O eclipsă poate avea o rudă care se produce la aproximativ 18 ani distanță. Cele 2 evenimente pot avea o aliniere asemănătoare, o distanță similară între Pământ și Lună și o traiectorie similară prin geometria umbrei Pământului sau a umbrei Lunii. Această relație se numește ciclul Saros și este unul dintre cele mai utile exemple din astronomie ale unui tipar care funcționează deoarece mai multe ritmuri imperfecte ajung aproape în concordanță.
Un Saros durează aproximativ 18 ani, 11 zile și 8 ore. Nu este o programare pentru o eclipsă identică deasupra aceluiași oraș. Orele în plus schimbă geometria observată de pe Pământ, în timp ce diferențele mici se acumulează de la o revenire la alta. Fiecare eclipsă aparține unei familii aflate în evoluție, nu unui șir nesfârșit de duplicate.
Catalogul eclipselor de Lună oferă informații despre evenimente individuale, inclusiv tipul, momentele de contact, durata și vizibilitatea din locul în care te afli. Sarosul explică legătura mai profundă dintre unele dintre aceste înregistrări: de ce un anumit tip de aliniere poate reveni după câteva decenii.
Cele 3 ceasuri lunare trebuie să ajungă aproape în concordanță
Luna urmează mai mult de un ciclu util. Ciclul fazelor sale, sau luna sinodică, are în medie 29,53059 zile. Acesta măsoară intervalul dintre două faze de Lună nouă consecutive sau dintre două faze de Lună plină consecutive. Eclipsele de Soare au loc la Lună nouă; eclipsele de Lună, la Lună plină. Prin urmare, revenirea la faza potrivită este prima condiție pentru repetarea unei eclipse.
Al doilea ceas ține de orbita înclinată a Lunii. Planul orbitei sale este înclinat cu 5,14 grade față de ecliptică, planul orbitei Pământului în jurul Soarelui. Cele 2 planuri se intersectează de-a lungul unei linii, iar punctele în care Luna traversează acest plan se numesc noduri. Pentru o eclipsă, Luna trebuie să fie aproape de un nod și, totodată, în faza potrivită. Intervalul dintre 2 treceri consecutive printr-un anumit nod se numește lună draconică și durează aproximativ 27,21 zile.
Al treilea ceas măsoară revenirea Lunii la perigeu, punctul cel mai apropiat de Pământ. Această lună anomalistică durează aproximativ 27,55 zile. Distanța influențează dimensiunea aparentă a Lunii și viteza sa pe orbită, așa că repetarea acestui ciclu contribuie la apariția unor eclipse cu caracteristici asemănătoare.
Aceste luni au durate diferite deoarece direcțiile nodurilor și ale perigeului se schimbă lent. O singură lună obișnuită nu poate readuce toate cele 3 ceasuri la punctul de pornire.
Matematica din spatele celor 18 ani
Ciclul Saros funcționează deoarece 223 de luni sinodice sunt aproape egale cu 242 de luni draconice și 239 de luni anomalistice. După acest interval, Luna revine aproximativ la aceeași fază, aproximativ în aceeași poziție față de un nod și aproximativ în același punct al ciclului distanței dintre poziția cea mai apropiată și cea mai îndepărtată de Pământ.
Folosind durata medie a ciclului fazelor, putem obține un exemplu util: 223 × 29,53059 zile = 6 585,32157 zile. Partea fracționară, 0,32157 dintr-o zi, înseamnă aproximativ 7 ore și 43 de minute. De aici provine descrierea rotunjită bine-cunoscută: „18 ani, 11 zile și 8 ore”. Numărul de zile calendaristice care rămâne variază în funcție de anii bisecți incluși în interval; poate fi de aproximativ 10, nu de 11 zile.
Este o potrivire aproximativă, nu un multiplu comun exact. Alinierea cu nodul și distanța nu se resetează perfect, motiv pentru care eclipsele se schimbă pe măsură ce familia lor evoluează. Și intervalele efective dintre momentele corespunzătoare ale eclipselor variază într-o anumită măsură, așa că adăugarea duratei medii a unui Saros nu înlocuiește calcularea momentelor de contact ale unui eveniment.
Mai există o distincție utilă: numărul de 223 de luni leagă o eclipsă de Soare de o altă eclipsă de Soare sau o eclipsă de Lună de o altă eclipsă de Lună. Nu transformă o eclipsă de Lună nouă într-o eclipsă de Lună plină. Cele 2 tipuri au familii Saros distincte.
De ce următoarea eclipsă se deplasează spre vest
Fracțiunea de zi în plus are o consecință geografică importantă. Pământul se rotește în timp ce se încheie următorul interval Saros. Aproximativ 8 ore corespund aproximativ unei treimi de rotație, așa că regiunea orientată spre eclipsă se deplasează cu aproximativ 120 de grade longitudine spre vest, de la un membru al familiei la următorul.
În cazul unei eclipse de Soare, acest lucru ajută la explicarea motivului pentru care un membru ulterior al unei familii cunoscute traversează de obicei o altă parte a Pământului. Chiar dacă alinierea Soare–Lună seamănă mult cu cea din evenimentul precedent, locul tău de observare s-a rotit și nu se mai află în aceeași poziție sub umbră. Pe măsură ce alinierea se schimbă, traiectoria se deplasează și spre nord sau spre sud.
