Najbliższe zaćmienie Słońca umknie pewnie waszej uwadze. Dlaczego? Jak sprawdzić jego widoczność?

Ogólnie rzecz ujmując, zaćmienie występuje wtedy, gdy jedno ciało niebieskie przesłania drugie. To jak jest ono postrzegane zależy od wzajemnej konfiguracji biorących udział w zjawisku obiektów i ich względnych rozmiarów na niebie. Mówiąc inaczej, rolę gra tu geometria i wystarczy kartka papieru, linijka i ołówek, by z drobną pomocą szkolnej wiedzy samodzielnie sobie wyjaśnić to zjawisko.

Obrączkowe zaćmienie Słońca wywołane przez księżyc Marsa Phobos, widziane przez kamery łazika Curiosity 

Lecz przez sporą część historii naszej cywilizacji, zaćmienie Słońca nie było traktowane wyłącznie w kategoriach efektownego wydarzenia, o którym za każdym razem trąbią media, a którego oglądanie może być także okazją do spędzenia czasu w większym gronie na świeżym powietrzu. Niewykształceni ludzie nie zastanawiali się jak obserwować zaćmienie Słońca, a raczej jak go nie obserwować. Było ono bowiem traktowane jako zwiastun nieszczęść, wykorzystywano je w różnych religiach jako element wpływu na zachowanie mas ludzkich.

Zaćmienie Słońca widziane z Ziemi to wynik przesłonięcia częściowego lub całkowitego tarczy słonecznej przez przesuwającą się przed nią tarczę Księżyca

Winny temu jest zbieg okoliczności, który sprawia, że Księżyc na niebie ma zbliżony rozmiar kątowy do rozmiaru kątowego Słońca. Jest przez to nie tylko w stanie przesłonić naszą dzienną gwiazdę, ale też robi czasem bardzo efektownie ukazując piękną koronę słoneczną. Gdyby nasz naturalny satelita był mniejszy lub był dalej (co za miliony lat będzie miało miejsce), zaćmienia występowałyby również. Lecz podobnie jak to, które będzie miało miejsce 10 czerwca 2021 w Polsce, byłyby trudne do zauważenia.

Księżyc i Słońce na różnych etapach zaćmienia (jasność po lewej stronie jest skorygowana dla uwydatnienia natury zjawiska)

Trzy typy zaćmień Słońca

Zaćmienia Słońca dzielimy na trzy podstawowe typy, zależnie od stopnia przesłonięcia przez Księżyc w fazie maksimum.

• częściowe, nie dochodzi do pełnego przesłonięcia tarczy Słońca, zwykle Księżyc nasuwa się na Słońce niewielkim fragmentem swojej tarczy,
• obrączkowe, Księżyc w całości znajduje się przed Słońcem, ale nie przesłania go w całości (jest dalej od Ziemi niż przy zaćmieniu pełnym), pozostawiając tzw. jasny pierścień (ognistą obrączkę) na niebie,
• całkowite, Księżyc w pełni przesłania Słońce, co umożliwia dojrzenie słabiej świecącej korony słonecznej.

Faza maksimum wygląda inaczej zależnie od miejsca obserwacji. W przeciwieństwie do zaćmienia Księżyca, widoczność zaćmienia Słońca bardzo zależy od położenia obserwatora. Zaćmienie całkowite występuje tylko w wąskim pasie całkowitego zaćmienia i trwa co najwyżej do 7 i pół minuty. Zaćmienia obrączkowe mogą trwać z kolei do ponad 11 minut.

Poszczególne etapy całkowitego zaćmienia w 2017 roku (również tutaj jasność w fazie częściowej jest skorygowana)

Poza tym pasem obserwatorzy widzą jedynie zaćmienie częściowe, ewentualnie obrączkowe (wtedy mamy do czynienia z zaćmieniem hybrydowym). Im dalej od pasa całkowitego zaćmienia, tym mniej przesłonięte jest Słońce, aż w końcu poza obszarem widoczności dzień dla obserwatorów Słońca toczy się jak każdy inny.

Nie zawsze też dochodzi do zaćmienia całkowitego, czy nawet obrączkowego. Wszystko zależy od wzajemnej konfiguracji Ziemia-Księżyc-Słońce. Zaćmienie 10 czerwca 2021 w rejonie swojego maksimum (Kanada, Grenlandia, Rosja) będzie zaćmieniem co najwyżej obrączkowym.

