Как происходит солнечное затмение: гид по безопасному наблюдению

Солнечное затмение — это момент, когда Луна оказывается точно между Землёй и Солнцем и закрывает солнечный диск полностью или частично. Для наблюдателя дневное светило вдруг начинает «гаснуть», небо темнеет, а потом всё возвращается обратно. Явление выглядит почти магически, хотя объясняется простой геометрией.

Простая схема: Солнце — Луна — Земля

Механику явления легко представить, если мысленно выстроить три объекта в линию. Луна движется вокруг Земли и в определённый момент оказывается прямо между нашей планетой и Солнцем, отбрасывая тень на поверхность Земли. Эта тень неоднородна: у неё есть тёмное ядро и более светлый ореол.

• внутри полной тени (учёные называют её умброй) наблюдатель видит полное затмение;
• в области полутени (пенумбры) — только частичное: Солнце закрыто не целиком;
• какое именно затмение вы увидите, зависит от того, в какую зону тени попадает ваша точка наблюдения.

Почему маленькая Луна может закрыть огромное Солнце

Солнце примерно в 400 раз больше Луны по диаметру: диаметр Солнца около 1 392 000 км, а Луны — около 3 474 км. Казалось бы, как меньший объект может закрыть больший? Ответ — расстояние. Солнце также примерно в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, и поэтому на небе оба диска выглядят почти одинаковыми по размеру — каждый около половины градуса.

Это эффект перспективы, знакомый каждому: вблизи маленький предмет перекрывает большой объект вдали. Монета, поднесённая к глазу, легко загораживает Луну — именно так работает геометрия затмения. Большая российская энциклопедия подтверждает: угловой диаметр Солнца составляет около 32 угловых минут, и угловой диаметр Луны близок к тому же значению, хотя оба немного варьируются из-за эллиптических орбит.

Почему солнечные затмения не происходят каждый месяц

Луна обходит Землю примерно за месяц и каждые 29–30 дней оказывается в фазе новолуния — то есть между Землёй и Солнцем. Тогда почему затмение не случается ежемесячно?

Солнечное затмение возможно только в новолуние — это обязательное условие, но его недостаточно. Орбита Луны наклонена к плоскости земной орбиты примерно на 5 градусов, и в большинстве новолуний Луна проходит чуть выше или чуть ниже Солнца, её тень скользит мимо Земли, и никакого затмения не происходит. Пяти градусов хватает, чтобы тень большую часть времени промахивалась.

Что такое лунные узлы и сезон затмений

Орбита Луны дважды пересекает плоскость орбиты Земли — эти точки называются лунными узлами. Затмение происходит только тогда, когда новолуние случается рядом с одним из таких узлов, то есть Луна оказывается практически в той же плоскости, что и Солнце. Период, когда Солнце находится достаточно близко к лунному узлу, называют сезоном затмений; таких сезонов в году два, и в каждом может произойти одно или два затмения. По данным Астронет.ру, за год на Земле суммарно случается минимум четыре затмения и максимум семь.

Иногда можно встретить выражение «коридор затмений» — в астрономии это просто промежуток времени, когда рядом по датам происходят солнечное и лунное затмение. Никакого мистического смысла за этим термином нет, только геометрия орбит. Оба затмения случаются потому, что Луна находится вблизи узла своей орбиты, и это создаёт условия сразу для двух явлений подряд.

Какие бывают солнечные затмения

Вид затмения зависит от того, насколько точно Луна перекрывает солнечный диск и как далеко она находится от Земли в конкретный момент.

Полное затмение: Луна целиком закрывает диск Солнца, наступает темнота, похожая на глубокие сумерки, и вокруг чёрного диска становится видна солнечная корона — внешняя атмосфера Солнца, обычно скрытая от нас ярким светом. Полную фазу можно наблюдать только в узкой полосе на поверхности Земли.

Частичное затмение: Луна закрывает лишь часть солнечного диска, и его видно на гораздо большей территории. Даже если Солнце закрыто на 80–90%, смотреть на него без защитных фильтров запрещено: глаза не чувствуют опасности, но повреждение сетчатки происходит.

