خورشیدگرفتگی
یکی از پدیده هایی که همواره نظر انسان را به خود جلب کرده خورشیدگرفتگی است.
خورشید گرفتگی زمانی رخ می دهد که سایه ماه روی سطح زمین می افتد .برای این منظور باید ماه بین زمین وخورشید باشد.در حقیقت خورشید گرفتگی اختفاء خورشید توسط ماه می باشد از طرف دیگر باید به آن گرفتگی زمین گفت چراکه طبق تعریف گرفتگی زمین از سایه جسم دیگر یعنی ماه گذر می کند.
خورشید گرفتگی تنها زمان ماه نو رخ می دهد یعنی زمانیکه ماه در حالت مقارنه با خورشید می باشد اما بدلیل زاویه مداری ماه با صفحه مدار زمین که مقدار آن 15/5 درجه می باشد در هر ماه نو گرفتگی رخ نمی دهد این امر بدان معنی است که ماه در اغلب اوقات درسطح پایین تر و یا در سطح بالاتر از مدار زمین قرار دارد. صفحه ی مدار زمین به دور خورشید با اهمیت است زیرا سایه ی زمین دقیقا" در همین صفحه قرار دارد. . در طی ماه نو ، قمر طبیعی زمین می تواند تا بیش از 32000 کیلومتر از بالا یا پایین سایه ی زمین عبور کند بنابراین کسوفی رخ نخواهد داد.
شرط مهم گرفتگی علاوه بر مقارنه، قرار گرفتن ماه در نقطه گره مداری هم می باشد.البته این تطابق صددرصد لازم نیست و75/18 روز قبل یا بعد از این موقعیت ویژه نیز می توان منتظر رخ دادن گرفتگی بود.(همین زمان موجب بوجود آمدن فصل گرفتگی شده است.)
با توجه به اینکه نقاط گره ای روی دایرﺓ البروج به سمت غرب حرکت می کنند ماه در کمتر از 6 ماه به نقطه گره مقابل می رسد وبعد از گذشت 62/346 (یا 346 روز و14 ساعت و52 دقیقه و6/50 ثانیه)روز نیز به همان گره اولی می رسد این زمان سال گرفتگی نام دارد. مدت سال گرفتی بدلیل جابجایی قابل ملاحظه گره مدار در خلاف جهت حرکت خورشید،کوتاهتر از سال نجومی است.
پیش بینی گرفتگی
منجمین بابلی پدیده های مختلف آسمانی را به همراه زمان آن به دقت روی لوحه های گلی ثبت می کردند. با رصدهای پیگر و متداوم در طول قرن ها نظمهای خاصی در زمان پدیده های نجومی یافتند. فاصله ی زمانی بین مقارنه ها و رجعتهای سیارات، کسوف ها و خسوف ها از جمله دوره های منظمی بود که منجمین بابلی به آنها توجه کردند. با بدست آوردن این دوره ها ایشان می توانستند این پدیده ها را با دقت قابل قبول پیش بینی کنند.
در این میان جالب توجه ترین پدیده ی آسمانی، کسوفها و خسوف ها بودند. با رصد این پدیده ها و ثبت آنها، ایشان توانستند نظم بین گرفتها را پیدا کنند. ایشان متوجه شدند از میان این گرفتگی هایی که معمولا" همه ساله روی می دهند، هر کدام پس از 18 سال دوباره تقریبا" به همان شکل تکرار می شوند.
دوره ی ساروس
دوره ی ساروس، دوره ای است با چرخه ای حدود 18 سال و 11 روز و 8 ساعت (تقریبا" 6585 و یک سوم روز) که می تواند برای پیش بینی گرفتگی خورشید و ماه استفاده شود. بعد از گذشت 18 سال از یک کسوف یا خسوف،مکان نقاط گره ای مدار ماه به جای قبلی خود بر گشته ، ماه و خورشید و زمین تقریبا" دوباره به حالت قبلی برمی گردند و کسوف یا خسوفی شبیه همان کسوف یا خسوف قبلی (از لحاظ مکان وقوع ،زمان وقوع ،شکل گرفتگی واندازه گرفتگی )روی می دهد. گفته می شود این گرفتهای مشابه تشکیل یک دنباله می دهند.هردنباله ساروسی دارای یک شماره اختصاصی می باشد.
