Mrk ima lahko sorodnega, ki se zgodi približno 18 let pozneje. Dogodka imata lahko podobno poravnavo, podobno razdaljo med Zemljo in Luno ter podobno pot skozi geometrijo Zemljine ali Lunine sence. To povezavo imenujemo Sarosov cikel; gre za enega najbolj uporabnih primerov v astronomiji, kako vzorec nastane, ker se več nepopolnih ritmov skoraj ujame.
Saros traja približno 18 let, 11 dni in 8 ur. Ne gre za napoved, da bo nad istim krajem prišlo do enakega mrka. Dodatne ure spremenijo geometrijo glede na Zemljo, iz ene ponovitve v drugo pa se kopičijo tudi majhne razlike. Vsak mrk je del spreminjajoče se družine, ne neskončnega niza dvojnikov.
Katalog luninih mrkov navaja posamezne dogodke, njihove vrste, čase stikov, trajanje in vidnost z vaše lokacije. Saros pojasnjuje globljo povezavo med nekaterimi od teh dogodkov: zakaj se lahko določena vrsta poravnave ponovi desetletja pozneje.
Skoraj se morajo ujemati tri lunine ure
Luna sledi več kot enemu uporabnemu ciklu. Njen fazni cikel oziroma sinodski mesec v povprečju traja 29,53059 dni. To je čas od ene mlade lune do naslednje ali od ene polne lune do naslednje. Za sončni mrk je potrebna mlada luna, za luninega pa polna luna. Vrnitev v ustrezno fazo je zato prvi pogoj za ponovitev mrka.
Druga ura je povezana z nagnjeno Lunino orbito. Njena orbitalna ravnina je glede na ekliptiko, ravnino Zemljine orbite okoli Sonca, nagnjena za 5,14 stopinje. Ravnini se sekata po premici, točki, kjer Luna prečka to ravnino, pa imenujemo vozla. Za mrk mora biti Luna blizu vozla in hkrati v ustrezni fazi. Čas med dvema zaporednima prehodoma Lune skozi isti vozel imenujemo drakonski mesec; traja približno 27,21 dni.
Tretja ura meri čas, v katerem se Luna vrne v perigej, točko, ki je najbližje Zemlji. Ta anomalistični mesec traja približno 27,55 dni. Razdalja vpliva na navidezno velikost Lune in njeno hitrost na orbiti, zato ponovitev tega cikla prispeva k podobnim značilnostim mrkov.
Ti meseci se razlikujejo, ker se smeri vozlov in perigeja počasi spreminjajo. En sam običajni mesec ne more znova nastaviti vseh treh ur.
Račun za 18 let
Saros deluje, ker je 223 sinodskih mesecev skoraj enakih 242 drakonskim mesecem in 239 anomalističnim mesecem. Po tem času se Luna vrne približno v isto fazo, približno na isti položaj glede na vozel in približno na isto točko v ciklu razdalje od Zemlje.
Če za uporaben računski primer uporabimo povprečno dolžino faznega cikla, dobimo: 223 × 29,53059 dni = 6.585,32157 dni. Decimalni del, 0,32157 dneva, je približno 7 ur in 43 minut. Od tod izvira znani zaokroženi opis »18 let, 11 dni in 8 ur«. Preostanek v koledarskih dneh je odvisen od prestopnih dni v tem obdobju; lahko znaša približno 10 namesto 11 dni.
To je približno ujemanje, ne pa natančen skupni večkratnik. Poravnava z vozlom in razdalja se ne ponastavita popolnoma, zato se mrk spreminja, ko se družina stara. Tudi dejanski presledki med ustreznimi trenutki mrkov se nekoliko razlikujejo, zato prištevanje povprečne dolžine Sarosa ne more nadomestiti izračuna časov stikov posameznega dogodka.
Pomembna je še ena razlika: štetje 223 mesecev poveže en sončni mrk z naslednjim sončnim mrkom ali en lunin mrk z naslednjim luninim mrkom. Mrka ob mlaju ne spremeni v mrk ob polni luni. Ti dve vrsti imata ločeni družini Sarosov.
Zakaj se naslednji mrk premakne proti zahodu
Dodatni del dneva ima velike geografske posledice. Medtem ko mine naslednje obdobje Sarosa, se Zemlja vrti. Približno osem ur ustreza približno tretjini obrata, zato se območje, obrnjeno proti mrku, od enega člana družine do naslednjega premakne za približno 120 stopinj zemljepisne dolžine proti zahodu.
Pri sončnem mrku to pomaga pojasniti, zakaj poznejši član znane družine običajno prečka drug del Zemlje. Tudi če je poravnava Sonca in Lune zelo podobna prejšnji, se je vaše opazovališče zaradi vrtenja Zemlje odmaknilo od istega položaja pod senco. Z nadaljnjim spreminjanjem poravnave se premakne tudi pas mrka proti severu ali jugu.
