کسوف چگونه رخ می دهد؟

برای اینکه بهتر متوجه چگونگی وقوع گرفتگی ها شویم ابتدا به بررسی ساختار منظومه شمسی می پردازیم.منظومه شمسی از خورشید و سیاراتی که در مداری بیضی شکل بر گرد آن می چرخند تشکیل شده است.هر سیاره دارای قمر یا اقماری است که در مسیری بیضی شکل به دور آن می چرخند.خورشید که منبع اصلی نور در منظومه شمسی است نوعی ستاره است.زمین تنها سیاره در منظومه ی شمسی است که حیات بر روی آن امکان پذیر شده است و به دلیل متناسب بودن اندازه ی کره ی زمین و فاصله ی آن از خورشید داغ و سوزان میسر شده است.بقیه درادامه مطلب...

زکات علم درنشرآن است.امام علی(ع)

ki


کسوف چگونه رخ می دهد؟

برای اینکه بهتر متوجه چگونگی وقوع گرفتگی ها شویم ابتدا به بررسی ساختار منظومه شمسی می پردازیم.منظومه شمسی از خورشید و سیاراتی که در مداری بیضی شکل بر گرد آن می چرخند تشکیل شده است.هر سیاره دارای قمر یا اقماری است که در مسیری بیضی شکل به دور آن می چرخند.خورشید که منبع اصلی نور در منظومه شمسی است نوعی ستاره است.زمین تنها سیاره در منظومه ی شمسی است که حیات بر روی آن امکان پذیر شده است و به دلیل متناسب بودن اندازه ی کره ی زمین و فاصله ی آن از خورشید داغ و سوزان میسر شده است.

گرفتگی هنگامی روی می دهد که یک جرم آسمانی از میان سایه ی جرمی دیگر عبور کند.هر سایه دارای دو قسمت است:منطقه ی تمام سایه که هیچ نوری از منبع نور به آن نمی رسد ومنطقه ی نیم سایه که نیمه روشن است.

 ki

زمین وماه،اجرام تیره و کدری اند که جلوی نور خورشید را می گیرند و سایه ای به وجود می آورند که همیشه با آن ها در حرکت است،ماه از خود هیچ نوری ندارد ولی چون نور خورشید را منعکس می کند ما قادریم آن را ببینیم.ماه گرفتگی هنگامی روی می دهد که ماه از میان منطقه ی تمام سایه ی زمین عبور کند و غیر قابل رویت است(البته از طرفی نیز زمین نور خورشید را بر روی ماه منعکس می کند که این باعث می شود که ماه را هر چند کم نور ببینیم.)ماه گرفتگی در قسمت وسیعی از زمین قابل رویت است.خورشید گرفتگی زمانی اتفاق می افتد که ماه از میان خورشید و زمین عبور کند و سایه اش را بر سطح زمین بیاندازد.خورشید گرفتگی در نقاطی که سایه ی ماه از آن ها عبور می کند قابل رویت است.مردم نقاطی که در محدوده ی تمام سایه قرار دارند شاهد خورشیدگرفتگی کلی خواهند بود و در منطقه ی نیم سایه،گرفتگی جزیی مشاهده خواهد شد.پس می توان گفت که آن چه ما به عنوان خورشید گرفتگی می شناسیم سایه ی ماه است که بر زمین می افتد.قطر خورشید 400 برابر قطر ماه است و اتفاقا فاصله اش از زمین نیز 400 برابر قطر ماه است.از این رو خورشید و ماه از زمین به یک اندازه دیده می شوند.این وضعیت باعث می شود که وقتی ماه بین زمین وخورشید قرار می گیرد دقیقا تمامی خورشید را بپوشاند.ولی خورشید گرفتگی هر ماه به وقوع نمی پیوندد و در حقیقت امری نادر است.چرا؟به چند دلیل،که به برخی از آن ها اشاره می کنیم:

