Солнечное затмение может произойти только в новолуние, когда Луна проходит между Землей и Солнцем. Поскольку новолуние происходит примерно раз в 29,5 дней, естественно задаться вопросом: почему солнечное затмение не происходит каждый месяц?
Ответ в том, что орбита Луны наклонена. Большую часть месяцев Луна проходит немного выше или ниже Солнца на нашем небе, поэтому ее тень не попадает на Землю.
Орбита Луны наклонена
Земля вращается вокруг Солнца в плоскости, называемой эклиптикой. Орбита Луны вокруг Земли наклонена примерно на 5 градусов относительно этой плоскости.
Пять градусов — это звучит мало, но этого достаточно, чтобы выравнивание было нарушено. В новолуние Луна может находиться между Землей и Солнцем, но при этом находиться слишком далеко на севере или юге, чтобы ее тень могла упасть на Землю. С нашей точки зрения, Луна проходит на небе рядом с Солнцем, а не прямо напротив него.
Именно поэтому лунное затмение не происходит в каждое полнолуние. Геометрия должна выстраиваться в трех измерениях, а не только в плоском календаре.
Узлы являются точками пересечения
Наклоненная орбита Луны пересекает плоскость орбиты Земли в двух точках, называемых узлами. Солнечное затмение может произойти только тогда, когда новолуние произойдет вблизи одного из этих узлов.
Если Луна находится рядом с узлом в новолуние, Солнце, Луна и Земля могут выстроиться достаточно близко, чтобы тень Луны могла достичь Земли. Если Луна находится далеко от узла, тень промахивается.
Это придает предсказанию затмения ритм. Астрономы не просто ищут новые луны. Новолуния ищут вблизи мест пересечения орбиты Луны с эклиптикой.
Сезоны затмений
Сезон затмений — это период, когда Солнце оказывается достаточно близко к одному из узлов Луны, чтобы затмения были возможны. Сезоны затмений происходят примерно каждые шесть месяцев.
Во время сезона затмений солнечное затмение может произойти в новолуние. Лунное затмение также может произойти вблизи полнолуния, если геометрия совпадает с другой стороной Земли. Вот почему затмения иногда происходят парами: солнечное и лунное затмения разделяют примерно две недели.
Вне сезона затмений Луна все еще проходит новые и полные фазы, но тени теряются.
Почему полные затмения еще реже
Даже если солнечное затмение и случается, оно не всегда является полным. Центральная тень Луны может пройти мимо Земли, вызвав лишь частичное затмение. Или Луна может находиться достаточно далеко и казаться слишком маленькой, чтобы закрыть Солнце, что приведет к кольцевому затмению.
Полное солнечное затмение требует более точного выравнивания: Луна должна находиться рядом с новой фазой, рядом с узлом, достаточно близко к Земле на ее эллиптической орбите и расположена так, чтобы тень достигала вашего местоположения.
Вот почему тотальность редко встречается в каком-либо одном месте на Земле. Солнечные затмения где-то случаются регулярно, но путь тотальности узок и каждый раз проходит через разные регионы.
Шаблон предсказуем
Геометрия сложна, но она не случайна. Поскольку фазы Луны, ее орбита и положения узлов повторяются в течение длительных циклов, затмения можно предсказать заранее. Цикл Сароса является одним из известных примеров: примерно через 18 лет и 11 дней повторяется аналогичная геометрия затмения.
Современные предсказания затмений используют подробные орбитальные модели, но основная причина та же: затмения происходят, когда фаза Луны и пересечение ее наклоненной орбиты совпадают.
Источники и соответствующие руководства
- НАСА отвечает почему у нас не бывает солнечного затмения каждый месяц наклоненной орбитой Луны.
- НАСА отмечает, что орбита Луны наклонена примерно на пять градусов в пояснении к выравниванию Земли, Луны и Солнца.
- Далее прочитайте о цикле Сароса, как работают предсказания затмений и пути целостности.
Посмотрите это в SolarWatch
Используйте SolarWatch для просмотра каталога солнечных затмений с 2000 по 2200 год. Карта и моделирование теней проясняют, почему многие новолуния не вызывают затмений, в то время как некоторые выстраиваются в линию достаточно точно, чтобы тень Луны пересекала Землю.