zaćmienie Księżyca

Fotomontaż zdjęć całkowitego zaćmienia umbry z 28 sierpnia 2007 r. (dłużej naświetlone zdjęcia po prawej stronie)

Schemat przebiegu całkowitego zaćmienia umbry z dnia 28 sierpnia 2007 r. w odstępach godzinowych

Umbra i półcień ziemi
(nie w skali)

Podczas zaćmienia ( Austro Zaćmienie ) przechodzi przez księżyc z cieni , do tego z słońcem -lit Ziemia rzuca się w przestrzeni. To astronomiczne wydarzenie może nastąpić tylko wtedy, gdy Słońce, Ziemia i Księżyc znajdują się wystarczająco dokładnie na jednej linii. Widziane z ziemi słońce i księżyc są naprzeciw siebie. Jest to księżyc w pełni , a z Ziemi zaćmienie Księżyca można zobaczyć wszędzie tam, gdzie księżyc znajduje się obecnie nad horyzontem lub gdzie jest noc.

Zdarzenie to można wyraźnie dostrzec, gdy Księżyc przebiega nie tylko przez pierścieniowy półcień ziemi, ale także całkowicie lub częściowo przez okrągłą wewnętrzną umbrę . Potocznie zaćmienie Księżyca jest zwykle zaćmieniem umbra. Zaćmienia półcieniowe są ledwo zauważalne i zaliczane są tylko do astronomii . W obu przypadkach rozróżnia się zaćmienia całkowite i częściowe , w zależności od tego, czy księżyc jest całkowicie lub tylko częściowo zanurzony w odpowiednim cieniu.

Płaszczyzna orbity Księżyca jest nachylona do ekliptyki (płaszczyzny orbity Ziemi wokół Słońca). Na jednej orbicie są tylko dwa momenty, kiedy księżyc znajduje się w tej samej płaszczyźnie ze słońcem i ziemią. W ciągu kilku godzin przed lub po pełni księżyca zdarza się to tylko co szóstą, a czasem nawet co piątej pełni. W ciągu stulecia dochodzi do średnio 154 zaćmień umbra. Zaćmienia półcieniowe występują około 88 razy na wiek.

Podstawy

Powstawanie zaćmień Księżyca

Konstelacje zaćmień Księżyca i Słońca (orbita Ziemi jako duże koło, orbita Księżyca jako małe koła):
Zaćmienie Księżyca może wystąpić na pozycjach księżyca 1 i 4 , zaćmienie Słońca na 2 i 3 .
(nie w skali, nachylenie orbity Księżyca powiększone)

Kiedy księżyc jest w pełni , księżyc znajduje się w opozycji do słońca. Zwykle nie znajduje się w płaszczyźnie orbity Ziemi wokół Słońca ( ekliptyka ), ponieważ płaszczyzna orbity Księżyca jest nachylona o dobre 5° w stosunku do ekliptyki. Zaćmienie Księżyca występuje tylko wtedy, gdy Księżyc znajduje się wystarczająco blisko jednego z dwóch wyimaginowanych przecięć płaszczyzny ekliptyki i orbity Księżyca , zwanej węzłem księżycowym , gdy księżyc jest w pełni .

Od zaćmienia Księżyca do następującej po nim pełni, około miesiąca synodycznego upływa jako średni czas trwania lunacji . W niektórych przypadkach zaćmienie Księżyca może wystąpić ponownie, ale w większości przypadków nie, ponieważ odległość do węzła księżycowego jest zbyt duża. Księżyc nie przechodzi już dłużej przez węzeł w pełni księżyca, a tak zwana linia węzłów – wyimaginowane połączenie między dwoma księżycowymi węzłami – nie jest już skierowana w stronę słońca. Tak więc podczas tej orbity Księżyca nie ma zaćmienia. Jednak przy szóstej pełni księżyca z rzędu księżyc ponownie znajduje się bardzo blisko jednego z węzłów, tym razem drugiego, dzięki czemu możliwe jest zaćmienie. Ma to miejsce, gdy odległość do węzła jest ponownie tak mała, że ​​spada poniżej pewnej odległości węzła, znanej jako granica zaćmienia .

Po sześciu lunacjach , które trwają nieco krócej niż pół roku z około 177 dniami, Ziemia nie ukończyła jeszcze połowy swojej orbity (czyli 180°). Po tym czasie przeciwległy węzeł również nie jest dokładnie naprzeciw pozycji wyjściowej, ponieważ linia węzła obróciła się nieco w przeciwnym kierunku i już po około 173 dniach (pół roku zaćmienia ) wskazuje z powrotem na słońce.