الف)صفحه مدار ماه بر دایره البروج(صفحه مدار زمین به دور خورشید) منطبق نیست و حدود 5 درجه انحراف دارد.در هر ماه قمری زمانی که به ماه به مقارنه می رسد و میان خورشید و زمین قرار می گیرد،فرصتی برای وقوع یک خورشید گرفتگی است،اما اختلاف 5 درجه ای صفحه ی مداری ماه به دور زمین با دایره البروج اغلب موجب می شود که سایه ی ماه در فضا بر زمین نیفتد و در آسمان زمین،قرص تاریک ماه از شمال و یا جنوب خورشید می گذرد و آن را نمی پوشاند.2 نقطه ای که مدار ماه دایره البروج را قطع می کند"گره یا عقدتین"خوانده می شوند.نقطه ی گذر ماه به بخش بالایی مدارش "گره صعودی یا شمالی"و نقطه گذر ماه به مدارش در پایین صفحه ی دایره البروج"گره نزولی یا جنوبی"نامیده می شود.زمانی که طول می کشد تا ماه به گره برگردد27.21 روز است.

ب)مدار ماه کاملا دایره ای نیست و اندکی بیضی شکل است.به همین دلیل فاصله ی ماه از زمین در طول یک ماه اندکی تغییر می کند.کوتاه ترین فاصله ی ماه از زمین را"حضیض زمینی"گویند.مسلما هنگامی که ماه در حضیض زمینی قرار گرفته است کمی بزرگتر از حد معمول به نظر می رسد.اگر در چنین موقعیتی گرفتگی رخ دهد تمام سایه ی ماه به طور کامل خورشید را می پوشاند و یک گرفت کلی رخ می دهد.البته این گرفتگی در صورتی رخ می دهد که خورشید،ماه و زمین در یک خط مستقیم قرار بگیرند و این امر بنابر آن چه در قسمت الف بیان شد به ندرت اتفاق می افتد.هنگامی که ماه در دورترین فاصله ی خود از زمین ،که همان "اوج خورشیدی" است،قرار می گیرد کوچکتر از هنگامی که در حضیض زمینی قرار دارد به نظر می رسد(تقریبا هشت در صد کوچکتر).اگر در چنین موقعیتی گرفتگی روی دهد ماه به طور کامل خورشید را نمی پوشاند،در نتیجه فقط قسمت مرکزی خورشید توسط ماه پوشانده می شود و حلقه ای از نور خورشید در اطراف لبه ی آن باقی می ماند.این نوع گرفتگی را "خورشید گرفتگی حلقوی"می نامند.

