کسوف و خسوف
گرفتگی کامل خورشید را باید یکی از منظره های زیبا و در عین حال ترسناک طبیعت دانست. تنها موقعی می توان این پدیده را دید که عوامل زیادی با هم انطباق پیدا کنند. خورشید کره فروزان بسیار بزرگی است با قطری در حدود 109 برابر قطر زمین که در فاصله 150 میلیون کیلومتری زمین واقع شده است. ماه فقط یک چهارم اندازه زمین را دارد. ولی 400 بار نزدیکتر از خورشید به زمین است. البته بدیهی است که اجسام را از فاصله‌های دورتر کوچکتر می بینیم. اختلاف فاصله های ماه و خورشید نیز سبب می‌شود تا اندازه هایشان با هم برابری کنند. از این رو آن دو در آسمان تقریبا به یک اندازه دیده می شوند.
تاریخچه
در طول تاریخ این پدیده همواره مورد توجه اقوام و ملل مختلف بوده است. اغلب تمدنهای کهن خورشید گرفتگی را پدیده ای شوم می پنداشتند و درباره آن اعتقادات خرافی داشتند. چینی ها عقیده داشتند که هنگام خورشید گرفتگی اژدهایی خورشید را می بلعد. در بسیاری از فرهنگ ها خورشید گرفتگی بلایی آسمانی پنداشته می شده است. مردم هند در خلال گرفتگی خود را تا گردن در آب فرو می کردند و اعتقاد داشتند که با این کار به خورشید و ماه کمک می کنند تا در برابر اژدها از خود دفاع کنند.
خورشید گرفتگی از دیدگاه علمی
اندازه ظاهری خورشید و ماه از زمین باهم برابر است. علت این امر آن است که فاصله این دو جسم از کره ما متفاوت است. در نتیجه در زمان هایی که ماه مسقیما از جلوی خورشید عبور می‌کند قرص خورشید در پس آن پنهان می شود. شرط لازم و کافی برای وقوع پیوستن کسوف آن است که زمین، خورشید و ماه در یک خط یا تقریبا یک خط راست قرار بگیرند، بطوری که سایه ماه بر بخشی از زمین بیافتد کل این سایه از دو قسمت نیم سایه که در قسمت بیرونی است نیمه درونی که تاریک و سیاه است تشکیل شده است.
در محدوده نیم سایه ماه تنها قسمتی از خورشید را پوشانده است که به آن خورشید گرفتگی جزیی می گویند. در خلال گرفت بر اثر حرکت ماه و چرخش زمین سایه ماه زمین را از غرب به شرق طی می کند، به این سیر حرکتی سیر گرفتگی کلی می‌گویند. هر کسی که در این مسیر باشد خورشید را در حالت گرفت کلی خواهد دید، این مسیر در بیشترین حالت به 320 کیلومتر می‌رسد و حدود نیم درصد سطح زمین را می‌پوشاند. معمولا هر 1.5 سال خورشد گرفتگی کلی روی می دهد، اما ما در طول عمرمان شاید یک بار شانس تماشای این پدیده را داشته باشیم.
ما در طول عمرمان شاید یک بار شانس تماشای خورشید گرفتگی را داشته باشیم
کسوف تنها برای زمین
تصادف شگفت آوری است که اندازه ظاهری قمر زمین ، یعنی ماه، به اندازه ظاهری خورشید برابر است. گر چه خورشید 400 بار دورتر از ماه است، اما 400 بار هم بزرگتر از آن است. قطر بسیار بزرگ خورشید، در اثر مشاهده از این فاصله زیاد ، کاملا کوچک دیده می شود. اگر این پدیده جالب توجه وجود نداشت، نمی‌توانستیم اطلاعات بیشتری در مورد جو بیرونی خورشید بدست می‌آوریم. بجز زمین، در هیچ یک از سیارات منظومه شمسی پدیده گرفتگی خورشید روی نمی دهد.
علل کسوف
حدود 30 روز طول می‌کشد تا ماه یک بار زمین را دور بزند. دو یا سه بار در هر سال ، ماه در مسیر خود، مستقیما از فاصله بیان زمین و خورشید می گذرد. در این هنگام گرفت خورشید رخ می‌دهد. قرص تاریک ماه برای مدت کوتاهی همه خورشید یا بخشی از آنرا می‌پوشاند.
چرا هرگاه ماه از میان زمین و خورشید می گذرد این پدیده اتفاق نمی افتد؟
دلیل این امر اینست که مدار ماه و زمین باهم زاویه دارد و در بسیاری از حالات ماه از بالا یا پایین قرص خورشید می گذرد. مدار زمین و ماه در دو نقطه به هم بر خورد می‌کنند که به این دو نقطه گره‌های مداری می گویند و ماه هرگاه در این گره با زمین و خورشید در یک خط قرار بگیرد خورشید گرفتگی صورت می گیرد.
