대부분의 사람들이 당신에게 말할 수있는 일식의 기초는 우주의 한 객체가 다른 사람에게 그림자를 던진다는 것입니다. 우리가 지구상에서 감사하는 두 가지 맛은 일식과 달 이클립스입니다. 달 이클립스는 지구의 그림자가 달의 얼굴을 덮을 때입니다. 달의 그림자가 지구의 일부를 덮을 때 일식이 정반대입니다.
달과 비교하여 지구의 상대적 크기로 인해 달 이클립스는 달을 덮고 일식은 지구의 작은 영역에 그림자 만 제조합니다. 그러나 이클립스가 언제 또는 어디에서 일어날 지 알 수없는 그 정의, 또는 왜 쉽게 예측할 수 없는지를 알려줍니다. 일식은 종종 군중을 끌어 들이기 때문에 과학 기술을 과시하고 주변의 모든 사람들에게 천재임을 설득하기에 좋은시기입니다. 다음은 무슨 일이 일어나고 있는지 알기 위해 필요한 모든 용어와 전문 용어입니다.
지구 주변의 달 궤도는 완벽하게 원형이 아니라 타원을 추적합니다. 지구와 달 사이의 거리는 달의 타원 궤도로 인해 약 31,000 마일이 변합니다. 이 궤도의 두 극단은 연대기 (달이 지구에 가장 가까운 경우)와 Apogee (가장 멀리 떨어져있을 때)라고합니다. 이 거리 변화는 달이 가장 가까이 있고 가장 멀리있을 때 달을 보려면 약 14%의 명백한 크기 변화에 해당합니다. 당신은 슈퍼 모인과 킹 조수에 대해 들었을 것입니다. 이들은 달이 가장 크고 현재 조수에 가장 큰 영향을 미치기 때문에 Perigee에 해당합니다.
달은 지구 주변의 완전한 혁명을 일으켜 27.32 일마다 먼 별들에 대해 측정됩니다. 이 기간은 소화기를 소화상이라고합니다. 빠르게 복잡해지기 때문에 이름에주의를 기울이십시오. 타원에는 두 개의 apses가 있는데,이 apse는 두 가지가 가장 멀리 떨어져 있습니다. 이것들을 계란의 상단과 하단으로 생각하십시오. 달이 따라 여행하는 전체 타원도 지구 주변에서 회전하지만 매우 느리게 (완전한 혁명을 일으키는 데 약 8.85 년이 걸립니다). 달이 타원의 하나의 APSI에서 동일한 APSIS (페리 기 사이의 시간)로 여행하는 데 걸리는 시간을 변칙적 인 달이라고합니다. 이 타원은 천천히 회전하기 때문에 APSIS는 한 달 동안 달에서 조금 더 멀어집니다. 이것은 지난 27.55 일의 이상의 달을 만듭니다.
이 두 달은 시노 딕 달 (Synodic Month)이라고 불리는 전체 달 사이의 시간과 혼동되어서는 안됩니다. 보름달의 타이밍은 태양과 지구 사이의 각도에 따라 달라 지므로 지구가 그 당시 여행 한 거리보다 시간보다 오래 걸립니다. 달이 지구가 태양을 중심으로 회전하는 것과 같은 비행기에서 회전했다면, 우리는 한 번의 달과 1 개의 태양열이라는 두 개의 일식을 가질 것입니다. 그러나 달의 궤도 평면은 지구에서 5도 이상으로 기울어집니다. 이 기울기는 두 몸의 그림자가 대부분의 시간을 피하기에 충분합니다. 지구가 태양 주위에 회전하는 평평한 표면은 ecliptic 로 알려져 있습니다. 비행기. 지구에서 볼 수있는 태양은 이클립틱 평면을 따라 직접 위치합니다. 우연의 일치에 의해, 일식은 달 이이 비행기를 통과 할 때만 발생할 수 있습니다.
물건을 더욱 복잡하게하기 위해 달 궤도의 평면은 점차 지구 주변에서도 회전합니다. 이 회전은 달이 이클립틱 평면을 지나가는 데 걸리는 시간을 변경합니다. 달이 이클립틱 비행기를 두 번 통과하는 데 걸리는 시간 (전체 루프를 아래쪽으로, 위쪽으로 완료하기 위해)은 드라코닉의 달이라고하며 27.21 일 지속됩니다.