Semestralny cykl dziewięciu zaćmień Księżyca (od -4 do +4)

W stosunku do przejścia węzłowego księżyc w pełni jest zatem opóźniony o około cztery dni po sześciu cyklach faz księżyca , a odległość węzłowa zmieniła się o około 4° (zmierzona na ekliptyce). Gdy odległość zmierzona do węzła jest większa niż 4,7 ° , księżyc nie znajduje się już całkowicie w cieniu, ale może wystąpić częściowe zaćmienie cienia. Na odległości około 10,6 ° księżyc nie przebiega już przez półcienie i możliwe są tylko zaćmienia półcieniowe, powyżej około 16,7 ° znajduje się również poza półcieniem.

Z niepozornym zaćmieniem przez półcienie kończy się taki cykl prawie półrocznych zaćmień jedno po drugim i kończy się cykl semestralny - z okresem zaćmienia trwającym około 177 dni - podstawowy cykl wszystkich cykli zaćmień . Czasem jednak pod koniec cyklu semestralnego – jak pokazano na rysunku – pełnia księżyca wcześniej o jedną lunację mieści się w (zachodniej) granicy zaćmienia. Wraz z tym zaćmieniem rozpoczął się już nowy cykl semestralny. Jego następne zaćmienie ma miejsce pięć lunacji po ostatnim zaćmieniu poprzedniego cyklu.

Podczas pierwszych zaćmień w cyklu księżyc w pełni stopniowo zbliża się do węzła, osiąga najmniejszą odległość (jako najbardziej zauważalne zdarzenie) i oddala się ponownie, aż do przekroczenia granicy zaćmienia wschodniego i zakończenia cyklu. Cykl semestralny obejmuje od 8 do 10 zaćmień Księżyca i trwa około czterech lat, przy czym może nakładać się na inne cykle semestralne. Ponad połowa wydarzeń jest rzucająca się w oczy, a niepozorne zaćmienia półcieniowe mają miejsce na początku i na końcu cyklu.

widoczność

W przeciwieństwie do zaćmienia Słońca , zaćmienie Księżyca można zobaczyć z dowolnego miejsca na nocnej stronie Ziemi i - poza położeniem względem horyzontu - oferuje wszędzie taki sam widok. Widziane lokalnie, w stosunku do ustalonego położenia, zaćmienie Księżyca może być zatem obserwowane znacznie częściej niż zaćmienie Słońca. Patrząc globalnie, w odniesieniu do globu jako całości, zaćmienia Słońca występują częściej niż zauważalne zaćmienia Księżyca w cieniu Ziemi.

Nawet w przypadku całkowitego zaćmienia Księżyca dokładny czas wejścia i wyjścia do lub z umbry nie może być dokładnie przewidziany z ziemskiej perspektywy. Krawędź cienia jest nie tylko zamazana i niełatwa do odróżnienia od sąsiedniego półcienia, ale pozostały cienki pasek na krawędzi półcienia nie byłby widoczny gołym okiem z ziemi.

Trudności w prognozowaniu

Przewidywania terminów Eclipse to jedno z trudniejszych zadań astronomicznych, gdyż liczne czynniki muszą być brane pod uwagę przy ustalaniu z orbity do ciał niebieskich ziemi i księżyca, który wahać okresowo lub zmian w długich okresach czasu i mieć wpływ zaburzenia orbitalne . Ze względu na wzajemne oddziaływanie ciała dokładne rozwiązanie jest problemem wielu ciał nie jest to możliwe, ale tylko przybliżeniem przez metod numerycznych modelowania. Zakres, w jakim te przybliżenia mają zastosowanie, można potwierdzić lub poprawić na podstawie danych z obserwacji.

Cień rzucany przez ziemię nie dokładnie dopasować model geometryczny, ponieważ słońce ma również pewną zmienną jasność poza jego fotosfery, który pojawia się jako „tarczy słonecznej” (patrz korony słonecznej i wypukłość ). W obliczeniach pomija się również załamanie światła słonecznego w atmosferze ziemskiej.

Rodzaje zaćmień Księżyca

Rodzaje zaćmień Księżyca i ich hipotetyczna względna częstotliwość, jeśli orbita Księżyca i orbita Ziemi były okrągłe, z promieniem półcienia = 4,65 promieniem Księżyca i promieniem cienia = 2,65 promieniem Księżyca

W zależności od głębokości zanurzenia w cieniu ziemi w fazie największego zaciemnienia księżyca rozróżnia się zaćmienia półcieniowe i półcieniowe oraz całkowite od zaćmień częściowych.

