Солнечные и лунные затмения: почему они происходят не каждый месяц

Земля вместе со своим спутником постоянно меняет положение в космосе. Иногда это приводит к необычному эффекту: привычный солнечный свет на время исчезает полностью или становится слабее. Так мы и наблюдаем затмения.

Солнечное затмение

Представь линию от Солнца к Земле. Если на пути света оказывается Луна, её силуэт начинает заслонять солнечный диск. Такая картина возможна в новолуние, когда спутник повёрнут к нам неосвещённой стороной.

За Луной при этом образуется тёмная область. Там, куда приходится её центр — умбра, Солнца некоторое время не видно совсем. Чуть дальше света уже больше: это полутень. Отсюда можно заметить, что Луна скрыла лишь часть Солнца.

Солнечные затмения бывают трёх основных видов:

• полное — Солнце на короткое время целиком исчезает за Луной;
• частичное — закрывается только часть солнечного диска;
• кольцеобразное — Луна выглядит немного меньше Солнца, поэтому вокруг неё остаётся яркое световое кольцо.

Полную фазу можно увидеть только там, куда падает наиболее тёмная часть лунной тени. Поэтому территория наблюдения такого затмения довольно небольшая.

Лунное затмение

Здесь всё происходит наоборот. Теперь уже Земля оказывается на пути света, который идёт от Солнца к Луне. Наш спутник постепенно погружается в тень планеты и начинает темнеть. Увидеть такое явление можно только в полнолуние.

Картина зависит от того, по какой части земной тени движется Луна:

• полное затмение — весь спутник скрывается в самой тёмной области;
• частичное — тень накрывает лишь часть лунного диска;
• полутеневое — Луна попадает в более светлую зону, поэтому её сияние только слегка ослабевает.

В отличие от полного солнечного затмения, лунное доступно сразу жителям большой части планеты. Главное, чтобы в это время Луна была видна в небе.

Может показаться, что солнечное затмение должно происходить при каждом новолунии, а лунное — при каждом полнолунии. Но в действительности это не так. Причина заключается в том, что орбита Луны немного наклонена относительно пути Земли вокруг Солнца. Угол этого наклона составляет около 5,145°.

Представить это можно с помощью двух обручей, расположенных под небольшим углом друг к другу. Они не совпадают полностью, а пересекаются только в двух местах. Примерно так же устроены орбиты Земли и Луны. Точки, в которых лунная орбита пересекает плоскость движения Земли вокруг Солнца — эклиптику, — называют узлами. Их два: восходящий и нисходящий. Большую часть времени Луна находится немного выше или ниже этой плоскости. Поэтому в новолуние она обычно проходит мимо солнечного диска, а в полнолуние не попадает в тень Земли.

Такое сочетание возникает далеко не каждый месяц.

Луна регулярно проходит через оба узла. Время, за которое она совершает полный оборот и возвращается к тому же узлу, называют драконическим месяцем. Он длится примерно 27,212 суток.

Затмения происходят не равномерно в течение года, а небольшими группами. Периоды, когда складываются подходящие условия для таких событий, называют сезонами затмений.

Сезон начинается, когда Солнце оказывается достаточно близко к одному из узлов лунной орбиты. Такое «окно» длится примерно 34,5–35 суток. За это время Луна успевает пройти разные фазы, в том числе новолуние и полнолуние. Поэтому обычно в течение одного сезона происходят два затмения: одно солнечное и одно лунное. В некоторых случаях их может быть три.

Середины двух соседних сезонов разделяет примерно 173,3 суток, то есть чуть меньше полугода. По этой причине чаще всего за календарный год проходят два сезона затмений. Иногда даты складываются так, что один год захватывает части сразу трёх таких периодов.

При этом сезоны не закреплены за определёнными месяцами. Линия, соединяющая два узла лунной орбиты, медленно меняет своё положение. Из-за этого каждый следующий год сезон затмений начинается примерно на 18–19 дней раньше, чем в предыдущем.

Хотя каждое затмение уникально, некоторые из них происходят при очень похожем расположении Солнца, Земли и Луны. Такие события могут повторяться через большой промежуток времени. Один из самых известных циклов этого повторения называется саросом.

Один сарос длится около 6585,3 суток, или примерно 18 лет, 11 дней и 8 часов. За это время положение Луны относительно Земли, Солнца и узлов её орбиты становится почти таким же, каким было раньше. Поэтому возникает новое затмение, похожее на предыдущее.

Однако увидеть два затмения одной серии из одного и того же места обычно нельзя. Причина кроется в дополнительных восьми часах цикла. За это время Земля успевает повернуться примерно на треть оборота. В результате область, откуда можно наблюдать следующее затмение, смещается в другую часть планеты.

Можно представить сарос как своеобразное «расписание», по которому похожие затмения возвращаются спустя много лет. Эту закономерность люди заметили ещё в древности. Вавилонские астрономы использовали период, равный 223 циклам лунных фаз, чтобы определять время, когда могли происходить затмения, и предсказывать лунные затмения.

Лунное затмение можно спокойно наблюдать без специальных приспособлений. А вот с Солнцем надо быть осторожнее: даже если Луна закрыла почти весь его диск, оставшийся яркий участок может навредить глазам. Опасность в том, что повреждение сетчатки не всегда ощущается сразу.

Чтобы наблюдение было безопасным:

• надевай специальные очки для затмений с маркировкой ISO 12312-2;
• не используй вместо них обычные солнцезащитные очки — нужной защиты они не дают;
• не смотри на Солнце без подходящего фильтра, даже если видна лишь небольшая его часть.

Движение Земли и Луны хорошо изучено, поэтому учёные могут заранее рассчитать, когда произойдёт солнечное или лунное затмение и где его будет видно. Современные астрономические модели позволяют делать такие расчёты на сотни и даже тысячи лет вперёд. Для относительно близких дат можно довольно точно определить время события, его продолжительность и область наблюдения.

С очень далёкими эпохами всё немного сложнее. Скорость вращения Земли со временем слегка меняется, и предсказать эти изменения с абсолютной точностью невозможно. Поэтому чем дальше дата от нашего времени, тем больше может становиться погрешность расчётов.

Информацию о ближайших и будущих затмениях публикуют астрономические организации. Например, в открытых базах NASA можно посмотреть даты затмений, их тип и районы Земли, откуда они будут видны.

Фазы Луны повторяются примерно каждые 29,5 суток, но одной подходящей фазы для затмения недостаточно. Орбита Луны наклонена к эклиптике примерно на 5,145°, поэтому Солнце, Земля и Луна должны ещё оказаться в нужном положении относительно узлов орбиты. Такие условия складываются только в определённые сезоны. Всего за год бывает от четырёх до семи солнечных и лунных затмений, а их даты и области видимости можно рассчитать заранее.