پدیده ی خورشید گرفتگی (کسوف)
انواع کسوف
کسوف کامل
در این حالت ماه در نزدیکترین فاصله خود به زمین قرار دارد و در یک خط راست نیز قرار دارند. در این حالت کل قرص خورشید در پشت ماه پنهان می شود. سایه ماه فقط چند کیلومتر از سطح زمین را در بر می‌گیرد و به موازات حرکت ماه در مدار خود، یک مسیر طولانی منحنی شکل در روی زمین می پیماید. تنها کسانی می توانند گرفتگی خورشید را ببینند که در جایی از این مسیر باریک و طولانی واقع باشند.
در هر نقطه، مدت گرفتگی کامل، بیشتر از دو تا پنج دقیقه طول نمی کشد. هر چه گرفتگی کامل نزدیکتر می‌شود، آسمان تاریکتر می‌شود و ستارگان بیشتری پدیدار می‌شوند. هنگامی که قرص خورشید کاملا پوشانده می‌شود، هاله سفید رنگ درخشانی در اطراف ماه می‌درخشد. این همان تاج است که بصورت هاله‌ای از گازهای رقیق و داغ از خورشید جریان دارند. در کنار قرص سیاه ماه، حلقه باریک و سرخ رنگی از گازهای خورشید به چشم می‌خورد که فام سپهر نام دارد.
کسوف جزئی
ساعتی پیش از آغاز گرفتگی کامل، ماه شروع به پوشاندن بخشی از خورشید می‌کند. در این مرحله گرفتگی صرفا حالت جزئی دارد. در نواحی وسیعی در هر دو سوی مسیر گرفتگی، تنها گرفتگی جزئی قابل روئیت است. در بر خی گرفتگیها فقط نیم سایه با زمین در تماس است و تمام سایه از افراز قطبین می‌گذرد. طبعا این نوع خورشید گرفتگی در قطبین صورت می‌گیرد.
کسوف حلقه ای
فاصله خورشید تا زمین و نیز فاصله تا ماه ثابت نیست، این فاصله‌ها اندکی تغییر می‌کنند. هنگامی که زمین از حالت عادی خورشید نزدیکتر و از ماه دورتر است، اندازه ظاهری ماه کوچکتر از اندازه ظاهری خورشید می‌شود. اگر در این مواقع گرفتگی رخ دهد، ماه نمی‌تواند قرص خورشید را بطور کامل بپوشاند. در نتیجه حلقه درخشانی از نور خورشید دور تا دور ماه را فرا می‌گیرد. این حالت را گرفت حلقه‌ای می‌نامند. در گرفت حلقه‌ای ، آسمان همچنان روشن است و تاج خورشیدی نیز دیده نمی‌شود. به این دلیل ، ارزش علمی گرفت حلقه‌ای کم است.
ثبت کسوف
مردم در زمان های قدیم از گرفتگی خورشید می ترسیدند. آنها علت گرفتگی را نمی دانستند و خیال می کردند که ممکن است خورشید برای همیشه ناپدید شود. امروزه گرفتگی کامل، برای اخترشناسان فرصت گرانبهایی است تا بخشهای کم نورتر تاج و نیز لایه فام سپهر را مطالعه کنند. مدتها پیش از آنکه گرفتگی رخ دهد. برنامه ریزی دقیقی صورت می گیرد، تا چندین هیئت در مسیر گرفت مستقر شوند.
اخترشناسان تلاش می کنند تا محل هایی را انتخاب کنند که در مدت کوتاهی، گرفتگی ابری نباشد. طی چند دقیقه قابل استفاده، دوربین ها و دستگاه ها، همزمان به عکسبرداری و آزمایش های مختلف مشغول می شوند. حتی برخی از گروه های پژوهشگر در حالی که دستگاه ها را در هواپیما جای می دهند، مطالعات خود را هنگام پرواز انجام می دهند. آنها با این روش می توانند از مزاحمت ابرها به دور باشند و نیز با پرواز هواپیما، مسیر سایه ماه را دنبال کنند. از این رو به مدت مشاهده گرفتگی چندین دقیقه افزوده می شود.
اهمیت علمی کسوف
ارزش علمی خورشید گرفتگی به بررسی هایی است که هنگام گرفتگی کلی می توان انجام داد که در مواقع دیگر عملا غیر ممکن است. وقتی ماه قرص خورشید را می پوشاند لایه های خارجی جو خورشید را می توان رصد کرد. با پدیدار شدن ستاره ها می توان انحنای فضا – زمان را اندازه گیری کرد با محاسبه زمان تماس اول ماه با خورشید می توان به جزئیاتی در حرکت مداری ماه و زمین پی برد. می توان ستارگان دنباله داری را که در حضیض هستند را بررسی کرد و … .
