Солнечные и лунные затмения

Донецкая общеобразовательная школа I-IIIступеней № 147 
 

Реферат

по физике на тему:

«Современные экономические источники света» 
 
 
 

Выполнила:

Ученица 11-А класса

Савченко  Татьяна 

Проверил:

Учитель по физике

Танасюк Т. И. 
 

Донецк-2012 

Затмения Солнца относятся к таким явлениям природы, о дне наступления которых  заранее известно. Астрономы всегда тщательно готовятся к наблюдениям  затмений, а в места, где они  видны, снаряжаются специальные  экспедиции.

Природа живет  своей обычной жизнью. В синем  небе ярко сияет Солнце. Ничто не предвещает грядущего события. Но вот  на правом краю Солнца появляется ущерб. Он медленно увеличивается, и солнечный  диск принимает форму серпа, обращенного  выпуклостью влево. Солнечный свет постепенно ослабевает. Становится прохладнее. Серп делается совсем тоненьким, и вдруг  эта узенькая дуга распадается на две, и наконец за черным диском исчезают последние яркие точки. На всю окружающую местность ложится полумрак. Небо принимает ночной вид, на нем вспыхивают яркие звезды. Вдоль горизонта появляется кольцо оранжевого оттенка.

Это наступило  полное солнечное затмение. На месте погасшего светила виден черный диск, окруженный серебристо-жемчужным сиянием. Напуганные внезапно наступившей темнотой звери и птицы замолкают и спешат укрыться на ночной покой, многие растения свертывают листья; 2, 3, иногда 5 минут длится необычная темнота, и вновь вспыхивают яркие солнечные лучи. В тот же миг исчезает серебристо-жемчужное сияние, гаснут звезды. Словно на заре, поют петухи, возвещая о наступлении дня. Вся природа опять оживает. Солнце снова принимает вид серпа, но теперь уже повернутого выпуклостью в другую сторону, как серп «молодой» Луны. Серп увеличивается, и уже через час в небе все как обычно.

Солнечное затмение — очень величественное и красивое явление природы. Никакого вреда растениям, животным и человеку оно, конечно, причинить не может. Но не так думали люди в далеком прошлом. Солнечное затмение знакомо человеку с глубочайшей древности. Но люди не знали, отчего оно происходит. Панический страх вызывало у людей неожиданное, таинственное исчезновение лучезарного светила. В угасании Солнца среди бела дня они видели проявление неведомых, сверхъестественных сил. У восточных народов существовало поверье, что во время затмения некое злое чудовище пожирает Солнце. Отголоски этих древних представлений человека встречались и в сравнительно недавнее время. Так, в Турции во время затмения 1877 г. перепуганные жители стреляли из ружей в Солнце, желая прогнать шайтана (злого духа), пожиравшего, по их мнению, Солнце.

В русских летописях  мы находим многочисленные упоминания о затмениях. В Ипатьевской летописи, например, говорится о затмении, упоминаемом в «Слове о полку Игореве». 
Это затмение Солнца произошло в 1185 г. Оно было полным в Новгороде и Ярославле. Князь Игорь со своей дружиной был в это время на р. Донце, где затмение было неполным (была закрыта лишь часть солнечного диска). Летописец высказывает убеждение, что это затмение оказалось причиной поражения Игоря в битве с половцами.

И даже тогда, когда  действительная причина солнечных  затмений была уже известна ученым, затмение всетаки часто вызывало у населения страх. Люди считали, что затмение послано богом и предвещает конец мира, голод, несчастье. Эти суеверные представления сеяли среди народа служители религиозных культов, чтобы держать народные массы в повиновении. Передовые люди разных времен старались развеять у народа страх, вызываемый затмениями. Например, Петр I обращался к ученым и должностным лицам с просьбой принять участие в распространении правильного объяснения ожидавшегося 1 мая 1706 г. солнечного затмения. Известно его письмо к адмиралу Головину, в котором он писал: «Господин адмирал. Будущего месяца в первый день будет великое солнечное затмение. Того ради изволь сие поразгласить в наших людях, что когда оное будет, дабы за чудо не поставили. Понеже, когда люди про то ведают преже, то не есть уже чудо».

В нашей Советской  стране правильное научное объяснение различных явлений природы дошло  до самых отдаленных уголков. И теперь у нас едва ли найдется такой человек, у которого солнечное и лунное затмения вызывали бы страх.