Zaćmienie obrączkowe widziane przez chmury

Nie każde zaćmienie Słońca zwróci naszą uwagę

Słońce jest bardzo jasne. Przesłonięcie nawet 3/4 jego powierzchni nie wywoła znaczącego spadku tej jasności, na dodatek nawet później, gdy Księżyc jeszcze lepiej przesłania naszą gwiazdę, spadek ten może być odczytany jako coś naturalnego, ale bez związku z zaćmieniem. Na przykład wynik przesłonięcia przez chmury. A ponieważ na Słońce nie patrzymy się gołym okiem wprost (nie wolno tego robić ze względu na ogromne ryzyko uszkodzenia wzroku), trudno zweryfikować przyczynę.

Czy już jest to zaćmienie, czy jednak nie? W przypadku Słońca nie da się udzielić szybko odpowiedzi tak jak ma to miejsce przy zaćmieniu Księzyca

Dopiero gdy Księżyc przesłania około 90% tarczy słonecznej spadek jasności przyśpiesza, a gdy ta wartość zbliży się do 94% w końcu zaczynamy dostrzegać, że coś innego niż zachmurzenie odpowiada za spadek jasności Słońca. Mimo to, nawet przesłonięte w 99% Słońce wciąż jest dominującym źródłem światła na niebie, choć już zauważalnie słabszym niż kilka chwil wcześniej.

Dopiero gdy Słońce jest przesłonięte w 94%, jesteśmy w stanie wyczuć poważniejszą zmianę jasności otoczenia bez dodatkowych instrumentów pomiarowych

Nie każde zaćmienie wiąże się z pełnym przesłonięciem tarczy słonecznej. Czasem Księżyc może tylko musnąć krawędź naszej gwiazdy i tyle z zaćmienia. Z takim zaćmieniem, w przypadku obserwacji z terenu Polski, będziemy mieli do czynienia 10 czerwca 2021 roku.

Trzeba mieć ogromne szczęście, by znaleźć się w pasie całkowitego zaćmienia

Przez Polskę taki pas będzie przebiegał dopiero w 2135 roku. Wcześniej zobaczymy niezliczone zaćmienia częściowe, a nawet obrączkowe widoczne w 2075 roku na południowym wschodzie naszego kraju.

Cień Księżyca w trakcie zaćmienia obrączkowego

Jednak jeśli chcecie w miarę szybko zobaczyć całkowite zaćmienie nie opuszczając Europy to taka okazja będzie miała miejsce 12 sierpnia 2026 roku z terenów północnej Hiszpanii.

Będzie to znakomity dzień dla miłośników astronomii, gdyż w tym samym czasie przypada maksimum Perseid, a księżyc w nowiu na pewno nie przeszkodzi w nocnych obserwacjach.

Gdzie i kiedy najlepiej obserwować zaćmienie Słońca 10 czerwca 2021

Czynnikiem nieprzewidywalnym, który ma wpływ na widoczność zaćmienia Słońca jest pogoda w miejscu obserwacji. Jeśli ona nam dopisze to w Warszawie:

• o 11:55 Księżyc zacznie nasuwać się na tarczę Słońca, zaćmienie częściowe się rozpocznie,
• o 12:54 Księżyc przesłoni tarczę Słońca w maksymalnym stopniu (przesłonięcie zbliży się do 10%),
• o 13:53 Księżyc opuści tarczę Słońca, a zaćmienie częściowe się zakończy.

W tym czasie Słońce będzie przesuwać się powoli ze wschodu na zachód. W maksimum zaćmienia, będzie prawie dokładnie w kierunku południowym. Jego wysokość nad horyzontem nie zmieni się znacząco i wyniesie około 60 stopni. W Rzeszowie całe zjawisko będzie o 15 minut krótsze niż w Warszawie, a maksimum nastapi o 12:55. Z kolei w Szczecinie maksimum nastąpi o 12:42, a całe wydarzenie będzie o 11 minut dłuższe niż w Warszawie. By sprawdzić czas dla naszego miejsca zamieszkania kliknijcie na mapke poniżej lub link powyżej, a potem na to miejsce, gdzie będziecie.

Teoretycznie w lepszej sytuacji są mieszkańcy północnej Polski, bo tam tarcza Słońca będzie przesłonięta w większym stopniu, ale różnica będzie niezauważalna. Na terenie kraju do obserwacji tego zaćmienia potrzebne będą dodatkowe instrumenty, gdyż nie wolno patrzeć się prosto w Słońce gołym okiem.

Jak sprawdzić, kiedy wystąpi zaćmienie Słońca, jak będzie wyglądać z naszej lokalizacji?

To najciekawsza informacja w tym materiale, gdyż pozwoli planować obserwacje dla dowolnego miejsca i dowolnego zaćmienia Słońca. W tym celu proponuję zastosowanie witryny timeanddate.com, na której znajdziecie wiele ciekawych informacji o czasie, a także o zaćmieniach. Każde przeszłe i przyszłe zaćmienie od 1900 do 2199 roku, jest tu przedstawione w postaci mapki informującej o miejscu występowania, dacie i godzinach, a także stopniu widoczności z wybranej przez nas lokalizacji. Na dodatek animacja pokazuje jak faktycznie będzie wyglądało przesłonięcie Słońca przez Księżyc w danym przypadku.

Strona jest angielskojęzyczna, ale łatwo połapiemy się o co chodzi. Naszą lokalizację można ustawić na stałe klikając na ikonę ludzika i wybierając z menu MyLocation. By zobaczyć dłuższą listę zaćmień, trzeba zmienić dekadę na rozwijanej liście poniżej mapy z zaćmieniami. By wyświetlić pełne dane dla każdego z zaćmień klikamy na jego datę.

Jak oglądać zaćmienie? Można także on-line, albo w odbiciu w kałuży

Nie każdy będzie miał ochotę, a także odpowiednie wyposażenie, które pozwoli obserwować zaćmienie Słońca. Poza tym całe zjawisko jest dość długie i może być nużące jeśli ograniczamy się tylko do obserwacji fazy częściowej. Dlatego na czas zaćmienia planowane są transmisje, na przykład ta na Facebookowym profilu Z głową w gwiazdach.

Obejrzyj w

Jeśli zaplanujecie obserwacje samodzielnie to warto się do nich przygotować. Należy pamiętać o następujących zasadach:

• nie patrzymy się bezpośrednio w Słońce, a tym bardziej przez instrumenty optyczne, których nie wyposażono w zabezpieczenia,
• nie używamy również kliszy rentgenowskiej, zadymionej szybki, okularów przeciwsłonecznych, i jakiejkolwiek innej konstrukcji, która łączy kilka takich elementów.

Chcecie ryzykować? Wasza sprawa, ale pamiętajcie oczy macie co najwyżej dwa

Jeśli zdecydujemy się spoglądać w kierunku Słońca, można to osiągnąć poprzez zastosowanie:

• okularów z filtrem słonecznym, być może macie je w domu po poprzedniej próbie obserwacji Słońca,
• folii słonecznej (Baader Solar Foil), z której można wykonać przesłonę na obiektywy lornetki lub teleskopu, w ten sposób wykonamy także zdjęcia plam słonecznych,
• ewentualnie przydać może się ciemne szkło spawalnicze (DIN 14).

W trakcie zaćmienia z pomocą może nam przyjść teoretycznie niesprzyjająca pogoda. W postaci chmur, które działają jak filtr osłabiający światło.

Gdy zaćmienie jest częściowe, chmury na niebie, które osłabiają blask Słońca, ale nie przesłaniają go całkowicie, mogą zadziałać na naszą korzyść

Brak takich „pomocy naukowych” nie powinien nas jednak zrażać. Można bowiem Słońce w trakcie zaćmienia obserwować również w sposób pośredni, czyli jako:

• obraz rzutowany przez instrument optyczny na ekranik, jego rolę może pełnić nawet kartka papieru (nie skupiamy tu bowiem światła w jednym punkcie, a tworzymy rozciągły obraz Słońca), trzeba tylko pamiętać, że celujemy w Słońce i ustawiamy ekranik tylko metodą prób i błędów, nie spoglądając w okular, należy także zachować umiar w czasie obserwacji, gdyż szkło przy takich obserwacjach będzie się nagrzewać,
• obraz tworzony przez aparat otworkowy, ale to już zadanie dla bardziej ambitnych amatorów astronomii,
• spoglądając się na jego odbicie (tu mogą przydać się okulary przeciwsłoneczne), na przykład w wodzie,
• obraz słońca rzutowany przez złożone pod kątem 90 stopni palce obu dłoni, powstaje w ten sposób siatka, która tworzy wielokrotny obraz Słońca, na przykład na ziemi lub na ścianie.

