Лунные и солнечные затмения

ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ

Светит полная луна. «Что это она сегодня необычайно яркая?» — подумали вы, глянули и увидели: по левому краю её серебристого диска будто кто-то мазнул красной краской. Началось лунное затмение.
В течение часа что-то круглое и красное, словно большой диск окрашенного стекла, постепенно накатывает на ночное светило, пока всё оно не скроется в этой красноте. И долго ещё Луна будет оставаться в таком виде, а затем красный круг начнёт сползать с её правого края.
Разные чувства вызывает лунное затмение. Можно любоваться медно-красным диском Луны, голубоватым ободком по краю тени, радуясь тому, какое нынче выдалось светлое и яркое затмение. В старину тёмно-багровое, кровавое лунное «затмище» пугало. Не говоря уже о тех случаях, когда Луна, к удивлению и тревоге очевидцев, вообще исчезала с неба! А вдруг навсегда?!
Древние обитатели Южной Америки инки думали, что Луна покраснела от болезни и если она умрёт, то, пожалуй, сорвётся с неба и упадёт. Зная, что Луна — большая приятельница собак, инки таскали псов за уши, взывая: «Матушка Луна, матушка Луна!». Бедная Луна, заслышав визги и мольбы, собирала все свои силы, чтобы победить болезнь и воскреснуть с прежней яркостью.
Норманнам же представлялось, что красный волк Мангарм опять осмелел и напал на Луну. Отважные воины, конечно, понимали, что не могут причинить вреда небесному хищнику, но, зная, что волки не выносят шума, кричали, свистели, били в барабаны. Шумовая атака продолжалась иной раз два, а то и три часа без перерыва.
А в Центральной Азии затмение проходило в полной тишине. Люди безучастно глядели, как злой дух Ра-ху проглатывает Луну. Никто не шумел и не махал руками. Ведь всякому известно, что добрый дух Очирвани когда-то отсёк демону полтуловища и Луна, пройдя сквозь Раху, как через рукав, засветит вновь.
На Руси всегда считалось, что затмение предвещает беду: «Месяц погибе и бысть аки кровь… и по двою часу паки свету исполнися (а через два часа опять просветлел)». И вспоминает летописец, как качали головами мудрые «старии людие» и рекли: «Не благо есть сяково знамение!».
Причина лунных затмений стала в какой-то степени понятна уже восточным мудрецам много тысяч лет назад. Но, как и все важные знания о небе, она была жреческой тайной. Греческие учёные осмыслили и рассекретили халдейские и египетские премудрости.
Затмения Луны происходят всегда в полнолуние, когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются в один ряд. Освещённая Солнцем Земля отбрасывает в пространство тень. В длину тень имеет вид конуса, вытянутого на миллион километров; поперёк она круглая, а на расстоянии 360 тыс. километров от Земли её диаметр в 2,5 раза больше лунного. Когда Луна целиком войдёт в обширное пространство тени, наступает полная фаза затмения, длящаяся иногда более полутора часов, пока краешек нашего спутника опять не появится на свету.
Итак, круглое и красное — это пространство земной тени, которую пересекает Луна. Аристотель чётко сформулировал эту истину и сделал очень важный вывод: раз конус тени во всякое затмение имеет круглое сечение, значит, и Земля наша округла и может быть только шаром. Это было первое (но не единственное) доказательство шарообразности Земли.
Если бы плоскость орбиты Луны совпадала с плоскостью земной орбиты (плоскостью эклиптики), то затмения Луны повторялись бы каждое полнолуние, т. е. регулярно через 29,5 суток. Но месячный путь Луны наклонён к плоскости эклиптики на 5°, и Луна дважды в месяц лишь пересекает «круг затмений» в двух «рискованных» точках. Эти точки называются узлами лунной орбиты. Следовательно, для того чтобы произошло лунное затмение, необходимо совпадение двух независимых условий: должно быть полнолуние и Луна в это время должна пребывать в узле своей орбиты или где-то рядом.
В зависимости от того, насколько близко Луна окажется к узлу орбиты в час затмения, она может пройти через середину конуса тени, и затмение будет максимально продолжительным, а может пройти краем тени, и тогда мы увидим частное лунное затмение. Конус земной тени окружён полутенью. В эту область пространства попадает лишь часть солнечных лучей, не заслонённая Землёй. Поэтому бывают полутеневые затмения. О них тоже сообщается в астрономических календарях, но эти затмения неразличимы для глаза, только фотоаппарат и фотометр способны отметить помрачение Луны во время полутеневой фазы или полутеневого затмения. Когда же полнолуние случается далеко от узлов лунной орбиты, Луна проходит выше или ниже тени и затмения не происходит.
