233 (Солнечные затмения)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ЛУБЕНСКА ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 3

I-ІІІ СТЕПЕНЕЙ

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ: Солнечные затмения

Выполнила: ученица 11-А класса

Михайлова Евгения

Лубны 2009

Содержание

1. Картина полного солнечного затмения

2. От чего происходят затмения Солнца

3. Полные, кольцеобразные и частные затмения Солнца

4. Значение теории затмений для науки

5. Использованная литература

1. Картина полного солнечного затмения

Полные солнечные затмения относятся к числу наиболее величественных и красивых явлений природы.

В голубых просторах неба светит Солнце. Оно безраздельно господствует над земным шаром — над материками и океанами. Неистощимые потоки света и тепла излучаются Солнцем на земную поверхность. Но вот, без всякой видимой причины, Солнце начинает меркнуть сначала медленно, а затем быстрее. На наших глазах Солнце начинает ущербляться. С правой стороны солнечного края всё больше и больше начинает надвигаться какой-то тёмный круг.

Солнце принимает вид ущерблённой Луны. Дневной свет начинает заметно ослабевать. Небо приобретает тяжёлый свинцовый оттенок, воздух как бы теряет свою прозрачность, тени от предметов становятся слабо очерченными, лица людей серыми. А Солнце продолжает меркнуть. Скоро от него остаётся только узенький серпик. Вот-вот и он исчезнет. Небо темнеет ещё больше, становится заметно прохладнее. Кругом природа принимает совершенно необычный вид. Всё живое охвачено тревогой, беспокойством. Животные испытывают какое-то особое состояние: слышен вой собак, домашний скот направляется с пастбища домой, куры взбираются на насест и т. д. Но пока светит хотя бы незначительная часть Солнца, пока остаётся тонкий серповидный его ободок, всё ещё сохраняется впечатление, что господство принадлежит дню. Ещё секунда, — и Солнце, послав Земле прощальный луч, совсем исчезает. Наблюдателю кажется, что весь мир мгновенно погружается в темноту, будто какое-то гигантское покрывало с неимоверной быстротой обволакивает всю Землю: поля и леса, горы и долины. На небе загораются звёзды, как это бывает во время сумерек. Вспыхивает со всех сторон какая-то особенная заря лимонио-оранжевой окраски. В это время на том месте, где только что светило Солнце, появляется прекрасное серебристо-жемчужное сияние, окружающее чёрный кружок, — солнечная корона.

Это удивительное зрелище продолжается 1—3 минуты, а затем вся картина внезапно меняется. Из-за чёрного круглого заслона неожиданно вырываются брызги ослепительных лучей Солнца, вновь озаряющих Землю. С первыми же лучами Солнца природа как бы пробуждается от минутного очарования, Солнце медленно освобождается от заслонившего его тёмного кружка, и события начинают протекать в обратном порядке. Всё постепенно приобретает свой естественный вид. Наконец, исчезает последняя тёмная точка у левого края Солнца, и природа, совсем позабыв о совершившемся, опять принимает свой обычный вид. Затмение окончилось.

2. Отчего происходят затмения Солнца

Известно, что Земля и Луна представляют собой холодные, лишённые собственного света небесные тела, освещаемые солнечным светом. Поэтому, когда Луна в своём движении вокруг Земли оказывается между Солнцем и Землёй, лунная тень падает на земную поверхность, последовательно затемняя то одну, то другую её часть.

Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет около 150 миллионов км, а среднее расстояние от Земли до Луны — 384 тысячи км. Таким образом, Солнце расположено от нас в 400 раз дальше, чем Луна. С другой стороны, поперечник Солнца в 400 раз больше, чем поперечник Луны. Из этого случайного равенства соотношений получается, что видимые угловые размеры поперечников Солнца и Луны приблизительно равны между собой, составляя .

Так как Земля вокруг Солнца и Луна вокруг Земли движутся по эллипсам, то видимые угловые размеры Солнца и Луны слегка изменяются в ту и другую стороны. В результате этого оказывается возможным закрытие лунным диском Солнца частично или даже полностью.

3. Полные, кольцеобразные и частные затмения Солнца

Разберём этот вопрос более подробно. Представим себе конус, описанный около Солнца и Луны (рис. 1). В части этого конуса от Луны до его вершины находится лунная тень. Во время солнечного затмения этот конус

обращен своим остриём к Земле; поэтому тень Луны падает на Землю и образует на ней пятно (а), не освещенное прямыми лучами Солнца. Отсюда наблюдателю затмение представляется полным, так как Солнце от него скрыто полностью. Однако на Землю ложится не только полная тень, но и полутень (АА₁), как это указано на том же рисунке. Внутри этой полутени Солнце только отчасти закрыто Луной, причём видимая, незакрытая часть солнечного диска тем больше, чем дальше расположен наблюдатель от места полной тени Луны. На некотором расстоянии от полной тени (за линией АА1) мы уже не наблюдаем затмения. Внутри полутени затмение наблюдается как частное.