این ارتباط اولین بار توسط کلدانی ها یا منحمین بابلی چندین قرن قبل از میلاد مسیح کشف شد. بعد ها این ارتباط به دست منجمین یونانی و رومی و مسلمان رسید. ساروس اولین بار توسط ادموند هالی در سال 1691 به چرخه ی کسوفها اطلاق شد، که آن را از یک دایرة المعارف بیزانسی در قرن 11 گرفته بود. واژه سومری/بابلی «سار» یکی از یکاهای اندازه‌گیری بود و ارزش عددی آن ظاهراً 3600 بوده‌است.در بعضی منابع نیز کلمه ساروس به معنای تکرار آمده است.
با توجه به تطابق های زیر می توان زمان رخ دادن گرفتگی ها را پیش بینی کرد:
1- 223 ماه هلالی (سینودیکی)=6585.32 روز که در آن، ماه هلالی: فاصله زمانی بین دو ماه بدر متوالی برابر با 29 روز و12 ساعت و 44 دقیقه
2- 242 ماه گرهی=6585.36 روز که در آن، ماه گرهی: فاصله زمانی بین دو عبور ماه از یک گره برابر با 27 روز و5 ساعت و6 دقیقه
3- 239 ماه آنومالی=6585.54 روز که در آن، ماه آنومالی: فاصله زمانی بین دو عبور متوالی ماه از نقطه اوج (یا حضیض)مداریش برابر با 27 روز و13ساعت و19 دقیقه
4- 19 سال گرفتگی=6585.78 روز که در آن، سال گرفتگی: دوبرابر فاصله زمانی بین دو فصل گرفتگی متوالی
در نتیجه تطابق مورد اول ومورد دوم ،هر گرفتگی به فاصله 6585.5 روز(18 سال 11 روز و8 ساعت که البته با توجه به وجود سال های کبیسه می تواند 18 سال و10 روز و 8 ساعت یا 18 سال و12 روز و8 ساعت باشد)از گرفت قبلی رخ می دهد. بخاطر 8 ساعت تاخیر (قسمت اعشار مورد اول)مکان رویت گرفتگی های متوالی(در هر دنباله ساروسی) به اندازه یک سوم چرخش روزانه زمین به سمت غرب جابجا می شوند.بنابراین بعد از گذشت 3 دوره می توان منتظر وقوع یک گرفتگی در یک مکان مشخص از زمین بود.برای نمونه اگر امسال در ایران یک گرفتگی خورشید رخ دهد در 3 دوره یا حدود 54 سال دیگر نیز یک گرفتگی مشابه در ایران رخ خواهد داد.
تطابق با مورد سوم نیز به این منجر می شود که در هر دنباله ساروس، بدنبال هر گرفت کلی یک گرفت کلی وبه دنبال هرگرفت طولانی یک گرفت طولانی دیگر رخ دهد الی آخر.
تفاوت مورد اول و مورد چهارم یعنی 46/0 نیز موجب انتقال مسیر گرفتگی به اندازه 2 تا 3 درجه به سمت شمال یا جنوب مسیر گرفتگی قبلی می شود.در نهایت٬ هر دوره ساروسی به سمت قطبها پیش رفته ودر آخر پایان می یابد.هردوره ساروسی می تواند شامل 43 خورشید گرفتگی و 28 ماه گرفتگی باشد .
