Глава I Пространство при наблюдения с просто око
Общ изглед.Ослепителната светлина пречи на наблюдението на Слънцето с просто око. Но при залез или изгрев, когато слънчевият диск докосне хоризонта, могат да се правят наблюдения без затруднения. В тези случаи атмосферата играе ролята на защитен филтър. Въпреки това, като намалява светлината, този филтър изкривява цвета на звездата (правейки я червена) и деформира диска (сплесквайки го във вертикална посока). Сплескването се обяснява с факта, че поради пречупването на светлината в атмосферата, чиято плътност намалява с височината, всеки лъч е крива, чийто вдлъбнатина е обърната надолу (фиг. 20). Последицата от това е увеличаване на ъгловата височина на осветителното тяло над хоризонта, толкова по-значително, колкото по-близо е осветителното тяло до хоризонта.
Фиг.20. 1 - лъч, идващ от зенита (не се огъва), 2 и 3 - лъчи от далечна звезда, а при липса на атмосфера лъч 2 би ударил окото на наблюдателя, ако имаше, извит лъч 3 щеше да падне там и наблюдателят го възприема, идващ от посока 4.
Слънчевият диск може да бъде представен като колекция от светещи точки. Долната точка на истинския слънчев диск, поради рефракция (т.е. пречупване на светлината), се издига повече от горната. Поради това слънчевият диск се деформира (фиг. 21)
Фиг.21. Плътният овал е контурът на видимия диск, прекъснатият кръг е контурът на истинския диск (разположен е изцяло под хоризонта AB).
Както може да се види от фигурата, поради атмосферното пречупване в близост до хоризонта, слънчевият диск се издига повече от неговия ъглов диаметър, равен на 32'. Това явление значително влияе върху продължителността на деня. В началото или в края на деня горният ръб на слънчевия диск докосва хоризонта отдолу (фиг. 22). Това се отнася за диска, който наблюдателят вижда. При коетоцентърът на истинскияслънчев диск е под хоризонта на дълбочина 35'+16'=51', където 35' и 16' са съответно ъгълът на пречупване на хоризонта и ъгловият радиус на Слънцето. В резултат на това продължителността на деня е по-дълга от това, което би се очаквало при нулев ъглов диаметър и липса на атмосферна рефракция.
Фиг.22. Слънцето в момента на залязването му.
Използва се тъмен филтър за намаляване на отблясъците на слънцето. Те могат да бъдат парче стъкло, опушено на пламъка на свещ, защитно стъкло, използвано при електрозаваряване, или парче осветен, но непроявен фотографски филм. Слънчевият диск се наблюдава като кръг с много ясен, остър ръб. Полупрозрачният слой на слънчевата атмосфера, от който се излъчва наблюдаваната светлина (фотосферата), има полудебелина от само 300 km, докато радиусът на Слънцето е 696 000 km. Следователно намаляването на яркостта на самия ръб на диска се случва в пръстена, чиято ширина е по-малка от 1". Междувременно разделителната способност на човешкото зрение е около 1'.
Защитен светлинен филтър ще бъде незаменим при наблюдение на слънчеви затъмнения. Някои от обстоятелствата, свързани със затъмненията, са обсъдени по-долу.
Ако равнините на орбитите на Луната около Земята и Земята около Слънцето съвпадаха, то при всяко новолуние - в тропическия пояс и близо до него - щяха да настъпват затъмнения. Всъщност ъгълът между тези равнини е 5,1 ° и за затъмнение е необходимо новолунието да настъпи в момента, когато Луната се намира близо до линията на пресичане на споменатите равнини (близо до линията на възлите). През годината такива условия се изпълняват от два до пет пъти. Също толкова пъти се случват затъмнения, при това частични (при преминаване през слънчевия диск Луната не го покрива изцяло и не се озовава вътре в него), пълни (вза няколко минути или части от минутата лунният диск напълно покрива слънчевия) и пръстеновиден (лунният диск е изцяло вътре в слънчевия диск, но не го покрива напълно), фиг.23.
Фиг.23. 1 - положението на зоните на Земята, където е имало или ще има пълно слънчево затъмнение, което може да се превърне в пръстеновидно, 2 - зоната на пълните затъмнения, 3 - зоната на пръстеновидните затъмнения, 4 - зоната на частичните затъмнения на Слънцето. Същите номера са присвоени на изображенията на съответните видове затъмнения.
Във всяка дадена точка слънчевите затъмнения се наблюдават много по-рядко, отколкото на цялата Земя. Например, в този момент пълно затъмнение се случва веднъж на 200 - 400 години, тъй като диаметърът на лунната сянка на повърхността на Земята не надвишава 270 км. Частичните затъмнения се случват много по-често, но в много случаи повечето хора не ги забелязват. Факт е, че гледането на Слънцето с незащитено око е трудно и опасно. Но дори и да го погледнете за кратко, може да не забележите (да бъдете заслепени) предстоящия диск на Луната, ако фазата на затъмнението (максималната част от слънчевия диаметър, покрита от Луната) не е повече от 0,4 - 0,5. Продължителността на затъмнението D t се определя като интервала между първия и последния контакт на Слънцето с диска на Луната. Максималната фаза на затъмнението може да се изчисли с помощта на приблизителната формула:
Тук стойността на D t, изразена в часове, е не повече от 2,1.
Сред лунните затъмнения, които могат да се случат по време на пълнолуние, има пълни и частични, сянка и полусянка. По време на затъмнение на сянка Луната се вижда само благодарение на слънчевата светлинапречупенав земната атмосфера, фиг.24.
Лъчите, преминаващи близо до повърхността на Земята, се пречупват толкова силно, че не достигат до Луната. Колкото по-голям е минимумътразстоянието на слънчевите лъчи от повърхността на Земята, толкова по-слабо се пречупват (във все по-разредени слоеве на атмосферата) и колкото по-отдалечена от центъра на Земята е точката, в която се концентрират. Но при различни затъмнения Луната е на различно разстояние от Земята (поради удължаването на лунната орбита). Това е една от причините цветът на лунния диск да се променя от затъмнение на затъмнение. Цветът на този диск зависи от това колко късовълновият компонент на слънчевата светлина е разпръснат и отслабен на различни височини.
Често слънчевите и лунните затъмнения служат като претекст за разпространение на суеверия сред хората, които не са изучавали астрономия. В момента астролозите се опитват да възродят подобни суеверия. Полезно е да знаете, че „кървавият“ цвят на Луната изобщо не е предвестник на някакво бедствие. Има същото обяснение като червения цвят на залязващото или изгряващото слънце. В момента на затъмнение на лунна сянка лунният наблюдател вижда Слънцето на земния хоризонт и изображението на звездата, изкривено от пречупване, изглежда като най-тънък яркочервен пръстен, опасващ диска на Земята, обърнат към наблюдателя с нощната си страна.