يمكن التنبؤ بالكسوف الشمسي لأن حركات الأرض والقمر تتبع أنماطًا مدارية منتظمة. الجزء الصعب هو عدم معرفة أن الكسوف سيحدث. الجزء الصعب هو الحساب الدقيق للمكان الذي سيقع فيه ظل القمر، ومتى يحدث كل اتصال، وما سيراه المراقب في موقع واحد.
يجمع التنبؤ الحديث للكسوف بين الميكانيكا المدارية ومعايير الوقت الدقيقة وشكل الأرض والتضاريس غير المستوية للقمر. والنتيجة هي جدول زمني محلي دقيق بما فيه الكفاية لتخطيط السفر، والتصوير الفوتوغرافي، والملاحظات المدرسية، والعمل العلمي.
ابدأ بمدار القمر
لا يمكن أن يحدث كسوف الشمس إلا عند ظهور القمر الجديد، عندما يكون القمر بين الأرض والشمس. لكن معظم الأقمار الجديدة لا تحدث خسوفًا لأن مدار القمر يميل بنحو خمس درجات مقارنة بمدار الأرض حول الشمس.
يتطلب الخسوف أن يحدث القمر الجديد بالقرب من إحدى العقد المدارية للقمر، حيث يعبر مسار القمر مستوى مدار الأرض. ولهذا السبب توجد مواسم الكسوف، ولماذا لا يحدث الكسوف كل شهر.
يبدأ التنبؤ بحساب مكان وجود الشمس والأرض والقمر في وقت معين وما إذا كانت محاذاتها قريبة بدرجة كافية حتى يصل ظل القمر إلى الأرض.
من المحاذاة إلى مسار الظل
بمجرد معرفة الشكل الهندسي، فإن الخطوة التالية هي إسقاط ظل القمر على الأرض. يشير الظل إلى المكان الذي يكون فيه الكل ممكنًا. يمثل الظل الجزئي منطقة الكسوف الجزئي الأوسع بكثير. بالنسبة للكسوف الحلقي، يحدد ظل الظل مكان ظهور حلقة النار.
الأرض ليست شاشة مسطحة. إنها كرة دوارة ومسطحة قليلاً، بها جبال وأودية ومراقبون على ارتفاعات مختلفة. يتغير مسار الظل عندما تدور الأرض تحت ظل القمر المتحرك.
ولهذا السبب تحتوي خرائط الكسوف على مسارات منحنية بدلاً من الخطوط المستقيمة البسيطة.
ما تفعله العناصر البيسيلية
تستخدم العديد من حسابات كسوف الشمس عناصر بيسلية، وهي مجموعة مدمجة من الأرقام التي تصف هندسة ظل القمر بالنسبة إلى الأرض بالقرب من وقت الكسوف.
بدلاً من إعادة حساب كل التفاصيل المدارية من الصفر لكل مدينة، يمكن للبرمجيات استخدام هذه العناصر لحساب الظروف المحلية: أوقات الاتصال، الحجم، التعتيم، ارتفاع الشمس، وما إذا كان الكسوف الكلي يحدث.
العناصر البيسيلية ليست الكسوف كله في حد ذاتها. إنها ملخص رياضي دقيق يجعل الحسابات المحلية عملية.
التضاريس القمرية مهمة
حافة القمر ليست ناعمة. تؤثر الجبال والوديان على طول طرف القمر على اللحظات الدقيقة التي يختفي فيها ضوء الشمس ويعود. وهذا هو سبب حدوث خرزات بيلي ولماذا يمكن أن يعتمد الاتصال الثاني والثالث على موقع المراقب.
يمكن للتنبؤات الحديثة أن تأخذ في الاعتبار تضاريس القمر التفصيلية. يؤدي ذلك إلى تحسين توقيت نقاط الاتصال، خاصة بالقرب من حافة المسار الكلي حيث تكون الثواني مهمة.
لماذا ظلت التوقعات القديمة مثيرة للإعجاب؟
وقد تعرف علماء الفلك القدماء، وخاصة في بلاد ما بين النهرين، على أنماط الكسوف قبل فترة طويلة من ظهور الفيزياء الحديثة. أظهرت دورة ساروس أن الخسوفات ذات الصلة تتكرر بعد حوالي 18 عامًا و11 يومًا و8 ساعات.
وهذا النمط قوي، لكنه ليس كافيا للتنبؤ المحلي الحديث. يمكن أن يخبرك الساروس باحتمال حدوث كسوف ذي صلة. لا يمكن أن يوفر لك أوقات الاتصال المحلية الدقيقة للمدينة أو الشاطئ أو الممر الجبلي أو السطح.
ماذا تعني الدقة بالنسبة للمراقبين
بالنسبة لمعظم مراقبي الكسوف، تعني الدقة معرفة ما إذا كنت داخل المسار، ومتى يتم وضع المرشحات أو إزالتها، ومدة استمرار الكسوف الكلي، ومدى ارتفاع الشمس.
الاختلافات الصغيرة مهمة. مسافة قصيرة بالسيارة يمكن أن تغير المدة الإجمالية. يمكن للشمس المنخفضة أن تجعل المبنى أو التلال تحجب الرؤية. قد يكون للموقع القريب من حافة المسار توقيت مختلف بشكل كبير عن الموقع القريب من خط الوسط.
المصادر والأدلة ذات الصلة
- يصف [شرح تنبؤات كسوف الشمس] التابع لناسا GSFC (https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEmono/reference/explain.html) التقويمات الفلكية والعناصر البيسيلية والظروف المحلية.
- تصف ناسا كيف تحسن تضاريس Lunar Reconnaissance Orbiter دقة خريطة الكسوف الحديثة.
- أدلة SolarWatch ذات الصلة: دورة ساروس، شرح أرقام الكسوف، أوقات اتصال الكسوف، و مدار القمر الإهليلجي.
شاهده في SolarWatch
يستخدم SolarWatch عناصر الكسوف وحسابات الظروف المحلية لتحويل الكسوف العالمي إلى خطة خاصة بالموقع. افتح الكسوف، وانقر على نقطة على الخريطة، وقارن أوقات الاتصال المتوقعة، والحجب، والحجم، وارتفاع الشمس، والمدة الإجمالية لذلك المكان المحدد.