном полушарии Земли, а солнечное – только в области лунной тени или полутени, что в разные годы бывает на разных участках Земли.

В определенной местности полные солнечные затмения видны в среднем один раз за 300 лет.

Наступление затмения зависит от трех периодов: синодического месяца S = 29^д5306,драконического месяца S_Ω = 27^д2122 и драконического годаТ_Ω=346^д6200.

223 S ≈ 242 S ≈ 19 T_Ω ≈ 6985^д ,3 = 18 лет 11,3 суток. Через это время затмения повторяются.

Период ≈ 18 лет повторения затменийназывается «саросом» (сарос – по - египетски - период). Но повторения происходят не совсем в одинаковых условиях.

На протяжении сароса: в среднем 70 – 71 затмения. Из них 42 – 43 солнечных (14 полных, 13 – 14 кольцеобразных, 15 частных); 78 – лунных.