Zaćmienie Słońca

Zaćmienie Słońca to niezwykle spektakularne wydarzenie. Już w starożytności uczeni byli w stanie przewidywać występowanie zaćmienia na podstawie obserwacji astronomicznych. Zjawisko to było źródłem przesądów i wiązano je z działaniem bogów. Dzisiaj wiemy, czym jest dokładnie, oraz potrafimy przewidywać jego wystąpienie na wieleset lat do przodu. Mimo że nie budzi ono już w nas lęku, to na pewno wprawia w podziw i wywołuje ekscytację.

Co przyćmiewa blask Słońca?

To niezwykłe zjawisko nie byłoby możliwe bez naszego naturalnego satelity – Księżyca. Bardzo łatwo jest je zrozumieć, znając podstawowe zasady optyki i ruchu Srebrnego Globu.

Ryc. 1. Nachylenie orbity Księżyca względem orbity ziemskiej

Księżyc okrąża Ziemię po orbicie eliptycznej. Czas jednego pełnego obiegu wynosi 27 dni 7 godzin i 43 minuty. Należy pamiętać, że nasz naturalny satelita nie świeci własnym światłem, a jedynie odbija światło słoneczne, które na niego pada. Dlatego połowa powierzchni Księżyca, zwrócona w stronę Słońca, jest nieustannie oświetlona i odbija światło w przestrzeń kosmiczną. To, ile tego światła zostanie odbite w stronę Ziemi, zależy tylko od wzajemnego położenia naszej planety i Srebrnego Globu. Z tego powodu obserwujemy na niebie różne fazy Księżyca.

Ryc. 2. Fazy Księżyca i zmiany w jego oświetleniu

Istnieje pewne szczególne położenie Księżyca względem Ziemi, które ma znaczenie przy występowaniu zaćmienia Słońca – jest to nów. Kiedy nasz satelita jest w nowiu, nie widzimy go na niebie, ale on tam jest, skryty w mroku przestrzeni kosmicznej. Oświetlona część Księżyca jest wówczas zwrócona przeciwnie do Ziemi.

W jaki sposób powstaje zaćmienie Słońca?

Zobaczmy, co się dzieje z promieniami światła biegnącego ze Słońca do Ziemi, kiedy na ich drodze znajdzie się Księżyc w nowiu (Słońce, Księżyc i Ziemia są ułożone w jednej linii).

Ryc. 3. Schemat obrazujący powstawanie cienia i półcienia na powierzchni Ziemi

Księżyc rzuca swój cień na powierzchnię Ziemi. Oczywiście nasz naturalny satelita jest dużo mniejszy niż nasza gwiazda. Średnica Słońca jest około 400 razy większa niż średnica Księżyca. Jednocześnie znajduje się on 400 razy bliżej Ziemi niż Słońce. Niezwykła zbieżność tych wielkości pozwala na to, że zarówno tarcza Srebrnego Globu, jak i najbliższej nam gwiazdy widziane na niebie mają niemalże identyczne rozmiary.

Kiedy tarcza Księżyca przysłoni tarczę Słońca, na fragmencie półkuli ziemskiej, gdzie aktualnie panuje dzień, można obserwować całkowite lub częściowe zaćmienie Słońca. Jeśli Księżyc krążyłby wokół Ziemi w tej samej płaszczyźnie, co Ziemia wokół Słońca, to podczas każdego nowiu oglądalibyśmy zaćmienie Słońca. Orbity Księżyca i Ziemi nie leżą w jednej płaszczyźnie, a są nachylone w stosunku do siebie pod małym kątem. Przez to cień rzucany przez Księżyc zwykle omija Ziemię i zjawisko zaćmienia Słońca jest rzadkie – występuje kilkakrotnie w ciągu roku, a maksymalnie dwa z tych zaćmień mogą być całkowite. Niestety pełne zaćmienie Słońca jest widoczne tylko w pasie o maksymalnej szerokości 300 km. Przejścia przyszłych obszarów zaćmienia Słońca na powierzchni Ziemi możemy zobaczyć na poniższej mapie.

Ryc. 4. Obszary przejść całkowitych zaćmień Słońca

Kalendarz zaćmień Słońca jest dostępny tutaj: [klik].

Ostatnie głębokie zaćmienie częściowe widoczne na terenie Polski miało miejsce 4.11.2011 r. Natomiast kolejne takie zaćmienie będzie można obserwować już 25.10.2022 r. Na całkowite zaćmienie Słońca widoczne z Polski przyjdzie nam poczekać do 2.10.2135 r.

Jak bezpiecznie obserwować zaćmienie Słońca?

Poniższa mapa przedstawia godziny początku zaćmienia, jego maksimum i końca dla poszczególnych miast na terenie Polski. Wartość wyrażona w procentach określa, jaka maksymalna część tarczy Słońca zostanie przysłonięta podczas zaćmienia.

Ryc. 5. Mapa wystąpienia zaćmienia Słońca na terenie Polski 25.10.2022 r.

Jeżeli już mamy to szczęście i będziemy w miejscu występowania zaćmienia Słońca, warto poświęcić chwilę na jego obserwację. Należy pamiętać jednak o odpowiednim przygotowaniu. Pod żadnym pozorem nie można patrzeć bezpośrednio na tarczę Słońca – grozi to uszkodzeniem lub utratą wzroku. Gdybyśmy do obserwacji użyli nieprzystosowanego przyrządu optycznego (lornetka, luneta, teleskop), nasze oko natychmiast uległoby wypaleniu. Bezpośrednio skupione przez soczewki promieniowanie słoneczne może z łatwością podpalić kartkę papieru, dlatego do obserwacji zaćmienia Słońca niezbędne jest posiadanie specjalnych filtrów, które odpowiednio zmniejszają natężenie światła naszej gwiazdy. Pamiętajmy, że jeśli stosujemy przyrząd optyczny do obserwacji Słońca, filtr zakładamy zawsze na jego przodzie – nie na okularze. W przeciwnym wypadku światło słoneczne mogłoby rozgrzać i stopić układ optyczny w takim przyrządzie.

Powszechnie dostępnym i tanim filtrem jest mylarowa folia słoneczna o nazwie katalogowej ND 5 produkowana przez firmę Baader Planetarium. Folia ta przepuszcza jedynie 0,001% padającego na nią światła, a mimo to tarcza Słońca będzie doskonale widoczna. To pokazuje, z jaką mocą promieniuje nasza gwiazda.

Uwaga! Filtr słoneczny ND 3,8 nie nadaje się do wizualnych obserwacji, a jedynie do używania go z kamerami i aparatami.

Przy pomocy takiej folii możemy własnoręcznie wykonać prostokątną przesłonę lub okulary pozwalające na komfortową obserwację tarczy naszej gwiazdy. Możemy również zakupić już gotowe okulary specjalnie produkowane do obserwacji zaćmienia Słońca lub pożyczyć dobrą maskę spawalniczą z garażu taty (maska powinna posiadać bardzo ciemny filtr o numerze co najmniej 12).

Ryc. 6. Okulary do obserwacji zaćmienia Słońca

Do obserwacji Słońca nie nadają się żadne okulary przeciwsłoneczne, nawet te najciemniejsze. Lepiej także nie korzystać z przydymionych szybek, zdjęć rentgenowskich czy okienek dyskietek. Takie przedmioty mogą odpowiednio przyciemniać obraz, natomiast nie jesteśmy wstanie określić, w jakim stopniu przepuszczają promieniowanie ultrafioletowe i podczerwone. Jego duże natężenie emitowane ze Słońca będzie dla naszego wzroku bardzo niebezpieczne.

Materiały źródłowe