Тұтылудың шамамен 18 жылдан кейін қайталанатын ұқсас түрі болуы мүмкін. Екі оқиғада аспан денелерінің орналасуы, Жер мен Айдың арақашықтығы және Жер көлеңкесі не Ай көлеңкесі геометриясындағы жолы ұқсас болуы ықтимал. Бұл байланыс Сарос циклі деп аталады. Ол — бірнеше мінсіз емес ырғақтың бір-бірімен жуық үйлесуінің арқасында жұмыс істейтін заңдылықтың астрономиядағы ең пайдалы мысалдарының бірі.
Сарос циклі шамамен 18 жыл, 11 күн және 8 сағатқа созылады. Бұл — бір қаланың үстінде дәл сондай тұтылу болады деген белгіленген күн емес. Қосымша сағаттар Жерге қараған геометриялық көріністі ығыстырады, ал аздаған айырмашылықтар әр қайталанған сайын жинала береді. Әр тұтылу шексіз қайталанатын көшірмелер тізбегіне емес, уақыт өте өзгеріп отыратын отбасына жатады.
Ай тұтылуларының каталогында жеке оқиғалардың түрлері, жанасу уақыттары, ұзақтығы және сіздің орналасқан жеріңізден көріну мүмкіндігі беріледі. Сарос сол жазбалардың кейбірінің тереңірек байланысын түсіндіреді: белгілі бір орналасу неліктен ондаған жыл өткен соң қайта оралуы мүмкін екенін көрсетеді.
Айдың үш сағаты жуық үйлесуі керек
Ай бірнеше түрлі циклмен қозғалады. Оның фаза циклі, яғни синодтық ай, орта есеппен 29.53059 күнге созылады. Бұл бір жаңа айдан келесі жаңа айға дейінгі немесе бір толған айдан келесі толған айға дейінгі уақыт. Күн тұтылуы үшін жаңа ай, ал Ай тұтылуы үшін толған ай қажет. Демек, тұтылудың қайталануы үшін ең алдымен Айдың тиісті фазаға қайта оралуы керек.
Екінші сағат Ай орбитасының көлбеулігіне қатысты. Оның орбиталық жазықтығы эклиптикаға, яғни Жердің Күнді айнала қозғалу жазықтығына қатысты 5.14 градусқа көлбеу. Екі жазықтық бір сызық бойымен қиылысады, ал Ай сол жазықтықты кесіп өтетін нүктелер түйіндер деп аталады. Тұтылу болуы үшін Ай тиісті фазада болумен қатар түйінге де жақын болуы керек. Айдың белгілі бір түйіннен келесі рет өтуіне кететін уақыт дракондық ай деп аталады және шамамен 27.21 күнге созылады.
Үшінші сағат Айдың Жерге ең жақын нүктесі — перигейге қайта оралуын өлшейді. Бұл аномалистік ай шамамен 27.55 күнге созылады. Қашықтық Айдың аспандағы көрінетін өлшеміне және орбитамен қозғалу жылдамдығына әсер етеді. Сондықтан осы сағаттың қайталануы сипаттары ұқсас тұтылулардың пайда болуына көмектеседі.
Бұл айлар әртүрлі, өйткені түйіндер мен перигейдің бағыттары біртіндеп өзгереді. Бір кәдімгі айдың ішінде үш сағаттың бәрін бастапқы қалпына келтіру мүмкін емес.
18 жылдың астарындағы есеп
Сарос циклі 223 синодтық айдың 242 дракондық айға және 239 аномалистік айға жуық тең болуына негізделген. Осы уақыттан кейін Ай шамамен сол фазаға, шамамен түйінге қатысты сол орынға және Жерден жақыннан алысқа дейінгі қашықтық циклі бойынша шамамен сол нүктеге қайта оралады.
Фаза циклі ұзақтығының орташа мәнін пайдалансақ, есептің бір мысалы шығады: 223 × 29.53059 күн = 6,585.32157 күн. Бөлшек бөлігі — тәуліктің 0.32157 бөлігі — шамамен 7 сағат 43 минутқа тең. «18 жыл, 11 күн және 8 сағат» деген дөңгелектелген таныс сипаттама осыдан шыққан. Күнтізбедегі қалған күн саны аралықта қанша кібісе жыл өткеніне байланысты өзгеріп отырады; ол 11 емес, шамамен 10 күн болуы мүмкін.
