Использование явления в научных целях солнечного затмения
Обновлено: 23.07.2024
Иногда Солнце, Луна и Земля располагаются на одной прямой линии – тогда происходят солнечные или лунные затмения. Солнечные затмения бывают в периоды благоприятных новолуний, а затмения Луны – во время тех полнолуний, когда наш спутник находится вблизи эклиптики. Во время солнечных затмений создаются благоприятные условия для изучения верхних слоев атмосферы Солнца, что дает ключ к разгадке его внутренних процессов.
Сегодня астрономы уже могут с чрезвычайно большой точностью предсказывать для любого места все обстоятельства затмения: когда оно начнется и кончится, будет полным или частным, какова будет наибольшая фаза, то есть какая часть солнечного диска закроется во время середины затмения, и др. Это демонстрирует могущество научного знания и вместе с тем ошибочность религиозного миропредставления, объяснявшего затмения действием божественных сил.
Астрономы рассчитали все затмения – и те, что уже были, и те, что будут на три с половиной тысячелетия (до 2162 г. нашей эры).
На протяжении коротких минут полного затмения можно видеть и исследовать во всех деталях особенности долгое время бывшей загадочной солнечной короны, выяснить физические условия в хромосфере, изучать другие явления и таким образом еще ближе подойти к решению основных проблем Солнца. Выяснение условий и особенностей процессов, происходящих на Солнце, имеет особое значение. С активностью Солнца связаны многие явления – магнитные бури, полярные сияния, нарушения радиосвязи, изменения погоды на Земле и т. п. Об этом мы еще расскажем ниже. Хотя современная мощная астрономическая техника позволяет изучать корону и хромосферу и вне затмений, но с гораздо меньшей полнотой и детальностью, чем это представляется во время затмения. Именно данные, полученные в результате наблюдений во время солнечных затмений на протяжении последних десятилетий, и позволили ученым глубоко проникнуть в существо солнечных явлений, подойти к полному выяснению фундаментальных вопросов природы Солнца.
Можно вспомнить, что именно во время затмения 1851 г. было доказано, что ярко–красные выступы – протуберанцы – над диском принадлежат Солнцу. Наблюдая со спектроскопом затмение 1868 г., Жансен установил присутствие в спектре протуберанцев ярких линий, что подсказало, ему метод наблюдения протуберанцев и хромосферы и вне затмения, в любой ясный день. В следующем году во время затмения в спектре короны была открыта яркая зеленая линия, долгое время остававшаяся неотождествленной и условно относимая к «коронию». В 1870 г. во время затмения было открыто явление «вспышки» спектра, когда у основания хромосферы, где происходит образование фраунгоферовых темных линий поглощения, на их месте в момент, когда диск Луны закрывал последний кусочек фотосферы, вспыхивали яркие линии так называемого «обращающего» слоя.
На основании рисунков и первых фотографий солнечной короны, наблюдаемой во время затмений второй половины XIX ст., Реньяром и А. П. Ганским было обнаружено замечательное явление закономерного изменения формы короны в зависимости от солнечной активности. В периоды максимумов числа пятен корона представлялась растрепанной, с крыльями или лучами, вздымающимися вокруг всего диска. Во время же минимумов два ярких крыла–опахала протягивались только вблизи плоскости солнечного экватора; полярные области были свободны от них. Долгое время причина этого явления была неизвестна, и только теперь наука подошла к объяснению его.
Наблюдения, проводившиеся во время затмений начала XX ст., позволили выяснить, как распределяется вещество в хромосфере Солнца, и изучить форму короны. Однако основные проблемы короны и природа явлений, происходящих в хромосфере, оставались нерешенными.
Впервые широко организованные наблюдения были проведены советскими астрономами в связи с затмением 29 июня 1927 г. Две большие экспедиции московских и пулковских астрономов выезжали в Северную Швецию. Целью ученых, в частности, была проверка точности предварительного вычисления затмения, которое делается на основе детально разработанных теорий движения Земли и Луны. Получение поправок к теоретическим положениям Луны во время затмений всегда было классической задачей астрономов, но теперь наблюдения глазом заменялись специальными фотографическими наблюдениями с большими камерами, в которых с помощью целостатов фиксировалось изображение Солнца. Для определения поправок положений Луны экспедиция московских ученых впервые применила киноаппарат, движение пленки которого записывалось на хронографе (приборе для записи времени), что давало возможность точнейшим образом определить моменты экспозиций. Однако главным результатом исследований во время затмения 1927 г. было изучение особенностей короны, и в частности закона падения яркости в ней.