Кольцеобразное затмение: Луна движется по эллиптической орбите, и иногда она находится дальше от Земли, чем обычно. Тогда её видимый диск оказывается чуть меньше солнечного, и по краям остаётся яркое «огненное кольцо». Такое затмение выглядит эффектно, но ничуть не безопаснее частичного.

Гибридное затмение: редчайший тип. На разных участках пути тени затмение выглядит то полным, то кольцеобразным — в зависимости от кривизны Земли и меняющегося расстояния до Луны. За всю историю наблюдений таких событий зафиксировано совсем немного.

Как проходит солнечное затмение: фазы и видимые эффекты

Затмение разворачивается постепенно, и у каждого этапа есть своё название. Сначала край Луны касается края солнечного диска — это первый контакт, начинается частная фаза, когда закрытая часть Солнца медленно увеличивается. Затем наступает максимальная фаза — пик затмения. После этого Луна начинает уходить, закрытый участок уменьшается, и затмение заканчивается финальным контактом. Всё явление целиком может растянуться на несколько часов.

Что можно увидеть во время полного затмения

Полное затмение — особенный опыт. Незадолго до наступления полной фазы небо темнеет, температура воздуха может упасть на 3–6 градусов за несколько минут. Животные реагируют на темноту: птицы замолкают или начинают устраиваться на ночлег, насекомые прекращают стрекот, некоторые цветы закрываются.

В последние секунды перед полной фазой по краю Луны пробегают «чётки Бейли» — яркие точки солнечного света, просачивающиеся через кратеры и горы на лунном крае. Затем на долю секунды вспыхивает «бриллиантовое кольцо» — последний луч Солнца перед полным закрытием. Полная фаза длится обычно от нескольких секунд до нескольких минут; максимально возможная продолжительность составляет около 7,5 минуты — это астрономический предел, определяемый геометрией орбит.

Смотреть без фильтра можно только в момент полной фазы, когда диск Солнца полностью закрыт. Как только появляется первый луч, защита снова обязательна немедленно.

По материалам Астронет.ру, наблюдения короны во время затмений дают учёным уникальные данные о магнитном поле и внешней атмосфере Солнца, недоступные в обычных условиях.

Как часто бывают солнечные затмения и где их видно

На Земле в целом затмений немало, но это не значит, что вы будете наблюдать их регулярно из своего города.

Каждый год на планете происходит от двух до пяти солнечных затмений. Большинство из них — частичные или кольцеобразные, и каждое видно лишь с ограниченной части Земли. Полные затмения реже, а конкретная точка на карте в среднем дожидается полного затмения раз в 375 лет — это подтверждают данные Большой российской энциклопедии.

Тень Луны на поверхности Земли — небольшое пятно. Ширина полосы полного затмения обычно не превышает 250–270 км, хотя длина может достигать 10 000–15 000 км. Со скоростью около 1 700 км/ч тень пробегает по планете за несколько часов. Частичную фазу при этом видят жители гораздо большей территории — тысячи километров в стороны от центральной полосы.

Как астрономы предсказывают затмения: цикл сароса

Сарос — это период примерно в 18 лет и 11 дней (точнее, 6 585,3 суток), через который похожая конфигурация Солнца, Земли и Луны повторяется. Благодаря этой закономерности астрономы научились предсказывать затмения ещё в древности — цикл сароса был известен вавилонским астрономам. Подробное описание цикла приведено в статье «Сарос» БРЭ.

Важный нюанс: повторение конфигурации не означает, что следующее затмение будет видно из той же точки Земли. Из-за смещения в 8 часов тень сдвигается примерно на 120° по долготе. Иными словами, через один сарос затмение произойдёт примерно в то же время года и с похожими параметрами, но уже над другим регионом планеты.

Где смотреть расписание будущих затмений

Актуальная база данных с картами видимости и таблицами будущих солнечных затмений доступна на сайте НАСА. Проверяйте не только дату, но и карту: затмение может происходить в ваш день рождения, но полоса тени пройдёт через другой континент.

• используйте сайты астрономических агентств и планетариев — там публикуют точные даты и карты;
• проверяйте время начала, максимума и окончания для своего часового пояса (на сайте НАСА время указывается в UTC — прибавьте разницу с московским временем, чтобы перевести в местное);
• учитывайте погоду и горизонт: облака могут скрыть даже полную фазу.

