یکی از پدیده هایی که همواره نظر انسان را به خود جلب کرده ماه گرفتگی است.
ماه گرفتگی یا خسوف زمانی اتفاق می افتد که ماه در فاز کامل(بدر) و در حال عبور از بخشی از سایه ی زمین باشد. سایه ی زمین در واقع از دو قسمت مخروطی شکل درست شده است که یکی در داخل دیگری قرار دارد. بخش خارجی یا نیم سایه ای(penumbra) منطقه ای است که زمین فقط قسمتی از پرتو های خورشید را مسدود می کند و مانع از رسیدن آنها به ماه می شود.در مقابل بخش درونی یا قسمت سایه(umbra)، ناحیه ای است که زمین مانع از رسیدن تمام پرتو هایی می شود که از خورشید به ماه می رسد قاعده ی این مخروط مقطع زمین و طول متوسط آن 0 138000 کیلومتر است، طول این سایه بر اثر تغییر فاصله ی زمین از خورشید وتغییر فاصله ماه تا زمین تا حدود 40000 کیلومتر تغییر می کند.با توجه به جابجایی ماه در مدار ،همواره 2 هفته قبل یا بعد از خورشید گرفتگی امکان گرفتگی ماه هم وجود دارد.
با توجه به موقیت های مختلف زمین ،ماه وخورشید سه نوع متفاوت از ماه گرفتگی قابل تشخیص است:
1) خسوف نیم سایه ای :
ماه از قسمت نیم سایه ی زمین عبور می کند. در این حالت تغییر نور سطح ماه بسیار کم بوده و مشاهده آن دشوار است.
2)خسوف جزیی یا partial:
در خسوف جزیی بخشی از ماه از سایه ی زمین عبور می کندو قسمتهایی از آن در تاریکی فرو می رود.
رصد این رویداد حتی بدون استفاده از ابزار اپتیکی نیز ساده است.
3)خسوف کلی یا total:
تمام ماه از داخل سایه ی زمین عبور می کند وبطور کامل در تاریکی فرو می رود.
این رویداد به خاطر رنگ های گوناگون و متغییری که ماه در لحظه ی گرفت کامل در سطح خود دارد بسیار برجسته و مورد توجه است.
ماه در مدت 21222/27 روز(ماه گره ای) یک دور کامل به دور مدار خود حول زمین می گردد اما در این مدت خورشید در آسمان زمین تقریبا" به اندازه 30درجه جابجا شده است و ماه ناچار است(با توجه به اینکه ماه ظاهرا" هر روز 15 درجه در آسمان جابجا می شود) دو روز دیگر وقت صرف کند تا به خورشید برسد. پس این مدت به طور متوسط برابربا 53056/29 روز(ماه هلالی) است.
با توجه به آنچه گفته شد ممکن است این سوال در ذهن ایجاد شود که « اگر ماه هر 5/29 روز به دور زمین می گردد و خسوف تنها در زمان ماه کامل رخ دهد پس چرا در هر ماه سال یک کسوف به وقوع نمی پیوندد؟» پاسخ به این سوال نیازمند توجه بیشتر به مدارها است.
مدار ماه به گرد زمین در حدود 15/5 درجه نسبت به مدار زمین به دورخورشید انحراف دارد.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 کامل ، قمر طبیعی زمین می تواند تا بیش از 32000 کیلومتر از بالا یا پایین سایه ی زمین عبور کند بنابراین خسوفی رخ نخواهد داد.این پدیده دقیقا" زمانی به وقوع می پیوندد که ماه در یکی از دو مکان برخورد مدارها (نقاط گره ای) قرار داشته 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.از آنجاییکه ماه سینودیکی (5/29روزه) کمتر از فصل گرفتگی می باشد در هر فصل گرفتگی امکان رخ دادن دو گرفتگی وجود دارد.
با توجه به آنچه گفته شد شرط وقوع خسوف را در دو مورد می توان خلاصه کرد:
1) ماه و خورشید و زمین در یک راستا یا خط مستقیم قرار گیرند به طوری که زمین بین ماه و خورشید قرار داشته باشد. به عبارت دیگر ماه در حالت بدر از زمین دیده شود.
2) ماه در حرکت مداری خود به دور زمین در یکی از گره ها ویا در نزدیکی آن قرار داشته باشد.
