به آسمان نگاه نکنید!

چرا با توجه به حرکت مداری ماه و زمین هر ماه یک خورشیدگرفتگی رخ نمی‌دهد؟ خورشید گرفتگی جزئی چیست؟ تفاوت ماه گرفتگی و خورشید گرفتگی چیست؟ چرا در زمان خورشیدگرفتگی حتماً باید ماه نو باشد؟ شما می‌توانید جواب این سوال و سوالات دیگری در مورد خورشید گرفتگی را در اینجا پیدا کنید.

 

1) چرا خورشید می گیرد؟

زمین در مداری بیضی شکل به دور خورشید می‌گردد. ولی از دید ناظری که بر روی زمین قرار دارد خورشید در یک مدار فرضی به دور زمین می‌گردد. به این مدار فرضی دایره البروج می‌گویند. تعریف دیگر دایره البروج دایره‌ی عظیمه‌ای است بر کره‌ی آسمان که از تقاطع آن کره با صفحه‌ی مدار زمین حاصل می‌شود. در زیر می‌توانید با مفهوم دایره البروج بیش‌تر آشنا شوید. خط زردی که در زیر می‌بنید همان مسیر حرکت ظاهری خورشید در آسمان می‌باشد که بنا به تعریف به آن دایره البروج می‌گوییم.

ماه نیز در مداری به دور زمین می‌گردد. مدار ماه دقیقاً منطبق بر، دایره البروج نیست و با آن زاویه‌ی‌15/5 درجه دارد. ماه در هر دور گردش خود به دور زمین، دو بار با دایره البروج برخورد می‌کند. به این نقاط تقاطع گره می‌گویند. وقتی که ماه در گره قرار دارد برای ناظر زمینی در این حالت ماه روی دایره‌ البروج قرار دارد. چون از نظر ما خورشید همیشه روی این دایره قرار دارد، پس در حالت ماه نو فقط در صورتی خورشید گرفتگی به وجود می‌آید که ماه به طور هم زمان با خورشید در یک گره واقع شود، یا به عبارت دیگر دایره البروج را قطع کند. خب پس با این توضیح باید هر ماه یک خورشیدگرفتگی داشته باشیم. ولی معمولاً این اتفاق نمی‌افتد و هر ماه خورشیدگرفتگی رخ نمی‌دهد. ماه اغلب اوقات یا از بالای سطح تابش خورشید یا از زیر آن می‌گذرد، به شکلی که این سطح را نمی‌پوشاند. خورشیدگرفتگی زمانی رخ می‌دهد که ماه نو در گره واقع شده باشد. حال شاید بپرسید که چرا ماه حتما نو باشد؟ خب به شکل زیر نگاه کنید. وقتی که ماه نو است در برابر خورشید می‌باشد و پشت ماه سایه تشکیل می‌شود. که در موقعیت مناسب این سایه بر روی زمین خورشیدگرفتگی کلی، حلقوی و یا جزئی را به وجود می‌آورد.

ماه در حرکت مداری خود به دور زمین سایه‌اش را به دوش می‌کشد. این سایه‌ به شکل مخروط است. مخروط سایه‌ی ماه، با قاعده‌ای به قطر 3460 کیلومتر بسیار باریک‌تر از مخروط سایه‌ی زمین است. طول سایه‌ی ماه به طور متوسط برابر 371000 کیلومتر است و حول این مقدار متوسط به اندازه‌ی 6500 کیلومتر تغییر می‌کند. این سایه در اغلب موارد به قدر کافی طویل نیست که به زمین برسد. فاصله‌ی ماه تا زمین از 360000 کیلومتر در حضیض تا 400000 کیلومتر در اوج زمینی تغییر می‌کند. فاصله‌ی متوسط برابر 380000 کیلومتر است.

خورشیدگرفتگی زمانی روی می‌دهد که سطح زمین بخشی از مخروط سایه‌ی ماه را قطع کند. وقتی که مخروط سایه کاملاً به سطح زمین نمی‌رسد، پدیده‌ای روی می‌دهد که به

کسوف حلقوی موسوم است. در این شرایط مقطع ظاهری ماه نمی‌تواند مقطع ظاهری خورشید را بپوشاند و ناظر نواحی بیرونی خورشید را به صورت حلقه‌ی درخشانی می‌بیند.