Как читать карту затмения: тёмная центральная полоса — зона полной фазы; более широкая светлая зона по бокам — частичная фаза; линии внутри полосы показывают время максимума; точка наибольшей фазы — место, где затмение продлится дольше всего.

Как подготовиться к наблюдению

• узнайте дату и время ближайшего затмения, видимого в вашем регионе, по карте НАСА;
• переведите время из UTC в местное, чтобы не пропустить начало;
• выберите точку наблюдения с открытым горизонтом — без деревьев и зданий, перекрывающих вид на юг;
• заранее купите и проверьте сертифицированные очки стандарта ISO 12312-2;
• узнайте прогноз погоды: если обещают облака, заранее найдите онлайн-трансляцию — НАСА и крупные планетарии регулярно ведут прямые эфиры полных затмений;
• придите на место за 20–30 минут до начала, чтобы освоиться и ещё раз проверить оборудование.

Солнечное и лунное затмение: в чём разница

Эти два явления часто путают, хотя механика у них разная. При солнечном затмении Луна закрывает Солнце — она стоит между Землёй и Солнцем, и это происходит только в новолуние. При лунном затмении Земля оказывается между Солнцем и Луной, и тень Земли падает на лунный диск — это происходит только в полнолуние.

Тень Земли большая и покрывает Луну целиком, поэтому лунное затмение одновременно видно со всей ночной стороны планеты — примерно с половины Земли. Солнечное — только там, куда попадает маленькое пятно лунной тени. Именно поэтому из любого конкретного города лунные затмения случаются заметно чаще. Ещё одно принципиальное отличие: на лунное затмение можно смотреть невооружённым взглядом без какой-либо защиты, тогда как солнечное требует специальных фильтров на протяжении почти всего явления.

Как безопасно наблюдать солнечное затмение

Повреждение зрения при наблюдении Солнца без защиты может быть необратимым — и человек не почувствует боли в момент травмы. Это самое важное, что нужно знать перед любым затмением.

Почему смотреть на Солнце опасно

Сетчатка глаза не имеет болевых рецепторов, поэтому солнечный ожог сетчатки происходит незаметно — без боли и дискомфорта. Вы можете продолжать смотреть, не зная, что уже получаете повреждение. Опасны видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Бинокль, телескоп и фотоаппарат без специальных фильтров многократно усиливают опасность — они концентрируют солнечный свет.

Надёжные способы защиты глаз

• сертифицированные очки для наблюдения Солнца со стандартом ISO 12312-2 — они пропускают не более 0,00032% прямого солнечного света;
• специальные солнечные фильтры для телескопов и биноклей, установленные перед объективом, а не у окуляра;
• непрямое наблюдение через камеру-обскуру — простое устройство из картонной коробки с отверстием, проецирующее изображение Солнца на экран;
• проекционный метод через бинокль или телескоп — изображение проецируется на лист бумаги.

Американская академия офтальмологии подтверждает: стандарт ISO 12312-2 — единственный международный стандарт, гарантирующий безопасность при наблюдении Солнца.

Чем нельзя пользоваться

• обычные солнцезащитные очки — даже самые тёмные;
• рентгеновские снимки;
• засвеченная фотоплёнка;
• CD и DVD-диски;
• копчёное или тонированное стекло;
• несколько пар обычных очков, надетых друг на друга;
• телефон, бинокль или телескоп без сертифицированного солнечного фильтра.

Как проверить очки перед наблюдением

• нет трещин, царапин и проколов на фильтре;
• фильтр плотно закреплён в оправе;
• в помещении через очки не видно обычных предметов — только абсолютная темнота;
• на улице через очки виден только диск Солнца без ослепляющего ореола;
• очки не старые, не мятые, куплены у надёжного продавца.

Если наблюдают дети

Взрослый должен заранее проверить фильтры и убедиться в их целостности. Ребёнок не снимает очки, пока смотрит в сторону Солнца. Для маленьких детей лучше выбрать метод проекции — изображение Солнца на листе бумаги понятно и безопасно. Объясните правило до начала: сначала надеваем очки, потом смотрим вверх; сначала отворачиваемся от Солнца, потом снимаем очки.