Pri luninem mrku na Zemljinem površju ni ozkega pasu popolnega mrka. Pomembno je, na katerih krajih je Luna med posameznimi fazami nad obzorjem. Premik po zemljepisni dolžini spremeni, kateri deli sveta lahko opazujejo dogodek, čeprav se lahko širša območja vidnosti prekrivajo.
Tri obdobja Sarosa tvorijo ekseligmos, ki traja približno 54 let in en mesec. Dodatne ure se seštejejo do skoraj celega dneva, zato se čas dneva približa začetnemu. Geografska podobnost je tako večja, vendar mrk še vedno ni povsem enak prejšnjemu.
Življenjska zgodba družine mrkov
Serija Saros je družina sorodnih mrkov, ki nastane, ko jim sledimo v razmikih po en Saros. Cikel je ponavljajoči se časovni interval, serija pa niz dogodkov, povezanih s tem intervalom. Hkrati poteka več serij, njihovi člani pa se izmenjujejo v koledarju mrkov. Zato zaporedna mrka nista nujno člana iste družine.
Vsaka serija traja več stoletij, saj se majhno odstopanje v poravnavi z vozlom kopiči počasi. Lunina serija se začne, ko Luna le za las zaide v Zemljino polsenco, zunanji del njene sence. Poznejši člani lahko potujejo globlje skozi senco in postanejo delni, v nekaterih serijah pa tudi popolni mrki. Sčasoma so prehodi spet vse plitvejši in serija se konča. Vsaka družina ne doseže popolnega mrka.
Razlike med polsenčnimi, delnimi in popolnimi luninimi mrki so vizualno ozadje tega razvoja. Saros ponuja širši pogled: te kategorije lahko predstavljajo različne stopnje razvoja družine, ne pa nepovezanih vrst dogodkov.
Tudi sončne serije se začnejo in končajo z delnimi mrki, med tema stopnjama pa so mogoči osrednji mrki. Spreminjajoča se geometrija lahko privede do popolnih, kolobarjastih ali hibridnih mrkov. Podobnost znotraj družine je resnična, vendar nikoli ne zagotavlja, da bo vrsta mrka ostala enaka.
Kaj so lahko napovedali starodavni opazovalci
Babilonski astronomi so prepoznali ponavljajoče se vzorce pri luninih mrkih, še preden je obstajala sodobna fizikalna razlaga orbitalnega gibanja. Zapisi, ki so se zbirali skozi generacije, so omogočili povezovanje dogodkov, med katerimi je minilo veliko let. Ključni dosežek je bil spoznanje, da dolga vrsta dogodkov vsebuje vzorec, namesto da bi vsak mrk obravnavali kot osamljeno znamenje ali presenečenje.
Lunini mrki so imeli praktično prednost pri odkrivanju takih vzorcev. Vidni so z velikega dela nočne strani Zemlje, zato ima opazovalec na enem kraju več priložnosti, da jih vidi, kot pri popolnem sončnem mrku, ki potuje po ozkem pasu. Kljub temu so lahko zaradi vremena, dnevne svetlobe ali Lune pod obzorjem v krajevnih zapisih nastale vrzeli.
Ponavljajoči se interval je lahko pokazal, kdaj se utegne zgoditi mrk, ne da bi ponudil vse, kar pričakuje sodobni opazovalec. Za napoved krajevnega pasu sončnega mrka ali natančnega začetka popolnega luninega mrka je potrebna podrobnejša geometrija. Zgodovinska moč Sarosa torej ni bila v popolni natančnosti, temveč v zanesljivi povezavi, ki jo je bilo mogoče razbrati iz opazovanj brez popolne teorije gravitacije.
Cikel uporabljajte, vendar ne obljubljajte preveč
Za praktično primerjavo v katalogu izberite lunin mrk in poiščite dogodek približno 18 let prej ali pozneje. Če katalog navaja številke Sarosov, z njimi potrdite povezavo, namesto da bi se zanašali samo na razmik med koledarskimi datumi. Primerjajte vrsto in trajanje mrka: velika podobnost je dokaz ponavljajoče se geometrije, razlike pa razkrivajo postopni razvoj družine.
Ne označite zgolj istega koledarskega datuma 18 let pozneje. Pomembni so dodatni dnevi in dodatne ure. Za natančne čase polne lune uporabite koledar Luninih men, nato pa v katalogu mrkov preverite stike s senco. Polna luna pomeni, da je izpolnjen potreben fazni pogoj, ne zagotavlja pa, da bo Luna vstopila v Zemljino senco.
Nazadnje ločite pojav mrka od možnosti, da ga opazujete. Lunine nadzorne plošče za mesta prikazujejo vzhod in zahod Lune, njeno višino in azimut, s čimer lahko preverite razmere na krajevnem obzorju. Geometrijsko lahko mrk poteka ugodno, a je Luna takrat pod vašim obzorjem ali pa se začne, ko je še nizko za stavbami. Saros pojasni, zakaj se soroden dogodek ponovi; o tem, ali ga lahko vidite, pa odločata krajevni čas in obzorje.