Что же такое  солнечное затмение? 
Нам часто приходится наблюдать, как в ясный, солнечный день тень от облака, подгоняемого ветром, пробегает по земле и достигает того места, где мы находимся. Облако скрывает от нас Солнце. Между тем другие места, находящиеся вне этой тени, остаются освещенными Солнцем. Во время солнечного затмения между нами Казалось бы, солнечные затмения должны случаться ежемесячно, каждое новолуние. Однако этого не происходит. Если бы Земля и Луна двигались в одной плоскости, то в каждое новолуние Луна действительно оказывалась бы точно на прямой линии, соединяющей Землю и Солнце, и происходило бы затмение. На самом деле Земля движется вокруг Солнца в одной плоскости, а Луна вокруг Земли — в другой. Эти плоскости не совпадают. Поэтому часто во время новолуний Луна проходит либо выше Солнца, либо ниже.

Видимый путь Луны на небе не совпадает с тем путем, по которому движется Солнце. Эти пути пересекаются в двух противоположных  точках, которые называются узлами лунной орбиты. Вблизи этих точек пути Солнца и Луны близко подходят друг к ДРУГУ. И только в том случае, когда новолуние происходит вблизи узла, оно сопровождается затмением. 
Фазы частного солнечного затмения, наблюдавшегося в Москве 9 июля 1945 г. Затмение будет полным или кольцеобразным, если в новолуние Солнце и Луна будут находиться почти в узле. Если же Солнце в момент новолуния окажется на некотором расстоянии от узла, то центры лунного и солнечного дисков не совпадут и Луна закроет Солнце лишь частично. Такое затмение называется частным.

Луна перемещается среди звезд с запада на восток. Поэтому закрытие Солнца Луной начинается с его западного, т. е. правого, края. Степень закрытия называется у астрономов фазой затмения. Ежегодно бывает не менее двух солнечных затмений. Так было, например, в 1952 г.: 25 февраля — полное (наблюдалось в Африке, Иране, СССР) и 20 августа — кольцеобразное (наблюдалось в Южной Америке). А вот в 1935 г. было пять солнечных затмений. Это наибольшее число затмений, которое может быть в течение одного года.

Трудно представить  себе, что солнечные затмения происходят так часто: ведь каждому из нас  наблюдать затмения приходится чрезвычайно  редко. Объясняется это тем, что  вовремя солнечного затмения тень от Луны падает не на всю Землю. Упавшая  тень имеет форму почти круглого пятна, поперечник которого может достигать  самое большее 270 км. Это пятно  покроет лишь ничтожно малую долю земной поверхности. В данный момент только на этой части Земли и будет  видно полное солнечное затмение.

Луна движется по своей орбите со скоростью около 1 км/сек, т. е. быстрее ружейной пули. Следовательно, ее тень с большой скоростью движется по земной поверхности и не может надолго закрыть какое-то одно место на земном шаре. Поэтому полное солнечное затмение никогда не может продолжаться более 8 минут.

В нынешнем столетии наибольшая продолжительность затмений была в 1955 г. и будет в 1973 г. (не более 7 минут). Таким образом, лунная тень, двигаясь по Земле, описывает узкую, но длинную полосу, на которой последовательно  наблюдается полное солнечное затмение. Протяженность полосы полного солнечного затмения достигает нескольких тысяч  километров. И все жз площадь, покрываемая тенью, оказывается незначительной по сравнению со всей поверхностью Земли. Кроме того, в полосе полного затмения часто оказываются океаны, пустыни и малонаселенные районы Земли.

Вокруг пятна  лунной тени располагается область  полутени, здесь затмение бывает частным. Поперечник области полутени составляет около 6—7 тыс. км. Для наблюдателя, который  будет находиться вблизи края этой области, лишь незначительная доля солнечного диска покроется Луной. Такое  затмение может вообще пройти незамеченным.

Можно ли точно  предсказать наступление затмения?  
Ученые еще в древности установили, что через 6585 дней 8 часов, что составляет 18 лет 11 дней 8 часов, затмения повторяются. Происходит это потому, что именно через такой промежуток времени расположение в пространстве Луны, Земли и Солнца повторяется. Этот промежуток был назван саросом, что значит повторение.

В течение одного сароса в среднем бывает 43 солнечных  затмения, из них 15 частных, 15 кольцеобразных и 13 полных. Прибавляя к датам  затмений, наблюдавшихся в течение  одного сароса, 18 лет 11 дней и 8 часов, мы сможем предсказать наступление  затмений и в будущем. Например, 25 февраля 1952 г. произошло солнечное  затмение. Оно повторится 7 марта 1970 г., затем 18 марта 1988 г. и т. д.

Однако в саросе содержится не целое число дней, а 6585 дней и 8 часов. За эти 8 часов Земля  повернется на треть оборота и  будет обращена к Солнцу уже другой частью своей поверхности. Поэтому  следующее затмение будет наблюдаться  в другом районе Земли. Так, полоса затмения 1952 г. прошла через Центральную Африку, Аравию, Иран, СССР. Затмение же 1970 г. будет  наблюдаться как полное только жителями Мексики и Флориды.