k

به غیر از این دو دلیل:یک چرخه ی خورشیدی نیز وجود دارد که از ثابت نبودن محل گره ی صعودی ونزولی ناشی می شود.این نقاط در حال حرکتند و تاثیر اجرام دیگر  و حرکات آن ها در منظومه شمسی باعث نامنظم شدن حرکات آن ها می شود.خطی که خورشید و ماه را به هم وصل می کند . خطی که گره صعودی و نزولی را به هم متصل می کند در صفحه ی دایره البرج قرار گرفته اند و با یکدیگر زاویه ای می سازند.تاثیر سایر اجرام منظومه شمسی و حرکات آن ها موجب تغییر وکم وزیاد شدن این زاویه به صورت دوره ای می شود.وقتی گرفتگی روی می دهد این دو خط بر هم،و گره صعودی یا نزوای نیز بر خورشید منطبق می شوند.این حالت به طور متوسط هر 346.6روز تکرار می شود و"سال گرفتگی"نام دارد.آنچه تاکنون در مورد ان صحبت کردیم از دید شخصی بود که از خارج از منظومه شمسی به آن می نگرد.اما این حرکات از نظر ستاره شناسی که از زمین به آن می نگرد چگونه خواهد بود؟کمانی که بالای سر ما در آسمان از شمال به جنوب امتداد دارد"نصف النهار"خوانده می شود.نصف النهار،زمین را به دو نیم کره ی شرقی و غربی تقسیم می کند.فرض کنید خورشید را در یک روز معین،در نقطه ای بر روی نصف النهار مشاهده می کند و متوجه ستاره ای درخشان در نزدیکی آن می شود.به تدریج که زمین از غرب به شرق می چرخد،خورشید و آن ستاره را می توان در غرب دید که سرانجام غروب می کنند.روز بعد هنگامی که ستاره ی مورد نظر دوباره در نصف النهار دیده می شود خورشید را کمی می توان دور از آن مشاهده کرد.این حرکت تدریجی خورشید به سمت غرب ناشی از گردش زمین به دور خورشید است.در مقایسه با خورشید فاصله این ستاره از ما بسیار زیاد است و به همین سبب حرکت آن در آسمان برای ستاره شناس محسوس نیست.از دید ستاره شناس ممکن است جای خورشید اندکی به سوی شمال یا جنوب تغییر کند،این امر بستگی به این دارد که چه موقع از سال است.حرکت تدریجی به سوی شمال،هر سال از اول زمستان شروع می شود(انقلاب زمستانی در نیمکره ی شمالی)و تا اول تابستان ادامه پیدا می کند(انقلاب تابستانی در نیمکره ی شمالی).سپس تغییر جهت می دهد و حرکت تدریجی جنوبی را آغاز می کند و این حرکت تا انقلاب زمستانی بعدی ادامه دارد.در میانه ی راه مابین دو انقلاب تابستانی و زمستانی،خورشید در اولین روز بهار و پاییز دقیقا در نقطه ی شرقی طلوع می کند.در این دو روز که "اعتدالین"نامیده می شوند،طول شب ها و روز ها یکسان است.حرکات تدریجی خورشید به سوی شمال یا جنوب به این علت است که محور زمین نسبت به دایره البروج به اندازه ی 23.5 درجه انحراف دارد.گرفتگی خورشید زمانی رخ می دهد که ماه در یکی از گره ها یا نزدیک آن ،از بین زمین و خورشید بگذرد.گرفتگی و مدت زمان آن مرتب تکرار می شود.فرض کنید یکی از انواع خورشید گرفتگی(کلی،حلقوی،جزیی)از نقطه ای معین از زمین مشاهده می شود.همین خورشید گرفتگی در حدود 18 سال و10 روز (یا 11 روز)و هشت ساعت بعد که مغادل 6585.32 روز است تکرار می شود.به این دوره ی زمانی "چرخه ی ساروسی" می گویند.

k

نکاتی درباره ی کسوف:

کسوف کلی می تواند بین چند ثانیه و حد اکثر هفت دقیقه و 31 ثانیه طول بکشد.

پهنای تمام سایه ی ماه که بر روی زمین می افتد ممکن است تا 400 کیلومتر وسعت داشته باشد.

اگر قطر ماه 224 کیلومتر کمتر بود هرگز کسوف کلی رخ نمی داد.

هر سال حداقل 2 گرفت و حداکثر 5 گرفت رخ می دهد.در هر یکی دو سال نیز فقط یک بار گرفت کلی رخ می دهد. 