Восточные жрецы, ещё не очень чётко всё это понимая, веками вели упорный счёт полным и частным затмениям. На первый взгляд в расписании затмений не обнаруживается никакого порядка. Бывают годы, когда случается три лунных затмения, а бывает, что и ни одного. К тому же лунное затмение видно только с той половины земного шара, где Луна в этот час находится над горизонтом, так что с любого места на Земле, например из Египта, можно наблюдать только чуть больше половины всех лунных затмений.
Но упорным наблюдателям небо открыло наконец великую тайну: за 6585,3 суток по всей Земле всегда происходит 28 лунных затмений. В следующие 18 лет 11 дней и 8 часов (а это и составляет названное число суток) все затмения будут повторяться по тому же расписанию. Остаётся только ко дню каждого затмения прибавить 6585,3 дня. Так вавилонские и египетские астрономы научились предсказывать затмения через «повторение». По-гречески это сарос. Сарос позволяет рассчитывать затмения на 300 лет вперёд.
Когда движение Луны по орбите было изучено более тонко, астрономы научились вычислять не только день затмения, как это делалось по саросу, но и точное время его начала.
Христофор Колумб был первым из мореплавателей, кто, отправляясь в плавание, брал с собой астрономический календарь для определения долготы открытых земель по времени лунного затмения. Календарём ему служили знаменитые таблицы Региомонтана, предсказывавшие затмения до 1506 г. (см. статью «Возрождение в астрономии»).
Во время четвёртого плавания через Атлантику, в 1504 г., лунное затмение застало Колумба на острове Ямайка. Таблицы указывали начало затмения 29 февраля в 1 ч 36 мин по нюрнбергскому времени. Лунное затмение всюду на Земле начинается одновременно. Однако местное время на Ямайке отстаёт на много часов от времени германского города, потому что Солнце здесь восходит гораздо позже, чем в Европе. Разность в показаниях часов на Ямайке и в Нюрнберге как раз и равна разности долгот этих двух мест, выраженной в часовой мере. Другого способа более или менее точно определить долготу вест-индийских городов тогда не было.
Колумб стал готовиться к астрономическим наблюдениям на берегу, но туземцы, встретившие мореплавателей с опаской, мешали предварительным наблюдениям Солнца и наотрез отказались снабдить чужестранцев съестными припасами. Тогда Колумб, выждав пару дней, объявил, что этим же вечером лишит островитян лунного света, если они… Конечно, когда затмение началось, испуганные караибы готовы были отдать белому человеку всё, лишь бы тот оставил Луну.
«Чудо» началось в 19 ч по «ямайскому» времени, определённому Колумбом из наблюдений Солнца. Любознательный читатель, поразмыслив, сам определит долготу острова, полученную Колумбом, и даже, сверившись с картой, узнает, на сколько ошибся великий адмирал в измерении долготы.
Во время затмения Луна прячется в тень Земли и, казалось бы, должна каждый раз совсем исчезать из виду, потому что Земля непрозрачна. Так бы и происходило, если бы Земля не имела атмосферы. В действительности же солнечные лучи, касательные к поверхности земного шара, пронизывая атмосферу, рассеиваются и попадают в тень Земли. Сквозь толщу воздуха лучше всего проходят красные и оранжевые лучи, они-то и окрашивают диск Луны в багровый, кирпичный или медный цвет в зависимости от состояния земной атмосферы.
Фотоаппарат (хорошо бы с телеобъективом), заряженный цветной плёнкой, оставит на память о лунном затмении впечатляющие кадры. Начальную стадию затмения снимайте с диафрагмой 8 и выдержкой 1/100 с для плёнки 65 единиц. Когда половина диска Луны окажется в тени, откройте диафрагму до 4. При полном затмении — диафрагма 4, а выдержка 1-5 с в зависимости от темноты окраски Луны.

СОЛНЕЧНЫЕ ЗАТМЕНИЯ

Миновало лунное затмение. Луна продолжает своё движение по небу вокруг Земли и постепенно теряет округлость, ущербляется. Через неделю после полнолуния настала последняя четверть, а ещё через неделю Луна пропала в лучах утреннего Солнца: подошло новолуние. В этот момент может произойти солнечное затмение — ведь именно в новолуние Луна проходит между Солнцем и Землёй. Астрономы заранее знают, когда и где будет наблюдаться солнечное затмение, и сообщают об этом в астрономических календарях.
Земле достался один-единственный спутник, но зато какой! Луна в 400 раз меньше Солнца и в 400 раз ближе него, поэтому на небе Солнце и Луна кажутся дисками одинакового размера. Так что при полном солнечном затмении Луна целиком заслоняет яркую поверхность Солнца, оставляя при этом открытой всю солнечную атмосферу.
