"Физика және математика" кафедрасы «Оптика» пәнінің оқу-әдістемелік кешені

Күннің және айдың тұтылуы. Тұтылудың шартары мен жиілігі.Сарос. Тұтылуды бақылаудың ғылыми мағынасы

жүктеу/скачать 4,72 Mb. бет 31/41 Дата 07.02.2022 өлшемі 4,72 Mb. #84613

7. Күннің және айдың тұтылуы. Тұтылудың шартары мен жиілігі.Сарос. Тұтылуды бақылаудың ғылыми мағынасы. Ай өзінің қозғалысында үнемі зодиак шоқжұлдызының бір жұлдызын басып өтеді.(жауып) Айдың планетамен қабатталуы (жабылуы) айтарлықтай жиі кездеседі.Периодты Ай Күнді жарым-жартылай немесе толық жабады,нәтижесінде «Күннің тұтылу» құбылысы болады.Күннен түскен сәуледен (жарықтан) Ай кеңістікке жартылай және толық конусқа ұқсас көлеңке түсіреді. Айдың көлеңкесі және жартылай көлеңкесі Жердің бетіне түседі,дәл сол(жерде) кезде Күннің тұтылуы болады.(63-сурет).Ай көлеңкесі астындағы қалған аймақтан (орнынан,аумақтан) Күннің толық тұтылу көрінеді.(Күнді Ай толық жауып тұр).Ал Айдың жартылай көлеңкесі қаптаған аумақтан-Күннің жартылай тұтылуы іске асады.(В жәнеС сурет63)(Күннің дискісі Аймен толық қапталмаған(бетін толық жаппаған): жартылай көлеңкенің оңтүстік зонасынан -Күн солтүстік бөлігінің жабық екендігі көрінеді(С),ал солтүстік зонадан-оңтүстік бөлігі көрінеді.Күн тұтылуының фазасы(Ф) Күн дискісінің жабық бөлігінің диаметірінің (d) оның толық диаметіріне (d0 ) қатынасымен өлшенеді: Ф=d/d0 , Ай (Ражәне Күн (Рк) Айдың және Күннің дискілерінің радиусымен және олар центірінен бұрыштық арақашықтық( ) бойынша есептелінеді.(64-сурет). D=2Pк , ал D´=Pк + -Pa, Немесе D=2Pk-D´=Pk+Pa- : Онда Күн тұтылуының фазасы Ф=Pа+Рк - /2Рк (6.1) Жеке Күн тұтылуы кезінде Рк k + және фазасы ф<1.Айдың жартылай көлеңкесі тұсында (ДЕ,63-сурет) дискілерінің сыртқы жанасуы байқалады, =Pk+Pa және фазасы Ф=0 болғанда, осы аймақта мүлде тұтылу байқалмайды.Сондықтан,Күннің тұтылуы оптикалық құбылысқа байланысты. Айдың көлеңкесі және жартылай көлеңкесі Жердің бетіне сопақ көлеңке құрайды,ол Күн мен Айдың горизонтта орналасуына байланысты:оның биіктігі кіші болса, соғұрлым конустың толық және жартылай көлеңкесі созылған күйде Жердің бетіне көлбеу түседі. Егер Күннің тұтылуы зенитке жақын жерде болса, әсіресе Жердің тропикалық белдеуінде,онда Айдың толық және жартылай көлеңкесі шеңберге жақынырақ болады. Айдың шығыстан батысқа қарай қозғалысында толық және жартылай көлеңкесі Жердің бетіне сол бағытта жүріп(жүгіріп) отырады,кейде оңтүстікке немесе солтүстікке ауысып отырады.Жердің беттік жазықтығында,яғни Айдың көлеңкесі түсіп отыратын жазықтығы- толық фаза жазықтығы деп атайды.(65-сурет). Оның ортасынан тұтылудың центрлік сызығы өтеді, бұл жерден Күннің дискісінің Айдың симметриялы түрде жабуы көрінеді:тұтылу ортасында екі дискінің центрлері сәйкес келеді(беттеседі)( =0) және шағылудың ең улкен толық фазасы Фт=Pa +Pk/2Pk =1/2(Pa/Pk +1) (6,2) Мына Pa=Pk мәнде ең үлкен фаза Фт=1 осыған тең болады және ол бір сәтке созылады.