     خورشید گرفتگی چیست؟

چرا هرماه خورشید گرفتگی اتفاق نمی‌افتد؟ انواع خورشید گرفتگی‌ها چگونه هستند و چه‌طور می‌توان یک خورشید گرفتگی را بدون خطر رصد کرد؟
تصور کنید که در حال حرکت در طول یک خیابان هستید و در حال تحمل گرما و نور شدید خورشید ناگهان آسمان تاریک می شود و شما برای مدت کوتاهی احساس راحتی می کنید و سپس دوباره نور خورشید بر شما می تابد. شاید از کنار این اتفاق به آسانی بگذرید اما اگر بدانید عاملی که باعث این اتفاق شده است سایه ماه بوده و شما آن قدر خوش شانس بوده اید که به طور اتفاقی در امتداد نوار بسیار باریک سایه ماه بوده اید شاید این اتفاق برای شما طور دیگری جلوه کند.
همانطور که می دانید مدار ماه به گرد زمین اندکی با صفحه زمین خورشید زاویه دارد و این امر باعث می شود که ما هر ماه شاهد خورشید گرفتگی نباشیم. خورشید گرفتگی زمانی اتفاق می افتد که ماه در بین زمین و خورشید قرار گیرد و سایه خود را بر زمین بیافکند. اما این اتفاق زمانی به وقوع می پیوندد که ماه تقریبا نزدیک یکی از گره های مداری خود باشد (گره های مداری نقاطی هستند که در آن مدار یک جسم مدار جسم دیگری را قطع می کند.) زیرا هنگامی که ماه در نزدیکی گره های خود باشد تقریبا بر صفحه زمین خورشید منطبق می شود و بنابراین این امکان وجود دارد تا سایه خود را بر زمین بیافکند و عده ای از علاقه مندان را از خانه هایشان بیرون بکشد

 

کسوف ها به سه شکل اصلی اتفاق می افتد. نوع اول آن کسوف حلقوی است. همانطور که می دانید مدار ماه بیضوی است و طبعا گاهی اوقات در اوج (دورترین فاصله از زمین) و گاهی اوقات در حضیض (نزدیک‌ترین فاصله از زمین) به سر می برد. اگر هنگام کسوف ماه در اوج مداری خود باشد اندازه زاویه‌ای آن، آن‌گونه که از زمین دیده می‌شود، در مقایسه با اندازه زاویه ای خورشید کمتر می شود و بدین ترتیب ماه نمی تواند همه قرص خورشید را در پشت خود مخفی سازد. بدین ترتیب خورشید در میانه گرفت به صورت حلقه ای نورانی دیده می شود و این خود یکی از جاذبه های این نوع کسوف است. کسوف 11 مهر ماه در بخشهایی از اسپانیا و آفریقا بدین صورت دیده می شود.
نوع دوم کسوف کلی است. در هنگام کسوف کلی ماه آن قدر از زمین دور نیست که نتواند کل قرص خورشید را در پشت خود مخفی سازد. با پنهان شدن قرص خورشید در پشت قرص ماه نا گهان تاج خورشید خود نمایی می کند و بدین ترتیب نماهای رویایی که همه ما از کسوف دیده ایم به وجود می آیند. نمونه چنین کسوفی در سال 1378 در کشور ما اتفاق افتاد و بسیاری را جذب خود کرد.
نوع سوم کسوف کسوف جزیی است که کسوف روز دوشنبه نیز از همین نوع است. در این نوع کسوف به سبب موقعیت جغرافیایی ناظر در روی زمین و همچنین به دلیل موقعیت ماه در مدارش، زمین وارد تمام‌سایه ماه نمیشود و یا تمام‌سایه ماه از مکان رصد ناظر عبور نمی کند. بدین ترتیب رصد گر تنها در نیم سایه قرار می‌گیرد و از دید او فقط بخش‌هایی از خورشید به وسیله ماه پوشیده می‌شود.
البته نوعی دیگری از کسوف هم وجود دارد که می توان آن را هم در رده حلقوی ها در نظر گرفت و هم در رده کسوف های کلی. در این نوع کسوف در بعضی از نقاط زمین کسوف کلی است و در بعضی از نقاط ماه قسمت های بسیار کمی از قرص خورشید را نمی پوشاند. این نوع از کسوف ها نیز بسیار زیبا هستند. نمونه از این نوع کسوف امسال (۱۳۸۴) در بخش هایی از منطقه آمریکای مرکزی اتفاق افتاد.



