popularne jest błędne przekonanie, że zjawisko całkowitego zaćmienia słońca jest zjawiskiem rzadkim. Wręcz przeciwnie. W przybliżeniu raz na 18 miesięcy (średnio) całkowite zaćmienie słońca jest widoczne z jakiegoś miejsca na powierzchni Ziemi. To dwie sumy na trzy lata.
ale jak często całkowite zaćmienie słońca jest widoczne z określonego miejsca na Ziemi? To zupełnie inna historia.,
szczegóły cienia zaćmienia Słońca
średnio długość cienia księżyca w nowiu wynosi 232 100 mil (373 530 km), a odległość księżyca od powierzchni Ziemi wynosi średnio 234 900 mil (378 030 km)., Oznacza to, że gdy Księżyc przechodzi bezpośrednio przed słońcem, to dysk księżycowy wydaje się nieco mniejszy niż dysk słońca, a obserwatorzy będą świadkami tak zwanego pierścieniowego zaćmienia, z olśniewającym pierścieniem światła słonecznego nadal widocznym wokół sylwetki Księżyca.
oczywiście całkowite zaćmienia Słońca zdarzają się, ponieważ odległość księżyca w nowiu może wahać się od 217 730 Mil (350 400 km) do 247 930 Mil (399 000 km) od powierzchni Ziemi, ze względu na eliptyczną orbitę Księżyca.,
wróćmy więc teraz do naszego pierwotnego pytania: jak często całkowite zaćmienie można zobaczyć z określonego punktu na powierzchni Ziemi?
nauka przewidywania
Przewidywanie szczegółów zaćmienia Słońca wymaga nie tylko dość dobrego wyobrażenia o ruchach słońca i księżyca, ale także dokładnej odległości od księżyca i dokładnych współrzędnych geograficznych. Przybliżone ustalenie okoliczności zaćmienia stało się możliwe po pracy Klaudiusza Ptolemeusza (ok.,150), a diagramy zaćmienia Słońca zostały znalezione w średniowiecznych rękopisach i w pierwszych książkach drukowanych o astronomii.
ponieważ odległość do księżyca jest różna, szerokość ścieżki całkowitej różni się w zależności od zaćmienia. Ta szerokość zmieni się nawet podczas pojedynczego zaćmienia, ponieważ różne części Ziemi leżą w różnych odległościach od księżyca, a także ze względu na efekty geometryczne, gdy cień spada pod ukośnym kątem na powierzchnię ziemi.,
obliczając zaćmienie Słońca, jednym z pierwszych kroków jest określenie stosunku cienia do „płaszczyzny fundamentalnej”, która przechodzi przez Centrum ziemi i jest prostopadła do linii Księżyc-Słońce. Droga osi cienia przez tę płaszczyznę jest praktycznie linią prostą. To właśnie z tej specjalnej geometrii wynika, że przecięcie stożka ciemnego cienia księżyca z obracającą się sferoidą naszej ziemi musi zostać wypracowane przy użyciu długich procedur w trygonometrii., Co najmniej, czynniki te mogą sprawić, że obliczenia będą dość zaangażowane (chociaż dzisiejsze szybkie komputery mogą bez wysiłku łamać liczby, co znacznie ułatwia zadanie).
w swoim klasycznym podręczniku „Astronomy” (Boston, 1926) autorzy H. N. Russell, R. S. Dugan i J. Q. Stewart zauważyli, że:
„ponieważ ścieżka zaćmienia słońca jest bardzo wąską ścieżką nad powierzchnią ziemi, średnio tylko 60 lub 70 mil szerokości, stwierdzamy, że na dłuższą metę całkowite zaćmienie zdarza się na danej stacji tylko raz na około 360 lat.,”
niedawno Jean Meeus z Belgii, którego szczególnym zainteresowaniem jest sferyczna i matematyczna Astronomia, przeliczył tę liczbę statystycznie na mikrokomputerze HP-85 i stwierdził, że średnia częstotliwość całkowitego zaćmienia Słońca dla dowolnego punktu na powierzchni Ziemi wynosi raz na 375 lat. Wartość, która jest bardzo zbliżona do liczby, do której doszli Russell, Dugan i Stewart.
