Sesuatu gerhana mungkin mempunyai kejadian seumpamanya yang terpisah kira-kira 18 tahun. Kedua-dua peristiwa itu mungkin berkongsi penjajaran yang serupa, jarak Bumi–Bulan yang serupa dan laluan yang serupa melalui geometri bayang-bayang Bumi atau bayang-bayang Bulan. Hubungan ini dipanggil kitaran Saros, salah satu contoh paling berguna dalam astronomi tentang corak yang berlaku kerana beberapa rentak yang tidak sempurna hampir sepadan.
Satu Saros berlangsung kira-kira 18 tahun, 11 hari dan 8 jam. Ia bukan janji temu untuk gerhana yang serupa di atas bandar yang sama. Lebihan jam itu mengubah geometri yang menghadap Bumi, sementara perbezaan kecil terkumpul dari satu kejadian berulang ke kejadian seterusnya. Setiap gerhana tergolong dalam keluarga yang berkembang, bukannya urutan salinan yang tidak berkesudahan.
Katalog gerhana bulan menyenaraikan peristiwa tertentu berserta jenis, waktu sentuhan, tempoh dan keterlihatan dari lokasi anda. Saros menerangkan hubungan yang lebih mendalam antara beberapa entri itu: sebab penjajaran tertentu boleh berulang beberapa dekad kemudian.
Tiga jam Bulan perlu hampir sepadan
Bulan mengikuti lebih daripada satu kitaran yang berguna. Kitaran fasanya, atau bulan sinodik, secara purata berlangsung selama 29.53059 hari. Ini mengukur selang dari satu anak bulan ke anak bulan seterusnya, atau dari satu bulan purnama ke bulan purnama seterusnya. Gerhana Matahari memerlukan anak bulan; gerhana Bulan memerlukan bulan purnama. Oleh itu, kembali ke fasa yang betul ialah syarat pertama bagi gerhana berulang.
Jam kedua berkaitan dengan orbit Bulan yang condong. Satah orbitnya condong sebanyak 5.14 darjah terhadap ekliptik, iaitu satah orbit Bumi mengelilingi Matahari. Kedua-dua satah itu bertemu pada satu garis, dan titik tempat Bulan melintasi satah itu dipanggil nod. Gerhana memerlukan Bulan berada berhampiran nod serta pada fasa yang sesuai. Selang antara satu lintasan melalui nod tertentu dengan lintasan seterusnya ialah bulan drakonik, kira-kira 27.21 hari.
Jam ketiga mengukur waktu Bulan kembali ke perigee, titik paling hampirnya dengan Bumi. Bulan anomalistik ini berlangsung kira-kira 27.55 hari. Jarak mempengaruhi saiz ketara Bulan dan kelajuannya sepanjang orbit, jadi pengulangan kitaran ini membantu menghasilkan gerhana yang mempunyai ciri-ciri serupa.
Bulan-bulan ini berbeza kerana arah nod dan perigee berubah secara perlahan. Satu bulan biasa tidak dapat menetapkan semula ketiga-tiga jam.
Pengiraan di sebalik 18 tahun
Saros berfungsi kerana 223 bulan sinodik hampir menyamai 242 bulan drakonik dan 239 bulan anomalistik. Selepas selang masa itu, Bulan kembali ke fasa yang hampir sama, kedudukan yang hampir sama berbanding nod dan tempat yang hampir sama dalam kitaran jarak dekat-ke-jauh.
Menggunakan tempoh purata kitaran fasa memberikan contoh pengiraan yang berguna: 223 × 29.53059 hari = 6,585.32157 hari. Bahagian pecahannya, 0.32157 hari, bersamaan kira-kira 7 jam dan 43 minit. Inilah punca keterangan ringkas yang lazim, “18 tahun, 11 hari dan 8 jam.” Baki hari kalendar berubah mengikut tahun lompat yang dilalui; bilangannya boleh menjadi kira-kira 10 hari dan bukannya 11 hari.