Если хочется сфотографировать затмение

Камера тоже нуждается в солнечном фильтре — перед объективом. Смотреть через оптический видоискатель без защиты категорически запрещено. Экран смартфона не является защитой для глаз: снимая на телефон, не смотрите на Солнце поверх него. Если используется бинокль или телескоп, фильтр обязательно должен стоять перед объективом, на входе света в прибор — фильтр у окуляра нагревается и может треснуть.

Единственный доказанный риск солнечного затмения для человека — повреждение зрения при наблюдении без сертифицированной защиты. Все остальные «опасности» не имеют научного подтверждения.

Влияет ли солнечное затмение на здоровье, психику и события в жизни

Этот вопрос возникает часто, и ответ требует чёткого разграничения между тем, что реально происходит, и тем, что является убеждением без научной основы.

Что действительно может измениться во время затмения

• освещённость временно снижается — иногда значительно;
• температура воздуха в зоне полного затмения падает в среднем на 3–6 градусов за несколько минут;
• некоторые животные реагируют на темноту: птицы умолкают, цветы закрываются, насекомые прекращают активность;
• люди, впервые видящие полное затмение, нередко испытывают сильное эмоциональное впечатление;
• у тревожных людей ожидание затмения может усиливать беспокойство — это психологическая реакция на событие, которому придаётся особое значение.

Какие утверждения не подтверждены наукой

Затмение не запускает судьбоносные события и не меняет ход жизни наблюдателя. Массового ухудшения здоровья или психики во время затмений не зафиксировано. Беременным людям не нужны специальные ограничения из-за затмения — научных оснований для них нет. Бытовые ритуалы, связанные с затмениями, могут быть частью культурных традиций, но не имеют доказанного физиологического смысла.

Тысячи лет затмения были внезапными и пугающими: никто не мог предсказать, когда дневное светило начнёт «гаснуть», и это порождало страх и желание найти объяснение через богов и предзнаменования. Сегодня затмения рассчитываются на столетия вперёд с точностью до секунды. Страх ушёл, но культурная память осталась. Медицинские организации, в том числе Американская академия офтальмологии, последовательно подчёркивают: единственная реальная угроза здоровью при солнечном затмении — солнечная ретинопатия, и она полностью предотвратима при правильной защите глаз.

Почему солнечные затмения важны для науки

Затмения давно перестали быть только пугающим зрелищем — для учёных это редкая исследовательская возможность.

• солнечная корона — внешняя атмосфера Солнца — видна невооружённым глазом только в момент полного затмения: в обычные дни её скрывает яркий солнечный диск;
• магнитное поле Солнца и природа солнечного ветра изучаются по наблюдениям короны;
• во время затмений исследуют влияние кратковременного затемнения на атмосферу Земли и поведение живой природы;
• в 1919 году экспедиция Артура Эддингтона наблюдала отклонение света звёзд вблизи Солнца во время полного затмения — результат совпал с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна; по материалам Астронет.ру, это стало первым экспериментальным подтверждением теории;
• древние цивилизации фиксировали затмения в хрониках, и эти записи помогают современным историкам датировать события прошлого.

Часто задаваемые вопросы о солнечном затмении

Можно ли смотреть через обычные солнцезащитные очки?
Нельзя: они не фильтруют излучение так, как специальные солнечные фильтры стандарта ISO 12312-2. Даже очень тёмные очки пропускают достаточно ультрафиолета и инфракрасного излучения, чтобы повредить сетчатку.

Почему во время затмения темнеет?
Луна перекрывает часть или весь солнечный диск, и до наблюдателя доходит меньше прямого света. Сильнее всего темнеет в полной фазе — настолько, что на небе могут появиться яркие звёзды и планеты.

Сколько длится затмение?
Всё явление может занять несколько часов. Полная фаза длится обычно от нескольких секунд до нескольких минут, а абсолютный максимум составляет около 7,5 минуты.

Можно ли фотографировать затмение на телефон?
Снимать можно, но экран телефона не защищает глаза. Не смотрите на Солнце поверх телефона и не используйте смартфон как щит.

Что делать, если в день затмения облачно?
Заранее найдите онлайн-трансляцию: НАСА и крупные планетарии регулярно ведут прямые эфиры, которые дают возможность увидеть явление даже при пасмурной погоде.