일식의 타이밍, 위치, 기간 및 전체는 무작위이므로 과학자들이 정확히 예측할 수있는 이유입니다. 그러나 이러한 세부 사항을 결정하는 계산은 대부분의 우리 대부분이 고등학교에서 배운 뉴턴 물리학보다 더 복잡합니다. 일식은 달이 일식 비행기를 따라있을 때마다 발생하며 지구의 중심과 태양 중심 사이에 그려진 선을 통과합니다. 달은 보름달과 초승달 중에 만 지구와 태양과 일치합니다. 음력 이클립스는 지구가 태양과 달 사이에있을 때와 마찬가지로 보름달에만 발생할 수 있습니다. 마찬가지로, 일식은 달이 태양과 지구 사이에있을 때만 초승달 중에 만 발생할 수 있습니다. 이러한 사건 중 하나가 발생하려면 Draconic 및 Synodic Month의 타이밍이 동기화되어야합니다.
총 일식에 대해 알아야 할 주요 용어는 Umbra, Penumbra 및 전체 경로입니다. 다이어그램에서 알 수 있듯이, 페늄 브라는 일식으로 인해 약간의 그늘 아래 전체 영역입니다. Penumbra의 한 위치에서 일식을 보면 태양의 빛의 일부가 막히는 부분 일식을 볼 수 있습니다. Umbra는 태양의 빛이 완전히 막히는 총 그림자의 영역입니다. Umbra의 한 위치에서 볼 수있을만큼 운이 좋으면 하늘이 밤만큼 어두워 보이는 총 일식이 보입니다. 총 일식은 주어진 시간에 작은 지역에서만 볼 수 있습니다. 이 작은 그림자 영역은 지구의 표면을 가로 질러 전체 경로라고 불립니다. 단순히 총 일식을 볼 수있는 모든 장소.
모든 그림자에는 움 브라와 반경이 있습니다. 일반적으로 지구상에서 광원은 그림자를 주조하는 물체에 비해 매우 작습니다. 이것은 움 브라가 물체 뒤에서 더 크게 보이게한다. 이것이 바로 전구의 빛을 사용하여 벽에 큰 그림자 인형을 만들 수있는 이유입니다. 손이 전구의 필라멘트보다 크기 때문에 벽에 손의 움 브라가 손보다 큽니다. 그러나 태양은 지구 나 달보다 훨씬 크기 때문에 거리가 증가함에 따라 둘 다의 움 브라가 줄어 듭니다. 태양의 모든 원자가 자체 주변의 모든 방향으로 빛을 발산하는 모든 원자를 상상한다면, 지구 나 달에 도달하는 빛이 모두 완벽하게 평행하지는 않습니다. 다이어그램에서, 태양 중심의 원자에서 나온 빛은 지구와 달의 중심을 통해 그려진 직선을 따릅니다. 그러나 태양 꼭대기에서 원자에 의해 방사 된 빛은 약간의 아래쪽 각도로 달의 상단에 도달하고 지구에 도달 할 때까지 같은 각도로 달을지나 계속됩니다. 태양의 바닥에서 유래 한 빛의 파도에서도 마찬가지입니다. 이 두 개의 가벼운 파도가 만나는 곳은 달의 움 브라가 끝나고 총 일식을 볼 마지막 위치입니다.
우리는 이미 달에 타원형 궤도가 있다는 사실을 다루었습니다. 마찬가지로, 태양 주위의 지구 궤도는 또한 진정한 원에 매우 가깝지만 타원형입니다. 지구의 궤도로 인해 태양의 상대적인 크기는 지구의 관찰자의 관점에서도 변합니다. 당신이 지금까지 그것을 만들었다면, 당신은 이제 스스로에게 묻고 있습니다. 달의 크기가 14%변하면 태양의 크기는 얼마입니까?!? 대답은 1 월 사이, 가장 큰 7 월 사이에 약 3%, 가장 작은 경우 7 월입니다. 외관의 3 %는 지구와 태양 사이의 약 310 만 마일의 실제 거리 변화에 해당합니다. 궁금한 점이 있다면,이 사건들은 1 월 3 일경에 발생하는 Perihelion과 7 월 4 일경에 발생하는 Aphelion으로 지정됩니다. 각각의 정확한 시간은 해마다 다릅니다. 태양 크기의 3 % 변화는 매우 작습니다. 아무도 밖으로 나가서이 차이를 알아 차리지 않을 것입니다. 그러나 달의 14%와 결합 된이 3%는 태양 이클립스의 지속 시간과 전체 경로의 크기에 큰 영향을 미칩니다.
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일식에는 두 가지 유형의 일식이 있습니다 :총과 환형. 달에서 지구까지의 거리는 정확한 길이가되므로 때로는 움 브라가 지구의 표면에 도달하고 때로는 일식이 아닌 경우가 있습니다. 지구상의 일부 장소는 총 이클립스를보고 동일한 일식 중에만 고리를 볼 수있는 하이브리드 일식과 같은 것이 있습니다. 환형 이클립스는 Antumbra라는 추가 용어와 함께 제공되는데,이 용어는 Penumbra의 양면이 교차하는 Umbra 뒤의 영역입니다. 평균 값을 사용하여 달의 그림자의 대략적인 길이를 계산할 수 있습니다. 과학자들은이 길이의 정확한 척도를 사용하여 일식이 총 또는 환형 일 때를 결정합니다. 지구의 중심에서 달의 중심까지의 거리는 약 221,500 마일에서 다양합니다. Perigee에서 약 252,700 마일. Apogee에서. 지구와 태양 사이의 거리와 비교하여 약. 91.4 백만 마일. 그리고 대략. 94.5 백만 마일. 이는 태양과 달 사이의 가능한 거리는 (다이어그램에서 D)가 약 90.75 백만 마일 사이에 달라질 수 있음을 의미합니다. 및 94.28 백만 마일. 달이 일식을 일으키는 올바른 위치에있을 때. 평균 태양 반경 432,288 mi를 사용합니다. 그리고 평균 음력 반경 1079.5 mi., 우리는 방정식 sin (θ) =(r - r)/d에 따라 달의 umbra (d) 길이를 계산할 수 있습니다.
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D의 두 값은 약 26 ~ 27.5도 사이의 θ를 제공하여 다이어그램의 D가 약 228,000 마일에서 다양하게됩니다. 약 236,000 mi. 이것은 달의 중심에서 우 브라의 끝까지의 거리입니다. 우리가 총 일식을 목격하고 싶다면 달의 중심에서 지구 표면까지의 거리가 d보다 작기를 원합니다. 지구의 평균 반경 3959 마일을 사용하여 달의 중심에서 지구 표면까지의 거리는 약 217,500 마일에서 약 248,700 마일 사이입니다. 이 숫자를 살펴보면, 달이 궤도의 한 지점에있을 때 총 일식이 보이지 않는 것이 분명합니다. 우리 가이 계산에 사용한 모든 단순화를 감안할 때, 전체 경로의 정확한 위치, 시간 및 크기를 계산하기가 어려운 이유를 알 수 있습니다.
.태양과 달 이클립스의 타이밍은 태양, 달 및 지구의 상대적 위치에 의해 연결됩니다. 세체 모두의 상대적 위치는 약 6585.3 일 (18 년, 11 일 및 8 시간)의 기간에 거의 재설정됩니다. 이 기간은 사로스 사이클이라고하며 그리스도 앞에서 수백 년 전에 칼 데아 (현대 중동)에 의해 처음 발견되었습니다. 6585.3 일 의이 기간은 앞서 논의 된 달의 3 개월 (시노 틱, 이상 및 드라코닉)에서 파생됩니다. 이 3 개월 동안 Saros Cycle을 가장 일반적인 다중 (5 학년 교사가 하루가 필요하다고 말한 것)로 생각할 수 있습니다. 하나의 사로스주기는 223 개의 시노 딕 달, 239 개월, 그리고 242 개월을 동기화하는 데 매우 가깝습니다.
지구상에서 우리가 다음 일식이 언제 발생하는지에 대한 간단한 설명을 할 수없는 다른 기여 요인이 있습니다. 지구와 달은 사전 정의 된 궤도를 따르지만, 이러한 궤도는 궤도 평면을 따라 완벽하게 평평하지 않습니다. 양체의 궤도 높이에는 미세한 변동이 있습니다. 분명히, 이러한 변화는 일식에 영향을 미칩니다. 또한 지구와 달의 속도는 궤도로 변합니다. 타원형 궤도로 인한 정기적 인 속도 변화뿐만 아니라 고려해야 할 작은 편차가 있습니다. 이 이야기의 도덕은 과학자들이 이벤트를 정확하게 계산하기위한 고전력 측정 장비와 컴퓨터를 가지고 있기 때문에 일식을 예측할 것을 신뢰하는 것입니다.
SAROS 사이클은 6585 일마다 동일한 일식이 지구상의 같은 장소에서 발생한다는 것을 의미하는 것이 아니라, 세 바디의 기하학적 정렬이 모든주기마다 매우 유사 할 것입니다. 우선, 사로스 사이클은 전체 일과 같지 않습니다. 마지막에 추가 8 시간이 추가되었습니다. 따라서 매주마다 지구상의 일식을 볼 수있는 지구의 위치는 서쪽으로 약 120도 경도 (8 시간 =8/24 =지구의 혁명의 1/3 =120 °/360 °)로 이동합니다. 즉, 3 개의 Saros 사이클 (54 년 및 34 일) 후에 모든 것이 바로 동기화 될까요? 다시 말하지만, 그것은 그렇게 간단하지 않습니다. 과학자들을 신뢰하십시오. 사로스 사이클은 엄청나게 가깝습니다 우리가 논의한 3 개의 달주기를 동기화하기 위해서는 매우 정렬되지 않습니다. 일식은 더 복잡하지만, 달 이클립스는 사로스 사이클을 따라 거의 정확하게 반복합니다. 이것은 지구의 움 브라의 크기가 달에 비해 상대적으로 크기 때문에 그림자를 일식을 일으키기 위해 완벽하게 정렬 할 필요는 없기 때문입니다.
우리가 지금까지 다룬 모든 기본 사항은 지구, 달, 태양이 완벽하게 매끄럽다 고 가정했습니다. 이것은 사실이 아닙니다. 과학자들은 이러한 천체의 모든 세부 사항을 통합하여 일식 예측을 지속적으로 개선하고 있습니다. 음력 정찰 궤도는 우리 달에 대한 더 많은 정보를 얻기위한 비교적 새로운 NASA 임무입니다. 2009 년에 발사 된 작은 위성으로, 표면을 지속적으로 측정하는 다양한 센서로 극 주변의 달을 궤도에 넣습니다. 이 위성의 데이터는 일식 예측의 정확도를 크게 향상 시켰습니다. 달의 표면은 충격 분화구 및 기타 지질 학적 특징으로 덮여 있기 때문에, 주어진 지점에서 표면의 프로파일은 그림자 인형과 마찬가지로 움 브라의 모양과 크기에 차이를 만듭니다. 과학자들은이 더 자세한 정보와 지구상의 지리적 특징의 높이를 사용하여 주어진 시간에 전체 영역에 정확한 모양을 제공 할 수있었습니다. 이클립스 예측을 면밀히 살펴보면 지구 표면의 그림자 모양이 원이 아니지만 평평한 측면이있는 타원형처럼 보입니다.
일식은 수천 년 동안 모든 선진 문명에서 잘 기록되어 있습니다. 그들은 오늘날까지 대화의 대중적인 주제를 유지했기 때문에 이러한 자연 현상을 가장 초기의 대중 문화 행사로 생각할 수 있습니다. 마야인 (다른 문화 중)은 천문학적 전문 지식으로 유명하며, 마야 코드를 해석 한 인류 학자들은 +/- 1 일의 오류 내에서 현대까지의 일식을 예측했다고 밝혔다. 그들이 당면한 도구를 감안할 때 이것은 놀랍도록 정확합니다. 고대 기록을 볼 때 고려해야 할 한 가지 요소는 지구가 항상 같은 속도로 회전하지 않는다는 것입니다. 역사상 거의 모든 사람들이 하루를 시간을 측정하기위한 기초로 사용했기 때문에이 변형을 지구의 시계 오류라고합니다. 이름은 하루의 길이가 시간 (시계와 같은)을 측정하는 데 사용되며 회전 속도의 변화는 하루의 길이를 변경하고 시간 측정의 오류를 유발합니다. 이 장기 변화는 태양 및 달 조수와 같은 요인뿐만 아니라 빙하 용융 및 육상 질량 운동으로 인해 지구상의 질량 이동에 의해 발생합니다. 이 변화의 누적 효과는 지난 3000 년 동안 자정의 실제 시간이 최대 7 시간으로 바뀌 었습니다. 이 느린 변화는 다음 일식까지 시간의 측정에 눈에 띄게 영향을 미치기에 충분하지 않지만 고대 문명의 일식 기록을 읽을 때 역할을합니다.
그것은 일식 뒤에 짧고 달콤한 과학입니다. 일식의 물리학에 더 깊이 뛰어 들고 싶다면 아래 링크를 자유롭게 확인하십시오. 일식을 안전하게 보려면 대다수의 태양 방사선을 차단하는 필터가 필요합니다 (선글라스뿐만 아니라). 운 좋게도 태양열 필터가있는 간단한 안경은 온라인으로 저렴한 비용으로 온라인으로 제공되며 대부분의 일식 전에 온라인으로 광고됩니다. 필터가없는 태양을 직접 보는 것이 안전한 유일한 시간은 전체 동안입니다. 태양이 완전히 막히면 직접 응시하십시오. 그러나 조심하십시오. 전체는 몇 분만 지속됩니다. 당신이 전체 경로에 있다면, 부분 일식은 훨씬 더 오래 지속됩니다. 이 희귀 한 사건이 발생하는 이유를 설명 할 수있는 모든 사람에게 자랑하기 위해이 시간을 활용하는 것을 잊지 마십시오.
사용 된 참조 :
- NASA 's Eclipse 2017 홈페이지 :https://eclipse2017.nasa.gov/
- American Astronomical Society 's Eclipse 2017 홈페이지 :https://eclipse.aas.org/
- NASA의 Eclipse 웹 사이트 (과학이 가득!) :https://eclipse.gsfc.nasa.gov/