Точно в назначенный час и минуту сквозь тёмное стекло видно, как на яркий диск Солнца наползает с правого края что-то чёрное, как появляется на нём чёрная лунка. Она постепенно разрастается, пока наконец солнечный круг не примет вид узкого серпа. Быстро ослабевает дневной свет. Вот Солнце полностью прячется за тёмной заслонкой, гаснет последний дневной луч, и тьма, кажущаяся тем глубже, чем она внезапнее, расстилается вокруг, повергая человека и всю природу в безмолвное удивление.
О затмении Солнца 8 июля 1842 г. в городе Павии (Италия) рассказывает английский астроном Фрэнсис Бейли: «Когда наступило полное затмение и солнечный свет мгновенно потух, вокруг тёмного тела Луны внезапно загорелось какое-то яркое сияние, похожее на корону или на ореол вокруг головы святого. Ни в каких отчётах о прежних затмениях не было описано ничего подобного, и я вовсе не ожидал увидеть великолепие, находившееся у меня теперь перед глазами. Ширина короны, считая от окружности диска Луны, была равна примерно половине лунного диаметра. Она казалась составленной из ярких лучей. Её свет был плотнее около самого края Луны, а по мере удаления лучи короны делались всё слабее, тоньше. Ослабление света шло совершенно плавно вместе с увеличением расстояния. Корона представлялась в виде пучков прямых светлых лучей; их внешние концы расходились веером; лучи были неравной длины. Корона была не красноватая, не жемчужная, она была совершенно белого цвета. Её лучи переливались или мерцали, как газовое пламя. Как ни блестяще было это явление, какие бы восторги и восхищение оно ни вызывало бы у зрителя, но всё же в этом странном, дивном зрелище было точно что-то зловещее, и я вполне понимаю, насколько могли быть испуганы и потрясены люди во времена, когда эти явления наступали совершенно неожиданно.
Наиболее удивительной подробностью всей картины было появление трёх больших выступов (протуберанцев), которые высились над краем Луны, но составляли, очевидно, часть короны. Они походили на горы громадной высоты, на снеговые вершины Альп, когда те освещены красными лучами заходящего Солнца. Их красный цвет впадал в лиловый или пурпуровый; быть может, лучше всего подошёл бы сюда оттенок цветов персика. Свет выступов, в противоположность остальным частям короны, был совершенно спокоен, «горы» не искрились и не переливались. Все три выступа, несколько разные по величине, были видны до последнего момента полной фазы затмения. Но как только прорвался первый луч Солнца, протуберанцы вместе с короной пропали бесследно, и сразу восстановился яркий свет дня». Это явление, так тонко и красочно описанное Бейли, длилось чуть более двух минут.
Помните тургеневских мальчиков на Бежином лугу? Павлуша рассказывал о том, как Солнца не стало видать, о человеке со жбаном на голове, которого приняли за антихриста Тришку. Так это был рассказ о том же затмении 8 июля 1842 г.
Но не было на Руси затмения более знаменитого, чем то, о котором повествуют «Слово о полку Игореве» и древние летописи. Весной 1185 г. новгород-северский князь Игорь Свя-тославич с братом Всеволодом, исполнившись ратного духа, пошли на половцев стяжать себе славы, а дружине добычи. 1 мая, ближе к вечеру, как только вступили полки «Даждь-божьих внуков» (потомков Солнца) на чужую землю, затемнело раньше положенного, птицы смолкли, кони ржали и не шли, тени всадников были неясны и странны, степь дохнула холодом. Оглянулся Игорь и увидел, что провожает их «солнце, стояще яко месяц». И сказал Игорь боярам своим и дружине своей: «Видите ли? Что значит знаменье сие?». Они же посмотрели, и увидели, и понурили головы. И сказали мужи: «Князь наш! Не сулит нам добра это знамение!». Игорь же отвечал: «Братья и дружина! Тайна Божия никому неведома. А что нам дарует Бог — на благо нам или на горе, — это мы увидим». В десятый день мая дружина Игоря полегла в половецкой степи, а раненый князь был взят в плен.
В «Слове» реальное затмение превращается в поэтический образ. Действуя «тьмою» против русичей, Солнце предостерегает их от необдуманного похода в степь.
Игоря с дружиной застало в степи частное затмение, когда не всё дневное светило, а около 3/4 его диска были закрыты Луной. А полное затмение в это время прошло через Новгородскую и Суздальскую земли.