در خسوف زمین بین خورشید و ماه قرار می گیرد و سایه زمین روی ماه تشکیل می شود
در خسوف (ماه گرفتگی) زمین در حرکت مداری خود به دور خورشید سایه اش را، که در فضا در سمتی مخالف خورشید ممتد است، به دنبال می کشد. سایه زمین به شکل یک مخروط است که قاعده آن مقطع زمین و طول متوسط آن 1،3a80،000 کیلومتر است. طول این سایه، بر اثر تغییر فاصله زمین از خورشید تا حدود 40000 کیلومتر نسبت به مقدا متوسط تغییر می‌کند. خسوف زمانی اتفاق می افتد که ماه وارد مخروط سایه زمین شود.
شرایط وقوع خسوف
وقتی از بالا به دایرة البروج بنگریم به اشتباه گمان می کنیم که خسوف باید ماهی یک بار اتفاق افتد. خطای این دید وقتی آشکار می شود که از پهلو نگاه کنیم. آنگاه روشن می شود که این سه جرم در حقیقت بر یک خط واقع نیستند. ماه در نتیجه میل مدارش با دایرة البروج، می تواند از بالا یا پایین مخروط سایه، به فاصله‌ای که حداکثر 32،000 کیلومتر می‌شود بگذرد. برای اینکه خسوف برقرار باشد واقع شود باید دو شرط مهم زیر همزمان با یکدیگر برقرار باشند:
• خورشید، زمین و ماه، باید بر خطی مستقیم واقع باشند یعنی ماه به حالت بدر از زمین دیده شود. این واقعه ماهی یک بار روی می‌دهد.
• ماه در حرکت مداریش باید در حال عبور از دایرة البروج ، یعنی در یکی از عقده‌ها باشد.
بیشتر دیده شد که کره ماه نیمی از ماه را در زیر صفحه دایرة البروج به سر می آورد و نیم دیگر را بالای آن. دو نقطه ای که در آنها ماه صفحه دایرة البروج را قطع می کند عقدتین نامیده می شود: یکی از این دو عقده رأس (گره شمالی) است و دیگری عقده ذنب (گره جنوبی). خط واصل این دو نقطه را خط عقده ها یا خط گره ها نامند.
مدت خسوف
مدت دوام خسوف نسبتا زیاد است، زیرا قطر مخروط سایه زمین در نقطه ای که ماه از آن می گذرد، در حدود 9،200 کیلومتر است. اگر ماه مخروط را بطور مرکزی قطع کند، نزدیک به دو ساعت در خسوف کامل خواهد بود، زیرا قطر ماه در حدود 3،500 کیلومتر و سرعت متوسط آن 3،200 کیلومتر در ساعت است. سایه زمین ماه را کاملا تاریک نمی کند. حتی وقتی که خسوف کامل باشد ماه کاملا مرئی است، ولی رنگ سرخ بی فروغی جای درخشش عادی آنرا می گیرد. این فروغ مختصر معمول نور آفتابی است که از جو زمین به داخل مخروط سایه شکسته شده است. اجزای آبی و بنفش نور آفتاب بر اثر پراکندن در جو زمین، حذف شده اند و مولفه های سرخ نورند که قرص ماه را اندکی روشن می کنند.
خسوف جزئی
در خسوف جزئی فقط قسمتی از ماه از میان مخروط سایه می‌گذرد. به این ترتیب بریدگی تاریکی در ماه تمام، در بخش شمالی آن و یا در بخش جنوبی ، پدیدار می‌شود. البته خسوفهای جزئی هم بعد و هم پیش از خسوف کلی نیز واقع می‌شوند. در حدود نیم ساعت طول می‌کشد تا ماه کاملا وارد سایه شود و مدت مشابهی نیز لازم است تا کاملا از سایه بدر آید.
دنباله خسوفها
خسوفها به ترتیب و در دنباله هایی چند روی می دهند. یک دنباله کامل که شامل 48 یا 49 خسوف می شود، حدود 865 سال طول می کشد. فاصله زمانی بین دو خسوف متوالی در یک دنباله ..33/6،585 روز است. خسوف های متوالی شباهت زیادی باهم دارند که دال بر عضویتشان در یک دنباله است. روش بدست آوردن عدد ..33/6،585 روز بدین قرار است:
برای آنکه خسوفی تکرار گردد:
• ماه باید در حالت بدر باشد. این وضعیت هر 53059/29 روز یکبار تکرار می شود.
• خورشید باید نسبت به عقده ها در همان مکان قبلی باشد، و این هر 6201/346 روز تکرار می گردد.
کوچکترین مضرب مشترک این اعداد 6،585 است، یعنی هر 6،585 روز ماه، زمین و خورشید وضعیت خسوف قبلی را تکرار می کنند. فاصله زمانی ..33/6585 روز به یک ساروس موسوم است که در زبان بابلی قدیم به معنی تکرار است.