در هر سال ماه از بخشی از سایه یا نیم سایه ی زمین عبور می کند و یکی از سه نوع خسوف ذکر شده روی می دهد . در هنگام خسوف هر کسی که در قسمت تاریک کره زمین قرار داشته باشد می تواند آن را ببیند. حدود 35% از خسوف ها از نوع نیم سایه ای است که تشخیص آن حتی به کمک تلسکوپ بسیار دشوار است. در حدود 30% خسوف ها نیز جزیی می باشد که با چشم مسلح به راحتی قابل رویت است. و درنهایت 35% خسوف ها نیز کلی است که رویدادی بسیار برجسته برای رصد می باشد.تعداد ممکن خورشید گرفتگی در هر سال بیشتر از ماه گرفتگی است اما به دلیل اینکه در ماه گرفتگی قسمتهایی بزرگی(مثلا" نیمی) از زمین می توانند آنرا ببینندبه نظر می رسد که تعداد گرفتگی های ماه بیشتر از خورشید گرفتگی باشد.در خورشید گرفتگی تنها مناطق کوچکی از سطح زمین به صورت یک نوار باریک می توانند آنرا مشاهده کنند . پهنای منطقه گرفتگی خورشید بر سطح زمین از 272 کیلومتر تجاوز نمی کند.
هنگامی که ماه به طور کامل درون سایه ی زمین قرار می گیرد باز هم شعاع های نوری غیر مستقیمی از خورشید به آن می رسند و ماه را قابل مشاهده می کنند .دلیل اینکه قرص ماه در زمان گرفتگی کامل،قابل مشاهده است چیست؟
پرتوهای خورشید در مسیرشان به سمت ماه از جو زمین عبور می کنند.این جو مانند فیلتر اکثر طیف های آبی پرتو های خورشید را پراکنده می کند و مابقی نور که به رنگ قرمز پررنگ و یا نارنجی است و به مراتب تیره تر از نور سفید آفتاب می باشد در درون آن دچار مقداری شکست شده تا اینکه کسر کوچکی از آن به سطح ماه می رسد و آن را پرفروغ می کند.
اگر زمین اتمسفری نداشت ماه در طی یک گرفت کامل، کاملا" سیاه به نظر می رسید. در حالی که اکنون ماه می تواند رنگ های زیادی از قهوه ای و قرمز تیره گرفته تا نارنجی و زرد روشن ، بر سطح خود داشته باشد.
گرفت های کلی بعد از فوران های عظیم آتشفشانی بسیار تاریک به نظر می رسند چون فوران ها مقادیر عظیمی از خاکسترهای آتش فشانی را وارد اتمسفر زمین می کند .به عنوان مثال در طی یک خسوف کلی در دسامبر 1992 خاکستر های ناشی از کوه میناتوبو باعث شدند که ماه تقریبا" غیر قابل رویت گردد.
مدت زمان خسوف:
در فاصله متوسط ماه تا زمین قطر مخروط سایه ماه در حدود 9170 کیلومتر است چنانچه ماه از مرکز مخروط زمین عبور کند مدت زمان خسوف طولانی است و با توجه به این، حداکثر زمان گرفتگی کلی به یک ساعت و44 دقیقه می رسد. در حدود 1 ساعت طول می کشد تا ماه کاملا" وارد سایه ی زمین شود(قبل از گرفتگی کامل) و برای خروج کامل از سایه نیز 1 ساعت زمان نیاز دارد.ماه گرفتگی ها در فاصله دو هفته از خورشید گرفتگی(قبل یا بعد ازآن)می توانند رخ دهند.
گفتنی است طول متوسط مخروط سایه نیز در حدود 1367650 کیلومتر است.