Całkowite zaćmienie umbra

Całkowite zaćmienie umbra
(27 września 2015)

Jeśli podczas zaćmienia księżyc całkowicie („całkowicie”) wejdzie w cień ziemi, jest to zaćmienie całkowite , znane również jako całkowite zaćmienie Księżyca . Światło słoneczne padające przez warstwy powietrza w atmosferze ziemskiej jest załamywane do wewnątrz, przez co w szczególności krótkofalowe składniki niebieskie są osłabiane przez rozpraszanie. Dlatego do Księżyca wciąż można dotrzeć długofalowymi czerwonymi składnikami w cieniu ziemi i pozostaje on słabo widoczny. Widok księżyca, który podczas zaćmienia umbra przyciemnia się na brązowo-czerwono, potocznie nazywany jest także księżycem miedzianym lub księżycem krwi . Maksymalny możliwy czas trwania całkowitego zaćmienia Księżyca wynosi około 106 minut.

Centralna (umbra) ciemność

Jeśli księżyc dotyka nie tylko cienia, ale także środkowej linii cienia, mówi się o zaćmieniu centralnym . Jest to zawsze całkowite zaćmienie cienia, ponieważ średnica księżyca jest zawsze znacznie mniejsza niż promień cienia.

Częściowe zaćmienie umbra

Częściowe zaćmienie umbra
(16 sierpnia 2008)

Jeżeli podczas zaćmienia księżyc tylko częściowo („częściowo”) wejdzie w cień ziemi, jest to zaćmienie częściowe w umbrze . Części księżyca pozostają zatem poza umbrą przez cały czas trwania zaćmienia; są one albo w półcieniu, albo w ogóle nie są zaćmione w wąskim półcieniu (księżyc blisko ziemi).

Krawędź cienia rzucanego przez ziemię jest pokazana na powierzchni księżyca. Podobnie jak na początku i na końcu całkowitego zaćmienia cienia, granica cienia staje się widoczna jako zakrzywiona linia. Nawet starożytni Grecy interpretowali to jako cień rzucany przez ziemię i wywnioskowali ze swego okrągłego cienia, że ziemia jest kulą .

Całkowite zaćmienie półcienia

Schematyczny przebieg całkowitego zaćmienia półcienia
(14 marca 2006)

Jeśli podczas zaćmienia księżyc całkowicie wejdzie w półcień ziemi, nie dotykając półcienia, jest to całkowite zaćmienie półcienia . Część księżyca skierowana w stronę cienia jest zauważalnie ciemniejsza niż część skierowana w tył. Całkowite zaćmienia półcienia są rzadkie, ponieważ pierścień półcienia, nawet w najlepszym przypadku, jest tylko o 11 procent szerszy niż średnica księżyca, a księżyc musi przejść przez półcienie niemal idealnie. Ostatnie całkowite zaćmienie półcienia miało miejsce 14 marca 2006 roku, następne 29 sierpnia 2053 roku.

Jeśli półcień jest węższy niż średnica księżyca, całkowite zaćmienie półcienia nie może wystąpić, możliwe są tylko częściowe półcienie lub częściowe zaćmienia półcienia. W bardzo rzadkich przypadkach (np. 25 kwietnia 2013 r.) może się zdarzyć, że nawet w fazie maksymalnego zaćmienia księżyc znajduje się częściowo w cieniu, w półcieniu i jednocześnie poza cieniem.

Częściowe zaćmienie półcienia

Częściowe zaćmienie półcieniowe
(10 stycznia 2020 r.)

Jeśli podczas zaćmienia księżyc tylko częściowo wchodzi w półcienie ziemi, jest to zaćmienie częściowe półcienia . Księżyc jest ledwo zauważalnie zaciemniony. Dopiero od wielkości penumbry 0,7 magnitudo wyraźnie widać gołym okiem zaćmienie strony zwróconej do cienia. Częściowe zaćmienia półcieniowe księżyca są stosunkowo powszechne. Ponieważ jego średnica jest w przybliżeniu tak duża, jak pierścień półcienia ziemskiego, występuje mniej więcej tak często, jak częściowe zaćmienia cienia.

częstotliwość

Średnio przez kilka stuleci, zaćmienia penumbry występują mniej więcej o połowę rzadziej niż zaćmienia cienia (37 procent i 63 procent; około 88 i 154 zdarzenia na wiek). Zaćmienia Umbra występują nieco rzadziej jako zaćmienia całkowite niż częściowe (29% i 34% wszystkich zaćmień Księżyca; około 70 lub 84 zdarzenia na wiek).

