Солнечные и лунные затмения

Введение
Целью данной работы является изучение солнечного и лунного затмения.
Задачи:
- узнать, что такое затмение и их бывают виды;
- узнать, как происходит затмение;
- выяснить причины затмений;
- выяснить периодичность затмений.
Солнечное затмение принято считать самым удивительным явлением из всех существующих на земле. Человек имеет уникальную способность наблюдать затмения на протяжении своей жизни. Поэтому совершенно неудивительно, что еще с древних времен человек стремился зафиксировать это редкое событие не только в своей памяти, но и на письме [1].
На протяжение многих тысяч лет люди следили за событием, когда спутник земли полностью срывает Солнце на несколько минут. В эти минуты на планету надвигается огромная тень, принося с собой ночь. Первое упоминание о затмениях осталось на древней глиняной табличке в Угарите ( Сирия) [1].
Астрономический словарь дает определение «затмению» как явлению, при котором от небесного тела временно затемняется другим телом [2]. Это может быть проход спутника, таким образом, при котором на него не попадает солнечный свет или же проход компонента звездной системы так, что общее число света от системы снижается.

1 Затмение
Затмение – астрономическое явление, при котором одно небесное тело заслоняет свет от другого небесного тела.
На Земле могут наблюдаться солнечное и лунное затмение [3].
Стоить заметить, что затмения происходят достаточно часто, однако заметить их можно не из каждой точки земного шара, именно по этой причине многие считают, что данное явление редкое.

2 Солнечное затмение
Солнечное затмение – астрономическое явление, при котором Луна полностью или частично перекрывает Солнце от наблюдателя на Земле.
Солнечное затмение начинается с восходом Солнца со стороны запада и завершается в восточной стороне при заходе Солнца.
Самое продолжительное затмение произойдет 16 июля 2186 года, оно будет длиться 7 минут 29 секунд. Обычное время затмения – несколько минут.
Затмение происходит таким образом, что при большей поверхности покрывания светилой Луны темнее становится небо, отчетливее виднеются звезды. Температура воздуха снижается на величину до 5 градусов Цельсия. Диск Луны наплывает на Солнце и постепенно Солнце полностью исчезает. Иногда на горизонте вокруг наблюдателя вспыхивает заря непривычного лимонно-оранжевого цвета.
Затем диск Луны смещается левее, в эту секунду исчезает солнечная корона и заревное кольцо, небо начинает светлеть, звезды тускнеют и все постепенно возвращается к привычному состоянию природы.
2.1 Причины солнечных затмений
В пространстве Вселенной с огромной скоростью движется Солнце и все окружающие его планеты системы. В то же время по разным орбитам и с определенной скоростью движется небесные тела вокруг Солнца. Каждое небесное тело, являющееся частью нашей системы, ежесекундно освещается солнечными лучами, отбрасывая тень в окружающее их пространство. Точно такую же тень отбрасывает Луна на планету Земля, когда двигаясь по орбите оказывается меж Землей и Солнцем. Именно в том месте, куда попадает лунная тень и наступает затемнение.
В обычных условиях диаметры Солнца и Луны одинаковые. Луна, находясь на расстоянии в 400 раз меньшем, чем расстояние от Земли до Солнца, в 400 раз меньше Солнца. Именно благодаря такому удивительно точному отношению человек имеет уникальную возможность лицезреть полное солнечное затмение.
Чтобы случилось затмение, необходимо соблюдение сразу нескольких условий:
Новолуние. То есть Луна должна обратиться «лицом» к Солнцу;
Луна должна быть расположена на мнимой линии пересечения лунной и земной орбиты – так называемой линии узлов;
Луна находится на максимально близком расстоянии к планете Земля.
Линия узлов направлена на Солнце.
Стоит заметить, что за один календарный год может быть лишь два описанных выше периода.
2.2 Астрономическая классификация солнечных затмений
Согласно классификации в астрономии, если хотя бы на одной точки Земного шара затмение виднеется как полное, то его можно классифицировать как полное солнечное затмение. Если затмение может наблюдаться только как частное, оно и классифицируется как частное.
2.2.1 Полное солнечное затмение
Полное лунное затмение случается, когда центральная (темная) часть тени Земли покрывает всю видимую сторону Луны. В эту минуту тень Земли составляет примерно 1,4 млн. километров в ширину.

Рисунок 1 – cхема полного солнечного затмения
Последнее полное солнечное затмение наблюдалось в Москве 25 февраля 1476 года [4].
Позже только 19 августа 1887 года тень Луны лишь краем задела северные пригороды Москвы. Следующее полное солнечное затмение москвичи смогут увидеть 16 октября 2126 года, после этого в Москве такого рода затмений не будет как минимум до 4 мая 2972 года, когда полоса пройдет опять в зоне столицы нашей страны [4].
2.2.2 Кольцеобразное солнечное затмение
Это вид астрономического явления, когда Луна находится на большем удалении от Земли, чем во время полного затмения. Конус тени проходит над земной поверхностью, не достигая её. Визуально при кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью.

