Какое свойство лучей света доказывают солнечные и лунные затмения
На этом уроке вы познакомитесь с разделом физики «Оптика», изучающим световые явления, с источниками света, прямолинейным распространением света в однородной прозрачной среде и световыми явлениями
Оптика. Геометрическая оптика
Световые явления изучает такой раздел физики, как оптика.
Что такое оптика?
Оптика – это наука, которая изучает световые явления. Само слово «оптика» переводится на русский язык, как «зримый», «зрительный». Раздел, с которого мы начнем изучение, – это геометрическая оптика.
В ее основе лежат примерно те же законы, которые используются в геометрии.
Определение света
Что такое свет?
Свет – это электромагнитное излучение, которое вызывает зрительные ощущения.
Природа света достаточно сложна. Изучать образование света мы будем в старших классах. А сейчас можно сказать следующее: свет образуется в результате процессов, происходящих внутри атомов.
Источники света
Искусственные источники света разделяют на тепловые и люминесцирующие.
Тепловые – лампа накаливания, зажженная свеча. Люминесцирующие – лампа дневного света.
Как правило, мы говорим о протяженных источниках света. То есть само тело, непосредственно излучающее свет, имеет достаточно большие размеры.
Чтобы изучать световые явления, требуется небольшой источник света.
Точечный источник света – такой источник света, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием, на которое распространяется свет от него.
Определение светового луча
Еще одно важное понятие – это световой луч.
Световым лучом называют линию, вдоль которой распространяется световая энергия.
Геометрической оптикой мы будем называть раздел оптики, основанный на понятии луча.
Закон о прямолинейном распространении света
Первый закон, о котором сегодня мы будем говорить, – это закон о прямолинейном распространении света.
Закон
В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.
Если среда не прозрачная, то свет не будет распространяться.
Закон о прямолинейном распространении света используется для объяснения таких явлений, как затмение.
Солнечное затмение
Что такое затмение?
Затмения бывают двух видов: солнечное (рис. 1) и лунное.
Рис. 1. Солнечное затмение
Солнечным затмением называют такое явление, когда Луна встает между Солнцем и Землей, и на Землю падает тень от Луны.
Что такое частное и полное затмение?
Давайте обратимся к рисунку (рис. 2).
Рис. 2. Полное солнечное затмение
На рисунке изображены Солнце, Луна и Земля.
Если мы проведем луч от края Солнца к Луне и к Земле, то область, которая заштрихована, будет областью лунной тени, которая располагается на Земле. В тех местах, куда упала тень, будет наблюдаться полное затмение.
Рис. 3. Частичное солнечное затмение
В местах полутени только часть Солнца будет закрыта Луной, то есть произойдет частичное затмение Солнца (рис. 3).
Определение тени и полутени
Тенью мы называем ту часть пространства, куда свет от источника света не попадает.
Полутень – это та часть пространства, которая освещается частично или только частью источника света.
Лунное затмение
Что такое лунное затмение (рис. 4)?
Рис. 4. Лунное затмение
Лунным затмением называют такое явление, когда Луна попадает в тень от Земли. Лунные затмения происходят чаще, чем солнечные.
Завершение
На этом уроке вы познакомились с разделом физики «Оптика», изучающим световые явления. Узнали об источниках света, о прямолинейном распространении света в однородной прозрачной среде и световых явлениях.
Список литературы
- Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б./Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
- Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
- Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.
Домашнее задание
- Какое явление служит доказательством прямолинейного распространения света?
- При солнечном затмении на Землю падает тень и полутень от Луны. Видит ли Солнце человек, находящийся в области тени; полутени? Ответ обоснуйте.
- Какие источники света изображены на рисунке 5?
Рисунок 5.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
- Интернет-портал Doc4web.ru (Источник).
- Интернет-портал Tepka.ru (Источник).
- Интернет-портал Tak-to-ent.net (Источник).
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 апреля 2019;
проверки требуют 7 правок.
Лу́нное затме́ние — затмение, которое наступает, когда Луна входит в конус тени от Земли. Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363 000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,6 диаметра Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком. В каждый момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается фазой затмения. Величина фазы Φ определяется расстоянием θ от центра Луны до центра тени. В астрономических календарях приводятся величины Φ и θ для разных моментов затмения.
Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, говорят о полном лунном затмении, когда частично- частичное затмении. Когда Луна входит только в полутень Земли, говорят о частичном полутеневом затмении. Необходимыми условиями наступления лунного затмения являются полнолуние и близость Луны к узлу её орбиты (то есть к точке, где орбита Луны пересекает плоскость эклиптики); лунное затмение происходит, когда выполняются одновременно оба эти условия.
| Как видно для наблюдателя на Земле, на мнимой небесной сфере Луна пересекает эклиптику два раза в месяц в позициях, называемых узлами. Полнолуние может прийтись на такую позицию, на узел, тогда можно наблюдать лунное затмение. (Примечание: масштаб не соблюдён.) |
Полное затмение[править | править код]
Лунное затмение может наблюдаться на всём полушарии Земли, обращённом в этот момент к Луне (то есть там, где на момент затмения Луна находится над горизонтом). Вид затемнённой Луны с любой точки Земли, где она вообще видна, практически одинаков — в этом состоит коренное отличие лунных затмений от солнечных, которые видны лишь на ограниченной территории. Максимальная теоретически возможная продолжительность полной фазы лунного затмения составляет 108 минут; такими были, например, лунные затмения 26 июля 1953 года[en], 16 июля 2000 года[en]. При этом Луна проходит через центр земной тени; полные лунные затмения такого типа называют центральными, они отличаются от нецентральных большей продолжительностью и меньшей яркостью Луны во время полной фазы затмения.
Во время затмения (даже полного) Луна не исчезает полностью, а становится тёмно-красной. Это объясняется тем, что Луна даже в фазе полного затмения продолжает освещаться. Солнечные лучи, проходящие по касательной к земной поверхности, рассеиваются в атмосфере Земли и за счёт этого рассеяния частично достигают Луны. Поскольку земная атмосфера наиболее прозрачна для лучей красно-оранжевой части спектра, именно эти лучи в большей мере достигают поверхности Луны при затмении, что и объясняет окраску лунного диска. По сути, это тот же эффект, что и оранжево-красное свечение неба у горизонта (заря) перед восходом или сразу после заката. Для оценки яркости Луны во время затмения используется шкала Данжона.
Наблюдатель, находящийся в момент полного или частичного теневого лунного затмения на затенённой части Луны, видит полное затмение Солнца Землёй.
Частичное затмение[править | править код]
Лунное затмение 16-17 июля 2019 года в Москве
Если Луна попадает в полную тень Земли только частично, наблюдается частичное затмение. При этом та часть Луны, на которую падает тень Земли, оказывается тёмной, но часть Луны, даже в максимальной фазе затмения, остаётся в полутени и освещается солнечными лучами. Наблюдатель на Луне, находящийся в полутеневой зоне, видит частичное затмение Солнца Землёй.
Полутеневое затмение[править | править код]
Вокруг конуса тени Земли имеется полутень — область пространства, в которой Земля заслоняет Солнце лишь частично. Если Луна проходит область полутени, но не входит в тень, происходит полутеневое затмение. При нём яркость Луны уменьшается, но незначительно: такое уменьшение практически незаметно невооружённым глазом и фиксируется только приборами. Лишь когда Луна в полутеневом затмении проходит вблизи конуса полной тени, при ясном небе можно заметить незначительное потемнение с одного края лунного диска. Если Луна полностью попадает в полутень (но не касается тени), такое затмение называется полным полутеневым; если же лишь часть Луны входит в полутень, такое затмение называется частичным полутеневым. Полные полутеневые затмения происходят редко, в отличие от частичных; последним полным полутеневым было затмение 14 марта 2006 года, а следующее произойдёт лишь в 2042 году.
Периодичность[править | править код]
В связи с несовпадением плоскостей лунной и земной орбит, далеко не каждое полнолуние сопровождается лунным затмением, и далеко не каждое лунное затмение — полное. Максимальное количество лунных затмений за год — 4 (например, это произойдёт в 2020 и 2038 годах), минимальное количество лунных затмений — два в год. Затмения повторяются в прежнем порядке каждые 6585⅓ дней (или 18 лет 11 дней и ~8 часов — период, называемый са́рос); зная, где и когда наблюдалось полное лунное затмение, можно точно определить время последующих и предыдущих затмений, хорошо просматриваемых в этой местности. Эта цикличность часто помогает точно датировать события, описываемые в исторических летописях.
Последнее лунное затмение произошло 21 января 2019 года (полное).
