Солнечные затмения

Страница 2

Нетрудно сообразить, что солнечные затмения могут происходить только в периоды новолуния, так как именно в это время Луна располагается между Солнцем и Землёй. Но наблюдения показывают, что затмения Солнца бывают далеко не в каждое новолуние.

Земля из года в год совершает своё движение вокруг Солнца. Это движение происходит в некоторой плоскости, положение которой в пространстве изменяется настолько медленно, что мы можем для наших целей считать его неизменным. Плоскость эта называется плоскостью орбиты Земли, или плоскостью эклиптики. Эклиптикой же, как известно, называется большой круг, описываемый центром солнечного диска на небесной сфере при видимом перемещении Солнца в течение года.

В свою очередь, и Луна ежемесячно обращается вокруг Земли в плоскости лунной орбиты. Плоскость лунной орбиты наклонена под небольшим углом в 5° к плоскости орбиты Земли. Линия пересечения этих плоскостей называется линией узлов лунной орбиты. Когда Луна оказывается на линии узлов, она, очевидно, находится также и в плоскости земной орбиты. Во всех же остальных случаях Луна должна находиться либо над плоскостью орбиты Земли, либо под этой плоскостью. При этом Луна будет расположена либо севернее, либо южнее плоскости эклиптики.

За время своего месячного оборота вокруг Земли Лупа дважды пересекает плоскость земной орбиты в точках, расположенных на линии узлов. Направление линии узлов, соответствующее точке, в которой Луна поднимается к северу от эклиптики, называется направлением восходящего узла; противоположное направление, где Лупа опускается к югу от эклиптики, называется направлением нисходящего узла. Так как Земля движется вокруг Солнца, плоскость лунной орбиты перемещается в пространстве параллельно самой себе. Поэтому и линия узлов, проходящая всегда через Землю, будет перемещаться в плоскости земной орбиты параллельно самой себе, й тогда, как это видно из рис. 3, линия узлов дважды в год будет обращена к Солнцу: один раз направлением восходящего узла, другой раз направлением нисходящего узла.

Постараемся прежде всего выяснить, какую роль в возможности солнечного затмения играет наклонение

плоскости лунной орбиты к плоскости орбиты Земли. С этой целью мы рассмотрим два крайних случая.

Допустим сначала, что обе плоскости совпадают друг с другом. Легко представить, что в этом случае затмения Солнца регулярно будут иметь место в каждое новолуние, т. е. один раз в месяц.

Рассмотрим теперь другой крайний случай, допустив, что плоскость лунной орбиты расположена перпендикулярно к плоскости орбиты Земли. Тогда затмение Солнца окажется исключительно редким явлением. Оно будет возможно только тогда, когда и Луна и Солнце одновременно окажутся на линии узлов.

В действительности же, как было отмечено выше, плоскость лунной орбиты лишь незначительно наклонена к плоскости орбиты Земли. Следствием этого будет то, чтоЛуна, даже при наибольшем удалении от линии узлов, т. е. при наибольшем отклонении от плоскости земной орбиты, всё же будет расположена от этой плоскости сравнительно недалеко — выше или ниже её. Поэтому солнечное затмение может произойти не только тогда, когда Солнце и Луна будут строго расположены на самой линии узлов, но и тогда, когда оба небесных тела окажутся достаточно близко к этой линии. Так как угловые диаметры каждого из них приблизительно равны 160, то очевидно, что край Луны в состоянии заслонить часть солнечного диска уже в том случае, когда угловое расстояние между центрами Солнца и Луны окажется меньше Таким образом, можно сказать, что существует некоторый «допуск», в пределах которого Солнце и Луна могут отклоняться от линии узлов, и когда всё же Солнце окажется заслонённым Луной.