Рисунок 2 – cхема кольцеобразного солнечного затмения
Последнее кольцеобразное солнечное затмение произошло в Москве ранним утром 26 апреля 1827 года, а следующие ожидаются 13 июля 2075 года и 10 февраля 2195 года [4].
2.3 Частота солнечных затмений
В год на всей Земле может случаться от 2 до 5 солнечных затмений, из которых не более двух — полные или кольцеобразные. Средние показатели за 100 лет – 237 затмений, из них 160 — частные, 63 — полные, 14 — кольцеобразные.
В какой-либо конкретной точке поверхности Земли затмения происходят достаточно редко, однако еще реже наблюдаются полные солнечные затмения.
Так, на территории Москвы с XI по XVIII век человек мог наблюдать 159 солнечных затмений, из которых всего 3 полных (11 августа 1124, 20 марта 1140 и 7 июня 1415).
Ещё одно полное солнечное затмение произошло 19 августа 1887 года.
Сильное затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года.
2.4 Интересные факты о солнечных затмениях
Самым длительным затмением последних ста лет считается случившиеся в Азии и Африке 15 января 2010 года. Его продолжительность была 11 минут. Следующее затмение, которое может побить данный рекорд следует ожидать лишь в 3043 году.
Ровно 7. Такого значение максимальных лунных и солнечных затмений. Однако, стоит заметить, что они происходят не менее 2 раз в год.
Скорость тени от Луны при затмении Земли составляет 2 км/сек.
Проходя практически параллельно поверхности Луны, лучи солнца отражаются и задерживаются на неровностях лунной почвы (кратерах и горах), тем самым образуя на краю солнечного диска «лучи» и различные образования.
Точность солнечного затмения обусловлена идеальным совпадением — диаметр Солнца в 400 раз больше диаметра Луны, при этом расстояние до него в 400 раз больше, чем до Луны.
В Китае иероглиф, обозначающий солнечное затмение «Ши» означает «поедать». Такая трактовка связана с тем, что еще в Древнем Китае считалось, что во время затмения солнечная собака съедает Солнце. Именно поэтому жители интенсивно начинали бить в барабаны, издавать устрашающие и громкие звуки, чтобы напугать зверя и вернуть на небо Солнце.
Там же, в Китае, были обнаружены самые древние упоминания о солнечных затмениях. Они датируются 1050 годом до нашей эры.
Путем сложнейших расчетов, сравнив данные из древних источников Китая и современные наблюдения, астрономы определили, что за 3000 лет сутки увеличились на 0,047 секунд.
Астрономы считают, что раз в 360 лет можно наблюдать затмение в любой точке нашей планеты. Однако, существуют места, где затмение происходит чаще. Так в Карбондэйл, в штате Иллионойс, США, в котором затмение было 21августа 2017 года и планируется 8 апреля 2024 года, то есть с промежутком всего в семь лет.
Христофора Колумба описывал случай, когда затмение луны помогло мореплавателю. Моряк пригрозил местным жителям, что с неба исчезнет Луна, если те решат не продолжать снабжать их продовольствием. Именно в эту минуту произошло лунное затмение, испугавшиеся аборигены решили подчиниться моряку и сотрудничать с ними.
50 лет жизни потратил астроном Дж. Кемпбелл, канадский астроном, «коллекционирую» виды затмений. Он стремился увидеть 12 типов этого события и каждый раз при этом небо было заполонено плотными облаками.
Предполагается, что спустя 600 миллионов лет солнечные затмения на нашей планете уже не будут видны. Связано это с тем, что луна слишком сильно отдалится от Земли.
2.5 Ближайшие солнечные затмения
Следующее солнечное затмение произойдет 3 ноября 2020 года. Астрологи предполагают, что данное затмение будет гибридным: и кольцевым, и полным. Однако видно его будет лишь в районе Атлантического океана и центральной Африки.
До конца 2020 и в 2021 году астрологи предвещают два полных и одно кольцеобразное солнечное затмение.
14 декабря 2020 в 16:14:39 полное затмение длительностью 2 минуты 10 секунд. Координаты: 40°17′59″ ю. ш. 67°54′0″ з. д. 
10 июня 2021 в 10:43:07 кольцеообразное затмение длительностью 3 минуты 51 секунду. Координаты: 80°47′59″ с. ш. 66°47′59″ з. д. 
4 декабря 2021 в 07:34:38 полное затмение длительностью 1 минуту 54 секунды. Координаты: 76°47′59″ ю. ш. 46°12′0″ з. д. 3 Лунное затмение
Лунное затмение наступает в тот момент, когда Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй. Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363 000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,5 диаметров Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком.

Рисунок 3 – луна – единственный природный спутник Земли
Первое упоминание о полном лунном затмение зарегистрировано в древнекитайских летописях. Современные ученные вычислили, что оно произошло 29 января 1136 г. до н.э. Следующие три зафиксированных полных лунных затмения упомянуты в знаменитом труде «Альмагесте» выдающегося древнегреческого астронома Клавдия Птолемея, по древневавилонским летописям. Первое из них произошло 19 марта 721 г. до н.э., а два последующих – 8 марта и 1 сентября 720 г. до н.э. [6].

