Eclissi solare -Solar eclipse

Eclissi solare totale
Un'eclissi solare totale si verifica quando la Luna copre completamente il disco solare, come si vede in questa eclissi solare del 1999 . Si possono vedere protuberanze solari lungo l'arto (in rosso) così come estesi filamenti coronali .
Eclissi solare anulareEclissi solare parziale
Un'eclissi solare anulare (a sinistra) si verifica quando la Luna è troppo lontana per coprire completamente il disco solare ( 20 maggio 2012 ). Durante un'eclissi solare parziale (a destra), la Luna blocca solo una parte del disco solare ( 23 ottobre 2014 ).

Un'eclissi solare si verifica quando la Luna passa tra la Terra e il Sole , oscurando così la visione del Sole da parte della Terra, totalmente o parzialmente. Tale allineamento coincide con una luna nuova , indicando che la Luna è più vicina al piano dell'orbita terrestre . In un'eclissi totale , il disco del Sole è completamente oscurato dalla Luna. Nelle eclissi parziali e anulari , solo una parte del Sole è oscurata.

Se la Luna si trovasse in un'orbita perfettamente circolare e nello stesso piano orbitale della Terra, ci sarebbero eclissi solari totali ogni luna nuova. Invece, poiché l'orbita della Luna è inclinata di circa 5 gradi rispetto all'orbita terrestre, la sua ombra di solito manca la Terra. Le eclissi solari (e lunari) si verificano quindi solo durante le stagioni delle eclissi , risultando in almeno due e fino a cinque eclissi solari ogni anno, non più di due delle quali possono essere totali. Le eclissi totali sono più rare perché richiedono un allineamento più preciso tra i centri del Sole e della Luna e perché la dimensione apparente della Luna nel cielo a volte è troppo piccola per coprire completamente il Sole. Le eclissi solari totali si verificano raramente in un dato luogo sulla Terra, in media circa ogni 360-410 anni.

Un'eclissi è un fenomeno naturale . In alcune culture antiche e moderne, le eclissi solari erano attribuite a cause soprannaturali o considerate di cattivo auspicio . Le previsioni degli astronomi sulle eclissi iniziarono in Cina già nel IV secolo aC; le eclissi di centinaia di anni nel futuro possono ora essere previste con elevata precisione.

Guardare direttamente il Sole può causare danni permanenti agli occhi, quindi quando si osserva un'eclissi solare vengono utilizzate speciali protezioni per gli occhi o tecniche di visione indiretta. Solo la fase totale di un'eclissi solare totale è sicura da vedere senza protezione. Gli appassionati conosciuti come cacciatori di eclissi o umbrafili viaggiano in luoghi remoti per vedere le eclissi solari.

Tipi

Fasi parziali e anulari dell'eclissi solare del 20 maggio 2012

Esistono quattro tipi di eclissi solari:

  • Un'eclissi totale si verifica quando la sagoma scura della Luna oscura completamente la luce intensamente brillante del Sole, permettendo alla corona solare molto più debole di essere visibile. Durante una qualsiasi eclissi, la totalità si verifica nel migliore dei casi solo in una stretta pista sulla superficie della Terra. Questo stretto sentiero è chiamato il sentiero della totalità.
  • Un'eclissi anulare si verifica quando il Sole e la Luna sono esattamente in linea con la Terra, ma la dimensione apparente della Luna è inferiore a quella del Sole. Quindi il Sole appare come un anello molto luminoso, o anulus , che circonda il disco scuro della Luna.
  • Un'eclissi ibrida (chiamata anche eclissi anulare/totale ) si sposta tra un'eclissi totale e anulare. In alcuni punti della superficie terrestre appare come un'eclissi totale, mentre in altri punti appare come anulare. Le eclissi ibride sono relativamente rare.
  • Un'eclissi parziale si verifica quando il Sole e la Luna non sono esattamente in linea con la Terra e la Luna oscura solo parzialmente il Sole. Questo fenomeno di solito può essere visto da gran parte della Terra al di fuori del percorso di un'eclissi anulare o totale. Tuttavia, alcune eclissi possono essere viste solo come un'eclissi parziale, perché l' ombra passa sopra le regioni polari della Terra e non interseca mai la superficie terrestre. Le eclissi parziali sono praticamente impercettibili in termini di luminosità del Sole, poiché ci vuole ben oltre il 90% di copertura per notare qualsiasi oscuramento. Anche al 99%, non sarebbe più oscuro del crepuscolo civile .
Confronto delle dimensioni apparenti minima e massima del Sole e della Luna (e dei pianeti). Un'eclissi anulare può verificarsi quando il Sole ha una dimensione apparente maggiore della Luna, mentre un'eclissi totale può verificarsi quando la Luna ha una dimensione apparente maggiore.

La distanza del Sole dalla Terra è circa 400 volte la distanza della Luna e il diametro del Sole è circa 400 volte il diametro della Luna. Poiché questi rapporti sono approssimativamente gli stessi, il Sole e la Luna visti dalla Terra sembrano avere approssimativamente le stesse dimensioni: circa 0,5 gradi di arco in misura angolare.