یک دنباله ساروسی نوعی (که خود شامل چندین دوره ساروسی حدودا" 18 ساله است)برای خورشید گرفتگی ،زمانی که ماه نو به اندازه 19 درجه شرق یک گره باشد آغاز می شود.اگر اولین گرفتگی دنباله ساروسی، زمانی رخ دهدکه ماه در گره نزولی باشد مخروط سایه ماه از فاصله 3500 کیلومتری پایین تر از زمین عبور خواهد کرد ویک گرفتگی جزیی از ناحیه قطب جنوب زمین مشاهده خواهد شد.در گرفتگی بعدی (متعلق به همین دنباله)مخروط سایه ماه در حدود 300 کیلومتر به زمین نزدیک تر خواهد شد وگرفتگی با درصد بیشتری در ناحیه قطب جنوب والبته در عرض های بالایی تر مشاهده خواهد شد.بعد از گذشت 10 یا 11 دوره ساروسی (در حدود 200 سال)اولین گرفتگی حلقوی در نزدیکی قطب جنوب زمین رخ خواهد داد.در طی 950 سال بعدی یک گرفتگی حلقوی طی هر 18.031(یک دوره ساروسی)رخ خواهد داد البته هربار به اندازه 300 کیلومتر در عرض های جغرافیایی بالاتر زمین رخ خواهد داد.در نیمه راه این دنباله ساروسی، گرفتگی های طولانی مدت در منطقه نزدیک استوای زمین رخ خواهد داد.سپس آخرین گرفتگی حلقوی این دنباله ساروسی در نزدیکی قطب شمال زمین به وقوع خواهد پیوست.تقریبا" 10 گرفتگی بعدی دنباله بصورت جزیی بوده وهربار نیز مقدار گرفتگی بتدریج کمتر خواهد شد.در انتها، دنباله بعد از گذشت 12 (یا بیشتر)قرن بعد از شروع از ناحیه جنوب زمین در ناحیه شمال زمین به آخر خواهد رسید.بدلیل بیضوی بودن مدار زمین وماه طول وتعداد گرفتگی های هر دنباله ثابت نیست.طول یک دنباله ساروسی می تواند بین 1226 تا 1550 سال متغییر باشد وتعداد گرفتگی ها در هر دنباله نیز می تواند بین 69 تا 87 باشد که از میان آنها 40 تا 60 مورد مرکزی هستند(یعنی گرفتگی کلی یا حلقوی).
گرفتگیهای دنباله هایی که در نزدیکی گره صعودی ماه رخ می دهند بعد از آغاز دنباله در ناحیه قطب شمال زمین، به تدریج به سمت نواحی جنوبی تر جابجا می شوند ودر انتها در ناحیه قطب جنوب خاتمه پیدا می کنند.
دنباله هایی که در نزدیکی گره صعودی ماه رخ می دهند دارای شماره فرد و گرفتگی هایی که در نزدیکی گره نزولی ماه رخ می دهند دارای شماره زوج هستند.روش شماره بندی دنباله ساروس ها اولین بار توسط ستاره شناس آلمانی وان دن برگ در سال 1955 در یک کتاب معرفی شده است.او شماره یک را به یک زوج دنباله گرفتگی خورشید وماه که در هزاره دوم قبل از میلاد در جریان بودند اختصاص داد.با توجه به اینکه شماره دنباله ساروس ها به زمان آغاز یا انتهای دوره ها بستگی ندارد درک شماره بندی ها دشوار است .شماره بندی براساس زمانی که دنباله ساروسی به بیشینه خود می رسد انجام می شود.منظور از بیشینه زمانی است که مخروط سایه در نزدیکترین فاصله از مرکز زمین باشد.
از آنجاییکه 2 تا 5 خورشید گرفتگی در هرسال رخ می دهد در هرزمان بطور میانگین 40 دنباله ساروسی در جریان وفعال است برای مثال در نیمه آخر قرن بیستم 41 دنباله ساروس در جریان بوده که 29 تای آنها خورشید گرفتگی مرکزی(حلقوی وکلی)داشته اند.با به آخر رسیدن دنباله ساروس ها، دوره های جدید آغاز می شوند.
اولین پیش بینی گرفتگی در تاریخ به تالس میلتوس نسبت داده شده است.ظاهرا"او برای اولین بار در سال585 قبل از میلاد یک گرفتگی خورشید را قبل از غروب خورشید پیش بینی کرده بوده است.
