В новом выпуске подкаста StarTalk Нил Деграсс Тайсон и метеоролог Джо Рао обсуждают физику, историю и почти мистическое влияние солнечных затмений на человечество. От подтверждения теории относительности Эйнштейна до остановки кровопролитных войн в древности — затмения остаются одним из самых захватывающих небесных явлений, меняющих наше представление о Вселенной.
🌒 Затмение как инструмент большой науки: триумф Эйнштейна 1:36
Вопреки распространенному мнению, солнечные затмения не являются исключительной редкостью — они происходят каждые пару лет, однако увидеть их в одной и той же локации можно лишь раз в несколько столетий . Исторически затмения служили не только зрелищем, но и ключевым инструментом проверки фундаментальных законов физики.
В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности, а в 1915-м — общую теорию относительности (ОТО), которая описывала искривление пространства-времени под воздействием гравитации . До этого ученые не могли объяснить аномалию в орбите Меркурия, которая не соответствовала законам Ньютона. Существовала гипотеза о скрытой планете Вулкан, находящейся так близко к Солнцу, что её невозможно увидеть из-за сияния звезды .
Подтвердить теорию Эйнштейна и «убить» миф о Вулкане помогло полное солнечное затмение 1919 года :
- Гипотеза: ОТО предсказывала, что свет звезд, проходя мимо Солнца, должен отклоняться из-за искривления пространства.
- Эксперимент: Сэр Артур Эддингтон организовал экспедицию, чтобы сфотографировать звездное поле во время затмения и сравнить его с обычным ночным снимком тех же звезд .
- Результат: Измерения подтвердили смещение позиций звезд. Это мгновенно сделало Эйнштейна мировой знаменитостью и доказало, что аномалии Меркурия вызваны искривлением пространства, а не гравитацией несуществующей планеты .
Из-за Первой мировой войны Эддингтон не смог провести наблюдения в 1916 и 1918 годах, поэтому затмение 29 мая 1919 года стало «самым знаменитым в истории физики» .
⏱️ Рекорды в тени Луны: Джо Рао и 30 минут тьмы 11:51
Гость выпуска, метеоролог Джо Рао, является одним из ведущих мировых охотников за затмениями. По его словам, он провел в лунной тени (в фазе полной совокупности) в общей сложности чуть более 30 минут, посетив 13 полных затмений . Хотя это значительный показатель, Рао отмечает, что сегодня существуют энтузиасты, видевшие до 35 затмений .
В истории наблюдений зафиксированы уникальные способы продления времени нахождения в тени:
- Сверхзвуковой «Конкорд»: В 1973 году ученые на борту самолета Concorde летели вслед за лунной тенью над Африкой, что позволило им находиться в фазе полной совокупности невероятные 73 минуты .
- Коммерческие рейсы: Джо Рао признался, что однажды убедил авиакомпанию изменить маршрут рейса Анкоридж — Гонолулу и задержать вылет на 30 минут, чтобы пассажиры смогли увидеть затмение прямо из иллюминаторов над Тихим океаном . Нил Деграсс Тайсон в шутку назвал это «легальным захватом самолета» .
🌖 Механика и типы небесных явлений 16:24
Скорость лунной тени на поверхности Земли зависит от широты. Сама Луна и её тень движутся в космосе со скоростью около 3380 км/ч (2100 миль/ч) . Из-за вращения Земли в ту же сторону, эффективная скорость тени для наблюдателя на экваторе ниже, что позволяет наблюдать полную фазу до 7,5 минут . В средних широтах (например, в Нью-Йорке) длительность полной фазы редко превышает 5 минут .
Джо Рао объясняет разницу между типами затмений :
- Полное солнечное затмение: Луна полностью закрывает диск Солнца. Только в этот момент можно безопасно смотреть на небо без защиты и видеть солнечную корону.
- Кольцеобразное затмение (Annular): Происходит, когда Луна находится в апогее (дальней точке орбиты) и кажется меньше Солнца. Рао сравнивает это с эффектом «пенни на никеле»: вокруг темного диска Луны остается сияющее кольцо света .
- Частное затмение: Луна закрывает лишь часть Солнца.
По мнению Джо Рао, кольцеобразное затмение — это лишь «уникальное частное затмение», которое «бледнеет по сравнению с полной фазой» .
🐾 Поведение животных и необычные эффекты 30:55
Затмение вызывает странные реакции в живой природе. Джо Рао и Нил Деграсс Тайсон приводят несколько задокументированных примеров:
- Бронксский зоопарк (1925): Обезьяны и шимпанзе, обычно шумные, внезапно затихали с выражением испуга на мордах . Редкая птица райская птица начала совершать необычные движения шеей и крыльями, чего раньше никогда не наблюдали орнитологи .
- Куриный переполох Томаса Эдисона (1879): Великий изобретатель пытался измерить температуру короны в Вайоминге с помощью своего нового прибора — тасметра . Когда наступила тьма, стаи кур со всех сторон бросились в сарай, где расположился Эдисон, приняв затмение за наступление ночи, и буквально сбили ученого с ног .
- Теневые волны (Shadow Bands): За минуту до полной фазы на земле (особенно на белых поверхностях) можно увидеть быстро движущиеся полосы света и тени. По словам Рао, это вызвано дифракцией тонкого серпа солнечного света через турбулентные слои атмосферы .
📜 Затмения в истории: драконы и мирные договоры 35:41
Древнейшая запись о затмении датируется 22 октября 2137 года до н. э. в Китае . Согласно легенде, люди верили, что невидимый дракон пожирает Солнце. Чтобы его прогнать, полагалось бить в барабаны и пускать стрелы. В тот год придворные астрономы Хи и Хо якобы проспали событие (по одной из версий — из-за пьянства), не успев предупредить императора. Хотя «дракона прогнали» и в этот раз, астрономов обезглавили за халатность .
Другой знаковый случай произошел во время войны между лидийцами и мидянами на Ближнем Востоке . Затмение началось прямо во время битвы. Воины были настолько напуганы «знамением свыше», что немедленно прекратили бой, заключили перемирие и обменялись рукопожатиями .
Нил Деграсс Тайсон подчеркивает научную ценность этого исторического эпизода: современные расчеты показывают, что если бы вращение Земли было постоянным, тень затмения прошла бы в другом месте . Этот факт служит доказательством того, что вращение Земли постепенно замедляется из-за приливного воздействия Луны .
🌎 Опровержение плоской Земли и советы наблюдателям 41:51
Обсуждая вопрос о плоской Земле, Джо Рао отмечает, что лунное затмение — лучший способ доказать сферичность нашей планеты. Только сфера всегда отбрасывает круглую тень на Луну, независимо от ориентации Солнца и Луны . Плоский диск давал бы круглую тень только при одном положении, а в других случаях это была бы тонкая линия.
Для тех, кто планирует наблюдать будущие затмения (ближайшее полное в США — 8 апреля 2024 года), Рао дает советы по безопасности:
- Используйте только специальные сертифицированные очки или стекло сварщика .
- Если очков нет, используйте эффект камеры-обскуры. Подойдет обычный дуршлаг или даже соленое печенье Saltine с дырочками — проходя через них, свет создаст на земле сотни крошечных проекций серпа Солнца [28:56, 29:34].
- Обращайте внимание на «Чётки Бейли» ( Bailey's Beads) — последние капли света, проходящие через долины на краю лунного диска, и эффект «бриллиантового кольца» перед самой полной фазой .