L'orbita della Luna attorno alla Terra è leggermente ellittica , così come l'orbita della Terra attorno al Sole. Le dimensioni apparenti del Sole e della Luna variano quindi. La magnitudine di un'eclissi è il rapporto tra la dimensione apparente della Luna e la dimensione apparente del Sole durante un'eclissi. Un'eclissi che si verifica quando la Luna è vicina alla sua distanza più vicina alla Terra ( cioè vicino al suo perigeo ) può essere un'eclissi totale perché la Luna sembrerà abbastanza grande da coprire completamente il disco luminoso o la fotosfera del Sole ; un'eclissi totale ha una magnitudine maggiore o uguale a 1.000. Al contrario, un'eclissi che si verifica quando la Luna è vicina alla sua massima distanza dalla Terra ( cioè vicino al suo apogeo ) può essere solo un'eclissi anulare perché la Luna sembrerà leggermente più piccola del Sole; la magnitudo di un'eclissi anulare è inferiore a 1.

Un'eclissi ibrida si verifica quando l'entità di un'eclissi cambia durante l'evento da minore a maggiore di uno, quindi l'eclissi sembra essere totale in posizioni più vicine al punto medio e anulare in altre posizioni più vicine all'inizio e alla fine, poiché i lati dell'eclissi La Terra è leggermente più lontana dalla Luna. Queste eclissi sono estremamente strette nella larghezza del loro percorso e relativamente brevi nella loro durata in qualsiasi momento rispetto alle eclissi completamente totali; la totalità dell'eclissi ibrida del 20 aprile 2023 dura più di un minuto in vari punti lungo il percorso della totalità. Come un punto focale , l'ampiezza e la durata della totalità e dell'anularità sono vicine allo zero nei punti in cui si verificano i cambiamenti tra i due.

Poiché anche l'orbita della Terra attorno al Sole è ellittica, la distanza della Terra dal Sole varia in modo simile durante l'anno. Ciò influisce sulla dimensione apparente del Sole allo stesso modo, ma non tanto quanto la distanza variabile della Luna dalla Terra. Quando la Terra si avvicina alla sua distanza più lontana dal Sole all'inizio di luglio, è un po' più probabile un'eclissi totale, mentre le condizioni favoriscono un'eclissi anulare quando la Terra si avvicina alla sua distanza più vicina al Sole all'inizio di gennaio.

Terminologia per eclissi centrale

Ogni icona mostra la vista dal centro della sua macchia nera, che rappresenta la Luna (non in scala)
Effetto anello di diamanti al terzo contatto, la fine della totalità, con protuberanze visibili

L'eclissi centrale è spesso usata come termine generico per un'eclissi totale, anulare o ibrida. Questo, tuttavia, non è del tutto corretto: la definizione di eclissi centrale è un'eclissi durante la quale la linea centrale dell'ombra tocca la superficie terrestre. È possibile, sebbene estremamente raro, che parte dell'ombra si intersechi con la Terra (creando così un'eclissi anulare o totale), ma non la sua linea centrale. Questa è quindi chiamata eclissi totale o anulare non centrale. Gamma è una misura di come l'ombra colpisce centralmente. L'ultima (ancora oscura) eclissi solare non centrale è stata il 29 aprile 2014 . Questa era un'eclissi anulare. La prossima eclissi solare totale non centrale sarà il 9 aprile 2043 .

Le fasi visive osservate durante un'eclissi totale sono chiamate:

  • Primo contatto: quando il lembo della Luna (bordo) è esattamente tangente al lembo del Sole.
  • Secondo contatto, a partire da Baily's Beads (causato dalla luce che brilla attraverso le valli sulla superficie lunare) e l' effetto anello di diamanti . Quasi l'intero disco è coperto.
  • Totalità: la Luna oscura l'intero disco del Sole ed è visibile solo la corona solare.
  • Terzo contatto: quando la prima luce brillante diventa visibile e l'ombra della Luna si allontana dall'osservatore. Anche in questo caso si può osservare un anello di diamanti.
  • Quarto contatto: quando il bordo d'uscita della Luna cessa di sovrapporsi al disco solare e l'eclissi finisce.

Predizioni

Geometria

Geometria di un'eclissi solare totale (non in scala)

I diagrammi a destra mostrano l'allineamento del Sole, della Luna e della Terra durante un'eclissi solare. La regione grigio scuro tra la Luna e la Terra è l' ombra , dove il Sole è completamente oscurato dalla Luna. La piccola area in cui l'ombra tocca la superficie terrestre è dove si può vedere un'eclissi totale. L'area grigio chiaro più ampia è la penombra , in cui si può vedere un'eclissi parziale. Un osservatore nell'antumbra , l'area d'ombra oltre l'ombra, vedrà un'eclissi anulare.

L' orbita della Luna attorno alla Terra è inclinata di un angolo di poco più di 5 gradi rispetto al piano dell'orbita terrestre attorno al Sole (l' eclittica ). Per questo motivo, al momento della luna nuova, la Luna di solito passa a nord oa sud del Sole. Un'eclissi solare può verificarsi solo quando si verifica una luna nuova vicino a uno dei punti (noti come nodi ) in cui l'orbita della Luna attraversa l'eclittica.

Come notato sopra, anche l'orbita della Luna è ellittica . La distanza della Luna dalla Terra può variare di circa il 6% dal suo valore medio. Pertanto, la dimensione apparente della Luna varia con la sua distanza dalla Terra, ed è questo effetto che porta alla differenza tra eclissi totale e anulare. Anche la distanza della Terra dal Sole varia durante l'anno, ma questo è un effetto minore. In media, la Luna sembra essere leggermente più piccola del Sole vista dalla Terra, quindi la maggior parte (circa il 60%) delle eclissi centrali sono anulari. È solo quando la Luna è più vicina alla Terra rispetto alla media (vicino al suo perigeo ) che si verifica un'eclissi totale.

