Een zonsverduistering vindt plaats wanneer de maan tussen de aarde en de zon komt te staan, en de maan een schaduw over de aarde werpt. Een zonsverduistering kan alleen plaatsvinden in de fase van nieuwe maan, wanneer de maan recht tussen de zon en de aarde staat en haar schaduwen op het aardoppervlak vallen. Maar of de uitlijning een totale zonsverduistering, een gedeeltelijke zonsverduistering of een ringvormige zonsverduistering oplevert, hangt af van verschillende factoren, die hieronder allemaal worden uitgelegd.
De enige totale zonsverduistering van 2020 wowed skywatchers in Zuid-Amerika ondanks bewolkte luchten. Lees ons volledige verhaal en bekijk de foto’s hier!
Het feit dat een eclips überhaupt kan plaatsvinden, is een toevalstreffer van hemelmechanica en tijd. Sinds de maan ongeveer 4,5 miljard jaar geleden werd gevormd, heeft ze zich geleidelijk van de aarde verwijderd (met ongeveer 4 centimeter per jaar). Op dit moment staat de maan op de perfecte afstand om aan onze hemel precies even groot te zijn als de zon, en haar dus te blokkeren. Maar dat is niet altijd zo.
De volgende zonsverduistering zal een ringvormige zonsverduistering zijn op 10 juni 2021. Een deel van het noorden van Groenland, delen van de nabijgelegen Baffin Baai, het oosten van de Hudson Baai en het noordoosten van Rusland zullen in het pad van de “ring van vuur” liggen. Deze eclips zal pieken om 6:41 a.m. EDT (1041 GMT).
Types van zonsverduisteringen
Er zijn vier soorten zonsverduisteringen: totaal, ringvormig, gedeeltelijk en hybride. Hier is wat elk type veroorzaakt:
Totale zonsverduisteringen
Ze zijn een gelukkig ongeluk van de natuur. De diameter van de zon is 400 keer zo groot als die van onze nietige maan, die maar zo’n 160 kilometer meet. Maar de maan staat ook ongeveer 400 keer dichter bij de aarde dan de zon (de verhouding varieert omdat beide banen elliptisch zijn), en als gevolg daarvan, wanneer de baanvlakken elkaar snijden en de afstanden gunstig zijn, kan het lijken alsof de nieuwe maan de zonneschijf volledig verduistert. Gemiddeld vindt ongeveer om de 18 maanden ergens op aarde een totale verduistering plaats.
Er zijn eigenlijk twee soorten schaduwen: de umbra is dat deel van de schaduw waar al het zonlicht wordt geblokkeerd. De umbra heeft de vorm van een donkere, slanke kegel. Hij wordt omgeven door de penumbra, een lichtere, trechtervormige schaduw van waaruit het zonlicht gedeeltelijk wordt verduisterd.
Tijdens een totale zonsverduistering werpt de maan haar umbra op het aardoppervlak; die schaduw kan in slechts een paar uur een derde van de weg rond de planeet afleggen. Degenen die het geluk hebben zich in het directe pad van de umbra te bevinden, zullen de zonneschijf zien verkleinen tot een sikkel terwijl de donkere schaduw van de maan over het landschap naar hen toe snelt.
Tijdens de korte periode van totaliteit, wanneer de zon volledig bedekt is, wordt de prachtige corona – de ijle buitenste atmosfeer van de zon – onthuld. Totaliteit kan zo lang duren als 7 minuten 31 seconden, hoewel de meeste totale verduisteringen meestal veel korter zijn.
Partiële zonsverduisteringen
Een gedeeltelijke zonsverduistering treedt op wanneer alleen de penumbra (de gedeeltelijke schaduw) over je heen trekt. In deze gevallen blijft tijdens de verduistering altijd een deel van de zon in beeld. Hoeveel van de zon in beeld blijft, hangt af van de specifieke omstandigheden.
Over het algemeen geeft de penumbra onze planeet slechts een bliksemschicht boven de poolstreken; in zulke gevallen zien plaatsen die ver van de polen verwijderd zijn, maar nog steeds binnen de zone van de penumbra liggen, misschien niet veel meer dan een klein scholletje van de zon dat door de maan wordt verborgen. In een ander scenario zullen degenen die zich binnen een paar duizend mijl van het pad van een totale eclips bevinden, een gedeeltelijke eclips zien.
Hoe dichter je bij het pad van de totaliteit bent, hoe groter de verduistering van de zon. Als u zich bijvoorbeeld net buiten het pad van de totale eclips bevindt, zult u de zon zien afnemen tot een smalle sikkel, die vervolgens weer dikker wordt als de schaduw voorbij trekt.
Annulaire zonsverduisteringen
Een ringvormige eclips, hoewel een zeldzaam en verbazingwekkend gezicht, is veel anders dan een totale. De hemel wordt iets donkerder, een soort valse schemering, omdat er nog zoveel van de zon te zien is. De ringvormige eclips is een ondersoort van een gedeeltelijke eclips, niet totaal. De maximale duur van een ringvormige eclips is 12 minuten en 30 seconden.
Een ringvormige zonsverduistering is echter vergelijkbaar met een totale eclips in die zin dat de maan centraal over de zon lijkt te gaan. Het verschil is dat de maan te klein is om de zonneschijf volledig te bedekken. Omdat de maan in een elliptische baan om de aarde cirkelt, kan haar afstand tot de aarde variëren van 221.457 mijl tot 252.712 mijl. Maar de donkere schaduwkegel van de umbra van de maan kan zich niet langer uitstrekken dan 235.700 mijl; dat is minder dan de gemiddelde afstand van de maan tot de aarde.
Dus als de maan op wat grotere afstand staat, bereikt het uiteinde van de umbra de aarde niet. Tijdens zo’n verduistering bereikt de antumbra, een theoretische voortzetting van de umbra, de grond, en iedereen die zich daarin bevindt kan langs beide zijden van de umbra omhoog kijken en een annulus, of “ring van vuur” rond de maan zien. Een goede analogie is het leggen van een stuiver bovenop een stuiver, waarbij de stuiver de maan is en de stuiver de zon.
Hybride zonsverduisteringen
Deze worden ook wel ringvormige-totale (“A-T”) eclipsen genoemd. Dit speciale type verduistering doet zich voor wanneer de afstand van de maan tot de aarde de grens van het bereik van de umbra nadert. In de meeste gevallen begint een A-T eclips als een ringvormige eclips omdat de punt van de umbra net niet in contact komt met de aarde; dan wordt hij totaal, omdat de ronding van de planeet omhoog reikt en de schaduwtip in de buurt van het midden van het pad onderschept, en tenslotte keert hij terug naar ringvormig tegen het einde van het pad.
Omdat de maan recht voor de zon langs lijkt te gaan, worden totale, ringvormige en hybride verduisteringen ook wel “centrale” verduisteringen genoemd om ze te onderscheiden van verduisteringen die slechts gedeeltelijk zijn.
Van alle zonsverduisteringen is ongeveer 28% totaal; 35% is gedeeltelijk; 32% ringvormig; en slechts 5% is hybride.
Voorspellingen van zonsverduisteringen
Eclips vinden natuurlijk niet bij elke nieuwe maan plaats. Dat komt omdat de baan van de maan iets meer dan 5 graden gekanteld is ten opzichte van de baan van de aarde om de zon. Daarom trekt de schaduw van de maan meestal boven of onder de aarde door, zodat er geen zonsverduistering plaatsvindt.
Maar in de regel zal een nieuwe maan zich ten minste twee keer per jaar (en soms wel vijf keer in een jaar) op zo’n manier uitlijnen dat de zon verduisterd wordt. Dat uitlijningspunt wordt een knoop genoemd. Afhankelijk van hoe dicht de nieuwe maan een knoop nadert zal bepaald worden of een bepaalde eclips centraal of gedeeltelijk is. En natuurlijk zal de afstand van de maan tot de aarde – en in mindere mate de afstand van de aarde tot de zon – uiteindelijk bepalen of een centrale eclips totaal, ringvormig of een hybride is.
En deze uitlijningen gebeuren niet lukraak, want na een bepaald tijdsinterval zal een eclips zich herhalen of terugkeren. Dit interval staat bekend als de Saros-cyclus en was al bekend in de dagen van de vroege Chaldeeuwse astronomen, zo’n 28 eeuwen geleden. Het woord Saros betekent “herhaling” en is gelijk aan 18 jaar, 11⅓ dagen (of een dag minder of meer, afhankelijk van het aantal schrikkeljaren dat is verstreken). Na dit interval zijn de relatieve posities van de zon en de maan ten opzichte van een knoop bijna hetzelfde als daarvoor. Dat derde van een dag in het interval zorgt ervoor dat het pad van elke verduistering van een reeks in lengtegraad een derde van de weg om de aarde naar het westen verschuift ten opzichte van zijn voorganger.
Zo trok op 29 maart 2006 een totale verduistering over delen van West- en Noord-Afrika en vervolgens over Zuid-Azië. Een Saros later, op 8 april 2024, zal deze eclips zich opnieuw voordoen, behalve in plaats van Afrika en Azië, zal hij over Noord-Mexico, het midden en oosten van de Verenigde Staten en de Maritieme provincies van Canada trekken.
Zonsverduistering veiligheid
Als een zonsverduistering nadert, zullen de mainstream media vaak een verscheidenheid aan waarschuwingen en adviezen geven tegen het kijken naar de zon met blote ogen, omdat blindheid het gevolg zou kunnen zijn. Dit heeft de meeste mensen het idee gegeven dat zonsverduisteringen gevaarlijk zijn.
Niet dus!
Het is de zon die gevaarlijk is – de hele tijd! De zon zendt voortdurend onzichtbare infrarode stralen uit die je ogen kunnen beschadigen. Normaal gesproken hebben we geen reden om naar de zon te staren. Een zonsverduistering geeft ons een reden, maar we zouden het niet moeten doen.
Er zijn echter veilige manieren …
Verreweg de veiligste manier om een zonsverduistering te bekijken is het maken van een “pinhole camera”. Een pinhole of kleine opening wordt gebruikt om een beeld van de zon te vormen op een scherm dat ongeveer 3 voet (of ongeveer 1 meter) achter de opening is geplaatst. Een verrekijker of een kleine telescoop op een statief kan ook worden gebruikt om een vergroot beeld van de zon op een witte kaart te projecteren. Hoe verder weg de kaart, hoe groter je het beeld kunt scherpstellen. Zoek naar zonnevlekken. Merk op dat de zon wat donkerder lijkt rond de rand of ledematen. Deze manier van kijken naar de zon is veilig zolang je maar onthoudt dat je niet door de verrekijker of telescoop kijkt als die op de zon gericht is; met andere woorden, kijk nooit rechtstreeks naar de zon als een deel van haar verblindend heldere oppervlak zichtbaar is.
Een variatie op het pinhole-thema is de “pinhole-spiegel”. Bedek een zakspiegel met een stuk papier waarin een gaatje van ¼ inch is geperforeerd. Open een op de zon gericht raam en plaats de bedekte spiegel op de zonverlichte vensterbank, zodat hij een lichtschijf weerkaatst op de verre muur binnen. De lichtschijf is een afbeelding van het gezicht van de zon. Hoe verder weg van de muur, hoe beter; het beeld zal slechts 1 inch in doorsnee zijn voor elke 9 voet (of 3 centimeters voor elke 3 meter) van de spiegel. Modelleringsklei werkt goed om de spiegel op zijn plaats te houden. Experimenteer met gaten van verschillende grootte in het papier. Nogmaals, een groot gat maakt het beeld helder, maar wazig, en een klein gat maakt het zwak, maar scherp. Maak de kamer zo donker mogelijk. Probeer dit van tevoren uit om er zeker van te zijn dat de optische kwaliteit van de spiegel goed genoeg is om een zuiver, rond beeld te projecteren. Laat natuurlijk niemand in de spiegel naar de zon kijken.
Als je in de buurt van lommerrijke bomen bent, kijk dan naar de schaduw die ze werpen tijdens de gedeeltelijke fasen. Wat ziet u? Is het een foto waard? U zult tientallen gedeeltelijk verduisterde zonnen zien, geprojecteerd door speldenprikgaatjes tussen de bladeren. Dit wordt veroorzaakt door diffractie, een eigenschap van licht. Volgens Vince Huegele, een optisch fysicus aan het NASA Marshall Space Flight Center, schieten de lichtstralen niet recht door de rand van de spleten, of een pinhole, maar buigen ze om de rand heen. Door dit golfeffect ontstaat een patroon van ringen dat lijkt op een stierenoog.
Acceptabele filters voor visuele zonnewaarnemingen zonder hulpmiddelen zijn onder meer gealuminiseerd Mylar. Sommige astronomiedealers hebben Mylar-filtermateriaal dat speciaal is ontworpen voor het observeren van de zon. Ook geschikt is glas voor booglassen in de kleur 14, dat voor een paar dollar te koop is in lasbenodigdhedenwinkels. Natuurlijk is het altijd een goed idee om uw filters en/of waarneemtechnieken te testen voor de eclipsdag.
Onaanvaardbare filters zijn onder andere zonnebrillen, oude kleurenfilmnegatieven, zwart-witfilm die geen zilver bevat, fotografische neutrale-densiteitsfilters en polarisatiefilters. Hoewel deze materialen een zeer lage doorlaatbaarheid van het zichtbare licht hebben, zenden zij een onaanvaardbaar hoog niveau van bijna-infrarode straling uit die een thermische netvliesbrandwond kan veroorzaken. Het feit dat de zon schemerig lijkt, of dat u geen ongemak voelt wanneer u door dit soort filters naar de zon kijkt, is geen garantie dat uw ogen veilig zijn.
Er is één moment waarop u veilig rechtstreeks naar de zon kunt kijken: tijdens een totale eclips, wanneer de zonneschijf volledig bedekt is. Gedurende die paar kostbare seconden of minuten straalt de schitterende corona in al haar glorie rondom de verduisterde zon; een schitterende rand van parelwit licht. Het verschilt van eclips tot eclips in grootte, in tinten en patronen. Het is altijd zwak en delicaat, met een glans als een bleek noorderlicht. Het heeft een variabele verschijning. Soms ziet het er zacht en ononderbroken uit, op andere momenten schieten lange stralen in drie of vier richtingen uit. Het kan zich van de schijf onderscheiden in filmende bloemblaadjes en slierten. Maar als de zon weer tevoorschijn komt, verdwijnt de corona snel en moet u uw ogen weer beschermen.
Overgangen in de oudheid
Zo goed als we kunnen nagaan, vond de vroegste vermelding van een zonsverduistering meer dan vier millennia geleden plaats. In China geloofde men dat de geleidelijke verduistering van de zon werd veroorzaakt door een draak die probeerde de zon te verslinden, en het was de taak van de hofastronomen om pijlen af te schieten, op trommels te slaan en zoveel mogelijk kakofonie te laten horen om de draak af te schrikken.
In de oude Chinese klassieker Shujing (of Boek der Documenten) staat het relaas van Hsi en Ho, twee hofastronomen die totaal verrast werden door een zonsverduistering, omdat ze dronken waren geworden vlak voordat de gebeurtenis begon. Zhong Kang, de vierde keizer van de Xia dynastie, beval Hsi en Ho te straffen door hun hoofd af te hakken. De verduistering in kwestie was die van 22 oktober in het jaar 2134 v. Chr.
In de Bijbel, in het boek Amos 8:9, staan de woorden: “Ik zal de zon doen ondergaan op de middag, en ik zal de aarde verduisteren op een heldere dag.” Bijbelgeleerden geloven dat dit een verwijzing is naar een beroemde zonsverduistering die op 15 juni 763 v. Chr. werd waargenomen in Nineve in het oude Assyrië. Een Assyrisch tablet getuigt ook van deze gebeurtenis.
Een zonsverduistering stopte zelfs een oorlog.
Volgens de geschiedschrijver Herodotus woedde er een vijf jaar durende oorlog tussen de Lydiërs en de Meden. Toen de oorlog zijn zesde jaar inging, voorspelde een Griekse wijsgeer, Thales van Miletus, de Ioniërs dat de tijd naderde dat de dag in de nacht zou overgaan. Op 17 mei 603 v. Chr. ging de zon onder, precies zoals Thales had voorspeld. In de overtuiging dat het een teken van boven was, riepen de strijders een wapenstilstand uit, die werd bekrachtigd door een dubbel huwelijk, want, zoals Herodotus schreef: “Zonder een sterke band is er weinig veiligheid te vinden in de verbonden van de mensen.”
En de schuchtere keizer Lodewijk van Beieren, de zoon van Karel de Grote, die op 5 mei 840 na Christus getuige was van een ongewoon lange totale zonsverduistering, die meer dan vijf minuten duurde, geeft een nieuwe betekenis aan de term “doodsangst”. Maar toen de zon weer tevoorschijn kwam, was Lodewijk zo overweldigd door wat hij zojuist had gezien, dat hij van schrik stierf.
Moderne studie van eclipsen
Astronomen hebben veel geleerd door eclipsen te bestuderen en tegen de 18e eeuw werden waarnemingen van zonsverduisteringen erkend als ware schatkamers van astronomische informatie, hoewel het soms niet gemakkelijk was om die informatie te verkrijgen.
Samuel Williams, een professor aan Harvard, leidde een expeditie naar Penobscot Bay, Maine, om de totale zonsverduistering van 27 oktober 1780 waar te nemen. Het bleek dat deze verduistering plaatsvond tijdens de Revolutionaire Oorlog, en Penobscot Bay lag achter vijandelijke linies. Gelukkig gaven de Britten de expeditie een veilige doortocht, waarbij ze het belang van de wetenschap boven politieke verschillen stelden.
En toch was het uiteindelijk allemaal voor niets.
Williams maakte blijkbaar een cruciale fout in zijn berekeningen en plaatste zijn mannen per ongeluk op Islesboro – net buiten het pad van de totaliteit – en kwam daar waarschijnlijk met pijn in het hart achter toen de smaller wordende sikkel van zonlicht volledig rond de donkere rand van de maan gleed en vervolgens begon in te dikken!
Tijdens een totale zonsverduistering kunnen een paar robijnrode vlekken rond de gitzwarte schijf van de maan lijken te zweven. Dat zijn zonnevlammen, tongen van gloeiend waterstofgas die boven het oppervlak van de zon uitsteken. Tijdens de totale zonsverduistering van 18 augustus 1868 richtte de Franse astronoom Pierre Janssen zijn spectroscoop op de protuberansen en ontdekte een nieuw chemisch element. Twee Engelse astronomen, J. Norman Lockyer en Edward Frankland, noemden het later “helium”, naar het Griekse helios (de zon). Het gas werd pas in 1895 op aarde geïdentificeerd.
En omdat het zonlicht tijdens een totale eclips wordt tegengehouden, kunnen sommige van de helderdere sterren en planeten aan de verduisterde hemel worden waargenomen. Onder dergelijke omstandigheden konden astronomen een deel van Einsteins nu bejubelde algemene relativiteitstheorie testen. Die theorie voorspelde dat licht van sterren voorbij de zon op een bepaalde manier van een recht pad zou afbuigen als het de zon passeerde. De posities van sterren gefotografeerd aan de rand van de zon tijdens een totale eclips op 29 mei 1919 werden vergeleken met foto’s van hetzelfde gebied aan de hemel die ’s nachts waren genomen; de resultaten ondersteunden Einsteins theorie sterk.
Met onze moderne technologie kunnen astronomen nu de meeste waarnemingen doen die vroeger op een eclips moesten wachten. Maar een totale zonsverduistering zal altijd een van de indrukwekkendste natuurspektakels blijven en is een schouwspel dat altijd zal worden herinnerd. Zet het zeker op je bucketlist; je zult niet teleurgesteld worden.
Aanvullende bronnen
- Mr. Eclipse.com biedt bronnen voor eclipsfotografie.
- Spoor veel informatie op bij de Eclipse Chasers.
- NASA’s Eclipse Website heeft kalenders, kaarten en informatie over vroegere en toekomstige zons- en maansverduisteringen.