Czy to możliwe, że cień Księżyca jest pojedynczą kropką podczas zaćmienia Słońca?

14

Podczas zaćmienia Słońca Księżyc zakrywa Słońce w niektórych miejscach na Ziemi. Teraz punkt centralny znajduje się nieco powyżej Ziemi, więc obszar cienia wynosi około 160 mil. W historii Księżyc był nieco bliżej Ziemi, ale mógł być czas, że obszar cienia był tylko kropką. (prawdopodobnie tylko w niektórych miejscach, ponieważ Ziemia nie jest tak naprawdę idealną kulą, a orbita Księżyca nie jest również idealnym okręgiem).

the-moon solar-eclipse Marijn
źródło
4
Pierścieniowe zaćmienia Słońca nawet dziś. Jest więc możliwe, że jest to o wiele rzadsze wydarzenie niż całkowite zaćmienie, ale możliwe. Ale co byłoby w tym interesujące? Doprowadziłoby to tylko do tego, że tylko w jednym punkcie Ziemi mamy całkowite zaćmienie.
peterh - Przywróć Monikę
8
Słońce nie jest źródłem punktowym.
Wayfaring Stranger
9
@WayfaringStranger Gdyby Słońce i Księżyc były kuliste, umbra nadal mogłaby się skurczyć do punktu, ignorując dyfrakcję.
uhoh
@ uhoh Tak, podstawowe twierdzenie rachunku różniczkowego i całego, ale nie będzie w żadnym miejscu, które będziemy w stanie zobaczyć. Penumbra to równoległa osłona wokół umbry. Ten punkt może znajdować się w innej odległości niż punkt umbra. Dla pewności zbyt wcześnie rano.
Wayfaring Stranger,
6
@WayfaringStranger, gdyby słońce było źródłem punktowym, nigdy nie byłoby półcienia i nigdy nie byłoby pojedynczej kropki umbra. Nie jestem pewien, dlaczego czułeś potrzebę wspomnienia, że ​​słońce nie jest źródłem punktowym.
Ingolifs,

Odpowiedzi:

40

To, co nazywacie punktem centralnym, to koniec umbra, punkt, w którym umbra zmienia się w antumbrę. W całkowitym zaćmieniu Słońca punkt ten znajduje się poniżej, a nie ponad powierzchnią Ziemi. Pierścieniowe zaćmienie występuje, gdy punkt ten znajduje się nad powierzchnią Ziemi. Księżyc wydaje się mniejszy niż Słońce, pozostawiając nieprzerwany pierścień Słońca, który wydaje się otaczać Księżyc.

Istnieją pewne zaćmienia Słońca, które przechodzą z pierścieniowego na całkowity oraz z całkowitego na pierścieniowy. Punkt na powierzchni Ziemi znajduje się dokładnie na końcu umbry w tych punktach czasowych. W tym punkcie czasu i przestrzeni Księżyc będzie wydawał się mieć dokładnie taki sam rozmiar i dokładnie zgodnie ze Słońcem.

David Hammen
źródło
2
Mówiąc szczerze, efekty dyfrakcyjne (związane z długością fali, a nie atmosferyczne) nigdy nie pozwolą na matematyczny „punktowy” cień.
Carl Witthoft,
5
Nie będzie to cień punktowy nawet bez dyfrakcji; będzie jeden punkt maksymalnej ciemności i będzie on stopniowo zbierał się w jasność.
user253751,
@mimibis dobrze, zawsze będziemy mieli jeden punkt ciemności, który stopniowo zwęża się w jasność, nawet w głębokim całkowitym zaćmieniu - z powodu atmosferycznego rozproszenia światła (przynajmniej jest to jeden punkt przy idealnie czystej pogodzie: chmury mogą wprowadzać wiele minimów) . Rzeczywistość jest rozmyta ...
Ruslan
Jak duży jest ten pojedynczy punkt ciemności? Czy to teoretycznie zero / niewidoczna czy nieco większa / prawdziwa kropka?
Marijn
@Marijn Pytanie dotyczy możliwości, że jest to rzeczywisty punkt o teoretycznie zerowym rozmiarze. Jeśli jest większy niż zero, to nie o to pyta pytanie.
user253751
15

Gdy ekscentryczna orbita Księżyca wokół Ziemi przybliża ją i zbliża, obecne zaćmienia Słońca mogą być całkowite lub pierścieniowe. Kilka pośrednich to zaćmienia hybrydowe : całkowite wzdłuż południowej części ścieżki i pierścieniowe w pobliżu końca wschodu lub zachodu słońca. Dzieje się tak głównie z powodu krzywizny powierzchni Ziemi, a częściowo z powodu ekscentryczności Księżyca.