خورشیدگرفتگی از چندین لحاظ مهم با ماه گرفتگی فرق دارد :

1. خورشیدگرفتگی فقط می‌تواند به هنگام ماه نو واقع شود و ماه گرفتگی تنها به هنگام بدر. 
2. همه‌ی ماه گرفتگی‌ها را، خواه جزئی و خواه کلی، می‌توان در آن واحد از هر نقطه‌ی نیمکره‌ای از زمین که به جانب ماه است، مشاهده کرد. ولی تنها باریک‌ترین قسمت مخروط سایه‌ای که ماه می‌سازد، با زمین تماس حاصل می‌کند. حداکثر قطر دایره‌ای از مخروط که به وسیله‌ی سطح زمین قطع می‌شود، کم‌تر از 274 کیلومتر است. ولی نیم‌سایه قطر بسیار بزرگتری، نزدیک به 6400 کیلومتر، بر سطح زمین تشکیل می‌دهد. مخروط سایه را معمولاً سایه می‌نامند و منطقه‌ی روشن‌تر نیم‌سایه نامیده می‌شود. رصدکنندگانی که در نیم‌سایه‌اند فقط خورشیدگرفتگی جزئی را مشاهده می‌کنند. درصدی از سطح خورشید که گرفته می‌شود به فاصله‌ی رصدکننده از سایه بستگی دارد. هر چه نزدیک‌تر باشد این درصد بیشتر است. با حرکت ماه و مخروط سایه‌ی آن در مدارهای تعیین شده، دایره‌ی کوچک و دایره‌ی نیم‌سایه حرکت می‌کنند. سرعت سایه بر روی زمین تا حد زیادی بستگی به عرض جغرافیایی و زاویه‌ای که مخروط سایه با سطح زمین می‌سازد دارد. در استوا این سرعت ممکن است فقط 1600 کیلومتر در ساعت باشد. در عرض‌های جغرافیایی بالاتر، خاصه در نزدیکی‌های طلوع و غروب خورشید که مخروط سایه کاملاً مایل است، این سرعت ممکن است به 8000 کیلومتر در ساعت نیز برسد.
3. مدت دوام ماه گرفتگی کلی در حدود 2 ساعت است، ولی حداکثر مدت دوام یک خورشیدگرفتگی کلی در هر نقطه از سطح زمین 7 دقیقه و 30 ثانیه است.

 

2) دنباله های خورشیدگرفتگی ها

 خورشیدگرفتگی‌ها به صورت دنباله‌هایی چند واقع می‌شوند و هر دنباله‌ی کامل مشتمل بر هفتاد و یا هفتاد و یک خورشیدگرفتگی است و در حدود 1260 سال طول می‌کشد. فاصله‌ی زمانی بین دو خورشیدگرفتگی متوالی در یک دنباله 3/6585 روز (18سال و 11 روز و 8 ساعت) است. خورشیدگرفتگی‌های متوالی شباهت زیادی با هم دارند که دال بر عضویت‌‌شان در یک دنباله است. نحوه به دست آوردن عدد 3/6585 روز بدین قرار است :

1. ماه باید نو باشد. این وضعیت هر 53059/29 روز یک بار تکرار می‌شود.
2. خورشید باید نسبت به عقده‌ها (گره‌ها) در همان مکان قبلی باشد و این هر 6201/346 روز تکرار می‌شود.

کوچک‌ترین مضرب مشترک این اعداد، 6585 است. یعنی هر 6585 روز (یا دقیق‌تر 3/6585 روز) ماه، زمین و خورشید وضعیت خورشیدگرفتگی قبلی را تکرار می‌کنند. فاصله‌ی زمانی 3/6585 روز (18سال و 11 روز و 8 ساعت) به یک ساروس (SAROS) موسوم است. که در زبان بابلی قدیم به معنی «تکرار» است. هفتاد یا هفتاد و یک خورشیدگرفتگی هر دنباله‌ی خورشیدی الگویی را دنبال می‌کنند. نخستین خورشیدگرفتگی هر دنباله همواره خورشیدگرفتگی جزئی بسیار کوچکی است در نزدیکی یکی از قطب‌های زمین. خورشیدگرفتگی‌های بعدی که به ترتیب کم‌تر جزئی هستند دورتر از قطب واقع می‌شوند. خورشیدگرفتگی‌هایی که در وسط دنباله روی می‌دهند از نوع خورشیدگرفتگی کلی هستند. مسیر آنها بر سطح زمین دورتر و دورتر از قطبی است که دنباله‌ی نخست از آن آغاز گردید. چون به آخر دنباله نزدیک‌تر می‌شویم، خورشیدگرفتگی‌ها پیوسته جزئی‌تر می‌شوند و آخرین خورشیدگرفتگی در نزدیکی قطب مخالف واقع می‌گردد. در نتیجه‌ی زمانی که با رقم کسری عدد 3/6585 مشخص می‌شود، هر عضو دنباله، اندکی در مغرب عضو پیشین ظاهر می‌گردد.