Jednak w XXI wieku należy spodziewać się znacznie więcej całkowitych (85) niż częściowych (57) zaćmień umbra, ponieważ Księżyc przechodzi przez swoje szersze cienie częściej w tym stuleciu niż przeciętnie podczas pełni księżyca blisko Ziemi.

Parametry

Wielkość rodzajów zaćmień
(odległość zaznaczona na czerwono w stosunku do średnicy księżyca).

Wielkość (lub rozmiar)

Wielkość lub rozmiar zaćmienia Księżyca jest miarą głębokości penetracji księżyca w cień Ziemi. Odległość między krawędzią księżyca bliżej środka cienia a krawędzią cienia bliżej księżyca jest mierzona linią prostą poprowadzoną przez środek cienia i środek księżyca. Stosunek zmierzonej wartości do średnicy księżyca reprezentuje wielkość zaćmienia.

W przypadku zaćmień umbra mierzy się penetrację do umbry ( łac. Umbra ). Średnio średnica cienia jest około 2,63 razy większa od średnicy księżyca; przy tym stosunku wielkość cienia może wahać się od 0 do 1,815. Wartości pomiędzy 0 a 1 wskazują na częściowe, wartości od 1 na formę całkowitego zaćmienia.

W przypadku zaćmień półcienia mierzy się penetrację do półcienia (łac. Penumbra ). Stosunek szerokości półcienia do średnicy księżyca wynosi średnio około 1,03 . W przypadku częściowego zaćmienia półcienia, wielkość półcienia wynosi od 0 do 1. Wartości od 1 wskazują na całkowite zaćmienie półcienia ; może wystąpić tylko wtedy, gdy półcień jest co najmniej tak szeroki jak księżyc.

Skala Danjona

Całkowite zaćmienia umbry można również scharakteryzować jasnością i kolorem umbry w wyniku światła załamanego przez ziemską atmosferę. Istnieją różnice w zależności od stopnia zanieczyszczenia atmosfery (zwłaszcza stratosfery ), na przykład ciemne lub bardzo ciemne zaćmienia mogą wystąpić po wybuchowych erupcjach wulkanicznych z silną emisją popiołu . André Danjon zaproponował następującą prostą skalę do scharakteryzowania obserwowanej jasności (jako parametr L ), nazwaną od niego skalą Danjona :

L = 0: bardzo ciemna ciemność; Księżyc prawie niewidoczny, szczególnie w środku totalności

L = 1: ciemna ciemność; szary lub brązowawy odcień; Trudno dostrzec szczegóły powierzchni Księżyca

L = 2: ciemnoczerwona lub rdzawoczerwona ciemność, z bardzo ciemnym środkiem, ale stosunkowo jasna krawędź cienia

L = 3: ceglastoczerwona ciemność, zwykle z jasną lub żółtawą krawędzią cienia

L = 4: bardzo jasne miedziano-czerwone lub pomarańczowe zaćmienie z bardzo jasnym niebieskawym brzegiem umbra.

obliczenie

Odległość księżyca od środka cienia ziemi

Istotnym parametrem opisu zaćmienia Księżyca jest odległość Księżyca od środka cienia Ziemi, określana zwykle jako odległość kątowa ( kąt widzenia ). Wierzchołek kąta widzenia to środek Ziemi. Oś odniesienia to linia prosta prowadząca od Słońca przez środek Ziemi do środka cienia Ziemi. Jest to oś biegunowa sferycznego układu współrzędnych używana jako układ odniesienia do reprezentowania kąta widzenia .

Zmiennymi wyjściowymi obliczeń są równikowe współrzędne kątowe ( efemerydy ) Słońca i Księżyca, ich rektascensja i deklinacja . ${\ styl wyświetlania \ alfa}$${\ styl wyświetlania \ delta \! \,}$

Dodatnia strona osi biegunowej wskazuje na księżyc (z dala od słońca, w kierunku przeciwnym do słońca ). Zatem współrzędne kątowe równikowe i oś biegunowa wynikają z efemeryd słońca w następujący sposób: ${\ styl wyświetlania a}$${\ styl wyświetlania d}$

${\ displaystyle a = \ alfa _ {s} +180 ^ {\ circ} \ quad {\ tekst {i}} \ quad d = - \ delta _ {s} \ ,.}$

Podczas transformacji między współrzędnymi kątowymi odpowiednie współrzędne kartezjańskie są przekształcane na siebie w kroku pośrednim. Ponieważ można określić tylko sumaryczny kąt widzenia, wypadkowa może być już utworzona ze współrzędnych xiy księżyca w układzie odniesienia (oś z = oś biegunowa), a kąt widzenia może być natychmiast obliczony. Kierunki osi x i y są w tym przypadku dowolne. Poniżej oś y pozostała w płaszczyźnie równikowej. Wskazuje na wschód, a oś x uzupełnia prawy układ :

