Zjawiska zaćmień Słońca i Księżyca początkowo wiązano ze sferą wiary i religii. Wykształceni kapłani i władcy zgłębiali wiedzę na ten temat oraz ją wykorzystywali. Korzyści płynące z występowania zjawisk astronomicznych czerpane były przez kapłanów i głowy państw od początków pierwszych cywilizacji – m.in. w starożytnej Mezopotamii, Egipcie i Grecji. Ich wiedza astronomiczna opierała się głównie na obserwacji nieba gołym okiem. Prawdziwa rewolucja w zakresie nauk astronomicznych zaczęła się wraz z wynalezieniem teleskoputeleskopteleskopu (1609 r.) oraz wydaniem publikacji Mikołaja Kopernika (De revolutionibus orbium coelestiumDe revolutionibus orbium coelestiumDe revolutionibus orbium coelestium – 1543 r.) i Galileusza (Sidereus Nuncius – 1610 r.), które przeczyły teorii geocentrycznejgeocentryzmgeocentrycznej, a potwierdzały heliocentrycznąheliocentryzmheliocentryczną budowę Wszechświata.

Teza zakładająca, że Słońce jest w centrum znanego układu planetarnego, została ostatecznie potwierdzona w 1839 roku, gdy Bessel, Henderson i Struve obliczyli pierwsze rzeczywiste paralaksyparalaksaparalaksy gwiazd. Najistotniejsza część procesu pogłębiania świadomości z zakresu podstaw astronomii zajęła zatem ponad 300 lat (1543–1839). Była ona nie tylko rewolucją w nauce, ale również kluczem do ostatecznego wyzbycia się ludzkich lęków i zmiany w podejściu do obserwowanych zjawisk.

Jednym z typów zjawisk wyjaśnionych za sprawą rozwoju astronomii są zaćmienia, które polegają na tym, że oświetlane ciało niebieskieciało niebieskieciało niebieskie rzuca cień na inne. Obserwator ziemski może odnotować dwa rodzaje tego zjawiska – zaćmienie Słońca oraz zaćmienie Księżyca. W obydwu przypadkach udział biorą trzy elementy, tj. źródło światła, czyli gwiazda centralna Układu Słonecznego, oraz dwa komponenty zasłaniające – Ziemia i jej naturalny satelita. Określenie dokładnego wariantu zaćmienia zależy od rozmiarów kątowychrozmiar kątowyrozmiarów kątowych obserwowanych ciał, a także od tego, czy posiadają one atmosferę. Słońce i Księżyc monitorowane z Ziemi przyjmują zbliżone rozmiary kątowe (około 0,5°). Ma to związek z tym, że Srebrny Glob jest około 400 razy mniejszy od Słońca i znajduje się około 400 razy bliżej Ziemi, a co za tym idzie - wspomniane ciała niebieskie mogą pokrywać się w ponad 100%, tworząc przy tym zaćmienie całkowite.

Charakter zaćmienia Słońca zależy od odległości położenia Księżyca względem Ziemi oraz Ziemi względem Słońca podczas ustawienia wszystkich trzech ciał niebieskich w linii prostej. Sprawia to, że tarcza Słońca przysłaniana jest w różnym procencie, a cień rzucany przez Srebrny Glob przyjmuje różne wielkości. Zaćmienie Słońca zachodzi jedynie podczas trwania nowiu, gdy Księżyc jest położony między Ziemią i Gwiazdą Dzienną w linii prostej. Zjawisko to nie występuje podczas każdego nowiu. Aby Zaćmienie Słońca miało miejsce, orbita Ziemi musi zostać przecięta przez orbitę Księżyca.

R19H9gxzwAWBU

Schemat przedstawia zaćmienie Słońca. Na pierwszym obrazku po prawej stronie jest Słońce, po lewej Ziemia, a po jej lewej stronie Księżyc. Połowa kuli ziemskiej od strony Słońca jest zacieniona. Od dwóch wierzchołków Słońca poprowadzono linie przerywane przechodzące przez wierzchołki kuli ziemskiej. Linie te nie stykają się z Księżycem. Drugi obrazek różni się położeniem Księżyca - znajduje się on dokładnie w prostej linii pomiędzy Ziemią a Słońcem. Linie przerywane poprowadzone od wierzchołków Słońca przechodzą przez jego wierzchołki i stykają się w punkcie leżącym w połowie kuli ziemskiej. Punkt ten to miejsce obserwacji zaćmienia Słońca. Linie przerywane przechodzą również przez wierzchołki kuli ziemskiej.