اشکال گرفتگی
اندازه ظاهری ماه وخورشید آنگونه که از زمین مشاهده می شود بسیار نزدیک بهم می باشد امابدلیل بیضوی بودن مدار زمین وماه دارای تغییراتی نیز می باشد.
بسته به فواصل بین خورشید ماه وزمین گرفتگی متفاوت خواهد بود.
در خورشید گرفتگی کلی(total) اندازه ظاهری ماه از خورشید بزرگتر بوده و نوک مخروط سایه ماه به سطح زمین می رسد نقاطی از زمین که در این سایه قرار گرفته باشند می توانند شاهد یک گرفتگی کلی باشند که در آن آسمان نسبتا" تاریک شده ستاره های پرنور آسمان ظاهر شده ومی توان تاج خورشید را نیز مشاهده کرد.زمانی که ماه در نقطه حضیض مداری خود باشد( اندازه ماه بزرگترین باشد) وخورشید در اوج باشد (اندازه خورشید کوچکترین باشد)
خورشید گرفتگی میتواند تا 7 دقیقه و31 ثانیه ادامه پیدا کند. این مقدار بیشینه گرفتگی خورشید می باشد.البته برای وقوع این بیشینه مکان گرفتگی باید در نزدیکی استوای زمین وزمان رخ دادن نیز در وسط روز یعنی ظهر هنگام باشد.
یکی از پدیده های جالب ودیدنی زمان گرفتگی کلی ،پدیده حلقه یا نگین الماس (diamond ring)است.درست لحظاتی قبل از اینکه خورشید بطور کامل پشت ماه پنهان شود یا درست لحظاتی بعد از اینکه خورشید از پشت ماه کنار می رود وشروع به ظاهر شدن می کند(انتهای گرفتگی کلی) حفره های سطح ماه (در واقع تورفتگی هاو انحرافهای لبه ماه از شکل دایره کامل)در لبه کناری آن اجازه می دهند که پرتوهای نور قرص خورشید از میان آنها عبور کرده و درحالیکه هنوز خورشید پنهان است (و آسمان تاریک است)طی چند ثانیه بصورت دانه هایی درخشان ظاهر شوند.این پدیده به افتخار فرانسیس بیلی که در سال 1836 به توضیح آن پرداخت دانه های تسبیح بیلی هم نامیده شده است.از آنجاییکه در زمان این پدیده نقاط کوچکی از قرص خورشید آشکار است مشاهده این پدیده با چشم غیر مسلح ایمنی ندارد.این پدیده در عکسها بسیار جالب به نظر می رسد.یکی دیگر از پدیده های جالب زمان گرفتگی کامل ،مشاهده نوارهای روشن وتاریکی است که مانند موج وبا سرعتی مشخص روی سطوح سفیدی که روی سطح زمین قرار گرفته اند حرکت می کنند.
در خورشید گرفتگی حلقوی بدلیل بیشتر بودن فاصله ماه با زمین، اندازه ماه نسبت به خورشید کوچکتر است وقرص ماه نمی تواند کل قرص خورشید را بپوشاند در این حالت آسمان تاریک نمی شود ونمی توان شاهد تاج بود.در خورشید گرفتگی حلقوی ،نوک مخروط سایه ماه به زمین نمیرسد.
در خورشید گرفتگی کلی –حلقوی اندازه ظاهری ماه وخورشید برابر است و در ابتدا وانتهای گرفتگی در نقاطی که گرفتگی آغازو پایان می یابد گرفتگی حلقوی رخ می دهد ولی در نقاط میانه گرفتگی کلی رخ می دهد.در واقع درابتدا نوک مخروط سایه به زمین نمی رسد (گرفتگی حلقوی) بعد از مدتی نوک مخروط به زمین رسیده( گرفتگی کلی )والبته دوباره از زمین فاصله گرفته وگرفتگی دوباره حلقوی می شود.