Однако результаты экспедиций 1927 г. были далеко превзойдены через 9 лет – при наблюдениях затмения 19 июня 1936 г. Необходимо отметить, что затмение 1936 г. сыграло особо выдающуюся роль в выяснении особенностей Солнца. Благодаря значительным средствам, отпускаемым Советским правительством на развитие науки, астрономы смогли осуществить грандиозные по размаху коллективные научные мероприятия, давшие чрезвычайно ценные сведения.
Размещение по полосе затмения на протяжении почти 8000 км однотипных инструментов позволило советским астрономам изучить происходящие в короне движения. До 1936 г. только случайные наблюдения наводили на мысль о возможности изменений в короне. Я Последняя считалась неподвижным облаком, окружающим Солнце. Для выяснения этого вопроса было построено шесть одинаковых пятиметровых камер, получивших название стандартных коронографов; объективы их перемещались при помощи часового механизма, что компенсировало суточное смещение Солнца и делало неподвижным его изображение в фокусе трубы. С этими инструментами работали экспедиции Харьковской обсерватории, Ленинградского астрономического института, Пулковской обсерватории, Московского Института им. П. К. Штернберга и Астрономического общества.
Исследование 30 пластинок, полученных на стандартных коронографах, позволило сделать новые интересные заключения о строении солнечной короны и природе явлений в хромосфере и короне. Оказалось, что во внутренней короне за два часа наблюдений произошли значительные изменения; характер их был детально изучен. Одновременно был установлен чрезвычайно интересный факт: выяснилось, что на основании видимых смещений корональных лучей можно установить вращение короны, которое оказалось точно соответствующим вращению самого Солнца. По этим же фотографиям советские астрономы исследовали структуру короны и установили любопытное струйчатое строение корональных лучей, а также детально исследовали дуговые системы – образования, включающие ряд охватывающих одна другую дуг. Было найдено точное соответствие между явлениями в короне и хромосфере. Протуберанцу или другому возмущению в хромосфере Солнца соответствовали корональные лучи, которые можно считать потоками солнечного вещества. Эта работа была проведена автором данной книги и Е. Я. Бугославской. Изучение движений в хромосфере и короне приблизило решение вопроса о природе короны.
Интересные выводы получил Г. А. Тихов в результате изучения пластинок, снятых «четверным» коронографом. Этот оригинальный инструмент, который Г. А. Тихов использовал для наблюдения ряда затмений, представлял собой соединенные вместе четыре двухметровые камеры. Употребляя соответствующие цветные фильтры и фотографические пластинки, можно было получить фотографии короны в четырех цветах – от фиолетового до красного. Таким образом, выяснилось, что внутренняя корона краснее Солнца. Вместе с тем оказалось, что корона «краснеет» по мере удаления от Солнца. Этот результат был подтвержден позднее другими астрономами.
Чрезвычайно интересен вопрос о спектре короны. С помощью светосильных спектрографов спектр короны фотографируется теперь во время каждого затмения.
Во время затмения 1936 г. советский астрофизик академик Г. А. Шайн с помощью симеизских спектрографов получил прекрасные спектрограммы короны. Детальное изучение их дало возможность определить точную длину волн и яркость многих линий в спектре короны. Последнее весьма важно, так как для решения вопроса о природе корональных линий точные значения длины волн могли иметь решающее значение. В 1930-40 годах наука выяснила, какие элементы, и при каком состоянии производят линии испускания, наблюдающиеся в солнечной короне. Оказалось, что здесь светятся атомы железа, кальция, никеля и других элементов, находящихся в состоянии «сверхионизации». Это было установлено в 1940–1942 гг. шведским астрофизиком Эдленом. Дальнейшее изучение этого вопроса продолжает оставаться одной из интереснейших проблем гелиофизики – науки о физической природе Солнца.
Среди целого ряда вопросов, связанных с изучением короны, астрономов интересует также вопрос об общей яркости короны. По–видимому, яркость короны не всегда постоянна,– она меняется от затмения к затмению так же, как меняется общий вид короны. С помощью оригинальных фотоэлектрических приборов блеск короны определял В. Б. Никонов и другие советские астрономы. Астрономы Абастуманской обсерватории детально изучали поляризацию света в короне.