  Luna Sole
Al perigeo
(più vicino)
All'apogeo
(più lontano)
Al perielio
(il più vicino)
All'afelio
(più lontano)
Raggio medio 1.737,10 km
(1.079,38 mi)
696.000 km
(432.000 mi)
Distanza 363.104 km
(225.622 mi)
405.696 km
(252.088 mi)
147.098.070 km
(91.402.500 mi)
152.097.700 km
(94.509.100 mi)

Diametro angolare
33' 30"
(0,5583°)
29' 26"
(0,4905°)
32' 42"
(0,5450°)
31' 36"
(0,5267°)
Dimensioni apparenti
da ridimensionare
-Fase lunare NO.16.jpg -Fase lunare NO.16.jpg Il Sole dall'Atmospheric Imaging Assembly del Solar Dynamics Observatory della NASA - 20100801.jpg Il Sole dall'Atmospheric Imaging Assembly del Solar Dynamics Observatory della NASA - 20100801.jpg
Ordina per dimensione apparente
decrescente

La Luna orbita attorno alla Terra in circa 27,3 giorni, rispetto a un sistema di riferimento fisso . Questo è noto come il mese siderale . Tuttavia, durante un mese siderale, la Terra ha ruotato parzialmente attorno al Sole, rendendo il tempo medio tra una luna nuova e il successivo più lungo del mese siderale: è di circa 29,5 giorni. Questo è noto come mese sinodico e corrisponde a quello che viene comunemente chiamato mese lunare .

La Luna attraversa da sud a nord l'eclittica al suo nodo ascendente , e viceversa al suo nodo discendente. Tuttavia, i nodi dell'orbita lunare si stanno gradualmente muovendo con moto retrogrado , a causa dell'azione della gravità del Sole sul moto della Luna, e compiono un circuito completo ogni 18,6 anni. Questa regressione significa che il tempo tra ogni passaggio della Luna attraverso il nodo ascendente è leggermente più breve del mese siderale. Questo periodo è chiamato mese nodale o draconico .

Infine, il perigeo della Luna si sta muovendo in avanti o precedendo nella sua orbita e compie un giro completo in 8,85 anni. Il tempo che intercorre tra un perigeo e l'altro è leggermente più lungo del mese siderale ed è noto come mese anomalistico .

L'orbita della Luna si interseca con l'eclittica nei due nodi che sono a 180 gradi l'uno dall'altro. Pertanto, la luna nuova si verifica vicino ai nodi in due periodi dell'anno a circa sei mesi (173,3 giorni) di distanza, noti come stagioni delle eclissi , e ci sarà sempre almeno un'eclissi solare durante questi periodi. A volte la luna nuova si verifica abbastanza vicino a un nodo per due mesi consecutivi da eclissare il Sole in entrambe le occasioni in due eclissi parziali. Ciò significa che, in un dato anno, ci saranno sempre almeno due eclissi solari e possono essercene fino a cinque.

Le eclissi possono verificarsi solo quando il Sole si trova a una distanza compresa tra 15 e 18 gradi da un nodo (da 10 a 12 gradi per le eclissi centrali). Questo è indicato come limite di eclissi ed è dato in intervalli perché le dimensioni e le velocità apparenti del Sole e della Luna variano durante l'anno. Nel tempo impiegato dalla Luna per tornare a un nodo (mese draconico), la posizione apparente del Sole si è spostata di circa 29 gradi, rispetto ai nodi. Poiché il limite dell'eclissi crea una finestra di opportunità fino a 36 gradi (24 gradi per le eclissi centrali), è possibile che si verifichino eclissi parziali (o raramente un'eclissi parziale e centrale) in mesi consecutivi.

Frazione del disco solare coperto, f , quando i dischi delle stesse dimensioni sono sfalsati di una frazione t del loro diametro.

Sentiero

Durante un'eclissi centrale, l'ombra della Luna (o antombra, nel caso di un'eclissi anulare) si muove rapidamente da ovest a est attraverso la Terra. Anche la Terra sta ruotando da ovest a est, a circa 28 km/min all'equatore, ma poiché la Luna si sta muovendo nella stessa direzione della rotazione terrestre a circa 61 km/min, l'ombra sembra quasi sempre muoversi in una all'incirca in direzione ovest-est attraverso una mappa della Terra alla velocità della velocità orbitale della Luna meno la velocità di rotazione della Terra.

La larghezza della traccia di un'eclissi centrale varia a seconda dei diametri apparenti relativi del Sole e della Luna. Nelle circostanze più favorevoli, quando un'eclissi totale si verifica molto vicino al perigeo, la pista può essere larga fino a 267 km (166 mi) e la durata della totalità può essere superiore a 7 minuti. Al di fuori della pista centrale, si vede un'eclissi parziale su un'area molto più ampia della Terra. Tipicamente, l'ombra è larga 100–160 km, mentre il diametro penombra supera i 6400 km.

Gli elementi besseliani vengono utilizzati per prevedere se un'eclissi sarà parziale, anulare o totale (o anulare/totale) e quali saranno le circostanze dell'eclissi in un determinato luogo.