در خورشید گرفتگی جزیی مرکزقرص ماه از روی مرکز قرص خورشید عبور نمی کند وماه بدلیل کوچک بودن ظاهری نمی تواند جلوی کل قرص خورشید را بپوشاند. این خورشید گرفتگی از مناطق وسیعتری از زمین قابل مشاهده است گفتنی است که این نقاط در منطقه نیم سایه ماه قرار دارند.در زمان خورشید گرفتگی کلی مناطقی که در خط گرفتگی نیستند یعنی مناطقی که شمال یا جنوب این خط هستند شاهد خورشید گرفتگی جزیی خواهند بود وهر چه فاصله آنها با خط گرفتگی بیشتر باشد مقدار گرفتگی هم کمتر خواهد بود.توجه داشته باشید بهیچ وجه در زمان گرفتگی جزیی نباید به خورشید بطور مستقیم یعنی بدون ابزار مناسب نگاه کرد.تصاویر گرفته شده از این نوع خورشید گرفتگی بدین دلیل تاریک هستند که به کمک فیلتر گرفته شده اند (نه آنکه آسمان تاریک شده است)
مطالبی خواندنی از گرفتگی
بیشترین تعداد ممکن گرفتگی طی یک سال 7 عدد می باشد.در سال 1935 پنج عدد خورشیدگرفتگی ودو عدد ماه گرفتگی ودر سال 1982 نیز 4 خورشید گرفتگی و3 ماه گرفتگی رخ داد ه است.حداقل تعداد گرفتگی نیز 2 می باشد که آنهم گرفتگی خورشید است.
طول سایه ماه بین 381000 تا 365000 کیلومتر(مقدار متوسط 372000) متغییر است.از آنجاییکه فاصله متوسط ماه تا زمین 384000 کیلومتر است طول سایه در حد متوسط کوتاه تر از این است که به زمین برسد بنابراین تعداد ماه گرفتگی جزیی به کلی به نسبت 4 یا 5 می باشد.بطور میانگین در هر قرن 238 گرفتگی کلی می تواند رخ دهد.
در قرن 21 هم 224 گرفتگی رخ خواهد داد که از آنها 68 گرفتگی کلی 72 عدد حلقوی 7 مورد کلی حلقوی(که در آنهازمان گرفتگی حلقوی بیشتر از کلی است) و77 مورد نیز جزیی خواهد بود.
پهنای منطقه گرفتگی خورشید بر سطح زمین از 272 کیلومتر تجاوز نخواهد کرد.
طولانی ترین زمان ممکن گرفتگی خورشید در سطح زمین 7 دقیقه و31 ثانیه است که البته تاکنون چنین گرفتگی ای مشاهده نشده است فقط گرفتگی سال 1955 در فیلیپین 7 دقیقه و8 ثانیه گزارش شده است.طولانی ترین گرفتگی در قرن 21 در سال 2009 با زمان 6 دقیقه و30 ثانیه خواهد بود .کوتاه ترین زمان گرفتگی هم می تواند کمتر از یک ثانیه باشد.در سال 1986 در یک گرفتگی کلی حلقوی که بیشتر آن بصورت حلقوی بود زمان گرفتگی کلی در حدود یک دهم ثانیه گزارش شده است.کوتاهترین گرفتگی قرن 21 هم در سال 2067 خواهد بود که زمان آن تنها 8 ثانیه است.
حداکثر زمان گرفتگی حلقوی در حدود 12 دقیقه و24 ثانیه است.حداکثر گرفتگی جزیی خورشید در سال 2051 رخ خواهد داد که در آن 98.5 درصد خورشید گرفته خواهد شد.در سال 2098 هم گرفتگی خورشید تنها 0.004 درصد خواهد بود.
طولانی ترین خورشید گرفتگی مشاهده شده به مدت 72 دقیقه در سال 1973 بوده است.در این گرفتگی یک هواپیما که به تجهیزات مناسب رصد مجهز بود در مخروط سایه گرفتگی به مدت 72 دقیقه آنرا در ارتفاع 55000 پایی تعقیب کرد.