Related: Amazing Solar Eclipse Photos
bez powtarzania tych obliczeń, jest chyba inny sposób, aby sprawdzić poprawność tych odpowiedzi., W poniższej tabeli znajduje się zestawienie 25 miast. Dwadzieścia trzy są w Ameryce Północnej, plus dwa inne: Honolulu, na hawajskiej wyspie Oahu, i Hamilton, stolica Bermudów. Za pomocą dwóch programów komputerowych zaprojektowanych do skanowania przez wieki w poszukiwaniu zaćmień, najpierw Szukałem daty ostatniego całkowitego zaćmienia Słońca, które było widoczne z każdego miasta, a następnie Szukałem daty, kiedy następne całkowite zaćmienie dla tego miasta będzie miało miejsce.
ale najpierw należy podkreślić, że prawie czterowiekowe oczekiwanie jest jedynie średnią statystyczną., Rzeczywiście, w znacznie krótszym czasie ścieżki różnych zaćmień mogą czasami przecinać się w określonym miejscu, więc w niektórych przypadkach oczekiwanie może nie być tak długie. W rzeczywistości 40-milowy odcinek atlantyckiego wybrzeża Angoli, na północ od Lobito, doświadczył całkowitego zaćmienia Słońca w dniu 21 czerwca 2001 roku, a został potraktowany jako kolejny w grudniu. 4, 2002, po niespełna 18 miesiącach!
z drugiej strony, jak niedawno odkrył Meeus, niektóre plamy na powierzchni Ziemi mogą nie zobaczyć całkowitego zaćmienia Słońca przez 36 wieków (” … choć to musi być niezmiernie rzadkie”, zauważa).,
na naszej liście 25 wybranych miast, jak blisko zbliżylibyśmy się do obliczonej średniej częstotliwości prawie 400 lat między całkowitym zaćmieniem?
oto lista:
pojedyncza gwiazdka (*) oznacza, że Północna lub południowa granica cienia umbralnego Księżyca otacza tylko określone Miasto; tylko część tej metropolii zobaczy całkowite zaćmienie, podczas gdy inne część widzi częściowe zaćmienie. Podwójna gwiazdka ( * * ) wskazuje datę, w której obowiązywał nieistniejący już Kalendarz juliański.,
średnia liczba lat pomiędzy zaćmieniami wyniosła blisko 534 lata. Biorąc pod uwagę nasze stosunkowo małe badanie 25 miast, jest to dość zbliżone do zasady raz na prawie cztery wiek.
nieudana okazja
wszyscy, którzy lubią zaćmienia Słońca, powinni być wdzięczni astronomom, którzy byli pionierami tych obszernych obliczeń; w przeciwnym razie nie wiedziałybyśmy dokładnie, gdzie się ustawić na wielkie wydarzenie., Pruski astronom Friedrich Bessel w 1824 roku wprowadził grupę formuł matematycznych (obecnie zwanych „elementami Besselskimi”), które znacznie uprościły obliczenia położenia słońca, księżyca i ziemi.
Related: The World ' s 1st Televised Solar Eclipse
szkoda, że procedury Bessela nie były dostępne pod koniec 18 wieku, kiedy Samuel Williams, profesor na Harvardzie, poprowadził ekspedycję do Penobscot Bay, Maine, aby obserwować całkowite zaćmienie Słońca z października. 27, 1780., Jak się okazało, zaćmienie to miało miejsce podczas wojny o niepodległość i Zatoka Penobscot leżała za liniami wroga. Na szczęście Brytyjczycy przyznali wyprawie bezpieczny przejazd, powołując się na zainteresowanie nauką ponad różnice polityczne.
A jednak w końcu to wszystko było na nic.,
Williams najwyraźniej popełnił fatalny błąd w swoich obliczeniach (lub użył kiepskiej Mapy) i niechcący umieścił swoich ludzi w Islesboro — poza ścieżką totalności — prawdopodobnie dowiadując się o tym z ciężkim sercem, gdy słabnący półksiężyc światła słonecznego przesunął się całkowicie wokół ciemnej krawędzi księżyca i zaczął się zagęszczać!
Uwaga: nigdy nie patrz bezpośrednio na słońce podczas zaćmienia za pomocą teleskopu lub nieobciążonego oka; może to spowodować poważne uszkodzenie oka. (Naukowcy używają specjalnych filtrów, aby bezpiecznie oglądać słońce.,)
Uwaga wydawcy: jeśli pstrykniesz niesamowite zdjęcie całkowitego zaćmienia Słońca z 2 lipca 2019 r., możesz wysłać zdjęcia, komentarze oraz imię i nazwisko i lokalizację do redaktora zarządzającego Tariqa Malika na adres [email protected].
Joe Rao jest instruktorem i gościnnym wykładowcą w nowojorskim Hayden Planetarium. Pisze o astronomii dla magazynu Natural History, The Farmer ' s Almanac i innych publikacji, a także jest meteorologiem na kamerze dla News 12 Westchester, N. Y. Śledź nas @ Spacedotcom, Facebook i Google+. Oryginalny artykuł na Space.com.,