Астрономам известно количество отдельных элементов в атмосфере Солнца. 55% (а может даже до 70%) массы солнечной атмосферы составляет водород; 44% – гелий и 1% распределяется между остальными 70 элементами, найденными по солнечному спектру. В значительной степени это было выяснено из наблюдений, проводимых во время затмений. С затмения 1927 г. советские астрономы изучают спектр вспышки и распределение элементов в солнечной хромосфере (особенно важные результаты были получены здесь пулковскими астрономами Е. Я. Перепелкиным и В. П. Вязаницыным). Если в момент, когда темный диск луны закроет участок фотосферы и обращающий слой и хромосфера – будут представляться в виде весьма узкого серпа, произвести снимок с призменной камерой, будет получен спектр вспышки. Каждой темной линии обычного солнечного спектра будет здесь соответствовать яркое изображение серпа. Чем глубже лежат пары данного элемента, тем короче будут серпы. Затмения используются также астрономами для проверки так называемого эффекта Эйнштейна, согласно которому звезды должны видимым образом смещаться вблизи Солнца. Кропотливые и сложные измерения фотографий, полученных советскими учеными, дали для видимого отклонения звезд вблизи Солнца величину большую, чем та, которую требует теория относительности.
Изучение корональных фотографий, произведенное Е. Я. Бугославской, позволило выяснить характер структуры короны и условия в короне над возмущенными областями Солнца. Были проведены фотометрические и колориметрические исследования частных фаз затмения и яркости небесного свода.
Широко были организованы наблюдения затмения 9 июля 1945 г., полоса которого проходила через Европейскую часть СССР. Большинство экспедиций советских астрономов располагалось вблизи городов Иваново, Ярославля и Куйбышева.
Значительно более успешными были наблюдения затмения 25 февраля 1952 г. на территории Туркменской, Узбекской и Казахской республик. Интересные новые выводы были получены при изучении структуры короны, проводившемся на кафедре астрономии Киевского университета им. Т. Г. Шевченко Т. М. Никольским.
Было установлено влияние общего магнитного поля Солнца на структуру короны. Оно сказывается в том, что лучи короны, особенно в околополярных солнечных областях, располагаются не произвольно, а следуя направлению магнитных силовых линий.
Во время этого же затмения французская экспедиция под руководством известного исследователя короны Лио, работавшая с арабскими астрономами в Хартуме (Египет), получила уникальные спектры короны, на которых были открыты многие новые линии.
Наступившая эпоха освоения космического пространства ознаменовалась использованием новых средств для наблюдения затмений.
В течение последних лет произведены многочисленные запуски ракет с различными приборами для изучения ультрафиолетового и коротковолнового излучения Солнца и его оболочек. С результатами этих исследований, производившихся, в частности, во время затмений, мы познакомимся ниже.
Интересные наблюдения проводят во время затмений физики и геофизики. Они изучают аномалии в распространении радиоволн, связанные с изменениями электрических свойств земной атмосферы, изменения магнитного поля, а также различных метеорологических элементов во время затмения. Нужно иметь в виду, что Луна экранирует не только световой поток, идущий от Солнца, но и поток частиц – заряженных корпускул, которые с большими скоростями выбрасываются с его поверхности. Поэтому, кроме «оптического» затмения, наблюдается затмение «корпускулярное», которое наступает раньше. Благодаря этому, наблюдения во время затмений позволяют установить, какие электрические свойства атмосферы зависят от световых действий Солнца и какие – от действия корпускулярных потоков, а также судить о других особенностях воздействия Солнца.
Современная мощная астрономическая техника позволяет изучать корону и хромосферу и вне затмений, однако с гораздо меньшей полнотой и детальностью. Поэтому наблюдения во время солнечных затмений имеют большое научное значение.
Насчёт "лучше видны" - момент спорный (Солнце при большой фазе солнечного затмения практически не видно.. . -Луной загорожено) . Во время полного солнечного затмения можно изучать солнечную корону (хотя и вне затмения её изучают) , лунное затмение позволяет изучать верхние слои земной атмосферы (от Луны во время затмения мы видим свет, отражённый от ночной стороны Земли и дважды прошедший через нашу атмосферу).
