Номер 5, страница 168 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

5. Как происходит солнечное затмение?

Солнечное затмение — это астрономическое явление, которое происходит, когда Луна проходит между Землей и Солнцем, полностью или частично закрывая солнечный диск для наблюдателя на Земле.

Механизм солнечного затмения

1. Расположение небесных тел: Для того чтобы произошло солнечное затмение, три небесных тела — Солнце, Луна и Земля — должны выстроиться на одной прямой линии (это явление называется сизигией). Такое расположение возможно только в фазу новолуния, когда Луна находится между Солнцем и Землей.

2. Роль тени Луны: Двигаясь по своей орбите, Луна отбрасывает в космос тень. Эта тень состоит из двух частей: умбры (полная тень) — центральной, самой темной части, где Солнце полностью скрыто Луной, и пенумбры (полутень) — более светлой внешней части, где Луна закрывает Солнце лишь частично. Наблюдатели на Земле, попавшие в умбру, видят полное солнечное затмение, а те, кто в пенумбре, — частное. Когда Луна проходит перед Солнцем, ее тень падает на поверхность Земли. Диаметр пятна полной тени (умбры) на Земле обычно не превышает 270 км, и оно движется по земной поверхности со скоростью около 1 км/с, создавая так называемую «полосу полного затмения». Полутень значительно шире и может покрывать область в несколько тысяч километров.

3. Угловые размеры: Удивительное совпадение заключается в том, что видимые с Земли угловые размеры Солнца и Луны почти одинаковы (около $0.5$ градуса). Солнце примерно в 400 раз больше Луны по диаметру, но оно и находится примерно в 400 раз дальше от Земли. Это позволяет Луне почти идеально закрывать солнечный диск во время полного затмения.

4. Почему затмения не происходят каждое новолуние? Орбита Луны наклонена к плоскости орбиты Земли вокруг Солнца (эклиптике) примерно на $5^\circ$. Из-за этого наклона в большинстве случаев в новолуние тень Луны проходит либо «над», либо «под» Землей. Солнечные затмения происходят только тогда, когда новолуние совпадает с моментом пересечения Луной плоскости эклиптики (в так называемых «узлах» лунной орбиты).

Типы солнечных затмений

В зависимости от того, в какую часть тени попадает наблюдатель и как меняется расстояние от Земли до Луны, различают несколько типов солнечных затмений:

1. Полное солнечное затмение: Происходит, когда наблюдатель находится в умбре Луны. Луна полностью закрывает диск Солнца. Небо темнеет, как в сумерках, становятся видны яркие звезды и планеты, а вокруг черного диска Луны вспыхивает сияющая солнечная корона — внешняя атмосфера Солнца, которую в обычное время не видно из-за яркого света фотосферы.

2. Частное солнечное затмение: Наблюдается, когда наблюдатель находится в области полутени. Луна закрывает Солнце лишь частично, как бы «откусывая» от него кусок. Частные фазы также предшествуют полному солнечному затмению и следуют после него.

3. Кольцеобразное (аннулярное) солнечное затмение: Орбита Луны вокруг Земли не идеально круглая, а эллиптическая. Если затмение происходит, когда Луна находится в апогее (наиболее удаленной от Земли точке своей орбиты), ее видимый размер становится меньше видимого размера Солнца. В этом случае Луна не может полностью закрыть Солнце, и в максимальной фазе затмения вокруг темного диска Луны видно яркое огненное кольцо — незакрытая часть солнечного диска.

4. Гибридное (полно-кольцеобразное) солнечное затмение: Очень редкий тип затмения, которое в разных точках на своем пути по Земле меняет свой тип с кольцеобразного на полное и обратно. Это происходит из-за кривизны земной поверхности: в начале и в конце пути тени (когда она падает на край земного диска) расстояние до Луны оказывается чуть больше, и затмение наблюдается как кольцеобразное, а в середине пути (ближе к точке, где поверхность Земли перпендикулярна линии Солнце-Луна) расстояние сокращается, и затмение становится полным.

Важно: Наблюдать за солнечным затмением без специальных защитных средств (специализированных очков, светофильтров для телескопов, сварочной маски) чрезвычайно опасно для зрения, так как даже небольшая часть солнечного диска может вызвать необратимое повреждение сетчатки глаза.

Ответ: Солнечное затмение происходит, когда Луна в фазе новолуния оказывается точно между Солнцем и Землей, и ее тень падает на земную поверхность. Наблюдатели, оказавшиеся в полной тени (умбре), видят полное затмение, а те, кто в полутени (пенумбре) — частное. Из-за наклона лунной орбиты и ее эллиптической формы затмения происходят не каждое новолуние и могут быть полными, частными, кольцеобразными или гибридными.