I calcoli con elementi besseliani possono determinare la forma esatta dell'ombra dell'ombra sulla superficie terrestre. Ma a quali longitudini sulla superficie terrestre cadrà l'ombra, è una funzione della rotazione terrestre e di quanto tale rotazione è rallentata nel tempo. Un numero chiamato ΔT viene utilizzato nella previsione dell'eclissi per tenere conto di questo rallentamento. Quando la Terra rallenta, ΔT aumenta. ΔT per date future può essere stimato solo approssimativamente perché la rotazione terrestre sta rallentando in modo irregolare. Ciò significa che, sebbene sia possibile prevedere che ci sarà un'eclissi totale in una certa data nel lontano futuro, non è possibile prevedere nel lontano futuro esattamente a quali longitudini quell'eclissi sarà totale. I registri storici delle eclissi consentono di stimare i valori passati di ΔT e quindi della rotazione terrestre.

Durata

I seguenti fattori determinano la durata di un'eclissi solare totale (in ordine decrescente di importanza):

  1. La Luna è quasi esattamente al perigeo (rendendo il suo diametro angolare il più grande possibile).
  2. La Terra è molto vicina all'afelio (il più lontano dal Sole nella sua orbita ellittica, rendendo il suo diametro angolare quasi il più piccolo possibile).
  3. Il punto medio dell'eclissi è molto vicino all'equatore terrestre, dove la velocità di rotazione è massima.
  4. Il vettore del percorso dell'eclissi nel punto medio dell'eclissi allineato con il vettore della rotazione terrestre (cioè non diagonale ma verso est).
  5. Il punto medio dell'eclissi è vicino al punto subsolare (la parte della Terra più vicina al Sole).

L'eclissi più lunga calcolata finora è l'eclissi del 16 luglio 2186 (con una durata massima di 7 minuti e 29 secondi nel nord della Guyana).

Evento e cicli

Percorsi totali dell'eclissi solare: 1001–2000, a dimostrazione del fatto che le eclissi solari totali si verificano quasi ovunque sulla Terra. Questa immagine è stata unita da 50 immagini separate dalla NASA .

Le eclissi solari totali sono eventi rari. Sebbene si verifichino da qualche parte sulla Terra in media ogni 18 mesi, si stima che si ripetano in un dato luogo solo una volta ogni 360-410 anni, in media. L'eclissi totale dura solo per un massimo di pochi minuti in qualsiasi luogo, perché l'ombra della Luna si sposta verso est a oltre 1700 km/h. La totalità attualmente non può mai durare più di 7 min 32 s. Questo valore cambia nel corso dei millenni e attualmente è in diminuzione. Entro l'8° millennio, l'eclissi totale teoricamente più lunga possibile sarà inferiore a 7 min 2 s. L'ultima volta che si è verificata un'eclissi più lunga di 7 minuti è stata il 30 giugno 1973 (7 min 3 sec). Gli osservatori a bordo di un aereo supersonico Concorde sono stati in grado di allungare la totalità di questa eclissi a circa 74 minuti volando lungo il percorso dell'ombra della Luna. La prossima eclissi totale di durata superiore a sette minuti non si verificherà fino al 25 giugno 2150 . L'eclissi solare totale più lunga durante il periodo di 11.000 anni dal 3000 aC almeno all'8000 dC si verificherà il 16 luglio 2186 , quando la totalità durerà 7 min 29 s. Per fare un confronto, l'eclissi totale più lunga del 20° secolo a 7 min 8 s si è verificata il 20 giugno 1955 e non ci sono eclissi solari totali di durata superiore a 7 min nel 21° secolo.

È possibile prevedere altre eclissi usando i cicli di eclissi . Il saros è probabilmente il più conosciuto e uno dei più accurati. Un saros dura 6.585,3 giorni (poco più di 18 anni), il che significa che, dopo questo periodo, si verificherà un'eclissi praticamente identica. La differenza più notevole sarà uno spostamento verso ovest di circa 120° di longitudine (a causa degli 0,3 giorni) e un po' di latitudine (nord-sud per i cicli dispari, il contrario per quelli pari). Una serie di saros inizia sempre con un'eclissi parziale vicino a una delle regioni polari della Terra, quindi si sposta sul globo attraverso una serie di eclissi anulari o totali e termina con un'eclissi parziale nella regione polare opposta. Una serie di saros dura da 1226 a 1550 anni e da 69 a 87 eclissi, di cui circa 40-60 centrali.

Frequenza all'anno

Ogni anno si verificano da due a cinque eclissi solari, con almeno una per stagione di eclissi . Dal momento che il calendario gregoriano è stato istituito nel 1582, gli anni che hanno avuto cinque eclissi solari sono stati 1693, 1758, 1805, 1823, 1870 e 1935. La prossima occorrenza sarà il 2206. In media, ci sono circa 240 eclissi solari ogni secolo.