Следует отметить, что лунные затмения часто сопровождаются предшествующими (за две недели) или последующими (через две недели) солнечными затмениями. Это связано с тем, что за те две недели, за которые Луна проходит половину своей орбиты, Солнце не успевает удалиться от линии узлов лунной орбиты, и в результате выполняются условия, необходимые для наступления солнечного затмения (новолуние и Солнце вблизи узла). Иногда наблюдаются даже три последовательных затмения (солнечное, лунное и солнечное либо лунное, солнечное и лунное), разделённые двумя неделями. Например, последовательность из трёх затмений наблюдалась в 2013 году: 25 апреля (лунное, частичное), 10 мая (солнечное, кольцеобразное) и 25 мая (лунное, частичное полутеневое). Другой пример — в 2011 году: 1 июня (солнечное, частичное), 15 июня (лунное, полное), 1 июля (солнечное, частичное). Время, когда Солнце находится вблизи узла лунной орбиты и могут происходить затмения, называется сезоном затмений[en]; его длительность составляет около месяца.
Следующее лунное затмение происходит иногда через лунный месяц (тогда примерно посредине между этими двумя затмениями всегда происходит солнечное затмение), однако чаще оно происходит примерно через полгода, в следующий сезон затмений. За это время Солнце на небесной сфере проходит по эклиптике от одного узла лунной орбиты к другому (линия узлов лунной орбиты тоже движется, но более медленно), и снова восстанавливается необходимый для лунного затмения набор условий: полнолуние и Солнце вблизи узла. Период между последовательными прохождениями Солнцем узлов лунной орбиты равен 173,31 суток, половине так называемого драконического года; через это время и повторяется сезон затмений.
Полное лунное затмение 21 декабря 2010 года впервые за 372 года произошло в день зимнего солнцестояния. Следует отметить, что это утверждение верно для гринвичского времени и для западного полушария Земли. В частности, для всех часовых поясов на территории России солнцестояние произошло на следующий день, 22 декабря. Следующее затмение, совпадающее с зимним солнцестоянием, произойдёт 21 декабря 2094 года[1].
См. также[править | править код]
- Солнечное затмение
- Пепельный свет Луны
- Список лунных затмений[en]
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Таблицы затмений — энциклопедия «Кругосвет»
- Какие сюрпризы космос преподнесёт землянам в 2014 году
Литература[править | править код]
- Айомайтис А. (фото), Шень А. Космография. — М.: МЦНМО, 2009.
Солнечное затмение.
Солнечное затмение – это полное или частичное перекрытие Луной солнечного диска. Происходит это явление исключительно в новолуние, когда с Земли Луну не видно вообще. А полнота затмения зависит от орбиты, по которой в данный момент движется спутник Земли – эта орбита далеко не всегда одинакова.
Обычно мы можем наблюдать частичные затмения, полные происходят гораздо реже.
В год затмения случаются 5–6 раз, при этом, как правило, максимальная площадь перекрытия Солнца – 80%.
Наблюдать затмения можно не с каждой точки земного шара. Конец конуса лунной тени скользит по земной поверхности, вот как раз в покрытых им местах и можно наблюдать солнечные затмения.
Длится полное солнечное затмение от нескольких мгновений до 8 минут.
Для каждого пункта земного шара полное солнечное затмение – явление чрезвычайно редкое, оно происходит раз в одно, а то и в два столетия. Так, например, ближайшее полное солнечное затмение можно будет наблюдать в Москве аж в 2126 году, а точнее, 16 октября означенного года.
Лунное затмение.
Лунное затмение происходит, когда Земля заслоняет Луну от Солнца, то есть когда Луна в полнолуние проходит вблизи узлов своей орбиты.
Длятся такие затмения до 2 часов. И если без солнечных затмений не проходит ни одного года, то года без лунных затмений случаются примерно раз в пять лет.
Лунные затмения происходят в полтора раза реже, чем солнечные, однако их могут наблюдать все, проживающие на той половине земного шара, где в это время Луна видна, где она находится над горизонтом.
Так же, как и солнечные затмения, лунные бывают частичными и полными. Чем глубже тень Земли, чем больше пространства Луна она перекрывает, тем полнее затмение.
Диск Луны во время лунного затмения кажется багрово-красным, именно этим обусловлено настороженное отношение наших предков к данному явлению.
Тревожный, неестественный цвет мнился им предвестником всяческих бед. А так как на самом деле случались мелкие или крупные неприятности, то дурная слава затмений дошла и до наших дней. Впрочем, в некотором роде весьма обоснованно.