Ең қолайлы жағдайда,яғни Pk=15´.8 (Жер Күннен ең алыс кезде), әсіресе маусым және шілде айларының аяғында мүмкіндік болады,Pa/Pk=1.06 және тұтылудың ең үлкен толық фазасы Фт =1.03-ке тең. Толық фаза алқабының ені Айдың өзара арақашықтығынан тәуелді,бұл тұтылудың кезінде Жер мен Күн жиі 40-тан 100км-ге дейінгі арақашықтықта болады, бірақ Ай ең минимальды геоцентрлік арақашықтықтың өзінде (Ай Жерге жақын) 270км-ден артып кетпейді,онда Айдың жартылай көлеңкесінің диаметірі 6750км-ге жақын. Бірақ Айдың Жерден және Жердің Күннен орташа қашықтығында Айдың дискісі (диаметрі 31´,1) Күндікінен (32´,0) аз болады және шамамен 4700км-ң өзінде Айдың конусты көлеңкесі Жердің бетіне жетпейді.(66-сурет).Сондықтан Ай Күнді толық баспайды, толық тұтылудың орнына сақинатәрізді тұтылу болады; толық жабылмаған Күннің беті - Айдың қара дискісінен жіңішке жарық сақина болып көрінеді.Ең үлкен фаза сақинатәрізді тұтылуда тағы (6,2) формуламен анықталады, және Pa k, және Фт<1; бірақ ең аз шаманың өзінде Pa=14´.7(ай жоғарғы шекте) және ең аз шамада Pk=16´.3( Жерге жақын), бірақ тек желтоқсан айының аяғымен ақпан айының басында мүмкін,сақинатәрізді тұтылудың фазасы кем дегенде Фт=1/2(14´,7/16´,3+1)=0,95 Толық және сақинатәрізді күн тұтылуы көбіне центрлік деп аталады.Егер Жердің бетіне Айдың жартылай көлеңкесі ғана түсетін болса,онда тек Күннің ғана(жеке) тұтылуы болады. Күннің тұтылуы яғни оңтүстіктен басталады,Күннің шығыс аумағынан,яғни дискіде ең үлкен зарар пайда болады,ол радиустың сол маңын құрайды. Әрқашан тұтылудың фазасы ұлғайып отырады, және Күннің дискісі жіңішке орақ тәрізді түрді иеленеді. Егер тұтылу дербес болса, онда тұтылудың ортасында оның фазасы бірнеше шамаға жетеді Ф<1, ал сосын азаяды және тұтылу солтүстік жағынан бітеді,бұл Күн дискісінің шығыс аймағында.Толық фаза жазықтығында(кеңістігінде) тұтылу жеке фазадан (1,2,3,4,67-сурет) басталады.Ай күнді толық жапқанда,қара көлеңке түседі,кәдімгі қас қарайған кез сияқты,және қараңғы аспанда ең жарық жұлдыздармен планеталар пайда болады,ол Күннің айналасынан күн тәжі көрінеді – Күн атмосферасының сыртқы қабаты,тұтылу олардың аздаған жарықтылығынан көріне бермейді.(64-сурет)Көп ұзамай,көп жағдайда 2-3 минутта ғана,Ай Күннің батыс бөлігін ашады,жұлдыздар,планеталар және күн тәжі жоғалады, тұтылудың толық фазасы аяқталып,тез жарықтана бастайды, тұтылудың фазасы азайып бітеді(6-9,67-сурет). Әр жерде тұтылудың басталуы мен аяқталуы әртүрлі,ол орынға және Ай көлеңкесінің қозғалу жылдамдығына байланысты. Тұтылудың толық фазасының жалғасуы көп жағдайда 7м31°-тан аспайды және ол Жердің экватриальдық зонасында,Ай көлеңкесінің ең үлкен диаметрінде(270км) ғана мүмкін болады.Бұл сирек кездесетін жағдай.Толық тұтылу 7-ші ғасырдың басымен 23-ші ғасыр басына дейін болмайды деген болжам бар.Жақын арасындағы 2186 жылы 16 шілдеде толық Күннің тұтылуы 7м29°-қа жетеді екен.Ең ұзақтылығы,яғни сақинатәрізді фазалы тұтылу 3сағ5. Көп жағдайда Күн тұтылуы 2сағ,5-ке дейін созылады,ал оның толық және сақина тәрізді фазасы не бары 2-3 минут.Жалпы толық тұтылудың Жердегі ұзақтылығы , оның басталғанан біткенге дейінгі айдың көлеңкесі,әдетте 1сағ-тан 3сағ5-ке дейін уақытты құрайды,осы кезде Ай көлеңкесі Жердің 6000-нан 12000км-ге дейінгі жолын жүріп өтеді.