k

اما نکات لازم در هنگام رصد کسوف جزیی:
1.به هیچ وجه بدون فیلتر به خورشید نگاه نکنید.
2.برای نگاه کردن به خورشید از شیشه هایی که به وسیله دود شمع و یا به طرق دیگر دودی شده اند استفاده نکنید چرا که آن ها تنها شدت نور را کم می کنند و نمی توانند جلوی پرتوهای خطرناک نور خورشید را نمی گیرند.
3.با ابزار نجومی به هیچ وجه بدون فیلتر به خورشید نگاه نکنید.
4.بهترین روش دیدن کسوف استفاده از ابزار هایی مثل اتاق تاریک و یا انداختن تصویر بر روی دیوار یا پرده است.

منبع:

irsiecnce@yahoo.com

 

 

 

پیش بینی کسوف و خسوف در نجوم باستانی(1)

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.

لوح
لوحه های گلی نجومی بابل، ثبت پدیده های نجومی و پیش بینی آنها
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.

 

نقشه
امپراطوری بابل باستان در 600 قبل از میلاد

 

دوره ی ساروس

دوره ی ساروس یک 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، 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.

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.

باغهای معلق
تمدن بابل باستان و باغ های معلق بابل

چرخه ی ساروس برای پیش بینی زمانهایی که گرفتگی روی خواهد داد  بسیار مفید است. این چرخه از سه دوره ی مربوط به مدار ماه بوجود آمده است. : ماه قمری، ماه ناهنجار و ماه اژدهایی.

 

چه زمان کسوف یا خسوف داریم؟

در زمان یک کسوف ماه و زمین و خورشید باید در یک خط قرار بگیرند. خورشید گرفتگی یا کسوف فقط زمانی رو می دهد که ماه در حالت مقارنه یا ماه نو باشد، و ماه گرفتگی یا خسوف زمانی رو می دهد که ماه در حالت بدر یا تمام باشد. دوره ی تکرار بدر تا بدر یا ماه نو تا ماه نو را یک ماه قمری گویند که تقریبا 53ر29 روز است.

خسوف
خسوف زمانی است که ماه وارد سایه ی زمین می شود.

از آنجا که مدار ماه با مدار زمین بدور خورشید حدود 5 درجه زاویه دارد، ماه در حالت بدر یا مقارنه با خورشید و زمین همیشه در یک خط قرار نمی گیرد و گرفتگی روی نمی دهد. نقاط تقاطع مدار ماه با صفحه ی مدار زمین به دور خورشید را نقاط گره می نامند. این دو نقطه ی گره نقاط حساسی هستند که اگر ماه و خورشید در امتداد این دو نقطه قرار بگیرند یا حتی در نزدیکی آن باشند، گرفتگی پیش می آید.

گره ها
مدار چرخش ماه بدور زمین و مدار ظاهری خورشید بدور زمین، با هم 5 درجه زاویه دارند.

 

مبنای چرخه ی ساروس چیست؟

مبنای چرخه ی ساروس به اینجا بر می گردد که بعد از هر 18 سال و 11 روز،  ماه و خورشید و زمین وضعیت مشابهی نسبت به حالت اول پیدا می کنند. پس اگر حالت یک گرفتگی را در نظر بگیریم، بعد از این مدت ماه و خورشید زمین دوباره به همان حالت بحرانی درمی آیند و ماه یا خورشید می گیرد.

هر گرفتگی، بعد از گذشت 18 سال، با گرفتگی بعدی، بسیار شبیه است. تنها موقعیت این گرفتگی حدود 5ر10 درجه  در آسمان جابجا می شود. یعنی مثلا اگر امسال یک کسوف در ابتدای برج جوزا روی دهد،  18 سال و 11 روز و 8 ساعت دیگر، دوباره همان کسوف در ده درجه و نیم از اول جوزا روی می دهد.

