У зацьмення можа быць «сваяк», ад якога яго аддзяляе прыкладна 18 гадоў. Гэтыя дзве падзеі могуць мець падобнае ўзаемнае размяшчэнне, падобную адлегласць паміж Зямлёй і Месяцам і падобнае праходжанне праз геаметрыю ценю Зямлі або ценю Месяца. Гэтую сувязь называюць цыклам сароса — адным з найбольш карысных у астраноміі прыкладаў заканамернасці, якая ўзнікае таму, што некалькі недасканалых рытмаў амаль супадаюць.
Сарос доўжыцца каля 18 гадоў, 11 дзён і 8 гадзін. Гэта не прызначаны час для ідэнтычнага зацьмення над тым самым горадам. Дадатковыя гадзіны змяняюць геаметрыю адносна Зямлі, а невялікія адрозненні назапашваюцца ад аднаго паўтарэння да наступнага. Кожнае зацьменне належыць да серыі, якая паступова змяняецца, а не да бясконцай чарады копій.
Каталог месяцовых зацьменняў змяшчае звесткі пра асобныя падзеі: іх тыпы, час кантактаў, працягласць і бачнасць з вашага месца. Сарос тлумачыць глыбейшую сувязь паміж некаторымі з гэтых запісаў: чаму пэўнае ўзаемнае размяшчэнне можа паўтарыцца праз дзесяцігоддзі.
Тры месячныя гадзіннікі павінны амаль супасці
Месяц рухаецца паводле некалькіх цыклаў. Яго фазавы цыкл, або сінадычны месяц, у сярэднім складае 29,53059 дня. Ён вымярае прамежак ад маладзіка да наступнага маладзіка або ад поўні да наступнай поўні. Для сонечных зацьменняў патрэбны маладзік, а для месяцовых — поўня. Таму вяртанне патрэбнай фазы — першая ўмова паўтарэння зацьмення.
Другі гадзіннік звязаны з нахіленай арбітай Месяца. Яе плоскасць нахілена на 5,14 градуса да экліптыкі — плоскасці арбіты Зямлі вакол Сонца. Гэтыя дзве плоскасці перасякаюцца па лініі, а пункты, у якіх Месяц перасякае гэтую плоскасць, называюцца вузламі. Для зацьмення Месяц павінен быць каля вузла і адначасова знаходзіцца ў адпаведнай фазе. Прамежак паміж двума паслядоўнымі праходжаннямі праз адзін і той жа вузел называецца драканічным месяцам і складае каля 27,21 дня.
Трэці гадзіннік вымярае вяртанне Месяца ў перыгей — найбліжэйшы да Зямлі пункт. Гэты анамалістычны месяц доўжыцца каля 27,55 дня. Адлегласць уплывае на бачныя памеры Месяца і яго хуткасць на арбіце, таму паўтарэнне гэтага цыкла дапамагае ўзнікаць зацьменням з падобнымі характарыстыкамі.
Гэтыя месяцы адрозніваюцца, бо напрамкі на вузлы і перыгей павольна змяняюцца. Адзін звычайны месяц не можа зноў запусціць усе тры гадзіннікі.
Арыфметыка 18 гадоў
Цыкл сароса працуе таму, што 223 сінадычныя месяцы амаль роўныя 242 драканічным месяцам і 239 анамалістычным месяцам. Пасля гэтага прамежку Месяц вяртаецца прыблізна ў тую самую фазу, прыблізна ў тое самае становішча адносна вузла і прыблізна ў тое самае месца ў цыкле змены адлегласці ад Зямлі.
Карысны разлік на прыкладзе сярэдняй працягласці фазавага цыкла: 223 × 29,53059 дня = 6 585,32157 дня. Дробная частка, 0,32157 дня, складае каля 7 гадзін і 43 хвілін. Адсюль паходзіць знаёмае акругленае апісанне: «18 гадоў, 11 дзён і 8 гадзін». Рэшта ў каляндарных днях залежыць ад таго, колькі высакосных дзён трапляецца ў гэты прамежак; яна можа складаць каля 10, а не 11 дзён.
Гэта блізкае супадзенне, а не дакладнае агульнае кратнае. Размяшчэнне вузлоў і адлегласць не вяртаюцца ў ідэальны зыходны стан, таму зацьменне змяняецца з узростам серыі. Фактычныя прамежкі паміж адпаведнымі момантамі зацьменняў таксама трохі адрозніваюцца, таму складанне сярэдняй працягласці сароса не замяняе разліку часу кантактаў зацьмення.
Ёсць і яшчэ адно важнае адрозненне: лік 223 месяцы звязвае адно сонечнае зацьменне з наступным сонечным або адно месяцовае зацьменне з наступным месяцовым. Ён не ператварае зацьменне ў маладзік у зацьменне ў поўню. Для гэтых двух тыпаў існуюць асобныя серыі сароса.
Чаму наступнае зацьменне перамяшчаецца на захад
Дадатковая частка сутак мае значныя геаграфічныя наступствы. Пакуль праходзіць наступны інтэрвал сароса, Зямля круціцца. Прыкладна 8 гадзін адпавядаюць прыкладна адной траціне абароту, таму вобласць, над якой адбываецца зацьменне, зрушваецца прыкладна на 120 градусаў да захаду ад аднаго члена серыі да наступнага.
У выпадку сонечнага зацьмення гэта дапамагае зразумець, чаму пазнейшы член знаёмай серыі звычайна праходзіць над іншай часткай Зямлі. Нават калі ўзаемнае размяшчэнне Сонца і Месяца вельмі падобнае да папярэдняга, месца вашых назіранняў ужо павярнулася і не знаходзіцца пад ценем у тым самым становішчы. Траекторыя таксама зрушваецца на поўнач або поўдзень па меры змены ўзаемнага размяшчэння.
Падчас месяцовага зацьмення на паверхні Зямлі няма вузкай паласы поўнай фазы. Важна, у якіх месцах Месяц знаходзіцца над гарызонтам на кожным этапе. Зрух па даўгаце змяняе рэгіёны свету, адкуль можна ўбачыць падзею, хоць шырокія зоны бачнасці могуць перакрывацца.
Тры інтэрвалы сароса ўтвараюць экзэлігм працягласцю каля 54 гадоў і аднаго месяца. Дадатковыя гадзіны амаль складаюцца ў поўныя суткі, набліжаючы час сутак да зыходнага. Гэта робіць геаграфічнае падабенства больш выразным, але ўсё роўна не ўзнаўляе зацьменне дакладна.
У серыі зацьменняў ёсць уласная гісторыя
Серыя сароса — гэта сямейства звязаных зацьменняў, якія адбываюцца з інтэрвалам у адзін сарос. Цыкл — гэта інтэрвал паўтарэння, а серыя — чарада падзей, аб'яднаных гэтым інтэрвалам. Адначасова існуе мноства серый, члены якіх чаргуюцца ў календары зацьменняў. Таму два зацьменні, што адбываюцца адно за адным, не абавязкова належаць да аднаго сямейства.
Кожная серыя доўжыцца шмат стагоддзяў, бо невялікае несупадзенне ў размяшчэнні вузлоў назапашваецца павольна. Месяцовая серыя пачынаецца, калі Месяц ледзь заходзіць у паўцень Зямлі — знешнюю частку яе ценю. Пазнейшыя члены могуць праходзіць глыбей праз цень, утвараючы частковыя, а ў некаторых серыях — поўныя зацьменні. Урэшце праходжанні зноў становяцца менш глыбокімі, і серыя завяршаецца. Не кожнае сямейства дасягае поўнай фазы.