${\ displaystyle {\ begin {wyrównany} x & = \ sin \ delta _ {m} \ cos d- \ cos \ delta _ {m} \ sin d \ cos \ lewy (\ alfa _ {m} -a \ prawy ) \ ,, \\ y & = \ cos \ delta _ {m} \ sin \ left (\ alpha _ {m} -a \ right) \,. \ end {wyrównane}}}$

Te współrzędne kartezjańskie są znormalizowane do odległości między Ziemią a Księżycem. ${\ styl wyświetlania 1}$

Pożądany kąt widzenia dla odległości Księżyca od środka cienia Ziemi to: ${\ styl wyświetlania \ sigma}$

${\ displaystyle \ sigma \ ok \ sin \ sigma = {\ sqrt {x ^ {2} + y ^ {2}}} \ ,.}$

Obliczanie x i y

Do obliczeń wymagane są współrzędne równikowe wektora jednostkowego położenia księżyca oraz macierz obrotu dla obrotu współrzędnych z układu równikowego do układu odniesienia i należy je pomnożyć:

Wektor jednostki księżycowej :

${\ displaystyle {\ begin {wyrównany} {\ begin {pmatrix} X \\ Y \\ Z \\\ end {pmatrix}} & = {\ begin {pmatrix} \ cos \ delta _ {m} \ cdot \ cos \ alpha _ {m} \\\ cos \ delta _ {m} \ cdot \ sin \ alpha _ {m} \\\ sin \ delta _ {m} \\\ end {pmatrix}} \ end {wyrównany}} \,.}$

Macierz rotacji :

${\ displaystyle {\ begin {wyrównany} D & = {\ begin {pmatrix} \ sin \ delta _ {s} \ cdot \ cos \ alfa _ {s} & \ sin \ delta _ {s} \ cdot \ sin \ alfa _ {s} & - \ cos \ delta _ {s} \\\ sin \ alfa _ {s} & - \ cos \ alfa _ {s} & 0 \\\ kropek & \ kropek & \ kropek \ koniec { pmatrix} } \ end {wyrównany}} \ ,.}$

Mnożenie:

${\ displaystyle {\ begin {wyrównany} {\ begin {pmatrix} x \\ y \\ z \\\ end {pmatrix}} & = D \ cdot {\ begin {pmatrix} X \\ Y \\ Z \\ \ end {pmatrix}} \ end {wyrównany}} \ ,.}$

Kąt widzenia promieni cienia f _i i styków L _i

Promienie cienia ziemi i kąty widzenia kontaktów

Promień i umbra i półcienia może być również określona jako kątów obserwacji. Są uważane za stałe, ponieważ odległości między słońcem, ziemią i księżycem prawie się nie zmieniają podczas zaćmienia. Wraz z promieniem księżyca (również podanym jako kąt widzenia) można obliczyć odległości ( na rysunku obok) księżyca od środka cienia ziemi, które charakteryzują kontakty księżyca z krawędziami cienia: ${\ styl wyświetlania f_ {2}}$${\ styl wyświetlania f_ {1}}$${\ styl wyświetlania r_ {m}}$${\ styl wyświetlania \ sigma _ {i}}$${\ styl wyświetlania L_ {i}}$

${\ styl wyświetlania L_ {1} = f_ {1} + r_ {m}}$     Wejście i wyjście księżyca z półcienia

${\ styl wyświetlania L_ {2} = f_ {2} + r_ {m}}$     Wejście i wyjście księżyca z umbra

${\ styl wyświetlania L_ {3} = f_ {2} -r_ {m}}$     Początek i koniec całkowitej ciemności

Z obliczonej w krótkich odstępach czasu serii położeń księżyca w cieniu Ziemi, pod zadanymi kątami widzenia można powiązać interpolację czasów kontaktu . ${\ styl wyświetlania L_ {i}}$

Obliczanie i${\ styl wyświetlania f_ {2}}$${\ styl wyświetlania f_ {1}}$

Geometria umbra

Jak paralaks i określonych odległościach od słońca i księżyca od ziemi są kąty widzenia. Jako kąt patrzenia podawany jest również promień słońca. ${\ styl wyświetlania \ pi _ {s}}$${\ styl wyświetlania \ pi _ {m}}$${\ displaystyle r_ {s}}$

Z trójkąta wynika EM'V ₂

${\ displaystyle f_ {2} = \ pi _ {m} -v_ {2}}$ ,

a z trójkąta ES'V ₂ wynika

${\ displaystyle v_ {2} = r_ {s} - \ pi _ {s}}$ .