Le 5 eclissi solari del 1935
5 gennaio 3 febbraio 30 giugno 30 luglio 25 dicembre
Parziale
(sud)
Parziale
(nord)
Parziale
(nord)
Parziale
(sud)
Anulare
(sud)
SE1935Jan05P.png
Saro 111
SE1935Feb03P.png
Saro 149
SE1935Jun30P.png
Saro 116
SE1935Jul30P.png
Saro 154
SE1935Dec25A.png
Saro 121

Totalità finale

Le eclissi solari totali sono viste sulla Terra a causa di una combinazione fortuita di circostanze. Anche sulla Terra, la diversità delle eclissi familiari oggigiorno è un fenomeno temporaneo (su scala temporale geologica). Centinaia di milioni di anni fa, la Luna era più vicina alla Terra e quindi apparentemente più grande, quindi ogni eclissi solare era totale o parziale e non c'erano eclissi anulari. A causa dell'accelerazione delle maree , l'orbita della Luna attorno alla Terra diventa di circa 3,8 cm più distante ogni anno. Milioni di anni nel futuro, la Luna sarà troppo lontana per occludere completamente il Sole e non si verificheranno eclissi totali. Nello stesso lasso di tempo, il Sole può diventare più luminoso, facendolo apparire di dimensioni maggiori. Le stime del tempo in cui la Luna non sarà in grado di occludere l'intero Sole se vista dalla Terra variano tra 650 milioni e 1,4 miliardi di anni nel futuro.

Eclissi storici

Astronomi che studiano un'eclissi dipinta da Antoine Caron nel 1571

Le eclissi storiche sono una risorsa molto preziosa per gli storici, in quanto consentono di datare con precisione alcuni eventi storici, da cui si possono dedurre altre date e calendari antichi. Un'eclissi solare del 15 giugno 763 aC menzionata in un testo assiro è importante per la cronologia del Vicino Oriente antico . Ci sono state altre affermazioni fino ad oggi eclissi precedenti. Il libro di Giosuè 10:13 descrive il sole che rimane fermo per un giorno intero nel cielo; un gruppo di studiosi dell'Università di Cambridge ha concluso che questa fosse l'eclissi solare anulare avvenuta il 30 ottobre 1207 a.C. Il re cinese Zhong Kang avrebbe decapitato due astronomi, Hsi e Ho, che non erano riusciti a prevedere un'eclissi 4000 anni fa. Forse la prima affermazione ancora non provata è quella dell'archeologo Bruce Masse, che collega presumibilmente un'eclissi avvenuta il 10 maggio 2807 a.C. con un possibile impatto di meteoriti nell'Oceano Indiano sulla base di diversi antichi miti di inondazione che menzionano un totale solare eclisse.

Registri delle eclissi solari del 993 e 1004, nonché delle eclissi lunari del 1001 e 1002 di Ibn Yunus del Cairo (c. 1005).

Le eclissi sono state interpretate come presagi o presagi. L'antico storico greco Erodoto scrisse che Talete di Mileto predisse un'eclissi avvenuta durante una battaglia tra i Medi ei Lidi . Entrambe le parti deposero le armi e dichiararono la pace a seguito dell'eclissi. L'esatta eclissi coinvolta rimane incerta, sebbene la questione sia stata studiata da centinaia di autorità antiche e moderne. Un probabile candidato ebbe luogo il 28 maggio 585 aC, probabilmente vicino al fiume Halys in Asia Minore . Un'eclissi registrata da Erodoto prima della partenza di Serse per la sua spedizione contro la Grecia , che è tradizionalmente datata al 480 a.C., fu abbinata da John Russell Hind a un'eclissi anulare del Sole a Sardi il 17 febbraio 478 a.C. In alternativa, un'eclissi parziale era visibile dalla Persia il 2 ottobre 480 aC. Erodoto riporta anche un'eclissi solare a Sparta durante la seconda invasione persiana della Grecia . La data dell'eclissi (1 agosto 477 aC) non corrisponde esattamente alle date convenzionali dell'invasione accettate dagli storici.

Le registrazioni cinesi di eclissi iniziano intorno al 720 a.C. L'astronomo del IV secolo aC Shi Shen descrisse la previsione delle eclissi utilizzando le posizioni relative della Luna e del Sole.

Sono stati fatti tentativi per stabilire la data esatta del Venerdì Santo presumendo che l' oscurità descritta alla crocifissione di Gesù fosse un'eclissi solare. Questa ricerca non ha prodotto risultati conclusivi e il Venerdì Santo è registrato come a Pasqua , che si tiene al momento della luna piena. Inoltre, l'oscurità è durata dalla sesta ora alla nona, o tre ore, che è molto, molto più lunga del limite superiore di otto minuti per la totalità di qualsiasi eclissi solare. Le cronache contemporanee scrissero di un'eclissi all'inizio di maggio 664 che coincise con l'inizio della peste del 664 nelle isole britanniche. Nell'emisfero occidentale, ci sono poche registrazioni affidabili di eclissi prima dell'800 d.C., fino all'avvento delle osservazioni arabe e monastiche nel periodo altomedievale. L'astronomo del Cairo Ibn Yunus ha scritto che il calcolo delle eclissi era una delle tante cose che collegano l'astronomia con la legge islamica , perché permetteva di sapere quando si può fare una preghiera speciale . La prima osservazione registrata della corona fu fatta a Costantinopoli nel 968 d.C.