Рисунок 4 – схема лунного затмения
3.1 Причины лунных затмений
Такие небесные явления случаются, когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются на одной прямой линии. Солнце находится за Землей, в результате Земля отбрасывает тень на Луну, и происходит лунное затмение. Они всегда происходят в полнолуние, однако мы можем наблюдать затмение Луны не в каждое полнолуние. Дело в том, что лунная орбита наклонена под углом 5 градусов к орбитальной плоскости Земли, также известный как эклиптика. Точки пересечения двух орбит называются лунными узлами, и затмения могут быть только тогда, когда полнолуние происходит вблизи лунного узла. В других случаях Земля не может бросить тень на поверхность Луны.
Таким образом, чтобы произошло лунное затмение, должны выполняться два условия:
- Полная Луна на небесах;
- Близость Земли к одному из лунных узлов.
3.2 Шкала Данжона
Шкала Данжона – система оценивания степени потемнения луны. Данную схему предложил французский астроном Андре Данжоном после исследования освещённости поверхности луны [5]
0 баллов - затмение очень темное, в середине затмения Луна почти или совсем не видна.
1 балл - затмение темное, серое, контуры поверхности Луны совершенно не видны.
2 балла - затмение темно-красное или рыжеватое, около центра тени виднеется более темная часть.
3 балла - затмение красно-кирпичного цвета, тень окружена сероватой или желтоватой каймой.
4 балла - затмение медно-красного цвета, очень яркое, внешняя зона светлая, голубоватая [5].
Стоит отметить, что если бы плоскость орбиты Луны совпадала бы с плоскостью эклиптики, то лунные затмения случались ежемесячно. Однако угол между этими плоскостями составляет 5° и Луна дважды в месяц лишь пересекает эклиптику в двух точках, называемых узлами лунной орбиты.
3.3 Виды лунных затмений
Существует 3 вида лунных затмений: полное, частичное и полутеневое.
3.2.1 Полное лунное затмение
Полное лунное затмение случается, когда центральная (темная) часть тени Земли закрывает всю видимую сторону Луны. Тень Земли составляет около 1,4 млн. километров в ширину.
3.3.2. Частичное лунное затмение
Частичное затмение можно видеть, когда только часть видимой поверхности Луны закрыта земной тенью.
3.3.3 Полутеневое лунное затмение
Когда Солнце, Земля и Луна выстаиваются не на идеально ровной линии, только внешняя часть тени Земли (полутень) затмевает Луну.
3.4 Причины красного цвета при лунном затмении
Даже если Земля полностью прекращает проникновение солнечного света на поверхность Луны, наш спутник все равно остается виден на небе. Это случается потому, что атмосфера Земли преломляет свет солнца и косвенно освещает поверхность луны.
Во время полного лунного затмения Луна темнеет и становится красной, потому что земная атмосфера наиболее проницаема для лучей красного цветового спектра. Однако Луна также может обретать желтый, оранжевый или коричневый цвета, так как в земной атмосфере присутствуют облака и частицы пыли, именно они помогают волнам различной длины достичь поверхности нашего спутника.

Заключение
В ходе выполнения данной работы было выяснено определения затмению. Затмение – это астрономическая ситуация, при которой небесное тело заслоняет свет от другого небесного тела.
Далее узнали причины затмений Солнца и Луны, определили их расстояния от нашей планеты. Определили, как происходят затмения и нашли схемы лунного и солнечного затмения для наглядного понимания происходящего процесса.
Так же выяснили периодичность затмений и причины, по которым определенный вид затмения виден лишь на конкретной территории. Также узнали даты ближайших солнечных затмений на 2020 – 2021 год.
В сети интернета нашли интересные факты о солнечных затмениях.
В ходе выполнения работы все поставленные задачи выполнены, а значит цель – достигнута.

Список использованной литературы
1. Постников М.М. Kритическое исследование хронологии древнего мира. Античность. Том 1 / М.М. Постников. – М.: Крафт, 2000 – 399 с.
2. Гуфо.Ми – Текст: электронный // Большой астрономический словарь: Интернет портал – URL: http://astro.kosmos-x.net.ru/ (дата обращения: 27.10.2020).
3 Астрогалактика – Текст: электронный // Астрономические наблюдения Солнечные затмения в Москве с 1975 по 2075 год: Интернет портал – URL:https://astrogalaxy.ru/141.html (дата обращения: 27.10.2020).
4 Вики2.Инфо– Текст: электронный // Шкала Данжона: Интернет портал – https://wiki2.info/Шкала_Данжона (дата обращения: 27.10.2020).
5 Пономарёв С.М. Астрономический календарь / С.М. Пономарёв. – Н.Н.: 1895. – 313 с.