Następnie:

${\ displaystyle f_ {2} = \ pi _ {s} + \ pi _ {m} -r_ {s}}$ .

${\ styl wyświetlania f_ {1}}$należy określić za pomocą szkicu analogowego (linie krawędzi półcienia stykające się ze słońcem i ziemią przecinają się między słońcem i ziemią w punkcie V ₁ ) oraz obliczeniami analogowymi.

Ze względu na wpływ atmosfery ziemskiej, rzeczywiste promienie jądra i półcienia są powiększane w porównaniu do obliczeń czysto geometrycznych, które należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu czasów kontaktu, dokonując odpowiednich poprawek w elementach astronomicznych .

Elementy astronomiczne

Rozmiary , , , , , , i są elementami astronomicznymi, są to sporadyczne "elementy Bessela zaćmienia Księżyca" zwane. Jednak istnieje tylko matematyczny, formalny, a nie obiektywny związek z elementami Bessela sformułowanymi przede wszystkim w leczeniu zaćmień Słońca na etapie pośrednim . Dotyczy to tylko dwóch z ośmiu elementów astronomicznych w obu przypadkach: wyrażenia dla elementów x i y mają tylko taką samą podstawową formę, jak wynik transformacji współrzędnych , a powiązany układ współrzędnych nie jest identyczny z drugim. ${\ styl wyświetlania x \! \,}$${\ styl wyświetlania y \! \,}$${\ styl wyświetlania \ sigma \! \,}$${\ styl wyświetlania L_ {1} \! \,}$${\ styl wyświetlania L_ {2} \! \,}$${\ styl wyświetlania L_ {3} \! \,}$${\ styl wyświetlania f_ {1} \! \,}$${\ displaystyle f_ {2} \! \,}$

Efekty optyczne podczas zaćmienia Księżyca

Czerwonawy kolor

Księżyc, który podczas całkowitego zaćmienia leży całkowicie w cieniu ziemi, jest wciąż słabo rozpoznawalny jako czerwonawy krwawy księżyc. Powodem jest to, że światło słoneczne, które dociera do Księżyca, przeszło kilkaset kilometrów przez ziemską atmosferę . Ze względu na rozpraszanie Rayleigha na molekułach ziemskiej atmosfery, krótkofalowe niebieskie części białego światła słonecznego są rozpraszane znacznie silniej w innych kierunkach niż długofalowe części czerwone. W rezultacie światło przechodzące przez ziemską atmosferę składa się prawie wyłącznie z czerwonawych składników. Atmosfera odchyla światło słoneczne maksymalnie o 2,2° do wewnątrz (patrz także załamanie ziemskie ). Dlatego częściowo wnika w umbrę ziemi, a tym samym uderza również w powierzchnię księżyca.

Poniższe obrazy pokazują ten sam obraz zaćmienia Księżyca, który wyłania się z cienia, w trzech podstawowych kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim. W obszarze po lewej stronie oświetlonym bezpośrednim białym światłem słonecznym wszystkie trzy kolory podstawowe mają wysoką intensywność. Po prawej stronie, w kierunku środka cienia, intensywność zmniejsza się dla wszystkich trzech kolorów. Do prawej połowy księżyca prawie nie dociera światło niebieskie, a zielone światło w prawej ćwiartce księżyca jest bardzo słabe. W cieniu znajdują się prawie wyłącznie składniki czerwonego światła, które są odpowiedzialne za nazwanie krwawego księżyca.

• Zaćmienie Księżyca w trzech podstawowych kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim
• 

  Obraz kolorowy (temperatura barwowa 4100 kelwinów)

• 

  Składnik czerwonego światła

• 

  Składnik zielonego światła

• 

  Składnik światła niebieskiego

jasność

W centralnym zaćmieniu przybiera wizualną jasność księżyca od około -12 ^m , 5 do około +2 ^m przez współczynnik 600 000 od. W centrum cienia spadek intensywności (spadek jasności, który obserwator zauważyłby na powierzchni Księżyca) wynosi nawet od 1 do 2 milionów, około sto razy więcej niż przy całkowitym zaćmieniu Słońca .