На рис. 2 изображены различные фазы затмения Солнца, причём центральный рисунок представляет собой полное затмение, когда Солнце исчезает за диском Луны полностью и становится видимой солнечная корона. Моменты соприкосновения края диска Луны с краем солнечного диска называются контактами. Первый контакт происходит в момент начала частного затмения, когда диск Луны впервые соприкасается с краем диска Солнца и начинает надвигаться на него. Второй контакт происходит в момент начала полного затмения, когда диск Солнца полностью скрывается за диском Луны.

Рис. 2. Фазы солнечного затмения (в центре — полное затмение).

Третий контакт происходит в момент конца полного затмения, когда край солнечного диска снова появляется из-за диска Луны. Наконец, четвёртый контакт происходит в момент окончания частного затмения, когда Луна полностью сходит с солнечного диска.

Ввиду того, что Земля вокруг Солнца и Лупа вокруг Земли движутся по эллипсам, видимые диаметры их изменяются в пределах от до для Солнца и от для Луны. Отсюда ясно, что характер солнечного затмения будет в значительной степени зависеть от видимых диаметров Солнца и Луны в момент затмения.

Если видимый диаметр Луны оказывается значительно больше 'видимого диаметра Солнца, то мы будем иметь более продолжительное полное затмение, если же видимый диаметр Луны очень мало отличается от диаметра Солнца, но всё же больше него, то полное затмение будет очень кратковременным. Однако, может оказаться, что видимый диаметр Луны будет меньше видимого диаметра Солнца, и тогда при наибольшем покрытии диска Солнца наблюдатель увидит только узенькое яркое колечко, а вся остальная поверхность Солнца будет заслонена Луной. Такое затмение называется кольцеобразны м. Наконец, расположение Солнца и Луны может оказаться таким, что на Земле (произойдёт лишь частное затмение. В этом случае степень покрытия Луной Солнца сначала возрастает до известного предела, наступает наибольшая фаза затмения, после чего Луна начинает сходить с Солнца, не закрыв его полностью.

Простые расчёты показывают, что при существующих расстояниях до Солнца и Луны и их размерах лунная тень должна образовать на земной поверхности небольшое пятно с поперечником, не превышающим 270 км. Что же касается полутени, окружающей тень, то она достигает значительно больших размеров и поперечник её оказывается в 6—7 тысяч км. Так как Луна движется вокруг Земли со скоростью около 1 км/сек, то лунная тень перемещается по земной поверхности со скоростью того же порядка (разность между скоростью Луны и скоростью вращения соответствующей точки на поверхности Земли), описывая узкую, но очень длинную ленту протяжённостью в 10—12 тысяч км. Нетрудно подсчитать, как долго может продолжаться полное затмение Солнца в каком-нибудь пункте земной поверхности. Вообразим, что мимо нас проносится тень со скоростью 1 км/сек, а размер тени около 300 км. Очевидно, что мы окажемся в тени примерно 5 минут. В наиболее благоприятных и чрезвычайно редких случаях продолжительность полного затмения может достигать 8 минут. Это случается тогда, когда при больших размерах тени скорость движения лунной тени по земной поверхности оказывается наименьшей. Обычно же продолжительность полного затмения для одного пункта бывает 2—3 минуты. Продолжительность же полного затмения для Земли в целом, т. е. время, в течение которого лунная тень пробегает по земной поверхности, составляет примерно 2—3 часа. Что касается продолжительности частного затмения, то с одного и того же места его можно обычно наблюдать приблизительно около 2 часов.

Нетрудно сообразить, что солнечные затмения могут происходить только в периоды новолуния, так как именно в это время Луна располагается между Солнцем и Землёй. Но наблюдения показывают, что затмения Солнца бывают далеко не в каждое новолуние.

Земля из года в год совершает своё движение вокруг Солнца. Это движение происходит в некоторой плоскости, положение которой в пространстве изменяется настолько медленно, что мы можем для наших целей считать его неизменным. Плоскость эта называется плоскостью орбиты Земли, или плоскостью эклиптики. Эклиптикой же, как известно, называется большой круг, описываемый центром солнечного диска на небесной сфере при видимом перемещении Солнца в течение года.

В свою очередь, и Луна ежемесячно обращается вокруг Земли в плоскости лунной орбиты. Плоскость лунной орбиты наклонена под небольшим углом в 5° к плоскости орбиты Земли. Линия пересечения этих плоскостей называется линией узлов лунной орбиты. Когда Луна оказывается на линии узлов, она, очевидно, находится также и в плоскости земной орбиты. Во всех же остальных случаях Луна должна находиться либо над плоскостью орбиты Земли, либо под этой плоскостью. При этом Луна будет расположена либо севернее, либо южнее плоскости эклиптики.

За время своего месячного оборота вокруг Земли Лупа дважды пересекает плоскость земной орбиты в точках, расположенных на линии узлов. Направление линии узлов, соответствующее точке, в которой Луна поднимается к северу от эклиптики, называется направлением восходящего узла; противоположное направление, где Лупа опускается к югу от эклиптики, называется направлением нисходящего узла. Так как Земля движется вокруг Солнца, плоскость лунной орбиты перемещается в пространстве параллельно самой себе. Поэтому и линия узлов, проходящая всегда через Землю, будет перемещаться в плоскости земной орбиты параллельно самой себе, й тогда, как это видно из рис. 3, линия узлов дважды в год будет обращена к Солнцу: один раз направлением восходящего узла, другой раз направлением нисходящего узла.