в древности или в средние века астрономы (или астроном) смог во время лунного затмения доказать, что земля круглая (но не обязательно шар (не проверял) ) Так как тень от Земли был круглым.
Учёные буквально охотятся за солнечными затмениями, снаряжая специальные экспедиции в те, иной раз весьма отдалённые для них, места земного шара, откуда это явление можно наблюдать. Затмение Солнца 1936 г. (19 июня) видно было как полное только в пределах Советского Союза, и ради двухминутного наблюдения его к нам приехало 70 иностранных учёных из десяти различных государств. При этом труды четырёх экспедиций пропали даром из-за пасмурной погоды. Размах работ советских астрономов по наблюдению этого затмения был чрезвычайно большим. Советских экс-педиций в полосу полного затмения было послано около 30.В 1941 г. , несмотря на войну, Советское правительство организовало ряд экспедиций, расположившихся вдоль полосы полного затмения от Ладожского озера до Алма-Аты. А в 1947 г. советская экспедиция отправилась в Бразилию для наблюдения полного затмения 20 мая. Особенно большой размах приняли в СССР наблюдения полных солнечных затмений 25 февраля 1952 г. и 30 июня 1954 г. Затмения лунные хотя и случаются в полтора раза реже солнечных, но наблюдаются гораздо чаще. Этот астрономический парадокс объясняется очень просто. Солнечное затмение можно наблюдать на нашей планете лишь в ограниченной зоне, для которой Солнце заслоняется Луной; в пределах этой узкой полосы оно для одних точек — полное, для других — частное (т. е. Солнце заслоняется лишь частично) . Момент наступления солнечного затмения также неодинаков для различных пунктов полосы не потому, что существует различие в счёте времени, а потому что лунная тень скользит по земной поверхности и разные точки покрываются ею в разное время. Совсем иначе протекает затмение лунное. Оно наблюдается сразу на всей половине земного шара, где в это время Луна видна, т. е. стоит над горизонтом. Последовательные фазы лунного затмения наступают для всех точек земной поверхности в один и тот же момент; разница обусловлена лишь различием в счёте времени. Вот почему за лунными затмениями астроному не надо «охотиться» : они являются к нему сами. Но, чтобы «поймать» затмение солнечное, приходится совершать иной раз весьма далёкие путешествия. Астрономы снаряжают экспедиции на тропические острова, далеко на запад или на восток для того только, чтобы в течение нескольких минут наблюдать покрытие солнечного диска чёрным кругом Луны. Есть ли смысл ради столь быстротечных наблюдений снаряжать дорого стоящие экспедиции? Разве нельзя производить те же наблюдения, не дожидаясь случайного заслонения Солнца Луной? Почему астрономы не производят солнечного затмения искусственно, заслоняя в телескопе изображение Солнца непрозрачным кружком? Тогда можно будет, казалось бы, наблюдать без хлопот те окрестности Солнца, которые так интересуют астрономов во время затмений. Такое искусственное солнечное затмение не может, однако, дать того, что наблюдается при заслонении Солнца Луной. Дело в том, что лучи Солнца, прежде чем достигнуть нашего глаза, проходят через земную атмосферу и рассеиваются здесь частицами воздуха. Оттого-то небо днём и кажется нам светлым голубым сводом, а не чёрным, усеянным звёздами, каким представлялось бы оно нам даже днём при отсутствии атмосферы. Закрыв Солнце кружком, но оставаясь на дне воздушного океана, мы хотя и защищаем глаз от прямых лучей дневного светила, однако атмосфера над нами попрежнему залита солнечным светом и продолжает рассеивать лучи, затмевая звёзды. Этого не бывает, если заслоняющий экран находится за пределами атмосферы. Луна есть именно такой экран, помещённый от нас в тысячу раз дальше крайней границы атмосферы. Лучи Солнца задерживаются этим экраном до того, как проникают в земную атмосферу, и рассеивания света в затенённой полосе тем самым не происходит. Правда, не полностью: в область тени проникают всё же немногие лучи, рассеиваемые окружающими светлыми областями, и потому небо в момент полного солнечного затмения никогда не бывает так черно, как в полночь; звёзды видны только самые яркие.
Олнечные затмения интересуют учёных потому, что их наблюдение и изучение результатов наблюдений проливает свет на важнейшие вопросы о природе Солнца. А так как Солнце представляет собой одну из звёзд, то тем самым мы получаем возможность глубже понять многие проблемы, относящиеся к природе звёзд.