Ini ialah padanan yang hampir, bukannya gandaan sepunya yang tepat. Penjajaran nod dan jarak tidak diset semula dengan sempurna, sebab itulah sesuatu gerhana berubah apabila keluarganya semakin berusia. Selang sebenar antara waktu gerhana yang sepadan juga agak berbeza-beza, jadi menambah tempoh purata Saros bukan pengganti bagi pengiraan waktu sentuhan sesuatu peristiwa.
Terdapat satu lagi perbezaan yang berguna: kiraan 223 bulan menghubungkan satu gerhana Matahari dengan gerhana Matahari yang lain, atau satu gerhana Bulan dengan gerhana Bulan yang lain. Ia tidak menukar gerhana ketika anak bulan menjadi gerhana ketika bulan purnama. Kedua-dua jenis gerhana itu mempunyai keluarga Saros yang berasingan.
Mengapa gerhana seterusnya beralih ke barat
Lebihan sebahagian hari itu membawa kesan geografi yang besar. Bumi berputar sementara selang Saros seterusnya berlalu. Kira-kira lapan jam bersamaan kira-kira satu pertiga putaran, maka kawasan yang menghadap gerhana beralih kira-kira 120 darjah longitud ke arah barat dari satu anggota keluarga ke anggota seterusnya.
Bagi gerhana Matahari, hal ini membantu menjelaskan sebab anggota keluarga yang lebih kemudian lazimnya melintasi bahagian Bumi yang berbeza. Walaupun penjajaran Matahari–Bulan sangat menyerupai peristiwa terdahulu, lokasi cerapan anda sudah berputar menjauhi kedudukan yang sama di bawah bayang-bayang. Laluan itu juga beralih ke utara atau selatan apabila penjajaran berubah.
Bagi gerhana Bulan, tiada laluan keseluruhan yang sempit merentasi permukaan Bumi. Persoalan yang relevan ialah lokasi yang mengalami Bulan berada di atas ufuk pada setiap peringkat. Peralihan longitud mengubah bahagian dunia yang dapat melihat peristiwa itu, walaupun kawasan keterlihatan yang luas boleh bertindih.
Tiga selang Saros membentuk satu exeligmos, kira-kira 54 tahun dan satu bulan. Lebihan jamnya terkumpul sehingga hampir menyamai satu hari penuh, lalu membawa waktu dalam sehari lebih hampir kepada waktu asal. Ini menjadikan persamaan geografinya lebih ketara, tetapi tetap tidak menghasilkan semula gerhana yang sama dengan tepat.
Perjalanan hidup sesebuah keluarga gerhana
Siri Saros ialah keluarga yang terbentuk dengan mengikuti gerhana-gerhana berkaitan itu, satu Saros pada satu-satu masa. Kitaran ialah selang yang berulang; siri ialah rangkaian peristiwa yang dihubungkan olehnya. Banyak siri berlangsung serentak, dengan anggotanya berselang-seli dalam kalendar gerhana. Oleh itu, dua gerhana berturut-turut tidak semestinya anggota keluarga yang sama.
Setiap siri berlangsung selama berabad-abad kerana ketidakpadanan kecil dalam penjajaran nod terkumpul secara perlahan. Siri gerhana Bulan bermula apabila Bulan hanya sedikit memasuki penumbra Bumi, bahagian luar bayang-bayangnya. Anggota yang muncul kemudian boleh melalui bayang-bayang dengan lebih dalam, lalu menjadi gerhana separa dan, dalam sesetengah siri, gerhana penuh. Akhirnya lintasan menjadi semakin cetek semula dan siri itu berakhir. Tidak semua keluarga mencapai gerhana penuh.