Адрозненні паміж паўценявымі, частковымі і поўнымі месяцовымі зацьменнямі дапамагаюць зразумець гэтую паслядоўнасць. Сарос дадае шырэйшы погляд: гэтыя катэгорыі могуць адлюстроўваць розныя этапы развіцця аднаго сямейства, а не быць не звязанымі паміж сабой тыпамі падзей.
Серыі сонечных зацьменняў таксама пачынаюцца і заканчваюцца частковымі зацьменнямі, а паміж гэтымі этапамі магчымыя цэнтральныя зацьменні. Змена геаметрыі можа прыводзіць да поўных, кальцавых або гібрыдных зацьменняў. Падабенства членаў сямейства рэальнае, але яно ніколі не гарантуе нязменнасці тыпу зацьмення.
Што маглі прадказваць старажытныя назіральнікі
Вавілонскія астраномы заўважылі паўтаральныя заканамернасці ў месяцовых зацьменнях задоўга да з'яўлення сучаснага фізічнага тлумачэння руху па арбітах. Запісы, якія вяліся пакаленнямі, дазволілі звязаць падзеі, паміж якімі праходзіла шмат гадоў. Галоўным дасягненнем было разуменне таго, што доўгая чарада падзей мае пэўную структуру, а не разгляд кожнага зацьмення як асобнага прадвесця ці нечаканасці.
Месяцовыя зацьменні мелі практычную перавагу для выяўлення такіх заканамернасцей. Іх можна назіраць з вялікай часткі начнога боку Зямлі, таму ў назіральніка ў адным месцы больш шанцаў убачыць іх, чым поўную фазу сонечнага зацьмення, якая праходзіць па вузкай паласе. І ўсё ж воблачнасць, дзённае святло і Месяц ніжэй за гарызонт маглі пакідаць прабелы ў мясцовых запісах.
Паўтаральны інтэрвал мог указаць на магчымасць зацьмення, але не даць усіх звестак, якіх чакае сучасны назіральнік. Каб прадказаць траекторыю сонечнага зацьмення ў пэўным месцы або дакладны пачатак поўнай фазы месяцовага зацьмення, патрэбны больш дэталёвыя геаметрычныя разлікі. Таму гістарычная каштоўнасць сароса заключалася не ў дасканалай дакладнасці, а ў надзейнай сувязі, якую можна было выявіць у назіраннях без поўнай тэорыі гравітацыі.
Карыстайцеся цыклам, не перабольшваючы яго магчымасці
Для практычнага параўнання выберыце ў каталогу месяцовае зацьменне і знайдзіце падзею прыкладна за 18 гадоў да або пасля яго. Калі ў каталогу пазначаны нумары сароса, скарыстайцеся імі, каб пацвердзіць сувязь, а не арыентуйцеся толькі на розніцу ў датах. Параўнайце тып і працягласць зацьменняў: значнае падабенства сведчыць пра паўтарэнне геаметрыі, а адрозненні паказваюць на паступовую эвалюцыю сямейства.
Не варта проста адзначаць тую самую каляндарную дату праз 18 гадоў. Маюць значэнне дадатковыя дні і гадзіны. Каб даведацца дакладны час поўні, скарыстайцеся календаром фаз Месяца, а потым паглядзіце ў каталогу зацьменняў час праходжання праз цень. Поўня паказвае патрэбную фазу, але не гарантуе, што Месяц увойдзе ў цень Зямлі.
Нарэшце, адрознівайце сам факт зацьмення ад магчымасці назіраць яго. Панэлі Месяца для гарадоў паказваюць час узыходу і заходу Месяца, яго вышыню і азімут, каб можна было ацаніць умовы бачнасці мясцовага гарызонту. Геаметрычна зацьменне можа адбывацца ў спрыяльны час, але Месяц можа быць ніжэй за ваш гарызонт або пачатак падзеі можа заспець яго нізка над дахамі будынкаў. Сарос тлумачыць, чаму вяртаецца звязаная падзея; ці ўбачыце вы яе, залежыць ад мясцовага часу і гарызонту.