La prima osservazione telescopica conosciuta di un'eclissi solare totale fu effettuata in Francia nel 1706. Nove anni dopo, l'astronomo inglese Edmund Halley predisse e osservò accuratamente l' eclissi solare del 3 maggio 1715 . Entro la metà del 19° secolo, la comprensione scientifica del Sole stava migliorando grazie alle osservazioni della corona solare durante le eclissi solari. La corona è stata identificata come parte dell'atmosfera del Sole nel 1842 , e la prima fotografia (o dagherrotipo ) di un'eclissi totale è stata scattata dell'eclissi solare del 28 luglio 1851 . Sono state effettuate osservazioni spettroscopiche dell'eclissi solare del 18 agosto 1868 , che ha contribuito a determinare la composizione chimica del Sole.

Erhard Weigel , predetto il corso dell'ombra lunare il 12 agosto 1654 ( OS 2 agosto)
Illustrazione tratta da De magna eclipsi solari, quae continget anno 1764 pubblicata in Acta Eruditorum , 1762

John Fiske ha riassunto i miti sull'eclissi solare in questo modo nel suo libro del 1872 Myth and Myth-Makers ,

nel mito di Ercole e Caco, l'idea fondamentale è la vittoria del dio solare sul ladro che ruba la luce. Ora, se il rapinatore porta via la luce la sera quando Indra è andato a dormire, o solleva audacemente la sua forma nera contro il cielo durante il giorno, facendo sì che l'oscurità si diffonda sulla terra, farebbe poca differenza per gli artefici del mito. Per un pollo un'eclissi solare è la stessa cosa del tramonto, e di conseguenza va a posarsi. Perché, allora, il pensatore primitivo avrebbe dovuto distinguere tra l'oscuramento del cielo causato dalle nubi nere e quello causato dalla rotazione della terra? Non aveva più idea della spiegazione scientifica di questi fenomeni di quanto il pollo abbia della spiegazione scientifica di un'eclissi. A lui bastava sapere che lo splendore solare era stato rubato, in un caso come nell'altro, e sospettare che lo stesso demone fosse responsabile di entrambe le rapine.

Visualizzazione

Guardare direttamente la fotosfera del Sole (il disco luminoso del Sole stesso), anche per pochi secondi, può causare danni permanenti alla retina dell'occhio, a causa dell'intensa radiazione visibile e invisibile che la fotosfera emette. Questo danno può causare danni alla vista, fino alla cecità inclusa . La retina non ha sensibilità al dolore e gli effetti del danno retinico potrebbero non manifestarsi per ore, quindi non vi è alcun avviso che si stia verificando una lesione.

In condizioni normali, il Sole è così luminoso che è difficile fissarlo direttamente. Tuttavia, durante un'eclissi, con così tanto sole coperto, è più facile e più allettante fissarlo. Guardare il Sole durante un'eclissi è pericoloso quanto guardarlo al di fuori di un'eclissi, tranne durante il breve periodo di totalità, quando il disco solare è completamente coperto (la totalità si verifica solo durante un'eclissi totale e solo molto brevemente; non si verifica durante un'eclissi parziale o anulare). Osservare il disco solare attraverso qualsiasi tipo di ausilio ottico (binocolo, telescopio o persino un mirino di una fotocamera ottica) è estremamente pericoloso e può causare danni irreversibili agli occhi in una frazione di secondo.

Eclissi parziali e anulari

Gli occhiali Eclipse filtrano le radiazioni dannose per gli occhi, consentendo la visione diretta del Sole durante tutte le fasi di eclissi parziale; non vengono utilizzati durante la totalità, quando il Sole è completamente eclissato
Metodo di proiezione stenopeico per osservare l'eclissi solare parziale. Inserto (in alto a sinistra): Sole parzialmente eclissato fotografato con un filtro solare bianco. Immagine principale: proiezioni del Sole parzialmente eclissato (in basso a destra)

La visualizzazione del Sole durante le eclissi parziali e anulari (e durante le eclissi totali al di fuori del breve periodo di totalità) richiede una protezione speciale per gli occhi o metodi di visualizzazione indiretta se si desidera evitare danni agli occhi. Il disco solare può essere visualizzato utilizzando un'opportuna filtrazione per bloccare la parte dannosa della radiazione solare. Gli occhiali da sole non rendono sicura la visione del Sole. Per la visualizzazione diretta del disco solare devono essere utilizzati solo filtri solari adeguatamente progettati e certificati. In particolare devono essere evitati filtri autocostruiti utilizzando oggetti comuni come un floppy disk estratto dalla custodia, un Compact Disc , una pellicola per diapositive di colore nero, vetro fumé, ecc.

Il modo più sicuro per visualizzare il disco solare è la proiezione indiretta. Questo può essere fatto proiettando un'immagine del disco su un pezzo di carta o cartoncino bianco usando un binocolo (con una delle lenti coperta), un telescopio o un altro pezzo di cartone con un piccolo foro (circa 1 mm di diametro), spesso chiamata fotocamera stenopeica . L'immagine proiettata del Sole può quindi essere visualizzata in sicurezza; questa tecnica può essere utilizzata per osservare le macchie solari , così come le eclissi. Tuttavia, è necessario prestare attenzione per garantire che nessuno guardi direttamente attraverso il proiettore (telescopio, foro stenopeico, ecc.). La visualizzazione del disco solare su uno schermo video (fornito da una videocamera o una fotocamera digitale ) è sicura, sebbene la fotocamera stessa possa essere danneggiata dall'esposizione diretta al sole. I mirini ottici forniti con alcune fotocamere video e digitali non sono sicuri. Il montaggio sicuro del vetro del saldatore n. 14 davanti all'obiettivo e al mirino protegge l'attrezzatura e rende possibile la visualizzazione. La lavorazione professionale è essenziale a causa delle terribili conseguenze che eventuali lacune o distacchi di montaggio avranno. Nel percorso dell'eclissi parziale, non sarà possibile vedere la corona o l'oscuramento quasi completo del cielo. Tuttavia, a seconda di quanto del disco solare è oscurato, potrebbe essere evidente un po' di oscuramento. Se tre quarti o più del Sole sono oscurati, si può osservare un effetto per cui la luce del giorno sembra essere fioca, come se il cielo fosse coperto, ma gli oggetti proiettano ancora ombre nitide.