Как лунные и солнечные затмения влияют на человека?
За две недели до и две недели после затмения у многих людей, особенно старшего поколения, ухудшается самочувствие, обостряются хронические болезни. Многие, даже не подозревая об истинной причине недомогания, вынуждены корректировать свой привычный график, переносить дела и менять пищевой рацион, так как даже любимые блюда перестают радовать.
Все дело в том, что во время солнечных и лунных затмений идет огромнейшая нагрузка на сердечно-сосудистую систему организма, поэтому возрастает число гипертонических кризов, инсультов и инфарктов.
Врачи не рекомендуют выходить из дома людям с больным сердцем и уж тем более заниматься какой-либо физической работой.
В день затмения нарушается мыслительная деятельность, поэтому лучше не затевать ничего важного, не принимать знаковых решений – слишком велика опасность ошибки из-за неверной оценки реальности.
Причем ошибка будет иметь последствия долгое время. Еще древние астрологи считали, что такие последствия сказываются столько лет, сколько минут длилось солнечное затмение, и столько месяцев, сколько длилось затмение лунное.
Парадокс состоит в том, что людей так и тянет в дни затмений произвести коррекцию судьбы и что-то изменить в жизни…
Считается, что человек, рожденный в день затмения, становится заложником так называемого цикла Сароса, то есть похожие события происходят с ним с периодичностью раз в 18 лет и 10 дней.
Во время лунного затмения страдает психика людей. Возрастает количество суицидов, психических расстройств. Чувство немотивированной тревоги, смутного беспокойства и даже паники «накрывает» даже тех, кто в обычной жизни не подвержен подобным ощущениям. Интуиция – дар Луны – во время затмения перестает работать, она как бы блокируется.
Ближайшие затмения.
Ближайшие солнечные затмения, которые окажут особое влияние на нашу страну и на ее жителей, в Северном полушарии можно будет наблюдать:
21 мая 2012 года
3 ноября 2013 года
24 октября 2014 года
20 марта 2015 года
21 августа 2017 года
Будьте аккуратнее в эти дни, можете даже запастись камнями-оберегами, чтобы было спокойнее…
Кстати, «роковое» полное солнечное затмение 13 ноября 2012 года на территории нашей страны видно не будет.
Отчего происходят солнечные и лунные затмения? Можно ли их предсказать?
Подробности
Категория: Солнце
Опубликовано 04.10.2012 16:24
Просмотров: 11069
Солнечные и лунные затмения – это астрономические явления. Солнечное затмение заключается в том, что Луна полностью или частично закрывает (затмевает) Солнце от наблюдателя на Земле. При лунном затмении Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй.
Солнечное затмение
Солнечные затмения упоминаются уже в античных источниках.
Солнечное затмение возможно только в новолуние, когда сторона Луны, обращенная к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны только в том случае, если новолуние происходит вблизи одного из двух лунных узлов (точки пересечения видимых орбит Луны и Солнца), не далее чем примерно в 12 градусах от одного из них.
Тень Луны на земной поверхности не превышает в диаметре 270 км, поэтому солнечное затмение наблюдается только в узкой полосе на пути тени. Если наблюдатель находится в полосе тени, он видит полное солнечное затмение, при котором Луна полностью скрывает Солнце, небо темнеет, и на нём могут появиться планеты и яркие звёзды. Вокруг скрытого Луной солнечного диска можно наблюдать солнечную корону, которая при обычном ярком свете Солнца не видна. Для земного наблюдателя полная фаза затмения длится не более нескольких минут. Минимальная скорость движения лунной тени по земной поверхности составляет чуть более 1 км/с.
Наблюдатели, которые находятся вблизи полосы полного затмения, могут видеть частное солнечное затмение. При частном затмении Луна проходит по диску Солнца не точно по центру, скрывая только его часть. При этом небо темнеет гораздо слабее, звёзды не появляются. Частное затмение может наблюдаться на расстоянии порядка двух тысяч километров от зоны полного затмения.
Астрономические характеристики солнечных затмений
Полным называется такое затмение, если оно может наблюдаться как полное хотя бы где-то на поверхности Земли.