احتمالا" اولین خورشید گرفتگی به ثبت رسیده در سال 2136 قبل از میلاد ودر زمان امپراطوری چانگ کانگ در چین بوده است.چینیها عقیده داشته اند که در زمان گرفتگی یک اژدهای گرسنه در حال بلعیدن خورشید می شود به همین منظور آنها با کوبیدن بر طبل وایجاد سروصدا سعی در ترساندن آن اژدها داشته اند.ظاهرا" این عقیده بسیاری از تمدنهای دیگر نیز بوده است.
جالب است بدانید بدلیل دور شدن تدریجی ماه از زمین ،آخرین گرفتگی کلی در 700 میلیون سال آینده رخ خواهد داد.در آن زمان ماه به اندازه 29000 کیلومتر از زمین دورتر خواهد شد وقرص ماه بخاطر کوچک شدن ظاهری دیگر نمی تواند جلوی قرص خورشید را بطور کامل بگیرد.
مقاله ای درباره رصد گرفتگی برگرفته از سایت nightsky.ir
رصد خورشیدگرفتگی و ابزار مناسب
همیشه در زمان وقوع خورشیدگرفتگی شاهد برگزاری میزگردها و برنامه های مختلفی هستیم که هر یک به نوعی رصد خورشیدگرفتگی را کاری بسیار اشتباه جلوه می دهند. اما برای انجام هر کاری راهی است که می توان از آن بهترین استفاده را برد.
اگر شما بدون استفاده از عینک برای مدتی به خورشید نگاهی بیندازد، چشمتان آسیب بسیار جدی خواهد دید. این موضوع نشان می دهد که رصد خورشید در هر زمان و بدون استفاده از ابزار مناسب کاری خطرناکی است، نه فقط در زمان گرفت خورشید. درخشندگی خورشید در آسمان بسیار بالا است، به طوری که قدر آن 27- و پرنورترین جرم آسمانی به شمار می آید ( ! ). در ادامه، روشهای رصد خورشیدگرفتگی را مشاهده خوهید نمود.
اگر از ابزار کوچک مانند دوربین های دوچشمی یا تک چشمی استفاده می کنید و فیلتر مایلار تهیه نکرده اید، می بایست به روش زیر تصویر خورشید را بر روی یک صفحه سفید بیندازید. البته بازهم تأکید می کنیم که از پشت چشمی دوربین دوچشمی یا تلسکوپ به هیچ وجه به خورشید نگاه نکنید.
روش دیگر برای رصد خورشید توسط تلسکوپ صورت می گیرد. در این روش از فیلتری به نام مایلار می بایست استفاده کرد. این نوع فیلتر 99.9 درصد خور خورشید را بازتاب می دهند و 0.1 درصد آن از فیلتر خواهد گذشت و این مقدار اندک از نور خورشید برای رصد آن کافی است. در این روش بستگی به نوع تلسکوپ شما دارد. اگر تلسکوپ شما از نوع شکستی است، می بایست فیلتر را به اندازه کافی بریده و در جلوی عدسی اولیه یا شیئی قرار دهید. البته فیلتر را به صورت کامل و محکم به عدسی بچسبانید.
اگر از تلسکوپ بازتابی استفاده می کنید نیز فیلتر را در جلوی تلسکوپ قرار دهید. برخی از تلسکوپها دارای درپوشی هستند که در آن یک سوراخ، که اندازه تقریبی یک هشتم قطر آینه است قرار دارد. فیلتر را در پشت آن نصب کنید و درپوش را بر روی تلسکوپ قرار دهید. در این روش هیچ آسیبی به چشم شما نخواهد رسید. البته باید مراقب باشید که فیلتر در اثر خراش یا جسم نوک تیز آسیبی نبیند. به هیچ وجه از تلسکوپی که بر روی درپوشی آن فیلتر نصب نیست، برای رصد خورشید استفاده نکنید.
سایتی جالب وکامل درباره خورشید گرفتگی
http://www.mreclipse.com/MrEclipse.html