Odbicie tarczy słonecznej w kałuży, dodatkowo blask osłabiony przez warstwę chmur

Dlaczego zaćmienia Słońca są tak rzadko widoczne? Przecież Księżyc w nowiu jest co miesiąc?

Jak to się mówi, nie ma głupich pytań, są tylko głupie odpowiedzi, odpowiedzmy sobie więc na powyższe. Jak już wiecie mamy to szczęście, że w ogóle jesteśmy w stanie dostrzec zaćmienia na Ziemi.

Zaćmienie całkowite wymaga ustawienia się w jednej linii wszystkich trzech ciał, Słońca, Ziemi i Księżyca, a na dodatek ten ostatni musi być w odpowiedniej odległości pomiędzy Ziemią a Słońcem.

Gdyby Księżyc obiegał Ziemię po orbicie kołowej w tej samej płaszczyźnie, w której Słońce pozornie obiega Ziemię w ciągu dnia (to tak zwana ekliptyka) to za każdym razem, gdy znajdzie się w nowiu istotnie byłoby zaćmienie Słońca. Niestety orbita Księżyca jest nie tylko nachylona względem ekliptyki, ale jej orientacja zmienia się w czasie.

Najlepszym dowodem na to są często zmieniające się tory ruchu Księżyca po niebie. W ciągu miesiąca może górować on wysoko na niebie, dużo wyżej niż Słońce, a czasem być bardzo nisko nad horyzontem przez cały czas.

Dlatego nów i odpowiednia odległość Ziemia Księżyc nie są jedynymi z kryteriów wymaganych dla wystąpienia zaćmienia Słońca. Na dodatek, Księżyc musi w swoim ruchu orbitalnym przecinać płaszczyznę ekliptyki. A to drugie nie musi mieć miejsca podczas nowiu.

Gdy do tego dołożymy fakt, że Księżyc nie rzuca cienia na całą półkulę Ziemi, a jedynie tworzy wąski stożek pełnego cienia i nieco większy półcień, zrozumiemy dlaczego zaćmienia Słońca nie są tak częste w danej lokalizacji.

Od teorii względności do planet pozaziemskich. Korzyści z obserwacji zaćmień słońc

W śródtytule słowo słońc napisane jest w liczbie mnogiej, gdyż obserwacje tych zjawisk także w skali Galaktyki okazały się bardzo przydatne. Same obserwacje zaćmienia Słońca pomogły w obserwacjach korony słonecznej jeszcze zanim nauczyliśmy się je wywoływać samodzielnie za pomocą koronografów.

Na początku XX wieku były też sposobem na weryfikację niektórych założeń Teorii Względności Einsteina. W trakcie pełnego zaćmienia na niebie stają się widoczne gwiazdy, a dla tych położonych blisko Słońca można określić położenia i potem porównać je z ich położeniem w nocy. W ten sposób dzięki obserwacjom z 1919 roku udało się potwierdzić wpływ grawitacji na światło.

Pod koniec XX wieku obserwacje zaćmień poza Układem Słonecznym przyczyniły się do odkryć nowych planet. Zaćmienia macierzystych gwiazd przez odległe planety na ich orbicie, nie manifestują się tak spektakularnie jak zaćmienie Słońca. Nie pozwalają na to odległości, można nawet polemizować czy jest to zaćmienie w naszym rozumieniu tego słowa. W końcu Merkury i Wenus także czasem przesuwają się na tle Słońca i nazywamy to tranzytem, a nie zaćmieniem.

Przykładowa krzywa blasku (jasność) gwiazdy 55 Cancri. Pierwszy dołek to zaćmienie wywołane przez planetę, drugi dołek to zaćmienie planety przez gwiazdę

A jednak planeta przesuwając się przed tarczą gwiazdy powoduje spadek jej jasności podobnie jak przy zaćmieniu. Jest to bardzo mały spadek jasności, wykrywalny jedynie przez sensory światłoczułe w teleskopach astronomicznych. To podstawa techniki tranzytów, jednego ze sposobów poszukiwania planet pozasłonecznych.

Źródło: inf. własna, timeanddate.com, NASA