اختلاف طول جغرافیایی نزدیک به 120 درجه است. زیرا زمین در این مدت 3/0 دور حول محورش چرخیده است. بعد از سه خورشیدگرفتگی، آغاز مسیر به طول جرافیایی اولیه باز می‌گردد. عرض جغرافیایی بسته به آن که دنباله‌ی نخست از قطب شمال یا قطب جنوب آغاز شده، هر چه جنوبی‌تر یا شمالی‌تر می‌شود. لزومی ندارد که در حدود 18 سال و 11 روز و 8 ساعت (3/6585 روز) به انتظار نشست تا خورشیدگرفتگی‌ای را دید. در حال حاضر یازده دنباله‌ی خورشیدی با هم در جریان وقوع‌اند. حداقل تعداد خورشیدگرفتگی در سال دو است و حداکثر آن پنج. شکلهای زیر خورشیدگرفتگی‌هایی که در طی سال‌های 2001 تا 20025 میلادی رخ می‌دهد را نشان می‌دهند. باید توجه داشت که مسیری که بر روی نقشه‌ها نشان داده شده است، مسیری است که سایه‌ی ماه بر روی زمین ایجاد می‌کند. و کیلومترها بالا و پایین هر مسیر نیز می‌توانند این خورشیدگرفتگی‌ها را به صورت جزئی‌تر ببینند. زیرا که در نیم‌سایه قرار دارند.

 

3) مطالعات علمی در زمان خورشیدگرفتگی ها

 خورشیدگرفتگی کلی فرصت منحصر به فردی را برای انجام دادن چندین نوع پژوهش فراهم می‌آورد :

1. جو خورشید را بهتر از هر وقت دیگر می‌توان در هنگام خورشیدگرفتگی مطالعه کرد. لایه‌ی واگردان نامی است که به لایه‌ی زیرین از سه لایه‌ی جو خورشید داده‌اند. کف این لایه، سطح خورشید است. رأس آن تا 1500 کیلومتر از سطح خورشید ادامه می‌یابد. ضخامت این لایه از روی مطالعات کسوف خورشید معین شده است. زمانی که طول می‌کشد تا ماه این لایه را بپیماید و نیز مقدار معلوم سرعت ماه در این محاسبه به کار می‌آیند. در هنگام خورشیدگرفتگی می‌توان به طیف درخشی لایه‌ی واگردان دست یافت که دارای همان تعداد خطوط و همان طول موج‌های تاریک طیف خورشید است. تفاوت میان طیف درخشی و طیف خورشیدی آن است که طیف درخشی متشکل از خطوط روشن بر زمینه‌ای تاریک است. در حالی که طیف معمولی خورشید از خطوطی سیاه بر زمینه‌ای رنگین کمانی تشکیل شده است. وجود طیف درخشی، به طور نظری پیش‌بینی شده بود. اگر گازهای سردتر لایه‌ی واگردان طول موج‌های خاصی از طیف پیوسته را جذب کنند، باید هنگامی که طیف پیوسته حضور ندارد، همان طول موج‌ها را گسیل کنند. طیفی که در هنگام خورشیدگرفتگی از لایه‌ی واگردان گرفته شود، این پیش‌بینی را ثابت می‌کند. تا لحظه‌ی خورشیدگرفتگی کامل، طیف معمولی خورشید دیده می‌شود، در لحظه‌ی خورشیدگرفتگی کامل تغییری کاملاً مشخص روی می‌دهد طیف درخشی پدیدار می‌شود. طیف درخشی فقط دو یا سه ثانیه دوام می‌آورد. در زمان خورشیدگرفتگی عکس‌های زیادی از طیف درخشی گرفته می‌شود که برای تعیین دقیق ضخامت لایه‌ی واگردان و نیز در مطالعات مربوط به عناصر شیمیایی تشکیل دهنده‌ی این لایه به کار می‌آیند. تاج بیرونی‌ترین لایه‌ی جو خورشید است که هنگام کسوف خورشید با چشم غیرمسلح دیده می‌شود. در مواقع دیگر نیز می‌توان به کمک وسایل خاصی چون تاج‌نگار که خورشیدگرفتگی مصنوعی ایجاد می‌کند، آن را دید و از آن عکسبرداری کرد. تاج هاله‌ی مروارید رنگی است که نقشی ظریف دارد و گرداگرد خورشید را فراگرفته است. بسیار بزرگ‌تر از دو لایه‌ای است که در زیر آن قرار دارد و ضخامتش به 5/1 میلیون کیلومتر می‌رسد. شکل تاج رابطه‌ی نزدیکی با دوره‌ی یازده ساله‌ی فعالیت‌های کلفی دارد. هنگامی که که کلف‌ها در حداکثر فعالیت هستند، تاج دارای شکل مستدیر است که چند شعاع برجسته از آن بیرون زده است. در هنگام حداقل فعالیت کلفی شکلی کشیده با زائده‌هایی بزرگ و درخشنده دارد. تاج خورشیدی به صورت قرینه در اطراف خورشید قرار دارد. اما به هنگام کاهش کلف‌های خورشیدی کم‌تر دارای شکل خاص و منظمی است.
2. جستجوی دقیق همسایه ای بسیار نزدیک خورشید، که در داخل مدار عطارد قرار داشته باشد، یعنی سیاره‌ای که از عطارد به خورشید نزدیک‌تر باشد.
3. زمان‌های تماس ماه و خورشید در هنگام خورشیدگرفتگی، برای آزمون فرمول‌هایی به کار می‌رود که در تعیین حرکات نسبی این اجرام مورد استفاده قرار می‌گیرند.
4. خورشیدگرفتگی‌های کلی دهه‌های اخیر برای آزمون "خم شدن" انیشتینی نور به کار رفته‌اند. بنابر نظریه‌ی نسبیت عمومی انیشتین نور ستارگان در عبور از نزدیکی خورشید در نتیجه‌ی کشش گرانشی جرم خورشید بر شعاع‌های نور، باید اندکی خم شود. مقداری که نظریه‌ی نسبیت انیشتین برای این خم شدن به دست می‌دهد، به دقت زیاد با آنچه در مواقع خورشیدگرفتگی کلی به دست آمده، سازگار است.