Zjawisko zaćmienia Księżyca zachodzi podczas przemieszczania się Księżyca w obrębie stożków cienia rzucanego przez Ziemię. W celu zrozumienia pojęcia zaćmienia częściowego oraz całkowitego Księżyca należy najpierw wyjaśnić, czym jest stożek półcienia oraz stożek cienia całkowitego. Stożkiem półcienia nazywamy miejsce geometrycznych punktów, z których można zaobserwować jedynie fragment Słońca, ponieważ reszta ciała jest zasłonięta przez Ziemię. Stożek cienia całkowitego  to miejsce geometryczne tych punktów, które znajdują się po przeciwległej stronie Ziemi niż Słońce. Słońce w tych punktach jest całkowicie niewidoczne.

RZkHHbGaaggy9

Ilustracja prezentuje zaćmienie Księżyca. Po prawej stronie znajduje się Słońce - jest większe do Ziemi, która na ilustracji jest po lewej stronie. Po lewej stronie kuli ziemskiej na przerywanym okręgu znajduje się Księżyc. Połowa kuli ziemskiej od strony Słońca jest ciemniejsza. Od wierzchołków Słońca poprowadzono cztery linie przerywane - dwie na górze, dwie na dole. Linie przerywane przecinają się w dwóch trzecich odległości od Słońca i stykają się na wierzchołkach kuli ziemskiej. Po lewej stronie Ziemi powstają dwa trójkątne cienie - jeden trójkąt biegnie od wierzchołków w lewo, gdzie ma wierzchołek. To stożek półcienia. Drugi trójkąt skierowany jest w przeciwną stronę - jego podstawa przechodzi przez wierzchołek stożka półcienia. Kieruje się wierzchołkiem w stronę kuli ziemskiej - to stożek cienia całkowitego.

Cień powodujący zaćmienia, rzutowany przez Ziemię na Księżyc lub odwrotnie, określa się na podstawie geometrii. Rozróżnić można trzy rodzaje stożków cienia.

• Umbra – stożek cienia całkowitego zwężający się wraz z odległością od obiektu rzucającego cień.

• Penumbra – stożek półcieniowy, w obszarze którego dostęp światła jest przysłonięty częściowo.

• Antumbra – strefa występująca za umbrą, znajdując się w niej można obserwować zaćmienie obrączkowe.

Rc3TSL6y2QNor

Ilustracja przedstawia rodzaje cienia Ziemi. Po lewej stronie obrazka jest Słońce. W linii prostej od Słońca, po jego prawej stronie, umieszczono Ziemię. Od wierzchołków Słońca poprowadzono po dwie linie, dwie z nich - wewnętrzne - przecinają się przed kulą ziemską, zewnętrzne - za kulą ziemską, po jej prawej stronie. Zewnętrzne i wewnętrzne linie przechodzą przez wierzchołki kuli ziemskiej. Po prawej stronie kuli ziemskiej pada stożkowaty cień. Nad kulą ziemską jest obrazek przedstawiający penumbrę - to czarna kula na czarnym rozgwieżdżonym niebie, z lewej strony kuli wychodzi kawałek Słońca w kształcie rogala. Penumbra powstaje w strefie półcienia. Na ilustracji to dwa obszary - powyżej i poniżej cienia, padającego w kształcie stożka po prawej stronie Ziemi. Antumbra - to czarna kula umieszczona na żółtej kuli na czarnym tle z jasnymi punktami. Na schemacie to strefa zacieniona stykająca się z wierzchołkiem stożkowatego cienia. Umbra zobrazowana została jako czarna kula na czarnym tle z jasnymi punktami. To strefa stożkowatego cienia.

W celu prognozowania kolejnych zaćmień niezbędne jest wykonywanie obliczeń astronomicznych w oparciu o podstawowe miary Słońca i Księżyca:

Z powodu znacznych odległości występujących w przestrzeni kosmicznej stosuje się szereg jednostek:

• Odległość Księżyca  
  1 LD = 3,844x10Indeks górny 8⁸ m

• Jednostka astronomiczna  
  1 au = 1,495978707×10Indeks górny 11¹¹ m

• Rok świetlny  
  1 l.y. = 9,4606×10Indeks górny 15¹⁵m

• Parsek  
  1 pc = 3,0857×10Indeks górny 16¹⁶m

Słownik