Totalità

Le perle di Baily , la luce del sole visibile attraverso le valli lunari
Immagine composita con effetto corona , protuberanze e anello di diamanti

Quando la parte visibile della fotosfera che si restringe diventa molto piccola, si verificheranno le perline di Baily . Questi sono causati dalla luce solare che è ancora in grado di raggiungere la Terra attraverso le valli lunari. La totalità inizia quindi con l' effetto anello di diamanti , l'ultimo lampo di luce solare.

È sicuro osservare la fase totale di un'eclissi solare direttamente solo quando la fotosfera del Sole è completamente coperta dalla Luna, e non prima o dopo la totalità. Durante questo periodo, il Sole è troppo fioco per essere visto attraverso i filtri. Sarà visibile la debole corona del Sole e si potranno vedere la cromosfera , le protuberanze solari e forse anche un bagliore solare . Alla fine della totalità, gli stessi effetti si verificheranno in ordine inverso e sul lato opposto della Luna.

Inseguimento di eclissi

Un gruppo dedicato di cacciatori di eclissi ha perseguito l'osservazione delle eclissi solari quando si verificano intorno alla Terra . Una persona che insegue le eclissi è conosciuta come un umbraphile, che significa amante delle ombre. Gli umbrafili viaggiano per le eclissi e utilizzano vari strumenti per aiutare a vedere il sole, compresi gli occhiali per la visualizzazione solare , noti anche come occhiali per eclissi, così come i telescopi.

Fotografia

La progressione di un'eclissi solare il 1 agosto 2008 a Novosibirsk , in Russia . Tutti gli orari UTC (l'ora locale era UTC+7). L'intervallo di tempo tra gli scatti è di tre minuti.

Fotografare un'eclissi è possibile con un'attrezzatura fotografica abbastanza comune. Affinché il disco del Sole/Luna sia facilmente visibile, è necessario un obiettivo a fuoco lungo con ingrandimento abbastanza elevato (almeno 200 mm per una fotocamera da 35 mm) e affinché il disco riempia la maggior parte dell'inquadratura, un obiettivo più lungo è necessario (oltre 500 mm). Come con la visualizzazione diretta del Sole, osservarlo attraverso il mirino ottico di una fotocamera può causare danni alla retina, quindi si consiglia di prestare attenzione. I filtri solari sono necessari per la fotografia digitale anche se non viene utilizzato un mirino ottico. L'uso della funzione live view di una fotocamera o di un mirino elettronico è sicuro per l'occhio umano, ma i raggi del sole potrebbero potenzialmente danneggiare irreparabilmente i sensori di immagine digitali a meno che l'obiettivo non sia coperto da un filtro solare adeguatamente progettato.

Altre osservazioni

Un'eclissi solare totale offre una rara opportunità di osservare la corona (lo strato esterno dell'atmosfera solare). Normalmente questo non è visibile perché la fotosfera è molto più luminosa della corona. A seconda del punto raggiunto nel ciclo solare , la corona può apparire piccola e simmetrica, oppure grande e sfocata. È molto difficile prevederlo in anticipo.

Quando la luce filtra attraverso le foglie degli alberi durante un'eclissi parziale, le foglie sovrapposte creano fori di spillo naturali, mostrando mini eclissi sul terreno.

I fenomeni associati alle eclissi includono bande d'ombra (note anche come ombre volanti ), che sono simili alle ombre sul fondo di una piscina. Si verificano solo appena prima e dopo la totalità, quando una stretta mezzaluna solare funge da sorgente di luce anisotropa .

Osservazioni del 1919

La fotografia originale di Eddington dell'eclissi del 1919, che ha fornito prove per la teoria della relatività generale di Einstein .

L'osservazione di un'eclissi solare totale del 29 maggio 1919 contribuì a confermare la teoria della relatività generale di Einstein . Confrontando la distanza apparente tra le stelle nella costellazione del Toro , con e senza il Sole tra di loro, Arthur Eddington ha affermato che le previsioni teoriche sulle lenti gravitazionali sono state confermate. L'osservazione con il Sole tra le stelle è stata possibile solo durante la totalità poiché le stelle sono quindi visibili. Sebbene le osservazioni di Eddington all'epoca fossero vicine ai limiti sperimentali di accuratezza, il lavoro nella seconda metà del XX secolo ha confermato i suoi risultati.

Anomalie di gravità

C'è una lunga storia di osservazioni di fenomeni legati alla gravità durante le eclissi solari, specialmente durante il periodo della totalità. Nel 1954, e di nuovo nel 1959, Maurice Allais riferì di osservazioni di movimenti strani e inspiegabili durante le eclissi solari. La realtà di questo fenomeno, chiamato effetto Allais , è rimasta controversa. Allo stesso modo, nel 1970, Saxl e Allen osservarono l'improvviso cambiamento nel movimento di un pendolo di torsione; questo fenomeno è chiamato effetto Saxl.