Teoretyczna krzywa blasku m _vis zaćmienia Księżyca w zależności od wielkości (dla porównania danych pomiarowych z Mallama )

Zaćmienia Księżyca w ostatnich latach były w większości jasne, około L = 3, co sugeruje stosunkowo czystą stratosferę. Po erupcji wulkanu Pinatubo w 1991 roku zaobserwowano kilka bardzo ciemnych zaćmień. Podczas takiego zaćmienia jasność księżyca może spaść do około +5 ^m , co odpowiada współczynnikowi 10 milionów. Intensywność w centrum również zmniejsza się o mniej więcej ten sam czynnik; dolna granica jest wyznaczona przez światło korony słonecznej , która jest tylko częściowo przesłonięta przez Ziemię. Tak więc kolor i jasność zaćmionego księżyca pozwalają na wyciągnięcie wniosków na temat czystości ziemskiej atmosfery. Dziś jednak ta metoda jest przestarzała, ponieważ pomiary z satelitów lub samolotów dostarczają znacznie dokładniejszych informacji o zanieczyszczeniu powietrza niż pozwala na to czysty cień optyczny.

Rozszerzenie cienia ziemi

rozmyta, rozmyta, niewyraźna krawędź umbra podczas zaćmienia w lipcu 2018 , 21:19 UTC po zakończeniu totalności

Innym ciekawym efektem jest powiększenie cienia ziemi. Każdy, kto wykonał już teleskopowe zaćmienie Księżyca, zauważył, że czasy kontaktu często odbiegają od obliczonych wartości. W rzeczywistości, z powodu atmosfery, stożek cienia Ziemi wydaje się być o około 2 procent większy, na co zwrócił już uwagę Philippe de La Hire na początku XVIII wieku. Krawędź umbra nie wydaje się ostra, ale rozmyta.

Zapis fotograficzny

Zdjęcie księżyca w Umbra to z powodu niskiej luminancji stosunkowo wymagającym zadaniem. W zależności od warunków odbioru jest wartość ekspozycji znacznie poniżej 1 EV.

Im większy kąt elewacji księżyca podczas wykonywania zdjęcia, tym mniej zaburzeń atmosferycznych prowadzących do rozmycia konturów na zdjęciach. Podobnie osłabienie światła spowodowane wygaśnięciem w atmosferze ziemskiej również maleje wraz ze wzrostem odległości od horyzontu.

Regulacja odległości

W praktyce obiektyw może być „w nieskończoność” zwykle włączony ze względu na duże ustawione odległości . Ponieważ księżyc jest bardzo daleko, obiektyw musi być ustawiony przynajmniej na odległość hiperfokalną w przypadku nagrań, które nie powinny być odbierane przez człowieka jako rozmazany obraz . W tym przypadku wszystkie obiekty znajdujące się pomiędzy połową odległości hiperfokalnej i nieskończonej są wystarczająco ostre. W przypadku obrazów, które mają być ocenione technicznie lub których fragmenty mają być wykorzystane, może być konieczne dokładniejsze ustawienie odległości zgodnie z wymaganiami.

Czas ekspozycji

Jeśli aparat zostanie przesunięty wraz z powierzchnią ziemi, położenie księżyca na obrazie zmienia się w czasie, powodując rozmycie ruchu na obrazie. Można to skompensować obracając kamerę wokół osi Ziemi za pomocą odpowiedniego urządzenia . Alternatywnie do tego celu można również użyć ruchomych czujników obrazu (patrz na przykład „Astro Tracer” Pentax K-1 ).

W przeciwnym razie maksymalny czas ekspozycji musi być ograniczony do tego stopnia, aby rozmycie ruchu było niewidoczne. Przy danym kącie obrazu w stopniach, do oszacowania maksymalnego czasu ekspozycji w sekundach można zastosować następującą regułę:${\ styl wyświetlania t _ {\ matematyka {maks}}}$ ${\ styl wyświetlania \ alfa}$

${\ displaystyle t _ {\ matematyka {max}} = {\ frac {\ alfa} {6}}}$

Za pomocą nieruchomej, dookólnej kamery (kąt widzenia = 360 °) możliwe są nagrania z czasem naświetlania wynoszącym jedną minutę, jeśli nie ma być użytych powiększonych fragmentów obrazu. Wypełniające format (kwadratowe) zdjęcia księżyca o kącie widzenia po przekątnej 0,7° można wykonać tylko z czasem naświetlania wynoszącym dobrą dziesiątą część sekundy, jeśli aparat nie jest poruszany podczas nagrywania.