Когда наблюдатель находится в тени от Луны, он наблюдает полное солнечное затмение. Когда он находится в области полутени, он может наблюдать частное солнечное затмение. Помимо полных и частных солнечных затмений, бывают кольцеобразные затмения. Кольцеобразное затмение происходит, когда в момент затмения Луна находится на большем удалении от Земли, чем во время полного затмения, и конус тени проходит над земной поверхностью, не достигая её. При кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но оказывается меньше Солнца в диаметре, поэтому не может скрыть его полностью. В максимальной фазе затмения Солнце закрывается Луной, но вокруг Луны видно яркое кольцо незакрытой части солнечного диска. Небо при кольцеобразном затмении остаётся светлым, звёзды не появляются, наблюдать корону Солнца невозможно. Одно и то же затмение может быть видно в разных частях полосы затмения как полное или кольцеобразное. Такое затмение иногда называют полным кольцеобразным (или гибридным).
Солнечные затмения можно предсказать. Учеными давно уже просчитаны затмения на много лет вперед. В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из них не более двух — полные или кольцеобразные. В среднем за сто лет происходит 237 солнечных затмений разного типа. Например, в Москве с XI по XVIII вв. полных солнечных затмений было всего 3. В 1887 г. также было полное затмение. Очень сильное затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года. Следующее полное солнечное затмение ожидается в Москве 16 октября 2126 года.
Как наблюдать солнечное затмение
Особое внимание при наблюдении солнечного затмения нужно уделить защите глаз от солнечного света. Для этого рекомендуется использовать специальные светофильтры, покрытые тонким слоем металла. Можно применить один-два слоя качественной чёрно-белой фотоплёнки, покрытой серебром. Полное солнечное затмение можно наблюдать через оптические приборы даже без затемняющих экранов, но при малейших признаках окончания затмения нужно немедленно прекратить наблюдение. Даже тоненькая полоска света, многократно усиленная через бинокль, может нанести непоправимый вред сетчатке глаза, а потому специалисты настоятельно рекомендуют использовать затемняющие светофильтры.
Лунное затмение
Лунное затмение наступает, когда Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй. Это хорошо видно на представленной схеме. Диаметр пятна тени Земли составляет около 2,5 диаметров Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком. В каждый момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается фазой затмения Ф. Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, затмение называется полным лунным затмением, когда частично — частным затмением. Два необходимых и достаточных условия наступления лунного затмения — полнолуние и близость Земли к лунному узлу (точка пересечения орбиты Луны с эклиптикой).
Наблюдение лунных затмений
Полное
Может наблюдаться на половине территории Земли там, где на момент затмения Луна находится над горизонтом. Вид затемнённой Луны с любой точки наблюдения почти одинаков. Максимальная возможная продолжительность полной фазы лунного затмения составляет 108 минут (например, 16 июля 2000 г.) Но во время даже полного затмения Луна не исчезает полностью, а становится тёмно-красной. Это объясняется тем, что Луна даже в фазе полного затмения продолжает освещаться. Солнечные лучи, проходящие по касательной к земной поверхности, рассеиваются в атмосфере Земли и за счёт этого рассеяния частично достигают Луны. Земная атмосфера наиболее прозрачна для лучей красно-оранжевой части спектра, поэтому именно эти лучи в большей мере достигают поверхности Луны при затмении. А вот если бы в момент затмения Луны (полного или частичного) наблюдатель находился на Луне, то он смог бы увидеть полное солнечное затмение (затмение Солнца Землей).
Частное
Если Луна попадает в полную тень Земли только частично, то наблюдается частное затмение. При нём часть Луны является тёмной, а часть даже в максимальной фазе остаётся в полутени и освещается солнечными лучами.
Полутеневое
Полутень — область пространства, в которой Земля заслоняет Солнце лишь частично. Если Луна проходит область полутени, но не входит в тень, происходит полутеневое затмение. При нём яркость Луны уменьшается, но незначительно: такое уменьшение практически незаметно невооружённым глазом и фиксируется только приборами.
Лунные затмения можно предсказать. Каждый год происходят как минимум два лунных затмения, однако в связи с несовпадением плоскостей лунной и земной орбит, их фазы отличаются. Затмения повторяются в прежнем порядке каждые 6585⅓ дней (или 18 лет 11 дней и ~8 часов — это период называется сарос). Зная, где и когда наблюдалось полное лунное затмение, можно точно определить время последующих и предыдущих затмений, хорошо просматриваемых в этой местности. Эта цикличность часто помогает точно датировать события, описываемые в исторических летописях.