رصد ماه گرفتگی:
بر خلاف خورشید گرفتگی ( کسوف)، رصد ماه گرفتگی کاملا" بی خطر است و شما به هیچ فیلتر محافظی نیاز ندارید .حتی برای رصد این پدیده نیازی به استفاده از تلسکوپ نیست .شما می توانید ماه گرفتگی را با چشمان خود نیز رصد کنید اگر دوربین دوچشمی دارید بکارگیری آن سبب می شود که چشم انداز بزرگ تری داشته و نیز زمینه ی رنگی سطح ماه پرفروغ تر گردد. یک دوربین دوچشمی 35*7 و یا 50*7 می تواند کارآیی خوبی داشته باشد . منجمان آماتور می توانند در طی یک خسوف رصدهای مفیدی انجام دهند؛ پیش بینی میزان تاریکی ماه در هنگام گرفت کلی امری غیر ممکن است رنگ ماه می تواند از خاکستری تیره یا قهوه ای تا رنگهای قرمز روشن و نارنجی روشن تغییر کند. رنگ و درخشندگی ماه بستگی به میزان گرد و غباری دارد که در طی خسوف در اتمسفر زمین وجود دارد. با استفاده از« میزان درخشندگی دانژون» برای ماه گرفتگی ، منجمان آماتور می توانند رنگ و درخشندگی ماه را طبقه بندی کنند.
0 : بسیار تاریک.در این حالت ماه تقریبا" غیر قابل مشاهده است.
1:تاریک.ماه به رنگ خاکستری یا قهوه ای دیده می شود.جزییات سطح ماه به سختی قابل تشخیص است.
2:نسبتا" تاریک.یک لکه تیره درون قرص دیده می شود وکناره های قرص روشن تر دیده می شوند.
3:سرخ آجری.گاهی نوری روشن یا زردی در کناره های قرص مشاهده می شود.
4:رنگ مسی یا نارنجی- سرخ.قرص ماه روشن دیده می شود.
یک خسوف سوژه ی بسیار جذابی برای عکاسی است خوشبختانه عکاسی از خسوف آسان است به شرط آنکه امکانات مناسبی داشته باشید و از آن به خوبی استفاده کنید.
همانطور که در بالا اشاره شده است وقوع گرفتگی (چه خورشید وچه ماه)ارتباط مستقیمی با مکان گره های مداری دارد. با توجه به اینکه نقاط گره ای روی دایرﺓ البروج به سمت غرب حرکت می کنند
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 00362/346 روز(یا 346 روز و14 ساعت و52 دقیقه و6/50 ثانیه) 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 3/1 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 به جای قبلی خود بر گشته و ماه و خورشید و زمین تقریبا" دوباره به حالت قبلی برمی گردند و کسوف یا خسوفی شبیه همان کسوف یا خسوف قبلی روی می دهد گفته می شود این گرفتهای مشابه تشکیل یک سری می دهند.
این قانون اولین بار توسط کلدانی ها یا منحمین بابلی چندین قرن قبل از میلاد مسیح کشف شد. بعد ها این قانون به دست منجمین یونانی و رمی و مسلمان رسید. نام «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.
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
2- 242 ماه گرهی=6585.36 روز که در آن ، ماه گرهی: فاصله زمانی بین دو عبور ماه از یک گره
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
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(معادل 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 دوره ساروسی) به اندازه یک سوم چرخش روزانه زمین به سمت غرب جابجا می شوند.
تطابق با مورد سوم نیز به این منجر می شود که در هر دوره ساروسی، بدنبال هر گرفت کلی یک گرفت کلی وبه دنبال هرگرفت طولانی یک گرفت طولانی دیگر رخ دهد الی آخر. با توجه به تغییرات اندکی که بدلیل تغییر موقعیت نسبی در هر دوره رخ می دهد بعد از مدتی دوره به انتهای خود می رسد بنابراین هر دوره عمر مشخصی دارد.
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
اکنون چندین دوره ساروسی فعال در جریان است وطول این دوره ها بین 1244 تا 1514 سال می باشد. هردوره ساروسی می تواند شامل 43 خورشید گرفتگی و 28 ماه گرفتگی باشد .
منابع:
کتابی از پاتریک مور و مقاله ای از یوسف شعبانی عضو انجمن علمی پژوهشی نجم شمال زیرگروه رؤیت هلال ماه www.nssra.ir وسایت:
http://www.hupaa.com/page.php?id=2834
برای کسب اطلاعات بیشتر به زبان انگلیسی به سایت های زیر مراجعه نمایید:
http://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_eclipse
http://www.mreclipse.com/Special/LEprimer.html
منبع تصویر :
http://lunar.arc.nasa.gov/science/images/eclipse.gif