В одном и  том же месте Земли полное солнечное  затмение наблюдается один раз в 250— 300 лет. Как видите, предсказать  день затмения очень легко. Предсказание же точного времени его наступления  и условий его видимости —  трудная задача; чтобы решить ее, астрономы в течение нескольких столетий изучали движение Земли  и Луны. В настоящее время затмения предсказывают очень точно. Ошибка в предсказании момента наступления  затмения не превосходит 2—4 секунд.

Крупнейший в  мире специалист по теории затмений —  директор Пулковской обсерватории, акад. А. А. Михайлов. Точным вычислением можно  восстановить время и условия  видимости какого-нибудь затмения, наблюдавшегося в той или другой местности в древние времена. Если затмение это сопоставлено в  летописи с каким-нибудь историческим событием, то мы можем точно определить дату этого события. Древнегреческий  историк Геродот указывал, что  во время битвы между лидийцами и мидянами произошло (неполное) солнечное затмение. Оно так поразило сражавшихся, что положило конец войне. Историки колебались относительно времени этого события, они относили его ко времени между 626 и 583 гг. до н. э.; астрономическое же вычисление точно показывает, что затмение, а следовательно, и битва происходили 28 мая 585 г. до н. э. Установление точной даты этой битвы пролило свет и на хронологию некоторых других исторических событий. Так астрономы оказали большую помощь историкам» Астрономы вычислили условия видимости солнечных затмений на много лет вперед.

Последнее затмение, доступное для наблюдений в европейской  части СССР, было 15 февраля 1961 г. Следующее  затмение будет наблюдаться здесь  только в 2126 г. До этого, правда, будет 4 полных солнечных затмения, но полоса видимости их пройдет в пределах СССР лишь через труднодоступные  районы Сибири и Арктики.

Без Солнца невозможна жизнь на нашей планете, поэтому  детальное изучение его строения представляет очень важную задачу. Во время полного солнечного затмения ведутся наблюдения внешних слоев солнечной атмосферы — хромосферы и короны. Солнечная корона — это чудесное серебристо-жемчужное лучистое сияние, которое видно, когда черный диск Луны закрывает собой ослепительно яркую поверхность Солнца. В обычное время яркий солнечный свет мешает наблюдать слабое сияние короны. Внутренняя часть короны — более яркая, внешняя — менее яркая, отдельные ее лучи прослеживаются на расстоянии 3 млн. км и более от Солнца.

Затмение —  лучший момент для определения плотности  вещества в короне и изучения происходящих в ней атомных процессов. Поскольку  вещество короны, как установили советские  астрономы во время наблюдения затмения 1947 г., способно излучать радиоволны дециметрового  и метрового диапазонов, в полосе видимости полного затмения устанавливают  в числе других приборов радиотелескопы и с их помощью слушают «радиоголос» Солнца. Во время затмения следят за изменениями в радиоизлучении Солнца. Радиотелескопы — очень чувствительные приборы, именно они позволили во время полной фазы затмения установить, что солнечная корона простирается на миллионы километров. Задача определения  точных границ короны, очевидно, будет  решена при наблюдении очередных  затмений Солнца.

Солнечная корона излучает также электрически заряженные частицы. Влетая в нашу атмосферу, они  изменяют ее физическое состояние и  вызывают помехи в радиосвязи. Поэтому  во время затмений ведутся наблюдения за верхними слоями нашей атмосферы— за ионосферой.

Во время полного  и частного затмения очень важно  точно отмечать начало и конец  его. Эти данные позволят сравнить предварительно вычисленные начало и конец затмения с действительным и помогут уточнить теорию движения Луны. В местах, близких  к границе тени и полутени, отметки  начала и конца затмения помогут  также проверить и уточнить теорию предвычислений затмений.

Для наблюдений затмений Солнца астрономам подчас приходится отправляться в далекие экспедиции. Так, например, в 1947 г. экспедиция советских  астрономов и физиков ездила в  Бразилию. А в полосу видимости  кольцеобразного затмения 31 июля 1962 г. группе советских астрономов пришлось пробираться на вездеходах сквозь африканские  джунгли в далекой Республике Мали.

Затмение продолжается всего несколько минут. Чтобы  лучше использовать их, астрономы  широко используют фотографию. Во время  затмения 1936 г. был применен способ «удлинения» времени полной фазы затмения. В наблюдении этого затмения участвовали 28 экспедиций. Полоса полной фазы затмения пролегала от берегов  Черного моря до Дальнего Востока. Лунная тень прошла это расстояние за 2 часа. Экспедиции были размещены вдоль  полосы затмения. Это позволило сфотографировать все изменения, которые произошли за это время в короне Солнца. Чтобы удобнее было сравнивать фотоснимки, полученные в разное время, использовались совершенно однотипные приборы, стандартные коронографы — фотографические камеры, с помощью которых получают снимки Солнца и короны в большом масштабе.