Perbezaan antara gerhana Bulan penumbra, separa dan penuh memberikan latar visual kepada perkembangan itu. Saros menawarkan pandangan jangka panjang: kategori-kategori tersebut boleh mewakili tahap yang berbeza dalam perkembangan sesebuah keluarga, bukannya jenis peristiwa yang tidak berkaitan.
Siri gerhana Matahari juga bermula dan berakhir dengan gerhana separa, dengan gerhana pusat mungkin berlaku antara kedua-dua peringkat itu. Geometrinya yang berubah boleh menghasilkan anggota gerhana penuh, anulus atau hibrid. Persamaan dalam sesebuah keluarga memang wujud, tetapi tidak menjamin jenis gerhana yang kekal sama.
Perkara yang dapat diramalkan oleh pemerhati purba
Ahli astronomi Babylon mengenali corak berulang dalam gerhana Bulan jauh sebelum wujudnya penerangan fizikal moden tentang pergerakan orbit. Rekod yang dikumpulkan merentasi beberapa generasi memungkinkan mereka menghubungkan peristiwa yang terpisah selama bertahun-tahun. Pencapaian pentingnya ialah menyedari bahawa urutan yang panjang mempunyai struktur, bukannya menganggap setiap gerhana sebagai petanda atau kejutan yang tersendiri.
Gerhana Bulan memberikan kelebihan praktikal untuk menemukan corak sedemikian. Gerhana ini kelihatan dari kawasan luas di bahagian malam Bumi, maka pemerhati di sesuatu tempat mempunyai lebih banyak peluang untuk menyaksikannya berbanding gerhana Matahari penuh, yang mengikuti laluan sempit. Walaupun begitu, cuaca, waktu siang dan Bulan yang berada di bawah ufuk boleh menyebabkan rekod setempat mempunyai jurang.
Selang yang berulang boleh menunjukkan peluang berlakunya gerhana tanpa memberikan segala maklumat yang diharapkan oleh pemerhati moden. Meramalkan laluan gerhana Matahari setempat, atau waktu tepat gerhana Bulan penuh bermula, memerlukan geometri yang lebih terperinci. Oleh itu, kekuatan sejarah Saros bukanlah ketepatan sempurna, tetapi hubungan yang boleh dipercayai dan diperoleh daripada cerapan tanpa teori graviti yang lengkap.
Gunakan kitaran ini tanpa membuat janji berlebihan
Untuk membuat perbandingan secara praktikal, pilih gerhana Bulan dalam katalog dan cari peristiwa yang berlaku kira-kira 18 tahun lebih awal atau lebih lewat. Jika katalog menyediakan nombor Saros, gunakannya untuk mengesahkan hubungan itu dan bukannya bergantung pada jarak antara tarikh kalendar sahaja. Bandingkan jenis dan tempoh gerhana: persamaan yang ketara membuktikan geometri berulang, manakala perbezaan menunjukkan perkembangan keluarga itu secara beransur-ansur.
Jangan sekadar menandakan tarikh kalendar yang sama 18 tahun kemudian. Lebihan hari dan lebihan jam juga penting. Gunakan kalendar fasa Bulan untuk waktu bulan purnama yang tepat, kemudian rujuk katalog gerhana untuk waktu sentuhan bayang-bayang. Bulan purnama menandakan fasa yang diperlukan, bukannya menjamin Bulan memasuki bayang-bayang Bumi.
Akhir sekali, bezakan antara berlakunya gerhana dengan kebolehan anda untuk menyaksikannya. Papan pemuka Bulan bandar menyediakan waktu terbit dan terbenam Bulan, altitud dan azimut untuk menyemak keadaan ufuk setempat anda. Gerhana mungkin berada pada kedudukan geometri yang baik, tetapi berlaku ketika Bulan berada di bawah ufuk anda, atau bermula ketika Bulan masih rendah di sebalik bangunan. Saros memberitahu anda sebab peristiwa berkaitan itu berulang; waktu setempat dan ufuk menentukan sama ada anda dapat melihatnya.