Бұл — дәл ортақ еселік емес, жуық сәйкестік. Түйінмен үйлесуі мен Айдың қашықтығы мінсіз қайталанбайды, сондықтан отбасы ұлғайған сайын тұтылу да өзгереді. Сәйкес тұтылу мезеттерінің нақты аралықтары да біршама өзгеріп отырады. Сондықтан Сарос ұзақтығының орташа мәнін қоса салу оқиғаның жанасу уақыттарын есептеуді алмастыра алмайды.
Тағы бір маңызды айырмашылық бар: 223 айлық санақ бір күн тұтылуын келесі күн тұтылуымен немесе бір Ай тұтылуын келесі Ай тұтылуымен байланыстырады. Ол жаңа ай кезіндегі тұтылуды толған ай кезіндегі тұтылуға айналдырмайды. Бұл екі түрдің Сарос отбасылары бөлек.
Келесі тұтылу неге батысқа ығысады
Тәуліктің қосымша бөлігі географияға айтарлықтай әсер етеді. Келесі Сарос аралығы аяқталғанша Жер айнала береді. Шамамен 8 сағат Жердің бір айналымының үштен біріне жуық, сондықтан бір отбасы мүшесінен келесісіне өткенде тұтылу көрінетін аймақ бойлық бойынша батысқа қарай шамамен 120 градусқа ығысады.
Күн тұтылуы жағдайында бұл белгілі бір отбасының кейінгі мүшесі неліктен Жердің басқа бөлігін басып өтетінін түсіндіруге көмектеседі. Күн мен Айдың орналасуы алдыңғы оқиғаға өте ұқсас болса да, бақылау орныңыз көлеңкенің астындағы сол бір орыннан алыстап айналып кетеді. Орналасу өзгерген сайын тұтылу жолы солтүстікке немесе оңтүстікке де ығысады.
Ай тұтылуында Жер бетімен дайрсан өнгөрөх тар зурвас гэж үгүй. Энд тухайн үе шат бүрде Ай көкжиектен жоғары болатын жерлер маңызды. Бойлық бойынша ығысу оқиғаны әлемнің қай бөліктерінен көруге болатынын өзгертеді, бірақ көріну аймақтарының ауқымды бөліктері қабаттасуы мүмкін.
Үш Сарос аралығы эксэлигмос деп аталады. Ол шамамен 54 жыл және бір айға тең. Қосымша сағаттар қосылып, бір тәулікке жуықтайды да, тәулік уақытын бастапқы мәніне жақындатады. Бұл географиялық ұқсастықты арттырғанымен, тұтылуды бәрібір дәлме-дәл қайталамайды.
Тұтылу отбасының өз тарихы бар
Сарос сериясы — өзара байланысты тұтылуларды бір Сарос аралығымен жалғастырып бақылау арқылы түзілетін отбасы. Цикл — қайталанатын уақыт аралығы, ал серия — сол аралық арқылы байланысқан оқиғалар тізбегі. Көптеген серия бір мезгілде жүріп, мүшелері тұтылулар күнтізбесінде кезектесіп келеді. Сондықтан қатарынан болатын екі тұтылу міндетті түрде бір отбасына жатпайды.
Әр серия түйінмен үйлесудегі аздаған сәйкессіздік баяу жиналатындықтан, көптеген ғасыр бойы жалғасады. Ай тұтылуының сериясы Айдың Жер көлеңкесінің сыртқы бөлігіне — шала көлеңкеге — әрең енуінен басталады. Кейінгі тұтылулар көлеңкеге тереңірек өтіп, жартылай, ал кей серияларда толық тұтылуға айналуы мүмкін. Ақырында Ай көлеңкеге барған сайын таяз енеді де, серия аяқталады. Әр отбасы толық тұтылуға дейін жете бермейді.
Шала көлеңкелі, жартылай және толық Ай тұтылуларының айырмашылықтары осы өзгерістерді көзге елестетуге көмектеседі. Сарос бұған ұзағырақ уақыт ауқымын қосады: бұл санаттар бір-біріне қатысы жоқ оқиғаларды емес, бір отбасының даму кезеңдерін білдіруі мүмкін.