W przypadku cyfrowych nagrań nieruchomych i ruchomych o dłuższych czasach naświetlania należy zauważyć, że przetwornik obrazu nagrzewa się podczas pracy, a szum obrazu znacznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Co więcej, w przypadku wielu czujników obrazu, takich jak aktywne czujniki pikseli , szum obrazu wzrasta wraz z czasem ekspozycji. W przypadku generowania obrazu o wysokim stosunku sygnału do szumu , czujnik obrazu może być chłodzony pasywnie lub aktywnie . W przeciwnym razie można wykonać kilka zdjęć z ograniczonym czasem naświetlania, a następnie połączyć je za pomocą oprogramowania („układanie”, patrz poniżej). Jednak zbyt krótkie czasy naświetlania powodują zwiększony szum odczytu ze względu na dużą liczbę pojedynczych zdjęć, więc trzeba znaleźć kompromis.

Numer Fn

Ponieważ dostępne jest bardzo mało światła, zaleca się wybór możliwie najmniejszych przesłon, a tym samym dużych przesłon, tak aby można było uchwycić jak najwięcej światła do naświetlenia.

Ponieważ jakość obrazu systemów optycznych o dużej aperturze jest ograniczona błędami obrazu , wskazane jest stosowanie optycznie skorygowanych soczewek lub teleskopów, takich jak asfery w celu zmniejszenia aberracji sferycznej lub apochromaty w celu zmniejszenia aberracji chromatycznej . Boczna błąd kolor może być automatycznie kompensowane w nowoczesne systemy kamer cyfrowych .

Temperatura koloru

W przypadku zdjęć kolorowych temperaturę barwową można ustawić na ok. 4100 kelwinów zgodnie z wartością neutralną dla bieli światła odbitego przez księżyc w pełni . Wyższe wartości, takie jak wartość dla bezpośredniego światła słonecznego wynosząca 5500 kelwinów, dają obrazy z silniejszym składnikiem czerwonym, co często zbliża się do subiektywnego skojarzenia z kolorem krwi .

Układanie

W celu zwiększenia wydajności światła, czujniki obrazu mogą być używane do rejestrowania obrazów seryjnych , które są następnie nakładane i łączone za pomocą oprogramowania (angielski: „stacking”). Ma to tę zaletę, że każdy pojedynczy obraz jest wystarczająco wolny od rozmycia ruchu i zakłóceń sygnału, które zwiększają się wraz z czasem naświetlania, ale nadal dostępne jest znacznie więcej światła do nagrania kompozytowego. Skutkuje to znacznie lepszym stosunkiem sygnału do szumu, a tym samym mniejszym szumem obrazu i większym zakresem dynamicznym .

Zaćmienia Księżyca

Całkowite zaćmienia Księżyca między 1900 a 2100 trwające co najmniej 100 minut

Data wskazuje dzień, w którym przypada środek zaćmienia w czasie uniwersalnym .

Wszystkie zaćmienia Księżyca od 2014 do 2020 roku

17 lipca 2019, 00:32 w Hiszpanii

• część.: częściowa, całkowita: całkowita, rdzeń: umbra, połowa: penumbra
• Czasy w UTC ( Czas Środkowoeuropejski : CET = UTC + 1h; Środkowoeuropejski Czas Letni : CEST = UTC+2h)

Wszystkie zaćmienia Księżyca z ostatniego i obecnego stulecia

• Lista zaćmień Księżyca w XX wieku
• Lista zaćmień Księżyca w XXI wieku

Zobacz też

• Okultacja
• Mie rozproszone
• Zaćmienie Księżyca (Starożytny Egipt)
• Zaćmienie Słońca

literatura

• Jean Meeus , Hermann Mucke : Kanon zaćmień Księżyca –2002 do +2526. 3. Wydanie. Biuro Astronomiczne , Wiedeń 1992
• Fred Espenak : Tysiącletni Kanon Zaćmień Księżyca od 1501 do 2500. Astropixels Publishing, Portal 2014, ISBN 978-1-941983-03-4 ( online )

linki internetowe

Wikisłownik: Zaćmienie Księżyca  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

• Mondfinsternis.info - informacje w języku niemieckim, bardzo szczegółowe przy każdym zaćmieniu
• „Zapytaj obserwatora – kiedy będzie zaćmienie Księżyca?” – wideo z animacją objaśniającą
• Swobodnie skalowalny szkic słońca, ziemi i księżyca oraz cienia i półcienia ziemi
• NASA - Strona zaćmienia Księżyca (angielski)
• Robert Harry van Gent: Katalog cykli zaćmienia. W: Strony internetowe z historii astronomii. 8 września 2003, dostęp 4 października 2008 (w języku angielskim, zestawienie wszystkich cykli z serii zaćmień). 
• Zaćmienie Księżyca w Bavarian Broadcasting Knowledge - szczegółowe informacje na temat następnego zaćmienia Księżyca w Niemczech z grafikami, zdjęciami i filmami objaśniającymi

Indywidualne dowody