4) شرح یک خورشیدگرفتگی کلی

 خورشیدگرفتگی کلی، از نظر بسیاری از مردم چه چیزها که به شمار نمی‌رود. برای مردمان بدوی و خرافاتی خورشیدگرفتگی موجب ترس و حیرت بسیار است. چه بسا جنگ‌ها که در نتیجه‌ی خورشیدگرفتگی متوقف شده‌اند و به امضای پیمان‌های صلح انجامیده‌اند. اما نزد بیشتر ما خورشیدگرفتگی کلی صرفاً منظره‌ای زیبا و با عظمت است. به علاوه اهل علم از آن رو به خورشیدگرفتگی توجه دارند که مشاهدات با اهمیتتری را تنها در چند دقیقه‌ای که خورشیدگرفتگی کلی است می‌توانند انجام دهند و بنابر این از این سوی دنیا به سوی دیگر می‌روند تا پدیده‌ی خورشیدگرفتگی کلی را مشاهده کنند.

مخروط سایه‌‌ی خورشیدگرفتگی، چهره‌ی خورشید را از غرب به شرق می‌پیماید و کناره‌ی غربی آن را بیش‌تر می‌پوشاند. نخستین تماس را تنها با نگاه کردن به خورشید از ورای شیشه‌ی دود زده یا فیلم سیاه شده‌ی عکاسی می‌توان مشاهده کرد. هر چه کناره‌ی سیاه شده‌ی غربی بزرگ‌تر می‌شود، شدت و کیفیت نور خورشید تغییر می‌کند. نور آبی در کنارها کم‌تر از وسط خورشید است.

در آخرین مراحلی که هنوز خورشیدگرفتگی جزئی است، آفتاب نامأنوسی که از هلال خورشید می‌آید تشدید می‌شود، این نور عجیب حیوانات و گیاهان هر دو را تحت تأثیر قرار می‌دهد. پرنده‌ها به این سو و آن سو می‌پرند و صدا می‌کنند، خروس‌ها می‌خوانند و سگ‌ها هیجان‌زده عوعو می‌کنند. اندک زمانی پیش از کامل شدن خورشیدگرفتگی، ماکیان می‌خوابند، و غنچه بسیاری از گل‌ها بسته می‌شود، همان طور که معمولاً در غروب آفتاب چنین می‌شود. این آثار هلال خورشید را در سایه‌های برگ درختان نیز می‌توان دید.