Мы уже говорили о том, что во время полных солнечных затмений создаются очень благоприятные условия для изучения ряда явлений, с трудом наблюдаемых при обычных условиях. Многие вопросы, связанные с изучением солнечной атмосферы, могут быть разрешены при изучении затмений.
Солнечные затмения дают нам также возможность уточнять движение Луны вокруг Земли. Хотя Луна находится от Земли недалеко, всего на расстоянии 400 ООО километров, тем не менее её движение оказывается очень трудным для изучения.
Солнце на движение Луны оказывает самые разнообразные и трудно уловимые влияния, называемые возмущением.
Под действием силы тяготения Земли Луна совершает сравнительно простое движение вокруг нашей планеты. Но это движение крайне осложняется «вмешательством» Солнца, которое притягивает к себе Луну и Землю и таким образом отклоняет Луну от простого движения, которому она должна была бы следовать, если бы находилась только под влиянием притяжения Земли.
На основе теории движения Луны производится предварительное вычисление моментов наступления и определение места видимости затмения Солнца. Эти предвычи - сления оправдываются с большой точностью. Ничтожные отклонения теоретических расчётов от данных наблюдения позволяют пересмотреть теорию и внести в неё уточнения. Одновременно с этим, как выяснилось, мы получаем также возможность изучить очень важный вопрос о характере вращения Земли вокруг своей оси.
Нам кажется, что суточное вращение Земли происходит совершенно равномерно, и мы его вовсе не ощущаем.
Между тем, строго говоря, это не так. Наша Земля вращается вокруг своей оси отнюдь не с постоянной скоростью, хотя изменения этой скорости совершенно ничтожны. Но легко понять, что всякое нарушение равномерной скорости вращения нашей планеты должно отразиться на времени наступления затмения и месте его видимости, так как от того, как вращается Земля, будет зависеть вопрос о том, какая сторона Земли окажется закрытой лунной тенью.
Если допустить, что за известный период времени Земля в своём вращении вокруг оси незначительно отстала или убежала вперёд, то это должно отразиться на ходе затмения.
Изучение солнечных затмений, происшедших в далеком прошлом, помогает историкам. Нередко устанавливают подлинную дату того или иного исторического события, если оно совпало по времени с каким-нибудь затмением.
Таким образом, мы видим, что наблюдения затмений имеют очень большое и разностороннее научное значение.
Поэтому понятно, почему советские учёные всесторонне изучают солнечные затмения. Благодаря большой заботе Советского правительства наблюдения затмений в нашей стране приняли невиданный размах и плановость. Так, в наблюдении солнечного затмения 19 июня 1936 года приняло участие около 30 экспедиций от разных советских научных учреждений. Эти экспедиции раскинулись вдоль всей полосы затмения, охватив пространство от Чёрного моря до Тихого океана.
В 1947 году советские учёные были в Бразилии для наблюдения полного солнечного затмения.
Много ценных научных наблюдений было сделано во время последнего затмения, наблюдавшегося у нас 25 февраля 1952 года. Советским учёным удалось получить такое обилие научных данных, что для изучения их потребуется несколько лет.
Хотя когда-то их боялись как злого предзнаменования, солнечные затмения помогли сформировать историю человечества - и несколько солнечных затмений, в частности, помогли философам и ученым лучше понять небеса и наше истинное место во вселенной.
Вот обратный отсчет 10 солнечных затмений, которые изменили науку.
Угаритское затмение - Сирия 1223 г. до н.э.
(Изображение предоставлено НАСА)
Наблюдения за солнечными затмениями, сделанные астрономами в Месопотамии более 3000 лет назад, являются одними из самых ранних астрономических записей. Фактически, наряду с другими наблюдениями, собранными вавилонянами, ассирийцами и другими людьми на древнем Ближнем Востоке, они являются старейшими научными записями любого рода.
В то время астрологи полагали, что солнечные затмения, кометы и другие небесные события могут повлиять на человеческие события здесь, на Земле, особенно на судьбы королей и империй. Но их наблюдения ради астрологии также отмечают самые ранние из известных шагов, предпринятых человечеством на пути к современной науке.