Угол между плоскостями орбиты Луны и Земли так незначителен и путь Луны относительно земной орбиты расположен так полого, что граница «допуска» имеет место тогда, когда линия узлов образует с направлением на Солнце угол примерно в 16°. Иначе говоря, дуга эклиптики в 16°, начиная от узла, соответствует положениям Солнца, при которых затмение возможно. Эту дугу в 16° в одну и 16° в другую сторону от узла, т. е. дугу в 32—33°, можно назвать зоной солнечных за-т мени й. В любое новолуние, когда Солнце и Лупа окажутся в этой зоне, произойдёт солнечное затмение.

Так как Солнце в своём видимом движении по эклиптике в одни сутки проходит примерно один градус оно будет находиться в зоне затмений около32 дней. Для того чтобы произошло солнечное затмение, достаточно лишь, чтобы в течение этого срока было новолуние. Но так как новолуние бывает через каждый синодический месяц, т. е. через каждые 29,5 суток, то, очевидно, что всякий раз, когда Солнце будет попадать в зону затмений, неизбежно должно произойти солнечное затмение.

Таких зон будет две: одна, соответствующая направлению восходящего, а другая — нисходящего узла. Поскольку Солнце вступает в каждую из этих зон по одному разу в год, то в течение года должно быть не меньше двух солнечных затмений, отделённых сроком в полгода.

Но обстоятельства могут сложиться и так, что за время пребывания Солнца в какой-нибудь из зон произойдёт не одно затмение, а два. Это будет тогда, когда новолуние случится при вступлении Солнца в зону затмения. Тогда через 29,5 суток наступит следующее новолуние,' которое застанет Солнце ещё на краю зоны до его полного выхода из неё. Таким образом, за время пребывания Солнца в одной зоне могут произойти два солнечных затмения, отделённых друг от друга промежутком в один месяц. Такое благоприятное для солнечных затмений стечение обстоятельств возможно потому, что продолжительность пребывания Солнца в какой-либо из зон больше продолжительности синодического месяца.

При этом следует учесть, что когда Солнце в момент новолуния находится далеко от линии узлов (у границы зоны), Луна в состоянии закрыть лишь небольшую часть Солнца (непосредственно после вступления в зону и перед выходом Солнца из зоны). Но чем ближе будут оба светила к линии узлов, тем большая часть Солнца окажется закрытой. Когда же и Луна и Солнце будут достаточно близко от линии узлов, то Солнце может оказаться целиком заслонённым Луной, и произойдёт полное затмение.

Это случится тогда, когда Солнце будет находиться от узла на расстоянии, не большем 10° в ту или другую сторону. Из этого следует, что если зона частных затмений Солнца в среднем составляет 32—33°, то для полных солнечных затмений существует зона протяжённостью в среднем в 20—21°.

Из того, что было разобрано выше, следует, что в течение года не может быть меньше двух затмений: по одному при прохождении Солнцем каждой из зон затмений.

Что касается максимального количества затмений за один календарный год, то оно при наиболее благоприятных условиях может достигать пяти. Это произойдёт, если Солнце окажется в зоне одного из узлов в самом начале года и если за время пребывания Солнца в этой зоне произойдёт два новолуния. Спустя примерно полгода Солнце вступит в зону второго узла, и здесь тоже произойдёт два затмения Солнца. Наконец, в самом конце года Солнце вновь окажется в зоне первого узла, где случится ещё одно затмение. Так, в благоприятный год может произойти пять солнечных затмений.

Наряду с солнечными затмениями будут происходить и лунные затмения. Если солнечные затмения обозначить символом С, а лунные затмения символом Л, то можно следующим образом представить схемы возможных чередований затмений для их максимального количества в течение одного года:

Во всех приведённых случаях в течение года происходит семь затмений: в первом случае пять солнечных и два лунных, а во втором — четыре солнечных и три лунных. В первом случае в течение одного календарного года мы имеем две группы, по три затмения в каждой, и одно изолированное затмение в конце или в начале года, а во втором случае — две группы затмений, по два затмения в каждой, в начале и в конце года, и одна группа из трёх затмений в середине года.