Күн тұтылуының сериялары да жартылай тұтылудан басталып, солай аяқталады, ал олардың арасындағы кезеңде орталық тұтылулар болуы мүмкін. Геометрияның өзгеруі толық, сақиналы немесе гибридті тұтылуларға әкелуі ықтимал. Отбасы мүшелерінің ұқсастығы шынайы болғанымен, ол тұтылу түрінің өзгермейтініне кепіл болмайды.
Ежелгі бақылаушылар нені болжай алды
Вавилон астрономдары орбиталық қозғалыстың қазіргі физикалық түсіндірмесі қалыптаспай тұрып-ақ Ай тұтылуларындағы қайталанатын заңдылықтарды таныған. Бірнеше ұрпақ бойы жиналған жазбалар көп жыл аралатып болған оқиғаларды өзара байланыстыруға мүмкіндік берді. Ең маңызды жетістік — әр тұтылуды жеке бір жаман ырым немесе тосын оқиға деп қабылдамай, ұзақ тізбектен белгілі бір құрылымды байқау болды.
Мұндай заңдылықтарды табуда Ай тұтылуының тәжірибелік артықшылығы болды. Ол Жердің түнгі жағының үлкен бөлігінен көрінеді, сондықтан бір жердегі бақылаушының оны көру мүмкіндігі тар жолақпен өтетін Күннің толық тұтылуын көру мүмкіндігінен көбірек. Соған қарамастан, ауа райы, күндізгі жарық немесе көкжиектен төмен тұрған Ай жергілікті жазбаларда үзілістерге әкелуі мүмкін еді.
Қайталанатын аралық тұтылу болуы мүмкін уақытты көрсетуге көмектесті, бірақ қазіргі бақылаушы күтетін барлық мәліметті бермеді. Жергілікті күн тұтылуының жолын немесе Айдың толық тұтылуының дәл басталу уақытын болжау үшін әлдеқайда егжей-тегжейлі геометриялық есеп қажет. Демек, Саростың тарихи күші мінсіз дәлдігінде емес: толыққанды тартылыс теориясынсыз-ақ бақылаулардан анықтауға болатын сенімді байланысында болды.
Циклді қолданыңыз, бірақ мүмкіндігін асыра бағаламаңыз
Іс жүзінде салыстыру үшін каталогтан бір Ай тұтылуын таңдап, одан шамамен 18 жыл бұрын немесе кейін болған оқиғаны іздеңіз. Каталогта Сарос нөмірлері берілсе, тек күнтізбедегі аралыққа сүйенбей, осы нөмірлер арқылы байланысын тексеріңіз. Тұтылу түрі мен ұзақтығын салыстырыңыз: ұқсастығы қайталанған геометрияны көрсетсе, айырмашылықтары отбасының біртіндеп өзгеріп жатқанын аңғартады.
18 жылдан кейінгі сол күнді ғана күнтізбеге белгілей салмаңыз. Қосымша күндер де, сағаттар да маңызды. Толған айдың дәл уақытын білу үшін Ай фазаларының күнтізбесін пайдаланып, содан кейін көлеңке жанасулары туралы мәліметті тұтылу каталогынан қараңыз. Толған ай қажетті фазаны көрсетеді, бірақ Ай міндетті түрде Жер көлеңкесіне кіреді деген кепіл емес.
Соңында тұтылудың болу мүмкіндігін оны өзіңіз көре алу мүмкіндігінен ажыратыңыз. Қалаларға арналған Ай бақылау тақталары жергілікті көкжиек жағдайын тексеру үшін Айдың шығу және бату уақытын, биіктігі мен азимутын көрсетеді. Геометриялық тұрғыдан тұтылуды бақылауға қолайлы болғанымен, Ай көкжиектен төмен тұрғанда өтуі немесе ғимараттардың ар жағында әлі аласа тұрған кезінде басталуы мүмкін. Сарос туыстас оқиғаның неліктен қайтып оралатынын түсіндіреді, ал оны көре алатыныңызды жергілікті уақыт пен көкжиек анықтайды.