Osservazione durante l'eclissi solare del 1997 di Wang et al. ha suggerito un possibile effetto di schermatura gravitazionale , che ha generato dibattito. Nel 2002, Wang e un collaboratore hanno pubblicato un'analisi dettagliata dei dati, che ha suggerito che il fenomeno rimane ancora inspiegabile.

Eclissi e transiti

In linea di principio, è possibile il verificarsi simultaneo di un'eclissi solare e il transito di un pianeta. Ma questi eventi sono estremamente rari a causa della loro breve durata. Il prossimo verificarsi simultaneo di un'eclissi solare e di un transito di Mercurio sarà il 5 luglio 6757, mentre un'eclissi solare e un transito di Venere sono previsti il ​​5 aprile 15232.

Più comune, ma ancora poco frequente, è la congiunzione di un pianeta (soprattutto, ma non solo, Mercurio o Venere) al momento di un'eclissi solare totale, nel qual caso il pianeta sarà visibile molto vicino al Sole eclissato, quando senza il eclissi si sarebbe perso nel bagliore del sole. Un tempo, alcuni scienziati ipotizzarono che potesse esistere un pianeta (spesso chiamato Vulcano ) ancora più vicino al Sole di Mercurio; l'unico modo per confermarne l'esistenza sarebbe stato osservarlo in transito o durante un'eclissi solare totale. Nessun pianeta del genere è mai stato trovato e da allora la relatività generale ha spiegato le osservazioni che hanno portato gli astronomi a suggerire che Vulcano potrebbe esistere.

Satelliti artificiali

L'ombra della Luna su Turchia e Cipro , vista dalla ISS durante un'eclissi solare totale del 2006 .
Un'immagine composita che mostra il transito del Sole sulla ISS mentre era in corso l'eclissi solare del 2017.

I satelliti artificiali possono anche passare davanti al Sole visto dalla Terra, ma nessuno è abbastanza grande da causare un'eclissi. All'altitudine della Stazione Spaziale Internazionale , ad esempio, un oggetto dovrebbe avere un diametro di circa 3,35 km (2,08 mi) per oscurare completamente il Sole. Questi transiti sono difficili da guardare perché la zona di visibilità è molto piccola. Il satellite passa sopra la faccia del Sole in circa un secondo, in genere. Come per il transito di un pianeta, non si oscurerà.

Le osservazioni di eclissi da veicoli spaziali o satelliti artificiali in orbita sopra l'atmosfera terrestre non sono soggette alle condizioni meteorologiche. L'equipaggio di Gemini 12 ha osservato un'eclissi solare totale dallo spazio nel 1966. La fase parziale dell'eclissi totale del 1999 era visibile da Mir .

Impatto

L' eclissi solare del 20 marzo 2015 è stata la prima apparizione di un'eclissi che si stima possa avere un impatto significativo sul sistema elettrico, con il settore elettrico che ha adottato misure per mitigare qualsiasi impatto. Si stima che le aree sincrone dell'Europa continentale e della Gran Bretagna abbiano circa 90 gigawatt di energia solare ed è stato stimato che la produzione sarebbe diminuita temporaneamente fino a 34 GW rispetto a una giornata con cielo sereno.

Le eclissi possono far diminuire la temperatura di 3 °C, con la potenza eolica potenzialmente in diminuzione poiché i venti si riducono di 0,7 m/s.

Oltre al calo del livello di luce e della temperatura dell'aria, gli animali cambiano il loro comportamento durante la totalità. Ad esempio, uccelli e scoiattoli tornano ai loro nidi e i grilli cinguettano.

Eclissi solari recenti e imminenti

Percorso dell'eclissi per le eclissi totali e ibride dal 2021 al 2040.

Le eclissi si verificano solo nella stagione delle eclissi , quando il Sole è vicino al nodo ascendente o discendente della Luna . Ogni eclissi è separata da una, cinque o sei lunazioni ( mesi sinodici ) e il punto medio di ogni stagione è separato da 173,3 giorni, che è il tempo medio per il quale il Sole viaggia da un nodo all'altro. Il periodo è poco meno di mezzo anno solare perché i nodi lunari regrediscono lentamente. Poiché 223 mesi sinodici equivalgono all'incirca a 239 mesi anomali e 242 mesi draconico , le eclissi con geometria simile si ripetono a distanza di 223 mesi sinodici (circa 6.585,3 giorni). Questo periodo (18 anni 11,3 giorni) è un saros . Poiché 223 mesi sinodici non sono identici a 239 mesi anomali o 242 mesi draconico, i cicli di saros non si ripetono all'infinito. Ogni ciclo inizia con l'ombra della Luna che attraversa la Terra vicino al polo nord o sud, e gli eventi successivi avanzano verso l'altro polo fino a quando l'ombra della Luna non raggiunge la Terra e la serie termina. I cicli di Saros sono numerati; attualmente sono attivi i cicli da 117 a 156.

Eclissi solari
1997–2000 2000–2003 2004–2007 2008–2011 2011–2014 2015–2018 2018–2021 2022–2025 2026–2029

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