Самым ранним из известных наблюдений солнечного затмения на Ближнем Востоке является затмение Угарит, которое было написано клинописью на глиняной табличке, обнаруженной в сирийском городе Угарит в 1940-х годах.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature в 1989 году, текст на табличке описывает полное солнечное затмение, которое произошло 5 марта в 1223 году до нашей эры, когда Угарит был частью Ассирийской империи.
Аньян Затмение - Китай 1302 до н.э.
(Изображение предоставлено Babelstone)
В течение многих лет считалось, что табличка Угарита описывает затмение, которое произошло в 1375 году до нашей эры, что сделало бы его самым старым из известных наблюдений затмения.
Но поскольку теперь считается, что табличка Угарита относится к 1223 г. до н.э., наблюдение за солнцем, сделанное в городе Аньянг в центральном Китае в 1302 г. до н.э., в настоящее время считается самой ранней из сохранившихся записей о солнечном затмении.
Он был написан древним китайским шрифтом, который был нацарапан на плоском фрагменте панциря черепахи, одной из тысяч археологических реликвий периода, известного как «кости оракула», из более поздней веры в то, что они были волшебными и могли помочь предсказать будущее ,
Наблюдение отмечает, что «три пламени съели солнце, и были замечены большие звезды», которые исследователи интерпретировали как описание полного затмения с тремя яркими потоками газа в солнечной короне, которое становится видимым только во время затмения.
В 1989 году астрономы в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) использовали наблюдения Аньянга и наблюдения лунного затмения того же периода, чтобы определить точную дату древнего затмения, как 5 июня 1302 г. до н.э.
Затем исследователи JPL использовали эту информацию в компьютерной модели, чтобы показать, что вращение Земли немного замедлилось, на 0,0047 секунды, начиная с 1302 года до нашей эры, из-за приливного трения - сопротивления вращающейся Земле, вызванного гравитационным натяжением Луны на внешняя выпуклость нашей планеты.
Затмение Фалеса - Анатолия, 585 г. до н.э.
(Изображение предоставлено Дж. Минде)
Согласно древнегреческому историку Геродоту, философ, астроном и математик Фалес Милетский предсказал солнечное затмение, которое произошло над Малой Азией в 6 веке до нашей эры.
Хотя существуют значительные сомнения в точности утверждения, современные астрономы подсчитывают, что если это произошло, как сказал Геродот, то, вероятно, это было кольцевое солнечное затмение, которое было видно над Ближним Востоком 28 мая 585 г. до н.э.
Геродот также сообщил, что затмение произошло во время битвы у реки Халис в Анатолии между мидянами и лидийцами, битвы, известной в истории как «Битва при затмении».
Научный фантаст Исаак Азимов отметил, что эта битва была, следовательно, самым ранним событием в истории, для которого существует точная дата; в то время как историки науки отмечают, что это также было бы первым научным предсказанием любого рода явлений - по крайней мере, первым, которое действительно осуществилось.
Самое раннее свидетельство об использовании цикла Сароса - из Вавилонии примерно в 500 г. до н.э., но, возможно, оно использовалось гораздо раньше. И даже возможно, что Фалес, возможно, отправился в Вавилонию, чтобы узнать это.
Затмение Анаксагора - Греция, 478 г. до н.э.
(Изображение предоставлено: Hulton Archive / Getty)
Согласно греческому историку Плутарху и другим древним авторам, философ Анаксагор из Клэзоменэ был первым, кто понял, что солнечное затмение вызвано тенью луны, заслоняющей свет солнца, а не своего рода преобразованием солнца сам.
Детали того, как Анаксагор должен был это выяснить, неизвестны, но современные историки утверждают, что он мог использовать описания затмений от греческих рыбаков и моряков в афинском порту Пирей, чтобы узнать, что тень затмения была видна только над определенной областью, и что он быстро прошел через область с запада на восток.
Современные астрономы подсчитали, что солнечное затмение 17 февраля 478 г. до н.э., которое было видно из Афин, где тогда жил Анаксагор, могло быть затмением, которое привело к такому пониманию.
На основании своих наблюдений за затмением Анаксагор также сказал, что оценил размеры Солнца и Луны. Он полагал, что луна была, по крайней мере, такой же большой, как полуостров Пелопоннес в Греции, и солнце должно было быть во много раз больше луны.
Затмение Гиппарха - Греция и Египет, 189 г. до н.э.