Тұтылуы батыста басталса,шығыста бітіп жатады.Жалпы Жер бетіндегі тұтылудың фазалық созылуы 6сағ-қа дейін жетуі мүмкін. Айдың тұтылуы және оның басталуының шарттары Айдың тұтылуы физикалық құбылыс болып табылады.Ай Жердің көлеңкесін жару арқылы өтеді.(71-сурет) Жер көлеңкесі гелиоцентрден тәуелді болғандықтан өзгеріп отырады,ол 1359мың км-ден (Жерге жақын) 1405мың км-ге(Жерден алыс) дейін,ал орташа қашықтықта 1382 мыңкм-ге жақын,әрқашан Ай геоцентрден қашықтығы едәуір үлкен.Жер көлеңкесінің осьі Жер орбитасының бетінде жатады,сондықтан көлеңке аспанда концентрлі шеңбер түрінде проекционалады.Ол центрде немесе эклиптикада жатады,яғни Күнге қарама қарсы.Айдың тұтылуы Күн мен Айдың қарама-қарсы,яғни Ай торабына жақын болғанда мүмкін болатын шығар.Айдың Жер көлеңкесіне жеке(жиі) батуындағы Айдың тұтылуын-жеке көлеңкелі,ал толық батуда-толық көлеңкелі тұтылу деп атайды.Айдың Жер көлеңкесіне бату дәрежесі-Айдың орналасуына және Жер көлеңкесі контурының Ай торабына қатысына(байланысына) тәуелді болады. Айдың жеке тұтылуы тек Айдың Жер көлеңкесімен эклиптикада сыртқы қиылсуында(жанасуында)мүмкін болады.Анықталған формула бойынша,бұл аумақтар Ай торабының мына арақашықтығында қалады(жатады).(6,3) sin =tg i мұндағы Айдың эклиптикалық ендігі Р+Ра, -Жердің көлеңкесінің контурымен айдың центрі арасындағы бұрыштық қашықтығы,Р-Жер көлеңкесі контурының бұрыштық радиусы және Ра-Ай дискісінің радиусы.Бұл жерде Айдың параллаксын ескермейміз,және түскен дақ Жер көлеңкесінен де Жерден бірдей арақашықтықта.Айдың Жерден орташа қашықтығында көлеңкенің радиусы Р=42´,ал ең алшақ қашықтықта Айдың көлеңкесі Р=47´,ал ең жақын қашықтықта Р=38´-ге тең болады.Орташа мәндерде Р=42´және Ра=155´,ал жиі тұтылу кезінде мына =11° мәнде жүзеге асады,ал шеткі мәндерде +1°-ге өзгеріп отырады.Толық Айдың тұтылуы =Р-Ра мына мәнде және =5°+0°,6-осы мәннен,тораптан аспайды. Айдың жиі тұтылуында мына 2 =24° зонадан Жер көлеңкесі өтеді,кәдімгі Күн сияқты,23 тәулік тек толық –айлық тұтылуға созылу мүмкін, әлде ешқайсысы .Сондықтан әрбір ай торабының жақындауы тек бір ғана көлеңкелі Айдың тұтылуына әкеледі. Аймен Жер көлеңкесіне өзінің оң жағымен шығады.Ай торабына неғұрлым жақындаса тұтылу ы болады,ал неғұрлым Ай жер көлеңкесіне тереңірек батса,соғұрлым тұтылуы ұзағырақ болады.Ай тұтылуының фазасы Ф=Р+Ра- /2Ра (6,4) Тұтылудың ортасында минмаль мәнде болады, бұл кезде тұтылу фазасы фт үлкен болатыны анықталады.Жиі тұтылуда (Р-Ра)< <(Р+Ра) және Фт<1 болады.Ал толық тұтылуда ≤(Р-Ра) және Ф≥1.Сирек жағдайда Айдың толық тұтылуы торабының өзінде болады(центрлік тұтылуы), осы кездегі тұтылудың орташа =0, ал үлкен фаза Фт=1,90 мәнге жетеді.Ай тұтылуының созылуы олардың жағдайларына байланысты.Жиі үлкен фазалы тұтылу бірнеше минутқа созылады;толық тұтылу бір сәттен (Фт=1 болғанда) 1сағ,8(Фт= 1,90 болғанда)-қа дейін ,ал жиі фазалыда 3сағ,8-ге дейін. жүктеу/скачать 4,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу: