Хората предсказват затъмненията от хиляди години – но е далеч по-трудно, отколкото си мислите

Крайбрежният град Ексмут в Западна Австралия преживя едно от най-зрелищните астрономически явления на 20 април 2023 г. – пълно слънчево затъмнение.

Затъмненията ни пленяват от хилядолетия, но се оказва, че изчисляването точно кога и къде можем да ги наблюдаваме в пълния им блясък е изненадващо трудно.

Слънчево затъмнение

Следенето на Слънцето и Луната

Като доминиращите (за нас, земляните) небесни тела, Слънцето и Луната са интересни за следене и наблюдение още от древните култури – и естествено, те също са се опитвали да предвидят движенията им.

Докато курса на Слънцето е доста прост, Луната се движи по небето малко по-сложно: не само, че има фази, но също расте и се свива видимо, докато пътува по елиптична орбита около Земята.

Освен това изглежда, че спътникът ни също и криволичи доста хаотично по време на своето пътуване през небето, което прави изключително предизвикателство да се опише точно неговата орбита. Всъщност обяснението на движението му е единственият проблем, който причинява главобол на Исак Нютон.

Тъй като затъмненията са толкова стряскащи за наблюдаване, много древни народи отбелязват тяхното появяване в текстовете и изкуството си и така с хода на времето забелязват и че те се повтарят.

По време на лунно затъмнение – когато Земята блокира слънчевата светлина, която иначе би осветила пълна Луна – затъмнената Луна придобива кървав оттенък. Много култури придават някакво предсказание на подобни събития (като частичното лунно затъмнение по време на падането на Константинопол през 1453 г.) и логично започват да се питат кога може да се случи следващото подобно събитие.

Цикъл сарос

Не толкова митичният цикъл сарос

Различни култури по света независимо една от друга откриват, че затъмненията изглежда се случват на всеки 18 години: такова твърдение се споменава в писмени записи от вавилонците и асирийците (от древна Месопотамия и съвременен Ирак), а според разкази същият период е бил използван за предвиждане и организиране на церемонии от островитяните на Торесовия проток в днешна Австралия.

Този цикъл, който може да продължи като последователност повече от 1000 години, сега е известен като цикълът сарос. Самата думата „сарос“ се споменава във византийската енциклопедия на Суда от 10 век и вероятно има гръцки произход.

Цикълът показва колко време е необходимо на системата Слънце-Земя-Луна да се върне към почти същата триъгълна конфигурация. Така че, ако видите лунно затъмнение, можете да очаквате друго 18 години по-късно, видимо от повечето места на Земята.

Ако сте от древна култура и видите пълно слънчево затъмнение, явно имате голям късмет – те се случват приблизително на всеки 375 години в даден регион на Земята. 18 години по-късно вероятно ще има друго пълно слънчево затъмнение, но то ще е над напълно различна част на планетата.

След 54 години пък – три сароса – регионът на затъмнението би трябвало да се е върнал на приблизително почти същото място на Земята. Но само много грубо, тъй като може да е на хиляди километри от предишното място.

В световен мащаб има пълно слънчево затъмнение някъде по планетата горе-долу на всеки 18 месеца по време на един от двата възможни „сезона на затъмнение“ годишно. Това е много по-често от 18-годишния сарос и е възможно, тъй като множество повтарящи се сароси се припокриват наведнъж (приблизително дузина), всеки изместен с най-малко 6 месеца. Например, пълното слънчево затъмнение през 2028 г., което ще се вижда в Сидни, е част от напълно различна сарос последователност от тазгодишното затъмнение.

След около 1000 години, когато една дългосрочна сарос последователност приключи, друга ще започне с малко по-различно време.

От древността до наши дни

Способни ли са били нашите древни предци наистина да предсказват затъмненията? Да, ако говорим за лунни затъмнения и може би дори за частични слънчеви затъмнения. Едно известно такова предвиждане е затъмнението на Талес през 585 г. пр. н. е., въпреки че фактът, че пълно слънчево затъмнение се е случило над Гърция, почти сигурно е повече късмет, отколкото сметки. Тоест, те не биха предвидили, че 18 години по-късно (567 г. пр. н. е.) пълно слънчево затъмнение ще е видимо на територията на днешните Съединени щати.

Вероятно прочутият гръцки Механизъм от Антикитира – удивително сложно механично устройство на 2000 години, използвано за предсказване на нощното небе – може да изчисли точно 18-годишния сарос. Но важно е, че не може да предскаже пълните слънчеви затъмнения на точно място на Земята – само кога ще се случат.

В обобщение, ясно е, че древните хора са могли да предскажат времената на лунните затъмнения и частичните слънчеви затъмнения, но няма убедителни доказателства, че са предсказвали времето и местоположението на пълните слънчеви затъмнения.

Навлизайки в съвременната епоха на науката, първото истинско предсказание за пълно слънчево затъмнение (както по време, така и по местоположение) се случва през 1715 г. Едмънд Халей (същия човек с кометата) правилно прогнозира, с точност до четири минути и 35 километра, пълно слънчево затъмнение, което доста удобно премина над собствената му къща в Лондон. Той прави това като използва напълно новите теории на Исак Нютон за гравитацията и орбиталната механика.

Днес ние не разчитаме на изчисляването на орбитите на цялата Слънчева система, за да прогнозираме затъмненията. Например НАСА използва много напреднала форма на древна техника – разпознаване на модели. С помощта на около 38 000 повтарящи се математически модела, НАСА може да предвиди слънчеви и лунни затъмнения за 1000 години напред.

Така че за онези от вас, които имат късмета да станат свидетели на пълно слънчево затъмнение, отделете малко време, за да си представите какво е означавало това преживяване за хората по света преди хиляди години.

Опитът да предскажем и обясним този феномен директно доведе до голям напредък в математиката и орбиталната механика и с красотата му бяхме принудени да прегърнем границите на нашето научно познание.