Zaćmienia Słońca w XXI wieku są około 34% częściowe, 32% pierścieniowe, 30% całkowite i 3% hybrydowe. Gdy tysiące pływów powiększą orbitę Księżyca, będzie więcej pierścieniowych zaćmień i mniej całkowitych zaćmień. Hybrydowe zaćmienia zdarzają się sporadycznie, o ile możliwe są całkowite zaćmienia.

Zaćmienia hybrydowe miały miejsce w dniach 2005-04-08 i 2013-11-03 i wystąpią w dniach 2023-04-20 i 2031-11-14 . Na mapach Espenaka środkowa ścieżka jest niebieska, gdzie całkowita, a czerwona - pierścieniowa. W pierścieniowym / całkowitym punkcie przejścia wielkość zaćmienia wynosi 1,00, a obserwator zobaczyłby „diamentowy pierścień” obracający się z jednej strony na drugą.

Mike G.
źródło
1
co z resztą 35%? Jak się nazywa?
Ev.
1
@ Ev.Kounis Partial.
Mike G
4

Czy to możliwe, że cień Księżyca jest pojedynczą kropką podczas zaćmienia Słońca?

Nie, ponieważ Księżyc nie jest okrągły. Tak. Muszę zmodyfikować swoją odpowiedź po przeczytaniu poniższych komentarzy @ IlmariKaronen . Matematycznie umbra mogłaby zapaść się do odcinka linii, łuku lub innego krótkiego kształtu 1D, lub do dwóch lub więcej punktów, ale nie jest to prawdopodobne w przypadku przypadkowo kraterowanego Księżyca.

Zdjęcia poniżej to zrzuty ekranu z bardzo fajnego wideo NASA Goddard Śledzenie zaćmienia Słońca w 2017 roku . Były używane w cieniu Księżyca, nie mogło tak wyglądać - prawda? .

wprowadź opis zdjęcia tutaj

wprowadź opis zdjęcia tutaj

W tej odpowiedzi obliczam GIF pokazany poniżej, co pokazuje, że nieokrągłość pozostaje i nie maleje. Jeśli nieokrągłość Księżyca wynosi na przykład 10 km, to umbra nie może być mniejsza niż z grubsza ten rozmiar, zanim zaczniesz dostawać światło z dolin docierających do środka tego miejsca.

Jednak nawet gdyby był nieregularny, ostatni fragment umbra prawdopodobnie skończyłby się jako punkt, chociaż może nie spaść dokładnie w centrum linii Słońce-Ziemia.

(wolny) GIF:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

O o
źródło
3
Moment, w którym „zaczynasz dostawać światło z dolin docierających do środka tego miejsca”, jest wtedy, gdy zaćmienie przestaje być całkowite. Tuż przed tym momentem (prawie na pewno) będzie dokładnie jedno miejsce na powierzchni Ziemi, w którym zaćmienie jest nadal całkowite, tj. Gdzie cały dysk Słońca jest (ledwo) zaćmiony przez Księżyc. I stanie się to niezależnie od kształtu i wielkości Księżyca (i Słońca!), O ile są one takie, że możliwe są zarówno całkowite, jak i pierścieniowe zaćmienia.
Ilmari Karonen,
4
... Jedynym drobnym zastrzeżeniem jest to, że jeśli kształt Księżyca byłby wystarczająco daleki od okrągłego, umbra mogłaby teoretycznie podzielić się na dwie lub więcej części, zanim całkowicie zniknie. Ogólnie rzecz biorąc, te części nadal znikałyby w różnych momentach, więc byłby moment, w którym umbra składa się z jednego punktu. Ale gdyby kształt Księżyca (i topografia powierzchni Ziemi) były bardzo dokładnie dostrojone, w zasadzie można zamiast tego umbra skurczyć się do dwóch lub więcej oddzielnych punktów, które znikają (prawie) jednocześnie. Ale nie wierzę, że taki przypadek jest możliwy w praktyce.
Ilmari Karonen,
1
@IlmariKaronen hmm ... okej, tak to prawda! Matematycznie może to być krótki odcinek linii lub dwa lub więcej identycznych punktów, ale szanse na to, że wydarzy się losowo z kratowanego księżyca, są zasadniczo zerowe. Dokonam edycji, dziękuję za zwrócenie na to uwagi! Tak, pisaliśmy w tym samym czasie ;-)
uhoh