Посмотрим на Землю и Луну со стороны, чтобы понять, где и как протекает солнечное затмение. Проходя между Солнцем и Землёй, маленькая Луна не может полностью затенить Землю. Короткая лунная тень притемняет на Земле лишь небольшой кружок Только здесь можно в этот момент наблюдать полное затмение Солнца. Но Луна движется по орбите, и Земля вращается под тенью. Поэтому тень как бы прочерчивает на Земле полосу полного затмения шириной около 100 км. Если теневая дорожка пройдёт от нас в 3-4 тыс. километров или дальше, то мы не увидим никакого затмения. А если мы окажемся вблизи полосы полного затмения, в области полутени, для нас только часть Солнца заслонится Луной, и будет наблюдаться частное затмение.
В некоторые новолуния остриё лунной тени проходит мимо земного шара, а на Землю падает только полутень. Тогда календари объявляют о частном затмении Солнца.
Если в день затмения Луна, перемещаясь по своей вытянутой орбите, будет находиться на значительном удалении от Земли, то видимый диск её окажется мал и не сможет полностью покрыть Солнце. Поэтому в середине затмения края Солнца будут выглядывать из-за Луны, мешая видеть и фотографировать корону. Это — кольцеобразное затмение.
Древние астрономы предсказывали солнечные затмения так же, как и лунные — по саросу. За 18 лет 11 дней и 8 часов происходит кроме 28 лунных ещё и 43 солнечных затмения, из них 15 частных, 15 кольцеобразных и 13 полных. Но предсказывать солнечные затмения намного труднее, чем лунные. Ведь полоса затмения покрывает небольшую часть поверхности Земли, а в саросе не целое число суток. Пройдёт 6585 суток, вроде бы затмение должно повториться, но планета доворачивается ещё на треть оборота, так что теневая дорожка пробежит совсем другими областями Земли. Тогда мудрецы придумали тройной сарос — 3-6585,3 суток Однако и здесь у древних астрономов случались промахи в предсказаниях. Иногда это имело печальные последствия. Осенью 2137 г. до н. э. были казнены китайские придворные астрономы Хи и Хо, не предупредившие императора о предстоящем затмении. Указ гласил, что виновные просчитались с затмением, «предавшись пьянству», но, может быть, несчастные звездочёты перед каждым очередным затмением со страхом размышляли, доносить или не доносить, не зная точно, пройдёт оно через Китай или нет.
В наше время затмения с большой точностью вычислены на тысячи лет назад и сотни лет вперёд. Затмения, рассчитанные для далёкого прошлого, позволяют историкам совершенно точно датировать события, произошедшие в день и год затмения.
Хотя в целом на Земле солнечные затмения случаются чаще, чем лунные, в какой-то определённой местности полные затмения Солнца наблюдаются крайне редко: в среднем раз в 300 лет. Например, за всю историю Москвы её «посетили» четыре полных солнечных затмения: в 1140, 1450, 1476 и 1887 гг. Следующее полное затмение москвичи увидят 16 октября 2126 г. Астрономические календари публикуют карты полосы полного затмения и прилегающих зон частного затмения. Так что специалисты и астрономы-любители могут «не ждать милости от природы», а заранее выбрать удобное место для экспедиции.
Полное затмение — лучшее время для изучения солнечной атмосферы: серебристой короны и более низкого слоя — красной хромосферы, над которой вздымаются огненные фонтаны протуберанцев. Правда, астрономы ухитряются всё это видеть и в обычный солнечный день, устраивая заслонку солнечному диску прямо в трубе телескопа.
Для фотографирования солнечного затмения полезно иметь два фотоаппарата. Один — для съёмки частных фаз затмения, когда надо запечатлеть ослепительный солнечный серп. Этот аппарат зарядите низкочувствительной (2 единицы) позитивной плёнкой или фотопластинками; объектив прикройте красным фильтром. Съёмку следует вести с диафрагмой 8 и выдержкой около 1/100 с. Пробные снимки можно сделать в любой солнечный день. Количество кадров и моменты съёмки фаз рассчитайте заранее, исходя из того, что Луна надвигается на Солнце целый час.
Другой аппарат зарядите плёнкой с чувствительностью, близкой к 65 единицам, и при диафрагме 8 последовательно снимайте с выдержками 1/60,1/30,1/15,1/8,1/4, 1/2 с. На каких-то из этих кадров лучше получится внутренняя корона, на каких-то — менее яркая внешняя. Если Солнце не слишком высоко над горизонтом, можно сделать превосходный пейзажный снимок с красным заревым кольцом у горизонта. Перед затмением уточните, сколько минут или секунд продолжается полная фаза, рассчитайте, сколько раз вы успеете щёлкнуть затвором, потренируйтесь делать короткие ручные выдержки. Оставьте немного времени и для того, чтобы просто посмотреть на затмение.