(Изображение предоставлено: Ann Ronan Pictures / Print Collector / Getty)
По словам греко-египетского астронома Клавдия Птолемея, астроном Никпейский Гиппарх был первым, кто вычислил расстояние до Луны от Земли, используя наблюдения солнечного затмения, которое было видно как в Александре в Египте, так и в области Геллеспонта в Греции. чем 620 миль (1000 километров) на север.
Современные астрономы считают, что это было, вероятно, затмение 14 марта 189 г. до н.э.
Гиппарх был преданным наблюдателем, который за свою жизнь составил заметки о 20 солнечных и лунных затмениях. Отметив, что одно конкретное затмение было полным у Геллеспонта в Греции, но появилось только как частичное затмение у Александрии в Египте, Гиппарх смог рассчитать расстояние до Луны относительно расстояния на поверхности Земли между двумя городами.
Оценив расстояние от Геллеспонта до Александрии, Гиппарх вычислил, что Луна находилась на расстоянии около 268 000 миль (429 000 километров) от Земли - эта цифра только примерно на 11 процентов больше среднего расстояния между Луной и Землей, рассчитанного современными астрономы.
Затмение Галлея - Англия, 1715 г. н.э.
(Изображение предоставлено: Институт астрономической библиотеки / Кембриджский университет)
Немецкий астроном Йоханнес Кеплер развил современное научное понимание солнечных затмений в трудах, опубликованных в 1604 и 1605 годах, но он умер в 1630 году, прежде чем делать какие-либо эффективные предсказания.
Поэтому заслуга первых действительно научных предсказаний солнечного затмения в истории принадлежит английскому астроному Эдмунду Галлею, который также открыл знаменитую комету, носящую его имя.
В 1705 году Галлей опубликовал прогноз солнечного затмения, которое будет видно на большей части Англии 3 мая того же года, основываясь на теории всемирного тяготения, разработанной его другом сэром Исааком Ньютоном.
Галлей также опубликовал карту прогнозируемой траектории затмения и призвал астрономов и представителей общественности сделать свои собственные наблюдения этого события.
Сам Галлей наблюдал затмение, которое оказалось необычным ясным утром в городе затмением кольцевым (или кольцеобразным) из здания Королевского общества в Лондоне: «За несколько секунд до того, как все солнце спряталось» вокруг Луны обнаружилось светящееся кольцо размером с цифру или, возможно, десятую часть диаметра Луны ".
Во время мероприятия прогнозы Галлея, рассчитанные вручную, были отклонены всего на 4 минуты и около 30 миль (30 км) на расстоянии.
Бейли Бус - Шотландия, 1836
(Изображение предоставлено: Такеши Кубоки)
Наблюдения Эдмунда Галлея в 1715 году также были первыми, кто зафиксировал появление явления, которое станет известно как бусы Бэйли - яркие точки света, которые появляются вокруг конечности затемненной луны, как только солнце исчезает за ней,
Галлея также выяснил правильную причину этого явления: долины между холмами вдоль видимого края луны, которые на мгновение заливаются светом, пока пики находятся в темноте: «… вид, который может возникнуть не из-за другой Причины, кроме Неравенство поверхности Луны, там, где вблизи южного полюса Луны есть некоторые возвышенные части, чьей интерпозиционной частью была получена эта очень тонкая Нить Света, - писал Халли.
Такое же явление наблюдал английский астроном Фрэнсис Бэйли во время кольцевого затмения в Шотландии в 1836 году, и хотя Галли отметил тот же эффект более 100 лет назад, этот эффект с тех пор стал известен как «Бусины Бэйли».
Связанный эффект - это «Кольцо с бриллиантом», показанное здесь во время затмения 2009 года над Японией, которое является последней вспышкой света, которая видна, когда остается только один «шарик».
Северная Европа, 1851
(Изображение предоставлено Юлием Берковски)
Полное солнечное затмение над северной Европой 28 июля 1851 года установило ряд первых в науке о затмении. Это было первое затмение, которое стало предметом международной экспедиции Британского королевского астрономического общества (РАН), а также экспедиций астрономов из многих других европейских стран.
Записи о затмении 1851 года включают в себя первые наблюдения верхней атмосферы Солнца, хромосферы, британским астрономом Джорджем Эйри, который был членом экспедиции РАН в Швецию.