چند دقیقه پیش از شروع خورشیدگرفتگی کلی نوارهای متحرک شبح مانندی بر سطوح سفیدی که در هوای آزاد قرار دارند دیده می‌شود. این نوارها امواج جوی هستند که بر اثر هلال باریک خورشید مرئی شده‌اند.

چند ثانیه پیش از خورشیدگرفتگی کامل، تنها چندین تابه‌ی نور از خلال دره‌هایی که بر کناره‌ی ماه قرار دارند به زمین می‌تابند. (اینها

تسبیح دانه‌های بیلی نامیده می‌شوند). این دانه‌های درخشان در یک آن ناپدید می‌شوند و ناپدید شدن آنها شروع یک خورشیدگرفتگی کلی است.

به هنگام خورشیدگرفتگی کامل زیبائی کامل تاج خورشیدی به نمایش گذاشته می‌شود. هاله‌ی مروارید مانندی خورشید را احاطه می‌کند و اغلب اوقات دیده می‌شود که تیغه‌هایی از نور تاج ساطع می‌شوند. ستاره‌ها و سیارات پدیدار می‌گردند و بر عظمت و زیبایی صحنه می‌افزایند.

خورشیدگرفتگی کلی حداکثر 5/7 دقیقه دوام می‌آورد. پرده‌برداری از خورشید با پدیدار شدن تسبیح دانه‌های بیلی در کناره‌های غربی آن آغاز می‌شود. همه‌ی پدیده‌هایی که در جریان گرفتن خورشید دیده شدند، اکنون به ترتیبی وارونه تکرار می‌شوند.

 

5) راه های مشاهده ایمن خورشیدگرفتگی

 

 مشاهده‌ی خورشیدگرفتگی در هنگام گرفت جزئی کاری خطرناک می‌باشد و برای چشم انسان ضرر دارد و برای این منظور می‌توانید از عینک مخصوص و یا از شیشه جوشکاری نمره‌ی 14 استفاده کنید. یکی دیگر از راه‌های آسان برای رصد خورشید استفاده از جعبه نمایش است که در متن زیر روش ساخت آن را می‌گوییم.

 

ابزار مورد نیاز

•  

چهارتخته‌ی مقوایی سفید به ابعاد 60*15 سانتی متر

• دو تخته‌ی مقوای سفید مربع شکل به ضخامت چند میلیمتر و طول 15 سانتی متر
• چند ورق فویل آلمینیومی
• سوزن ته گرد

 

• روش ساخت :

  ابتدا به کمک چهار قطعه مقوای سفید یک مکعب مستطیل بسازید. یکی از مقواهای مربع شکل را بردارید و در مرکز آن سوراخی به قطر 5 سانتیمتر ایجاد کنید. سپس روی آن را یک ورقه آلمینیوم بکشید و با سوزن در آن سوراخی ریز پدید آورید، طوری که در مرکز سوراخ 5 سانتیمتری مقوا قرار گیرد. این مقوا را به عنوان یکی از قاعده‌های مکعب و مقوای دیگر را به عنوان پرده نمایش برای قاعده دیگر استفاده کنید. بعد از چسباندن دو قاعده روی یکی از سطوح جانبی آن دریچه‌ای به وجود آورید تا بتوانید تصویر را روی پرده نمایش مشاهده کنید.

  

  به این ترتیب وسیله نمایش شما آماده است. حال قاعده‌ای که حاوی سوراخ کوچک است به سمت خورشید گرفته و از پنجره به درون آن نگاه کنید. (برداشت از مجله نجوم شماره 48)

  

  یکی دیگر از روش‌های آسان برای مشاهده خورشیدگرفتگی قرار دادن صفحه سفیدی در پشت چشمی تلسکوپ یا دوربین دوچشمی و یا تک چشمی است. به این گونه که دور عدسی شی دوربین و یا تلسکوپ را با مقوایی تیره رنگ می‌پوشانیم. این مقوا مانع گذر نور از دور دوربین می‌شود. در پشت چشمی نیز مقوایی سفید قرار داده و آن را عقب و جلو می‌برید تا تصویر آن واضح شود. نمونه‌‌ای از آن را در شکل های زیر خواهید دید.

   

  نویسنده : علیرضا سرمدی