همانطور که گفته شد یک دوره ی ساروس برابر 6585 و 3/1 روز است. این کسر 3/1 روز یا 8 ساعت، باعث می شود زمان گرفتگی 8 ساعت عقب بیافتد. یعنی ممکن است قبل از آنکه ماه گرفگی دوم روی دهد، ماه از افق ما غروب کند و ما نتوانیم آن را ببینیم. در حالی که ماه گرفتگی اول را دیده بودیم. ولی همین ماه گرفتگی توسط شهرهایی که حدود 120 درجه ی طول جغرافیایی با ما فاصله دارند، به خوبی دیده خواهد شد. ولی بعد از گذشت سه دوره ی ساروس، دوباره آن خسوف در شهر ما قابل رؤیت خواهد بود.

 

با این حال، دو گرفتگی متوالی ساروسی، دقیقا عین هم نیستند، بلکه تفاوتهایی هم دارند.

 

سری های ساروسی

با این وصف، سری های مختلفی از چرخه های ساروسی وجود دارد؛ که هر خسوف یا کسوف متعلق به یکی از این سری هاست. هر سری ساروسی با یک گرفتگی جزئی آغاز می شود، و به طور مرتب، گرفتگی های بعدی مربوط به همان سری، آهسته آهسته به سمت کامل تر شدن پیش می رود، تا اینکه دوباره ی به حالت جزئی می رسد و در نهایت نابود می شود. هر سری ممکن است در طول قرنها، دهها گرفتگی را موجب شوند.

خسوفهای متوالی
خسوفهای متوالی از یک سری ساروسی، ابتدا در لبه ی جنوبی سایه زمین اتفاق می افتد، در مرحله ی بعد کمی بالاتر، وآهسته آهسته عد از گذر صدها سال خسوف در مرکز سایه ی زمین روی می دهد. سپس دوباره مسیر خسوف به سمت شمال سایه جابجا شده و در نهایت سری ساروسی مورد نظر به پایان می رسد.

چگونه گرفتگی ها را بوسیله ی دوره ی ساروس پیش بینی کنیم؟

یک منجم کافی است بداند هر کسوف یا خسوف متعلق به کدام سری است، تا بتواند کسوف یا خسوف بعدی را پیش بینی کند. در واقع شناخت سری های مختلفی که در حال حاضر در حال عمل هستند، می تواند به منجم کند که بداند در هر زمان مفروض نوبت به کدام سری رسیده است که 18 سالش تمام شده و باید شاهد گرفتگی جدیدی از آن سری باشیم.

این سری ها از حدود 1226 تا 1550 طول می کشند و در طی این سری ها 69 تا 87 بار گرفتگی روی می دهد. البته اکثر سری ها شامل 71 یا 72 گرفتگی می باشند. اما تعداد گرفتگی های کامل یا حلقوی در هر سری 39 تا 59 است. معمولا سری های ساروسی خسوفها خیلی طولانی نیستند. در هر زمان و عصری حدودا 40 سری ساروسی در حال فعالیت هستند. یعنی اگر کسی در هر زمان  40 سری دوران خودش را بداند، می تواند تقریبا همه ی گرفتگی ها را پیش بینی کند.

لیست همه ی سری های ساروسی خسوف ممکن در حال حاضر تهیه شده است. در اینجا شما می توانید لیست این سریها را ببینید. در این جدول ها، شماره ی سری(Saros Series)، تعداد خسوفهای این سری(Number of Eclipses)، طول این سری بر حسب سال(Length)، تاریخ اولین خسوف(First Eclipse)، تاریخ آخرین خسوف(Last Eclipse) و انواع خسوفهایی(Eclipse Sequence) که در آن سری روی می دهد، را مشخص نموده است.

 

در مقاله ی بعدی به کمک یک مثال نشان می دهیم چگونه می توان با داشتن جدول سری های گرفتها، آنها را پیش بینی کرد.

 

منابع:

http://www.nasa.gov/

http://en.wikipedia.org

 

ترجمه و تألیف:

ا.م.گمینی