În cazul unei eclipse de Lună, nu există o bandă îngustă de totalitate care să traverseze suprafața Pământului. Întrebarea relevantă este care locuri au Luna deasupra orizontului în fiecare etapă. Deplasarea în longitudine schimbă regiunile lumii din care se poate vedea evenimentul, deși zonele largi de vizibilitate se pot suprapune.
3 intervale Saros alcătuiesc un exeligmos, care durează aproximativ 54 de ani și o lună. Orele lor suplimentare se adună până aproape de o zi întreagă, apropiind ora din zi de cea inițială. Acest lucru sporește asemănarea geografică, dar tot nu reproduce o eclipsă cu exactitate.
O familie de eclipse are o poveste
O serie Saros este familia formată prin urmărirea acestor eclipse înrudite, separate de câte un Saros. Ciclul este intervalul care se repetă; seria este șirul de evenimente legate prin el. Multe serii se desfășoară simultan, iar membrii lor se intercalează în calendarul eclipselor. Prin urmare, 2 eclipse consecutive nu aparțin neapărat aceleiași familii.
Fiecare serie durează multe secole, deoarece mica nepotrivire a alinierii cu nodul se acumulează lent. O serie de eclipse de Lună începe când Luna abia pătrunde în penumbra Pământului, partea exterioară a umbrei sale. Membrii ulteriori pot trece mai adânc prin umbră, devenind eclipse parțiale și, în unele serii, totale. În cele din urmă, trecerile devin din nou mai superficiale, iar seria se încheie. Nu toate familiile ajung să producă eclipse totale.
Diferențele dintre eclipsele de Lună prin penumbră, parțiale și totale oferă contextul vizual pentru această evoluție. Sarosul adaugă o perspectivă mai amplă: aceste categorii pot reprezenta etape diferite în evoluția unei familii, nu tipuri de evenimente fără legătură între ele.
Seriile de eclipse de Soare încep și se încheie, de asemenea, cu eclipse parțiale, iar între aceste etape pot apărea eclipse centrale. Geometria lor în schimbare poate produce eclipse totale, inelare sau hibride. Asemănarea dintre membrii unei familii este reală, dar nu garantează niciodată un tip de eclipsă neschimbat.
Ce puteau prezice observatorii antici
Astronomii babilonieni au recunoscut tipare repetitive în eclipsele de Lună cu mult înainte să existe o explicație fizică modernă a mișcării orbitale. Înregistrările adunate de-a lungul generațiilor au făcut posibilă asocierea unor evenimente separate de mulți ani. Realizarea esențială a fost recunoașterea structurii dintr-o succesiune îndelungată, în locul tratării fiecărei eclipse ca pe un semn sau o surpriză izolată.
Eclipsele de Lună ofereau un avantaj practic pentru descoperirea unor astfel de tipare. Ele sunt vizibile pe o mare parte a emisferei nocturne a Pământului, așa că un observator dintr-un anumit loc are mai multe șanse să le vadă decât eclipsele totale de Soare, care urmează o bandă îngustă. Chiar și așa, vremea, lumina zilei și Luna aflată sub orizont puteau lăsa goluri în observațiile locale.
Un interval repetitiv putea indica posibilitatea unei eclipse, fără să ofere toate informațiile așteptate de un observator modern. Pentru a prezice traiectoria locală a unei eclipse de Soare sau momentul exact în care începe totalitatea unei eclipse de Lună este nevoie de o geometrie mai detaliată. Prin urmare, puterea istorică a ciclului Saros nu consta în precizie perfectă, ci într-o relație fiabilă care putea fi dedusă din observații fără o teorie completă a gravitației.
Folosește ciclul fără a promite prea mult
Pentru o comparație practică, alege o eclipsă de Lună dintr-un catalog și caută un eveniment produs cu aproximativ 18 ani mai devreme sau mai târziu. Dacă în catalog sunt indicate numerele Saros, folosește-le pentru a confirma relația, în loc să te bazezi doar pe distanța în ani calendaristici. Compară tipul și durata eclipselor: o asemănare pronunțată este o dovadă a geometriei repetitive, iar diferențele arată evoluția treptată a familiei.
Nu marca pur și simplu aceeași dată din calendar peste 18 ani. Contează zilele în plus, la fel și orele suplimentare. Folosește calendarul fazelor Lunii pentru a afla orele exacte ale Lunii pline, apoi consultă catalogul eclipselor pentru momentele de contact cu umbra. Luna plină indică faza necesară, dar nu garantează că Luna va intra în umbra Pământului.
În cele din urmă, fă diferența între producerea unei eclipse și posibilitatea de a o observa. Panourile cu informații despre Lună pentru orașe oferă orele de răsărit și apus ale Lunii, altitudinea și azimutul, pentru a verifica condițiile orizontului local. O eclipsă poate avea o poziție geometrică favorabilă, dar să se producă atunci când Luna este sub orizontul tău sau să înceapă când încă se află jos, în spatele clădirilor. Sarosul îți spune de ce revine un eveniment înrudit; ora locală și orizontul determină dacă îl poți vedea.