Эйри сначала подумал, что он видел яркие "горы" на поверхности солнца, но позже астрономы поняли, что он видел небольшие выступы яркого газа, называемые "спикулами", которые придают хромосфере зубчатый вид
Известный отчет о затмении 1851 года был сделан другим участником экспедиции РАН в Норвегию, Джоном Краучом Адамсом, который несколькими годами ранее правильно рассчитал орбиту Нептуна, основываясь на отклонениях в орбите планеты Уран.
«Появление короны, сияющей холодным неземным светом, произвело на меня впечатление, которое невозможно стереть, и на меня обрушилось непроизвольное чувство одиночества и беспокойства. Группа сенокосов, которые смеялись и весело болтали во время ранней части затмения они сидели на земле в группе возле телескопа, наблюдая за происходящим с величайшим интересом и сохраняя глубокое молчание. Ворона была единственным животным рядом со мной; казалось, что он совершенно сбит с толку, каркает и летит назад и вперед около земли неопределенным образом », - писал Эйри в исследовании под названием« Изложение полного затмения Солнца »в 1851 году, 28 июля, как это наблюдалось в Готтенберге в Кристиании, и в Кристианштадт, опубликовано в ноябре 1851 года.
Событие 1851 года также дало первую фотографию солнечного затмения, показанную здесь, которая была сделана Юлиусом Берковским в Королевской обсерватории в Кенигсберге в Пруссии, теперь Калининград в России.
Открытие Гелия - Индия, 1868
(Изображение предоставлено НАСА)
16 августа 1868 года французский астроном Жюль Янссен сделал фотографии спектра Солнца во время полного солнечного затмения в восточном индийском городе Гунтур.
Анализируя фотографию с использованием недавно открытой науки о спектроскопии, Янссен отметил наличие яркой линии в желтой части солнечного спектра, которая указала на присутствие неизвестного газа в солнечной атмосфере вместе с обычным водородом.
Сначала Янссен предположил, что яркая линия была вызвана элементом натрия. Но через несколько месяцев после открытия Янссена английский астроном Норман Локьер обнаружил ту же линию в спектре обычного дневного света и отметил, что она не может соответствовать ни одному известному элементу.
Локьер назвал недавно обнаруженный элемент «гелием» в честь греческого слова «солнце» Гелиос.
Хотя гелий в изобилии находится внутри звезд, он редко встречается на Земле. Он намного легче большинства газов и легко уходит в верхние слои атмосферы, а оттуда в космос.
После того, как он был обнаружен астрономами на солнце, гелий оставался неизвестным на Земле до тех пор, пока примерно 30 лет спустя, когда шотландский химик Уильям Рамсей не обнаружил залежи газа внутри куска урановой руды в результате радиоактивного распада более тяжелых элементов.
Это изображение НАСА показывает Солнце в длинах волн ультрафиолетового света, вызванного возбужденными атомами гелия.
Затмение Эйнштейна - Африка и Южная Америка, 1919
(Изображение предоставлено Артуром Эддингтоном)
Теория общей теории относительности Альберта Эйнштейна, разработанная в период с 1907 по 1915 год, сделала поразительное предсказание, что гравитация воздействует на свет - и в результате лучи света, проходящие вблизи большого объекта в космосе, такого как солнце, будут преломляться или изгибаться. ,
Но первое доказательство теории Эйнштейна появилось только в 1919 году, после того, как были сделаны наблюдения полного затмения, которое было видно из Африки и Южной Америки.
Британские астрономы Артур Эддингтон и Фрэнк Уотсон Дайсон отправились на остров Принсипи у западного побережья Африки.
Они подготовились к затмению, точно измерив точные местоположения ярких звезд скопления Гиад в созвездии Тельца, которое, как они рассчитывали, будет на пути затмения 1919 года.
Вооружившись «истинным» положением Гиад, Эддингтон и Уотсон Дайсон затем сфотографировали звезды во время полного затмения в Принсипи. Их фотографии показывают, что свет от звезд Гиад действительно был «изогнут», когда проходил близко к солнцу, в результате чего звезды появлялись в немного отличном от их истинного положения месте, как и предсказывал Эйнштейн.
Наблюдения за более поздними затмениями, такими как затмение 1922 года над Африкой, Индийским океаном и Австралией, помогли подтвердить наблюдения Эддингтона и теории гравитации и света Эйнштейна.
Читайте также: