En solförmörkelse inträffar när månen hamnar mellan jorden och solen och månen kastar en skugga över jorden. En solförmörkelse kan bara äga rum i nymånefasen, när månen passerar direkt mellan solen och jorden och dess skugga faller på jordens yta. Men om anpassningen ger en total solförmörkelse, en partiell solförmörkelse eller en ringformig solförmörkelse beror på flera faktorer, som alla förklaras nedan.
Den enda totala solförmörkelsen 2020 imponerade på himmelsskådare i Sydamerika trots en mulen himmel. Läs hela vår berättelse och se bilderna här!
Det faktum att en solförmörkelse överhuvudtaget kan inträffa är en slump av himlens mekanik och tid. Sedan månen bildades för cirka 4,5 miljarder år sedan har den gradvis rört sig bort från jorden (med cirka 1,6 tum eller 4 centimeter per år). Just nu befinner sig månen på det perfekta avståndet för att på vår himmel vara exakt lika stor som solen och därmed blockera den. Men detta är inte alltid sant.
Nästa solförmörkelse kommer att vara en ringformig solförmörkelse den 10 juni 2021. En del av norra Grönland, delar av den närliggande Baffinbukten, östra Hudsonbukten och nordöstra Ryssland kommer att befinna sig i ”eldringen”. Denna förmörkelse kommer att kulminera klockan 6:41 EDT (1041 GMT).
Typer av solförmörkelser
Det finns fyra typer av solförmörkelser: totala, ringformiga, partiella och hybrida. Här är vad som orsakar varje typ:
Totala solförmörkelser
Dessa är en lycklig olycka i naturen. Solens 864 000 mils diameter är hela 400 gånger större än vår ynkliga månes, som bara mäter cirka 2 160 mil. Men månen råkar också vara ungefär 400 gånger närmare jorden än solen (förhållandet varierar eftersom båda banorna är elliptiska), och som ett resultat av detta kan den nya månen, när banplanen korsar varandra och avstånden är gynnsamma, tyckas helt utplåna solens skiva. I genomsnitt inträffar en total förmörkelse någonstans på jorden ungefär var 18:e månad.
Det finns faktiskt två typer av skuggor: umbra är den del av skuggan där allt solljus är blockerat. Umbra tar formen av en mörk, smal kon. Den är omgiven av penumbra, en ljusare, trattformad skugga från vilken solljuset delvis skyms.
Under en total solförmörkelse kastar månen sin umbra över jordens yta; den skuggan kan svepa en tredjedel av vägen runt planeten på bara några timmar. De som har turen att befinna sig i umbraens direkta bana kommer att se solens skiva minska till en halvmåne när månens mörka skugga rusar mot dem över landskapet.
Under den korta perioden av totalitet, när solen är helt täckt, avslöjas den vackra koronan – solens tunna yttre atmosfär -. Totaliteten kan vara så lång som 7 minuter och 31 sekunder, även om de flesta totala solförmörkelser vanligtvis är mycket kortare.
Partiella solförmörkelser
En partiell solförmörkelse inträffar när endast halvskuggan (den partiella skuggan) passerar över dig. I dessa fall förblir en del av solen alltid synlig under förmörkelsen. Hur mycket av solen som förblir synlig beror på de specifika omständigheterna.
I vanliga fall ger halvskuggan bara en glimt av vår planet över polartrakterna; i sådana fall kan platser som ligger långt från polerna men fortfarande inom halvskuggans zon kanske inte se mycket mer än en liten pilgrimsmussla av solen som döljs av månen. I ett annat scenario kommer de som befinner sig inom ett par tusen mil från banan för en total solförmörkelse att se en partiell solförmörkelse.
Jo närmare totalitetsbanan man befinner sig, desto större blir solförmörkelsen. Om du till exempel befinner dig precis utanför den totala solförmörkelsens bana kommer du att se solen avta till en smal halvmåne, för att sedan förtjockas igen när skuggan passerar förbi.
Annulära solförmörkelser
En annulär solförmörkelse, även om den är en sällsynt och fantastisk syn, skiljer sig mycket från en total solförmörkelse. Himlen mörknar … något; ett slags konstig ”förfalskad skymning” eftersom så mycket av solen fortfarande syns. Den ringformiga förmörkelsen är en underart av en partiell förmörkelse, inte en total. Den maximala varaktigheten för en ringformig solförmörkelse är 12 minuter och 30 sekunder.
En ringformig solförmörkelse liknar dock en total solförmörkelse i det avseendet att månen tycks passera centralt över solen. Skillnaden är att månen är för liten för att täcka solens skiva helt och hållet. Eftersom månen kretsar runt jorden i en elliptisk bana kan dess avstånd från jorden variera från 221 457 mil till 252 712 mil. Men den mörka skuggkonen i månens umbra kan inte sträcka sig längre än 235 700 sjömil; det är mindre än månens genomsnittliga avstånd från jorden.
Så om månen befinner sig på ett större avstånd når inte toppen av umbra jorden. Under en sådan förmörkelse når antumbran, en teoretisk fortsättning av umbra, marken, och den som befinner sig inom den kan titta upp förbi båda sidorna av umbra och se en ring, eller ”eldring”, runt månen. En bra analogi är att lägga en penny ovanpå en nickel, där penny är månen och nickel är solen.
Hybrida solförmörkelser
Dessa kallas också för ringformiga-totala (”A-T”) förmörkelser. Denna speciella typ av förmörkelse inträffar när månens avstånd är nära gränsen för att umbra ska nå jorden. I de flesta fall börjar en A-T- förmörkelse som en ringformig förmörkelse eftersom umbraens spets hamnar precis innan den kommer i kontakt med jorden; sedan blir den total, eftersom planetens rundning når upp och fångar upp skuggspetsen nära mitten av banan, för att slutligen återgå till ringformig mot slutet av banan.
Eftersom månen tycks passera direkt framför solen kallas totala, ringformiga och hybridförmörkelser också för ”centrala” förmörkelser för att skilja dem från förmörkelser som bara är partiella.
Omkring 28 procent av alla solförmörkelser är totala, 35 procent är partiella, 32 procent är ringformiga och bara 5 procent är hybrider.
Förutsägelser om solförmörkelser
Förmörkelser inträffar förstås inte vid varje nymåne. Detta beror på att månens bana lutar drygt 5 grader i förhållande till jordens bana runt solen. Av denna anledning passerar månens skugga vanligtvis antingen över eller under jorden, så en solförmörkelse inträffar inte.
Men som regel kommer en nymåne minst två gånger varje år (och ibland så många som fem gånger på ett år) att rikta in sig på ett sådant sätt att solen förmörkas. Den inriktningspunkten kallas för en nod. Beroende på hur nära nymånen närmar sig en nod avgörs om en viss förmörkelse är central eller partiell. Och naturligtvis kommer månens avstånd från jorden – och i mindre utsträckning jordens avstånd från solen – i slutändan att avgöra om en central förmörkelse är total, ringformig eller en hybrid.
Och dessa anpassningar sker inte slumpmässigt, för efter ett visst tidsintervall kommer en förmörkelse att upprepa sig eller återkomma. Detta intervall är känt som Saros-cykeln och var känt så långt tillbaka som till de tidiga kaldeiska astronomernas dagar för cirka 28 århundraden sedan. Ordet Saros betyder ”upprepning” och motsvarar 18 år, 11⅓ dagar (eller en dag mindre eller mer beroende på antalet skottår som har infallit). Efter detta intervall är solens och månens relativa positioner i förhållande till en nod nästan desamma som tidigare. Den tredjedelen av en dag i intervallet gör att banan för varje förmörkelse i en serie förskjuts i longitud en tredjedel av vägen runt jorden västerut i förhållande till sin föregångare.
Till exempel den 29 mars 2006 svepte en total förmörkelse över delar av västra och norra Afrika och sedan över södra Asien. En saros senare, den 8 april 2024, kommer denna förmörkelse att upprepas, förutom att den i stället för Afrika och Asien kommer att dra över norra Mexiko, centrala och östra USA och de maritima provinserna i Kanada.
Säkerhet vid solförmörkelse
När en solförmörkelse närmar sig kommer de vanliga medierna ofta att ge en rad olika varningar och råd om att man inte ska titta på solen med blotta ögat, eftersom det kan leda till blindhet. Detta har gett de flesta människor uppfattningen att solförmörkelser är farliga.
Inte så!
Det är solen som är farlig – hela tiden! Solen avger ständigt osynliga infraröda strålar som kan skada dina ögon. Vanligtvis har vi ingen anledning att stirra på solen. En solförmörkelse ger oss en anledning, men vi bör inte göra det.
Det finns dock säkra sätt …
Det överlägset säkraste sättet att betrakta en solförmörkelse är att konstruera en ”hålkamera”. Ett nålhål eller en liten öppning används för att bilda en bild av solen på en skärm som placeras ungefär en meter bakom öppningen. En kikare eller ett litet teleskop monterat på ett stativ kan också användas för att projicera en förstorad bild av solen på ett vitt kort. Ju längre bort kortet är, desto större kan du fokusera bilden. Titta efter solfläckar. Lägg märke till att solen verkar något mörkare runt sin rand eller kant. Denna metod för att titta på solen är säker så länge du kommer ihåg att inte titta genom kikaren eller teleskopet när de är riktade mot solen; uttryckt på ett annat sätt, titta aldrig direkt på solen när någon del av dess bländande ljusa yta är synlig.
En variant på pinhålstemat är ”pinhålsspegeln”. Täck en fickspegel med ett papper som har ett ¼-tums hål stansat i det. Öppna ett fönster som vetter mot solen och placera den täckta spegeln på den solbelysta fönsterbrädan så att den reflekterar en ljusskiva på den bortre väggen på insidan. Ljusskivan är en bild av solens ansikte. Ju längre bort från väggen desto bättre; bilden kommer bara att vara 1 tum bred för varje 9 fot (eller 3 centimeter för varje 3 meter) från spegeln. Modelleringslera fungerar bra för att hålla spegeln på plats. Experimentera med olika stora hål i pappret. Återigen, ett stort hål gör bilden ljus, men suddig, och ett litet hål gör den svag men skarp. Mörka rummet så mycket som möjligt. Se till att prova detta i förväg för att försäkra dig om att spegelns optiska kvalitet är tillräckligt bra för att projicera en ren, rund bild. Låt naturligtvis ingen titta på solen i spegeln.
Om du är i närheten av lövträd, titta på skuggan som de kastar under de partiella faserna. Vad ser du? Är det värt ett fotografi? Du kommer att se mängder av partiellt förmörkade solar som projiceras genom pinhålsöppningar mellan löven. Detta orsakas av diffraktion, en egenskap hos ljuset. Enligt Vince Huegele, optisk fysiker vid NASA:s Marshall Space Flight Center, skjuter ljusstrålarna inte rakt genom kanten av luckorna, eller ett nålhål, utan böjer sig runt kanten. Denna vågeffekt skapar ett mönster av ringar som liknar ett tjuröga.
Acceptabla filter för visuella solobservationer utan hjälp inkluderar aluminiserad Mylar. Vissa astronomihandlare har Mylar-filtermaterial som är speciellt utformat för solobservationer. Acceptabelt är också shade 14 arc-welder’s glass, som finns för bara några få dollar i svetsbutiker. Naturligtvis är det alltid en bra idé att testa dina filter och/eller observationstekniker före förmörkelsedagen.
Oacceptabla filter är bland annat solglasögon, gamla färgfilmsnegativ, svartvit film som inte innehåller något silver, fotografiska filter med neutral densitet och polariserande filter. Även om dessa material har mycket låga transmittansnivåer för synligt ljus, överför de en oacceptabelt hög nivå av nära infraröd strålning som kan orsaka en termisk brännskada på näthinnan. Det faktum att solen verkar svag, eller att du inte känner något obehag när du tittar på solen genom dessa typer av filter, är ingen garanti för att dina ögon är säkra.
Det finns en tidpunkt då du utan risk kan titta direkt på solen: under en total solförmörkelse, då solens skiva är helt täckt. Under dessa få dyrbara sekunder eller minuter lyser den magnifika koronan fram i all sin prakt som omger den förmörkade solen; en underbar rand av pärlvitt ljus. Den varierar i storlek, färgton och mönster från förmörkelse till förmörkelse. Den är alltid svag och delikat, med ett skimmer som ett blekt norrsken. Det har ett varierande utseende. Ibland har det ett mjukt sammanhängande utseende; vid andra tillfällen skjuter långa strålar av det ut i tre eller fyra riktningar. Den kan sticka ut från skivan i filmiska kronblad och strömmar. Men när solen återigen börjar komma fram i blickfånget försvinner koronan snabbt och du måste återigen skydda ögonen.
Förmörkelser i antikens historia
Såvitt vi kan avgöra inträffade den tidigaste uppgiften om en solförmörkelse för över fyra tusen år sedan. I Kina trodde man att den gradvisa utplåningen av solen orsakades av en drake som försökte sluka solen, och det var hovastronomernas plikt att skjuta pilar, slå på trummor och skapa vilken kakofoni som helst för att skrämma bort draken.
I den gamla kinesiska klassikern Shujing (eller boken med dokument) finns en berättelse om Hsi och Ho, två hovastronomer som överraskades helt ovetandes av en solförmörkelse, eftersom de hade druckit sig fulla precis innan händelsen började. Efteråt beordrade Zhong Kang, den fjärde kejsaren i Xia-dynastin, att Hsi och Ho skulle straffas genom att få sina huvuden avhuggna. Förmörkelsen i fråga var den 22 oktober år 2134 f.Kr.
I Bibeln, i boken Amos 8:9, finns orden: ”Jag skall låta solen gå ner vid middagstid, och jag skall förmörka jorden på den klara dagen”. Bibelforskare tror att detta är en hänvisning till en berömd solförmörkelse som observerades i Nineveh i det gamla Assyrien den 15 juni 763 f.Kr. En assyrisk tavla vittnar också om händelsen.
En solförmörkelse stoppade till och med ett krig.
Enligt historikern Herodotos pågick ett femårigt krig som rasade mellan lydierna och mederna. När kriget höll på att gå in på sitt sjätte år förutspådde en grekisk visdom, Thales av Miletus, jonierna att den tid närmade sig då dagen skulle förvandlas till natt. Den 17 maj 603 f.Kr. försvann solen precis som Thales hade antytt att den skulle göra. I tron att det var ett tecken från ovan utlyste de stridande parterna en vapenvila, som cementerades genom ett dubbelt äktenskap, för som Herodotos skrev: ”Utan något starkt band finns det inte mycket säkerhet att finna i människors förbund.”
Och som ger ny innebörd åt uttrycket ”Skrämd till döds” är den blyge kejsaren Ludvig av Bayern, son till Karl den store, som bevittnade en ovanligt lång total solförmörkelse den 5 maj 840 e.Kr. som varade i över fem minuter. Men knappt hade solen börjat dyka upp igen och Ludvig blev så överväldigad av vad han just hade sett att han dog av skräck.
Moderna studier av solförmörkelser
Astronomer har lärt sig mycket genom att studera solförmörkelser och på 1700-talet erkändes observationer av solförmörkelser som veritabla skattkammare av astronomisk information, även om det ibland inte var lätt att få fram den informationen.
Samuel Williams, professor vid Harvard, ledde en expedition till Penobscot Bay i Maine för att observera den totala solförmörkelsen den 27 oktober 1780. Det visade sig att denna solförmörkelse ägde rum under revolutionskriget, och Penobscot Bay låg bakom fiendens linjer. Lyckligtvis beviljade britterna expeditionen säker passage, med hänvisning till att vetenskapens intresse stod över politiska meningsskiljaktigheter.
Men ändå var allt i slutändan förgäves.
Williams gjorde tydligen ett avgörande fel i sina beräkningar och placerade av misstag sina män vid Islesboro – strax utanför totalitetens bana – och upptäckte detta troligen med tungt hjärta när den smalnande halvmånen av solljus gled helt och hållet runt månens mörka kant och sedan började tjockna!
Under en total solförmörkelse kan några rubinröda fläckar tyckas sväva runt månens helsvarta skiva. Det är solprognoser, tungor av glödande vätegas som stiger upp över solens yta. Under den totala solförmörkelsen den 18 augusti 1868 riktade den franske astronomen Pierre Janssen sitt spektroskop mot solprognoserna och upptäckte ett nytt kemiskt grundämne. Två engelska astronomer, J. Norman Lockyer och Edward Frankland, gav det senare namnet ”helium”, från grekiskans helios (solen). Gasen identifierades inte på jorden förrän 1895.
Och eftersom solljuset blockeras under en total förmörkelse kan några av de ljusare stjärnorna och planeterna observeras på den mörka himlen. Under sådana förhållanden kunde astronomer testa en del av Einsteins numera hyllade allmänna relativitetsteori. Den teorin förutsade att ljus från stjärnor bortom solen skulle böja sig från en rak bana på ett visst sätt när det passerade solen. Positionerna av stjärnor som fotograferades nära solens kant under en total förmörkelse den 29 maj 1919 jämfördes med fotografier av samma region på himlen som togs på natten; resultaten gav starkt stöd för Einsteins teori.
Vår moderna teknik gör det nu möjligt för astronomer att göra de flesta av de observationer som en gång i tiden var tvungna att invänta en förmörkelse. Men en total solförmörkelse kommer alltid att förbli en av de mest imponerande naturskådningarna och är en syn som alltid kommer att bli ihågkommen. Se till att skriva upp den på din lista över saker och ting, du kommer inte att bli besviken.
Övriga resurser
- Mr Eclipse.com tillhandahåller resurser för fotografering av solförmörkelser.
- Spåra en mängd information från Eclipse Chasers.
- NASA:s webbplats om solförmörkelser har kalendrar, kartor och information om tidigare och framtida sol- och månförmörkelser.