Jak podaje książka, 2 sierpnia 1153 r. w Jerozolimie – jednym z najstarszych miast na świecie – po raz ostatni do 6 sierpnia 2241 r. doświadczyło całkowitego zaćmienia słońca. Całość autorstwa nieżyjącego już Freda Espenaka, niezwykłego kalkulatora zaćmień NASA. To różnica 1108 lat. Tymczasem ludzie mieszkający w kwadrancie o powierzchni około 32 400 mil kwadratowych (52 200 kilometrów kwadratowych) w Illinois, Missouri i Kentucky doświadczyli pełni dwukrotnie w ciągu zaledwie 6 lat, 7 miesięcy i 18 dni.
Dlaczego pokolenie za pokoleniem ludzie w Jerozolimie mają takiego pecha, podczas gdy mieszkańcy Perryville, Cape Girardeau, Paducah, Carbondale, Makanda, Harrisburg i Metropolis aż za bardzo zaznajomili się z całością ze swoich podwórek? Dlaczego niektóre lokalizacje są włączone Ziemia nigdy nie widzieli całkowitego zaćmienia słońca w ciągu wielu ludzkich wcieleń, podczas gdy inni regularnie przemierzają swój dom ścieżką totalności – zwykle o szerokości około 160 km?
Jak często występują całkowite zaćmienia Słońca?
Częstotliwość całkowitych zaćmień Słońca jest trudna do ustalenia, ponieważ odstępy między nimi występujące w dowolnym miejscu są bardzo nieregularne. Pracą referencyjną jest A Artykuł z 1982 roku belgijskiego astronoma Jeana Meeusa, legendy astronomii matematycznej. Używając komputera osobistego HP-85 – jednego z pierwszych dostępnych – Meeus obliczył ścieżki całości na następne 600 lat, aby znaleźć odpowiedź. Otrzymana mądrość była taka całkowita zaćmienie słońca występuje w danym miejscu na Ziemi średnio raz na 360 lat, ale dane te pochodzą z podręcznika astronomii z 1926 r., który nie zawierał żadnych obliczeń potwierdzających. Obliczenia Meeusa udoskonaliły tę liczbę do średnio 375 lat. Od tego czasu liczba ta jest standardem, ale biorąc pod uwagę postęp w informatyce, w ostatnich wysiłkach podjęto próbę jej udoskonalenia poprzez przetwarzanie większej ilości danych na różne sposoby.
Mapa cieplna NASA na 5000 lat
W marcu 2024 r., tuż przed drugim „Wielkim amerykańskim zaćmieniem” w ciągu siedmiu lat, Ernie Wright w Studiu Wizualizacji Naukowej NASA opublikowany mapa cieplna ścieżek całości na Ziemi. Zawiera ścieżki 3742 całkowitych zaćmień Słońca na przestrzeni 5000 lat między 2000 p.n.e. a 3000 n.e. Został stworzony przy użyciu Pięć milenijnych kanonów zaćmień słońcalista zaćmień obliczona przez Jeana Meeusa i nieżyjącego już Freda Espenaka, opublikowana w 2006 roku. „Z mapy cieplnej jasno wynika, że całkowite zaćmienie Słońca może wystąpić absolutnie w dowolnym miejscu na Ziemi” – napisał Wright. „Tak naprawdę nie ma na mapie ani jednego piksela, którego nie odwiedziłoby przynajmniej jedno zaćmienie – ani jednego gęsiego jaja w żadnym z 14,6 miliona punktów wybranych przez mapę”. Każdy piksel na mapie Wrighta doświadcza od jednego do 35 całkowitych zaćmień Słońca w okresie 5000 lat.
Badanie Time and Date obejmujące 14 999 lat
A papier przesłane do arXiv w lutym i przyjęte do publikacji w czasopiśmie Journal of the British Astronomical Association pod koniec tego roku — to najbardziej wszechstronna próba, obejmująca 35 538 zaćmień Słońca na przestrzeni 14 999 lat, co stanowi zadanie obliczeniowe wymagające 662 000 gigabajtów godzin pamięci i 147 000 godzin pracy rdzenia w ciągu 102 dni ciągłych obliczeń. Okazało się, że nowa, wyrafinowana figura — 373 lata. „Liczba Meeusa jest tak szeroko cytowana, że pomyśleliśmy, że ciekawie byłoby zobaczyć, co by się stało, gdyby nowoczesny komputer zajął się tym samym problemem” – powiedział Space.com główny autor Graham Jones, astrofizyk i popularyzator nauki w Time and Date. Jednak oprócz udoskonalenia pracy Meeusa, badania te pozwoliły odkryć głębsze wzorce dotyczące miejsca i czasu występowania całkowitych zaćmień Słońca, powiązane z mechaniką orbity Ziemi.
„Efekt szerokości geograficznej”
Obydwa najnowsze artykuły ujawniają wzorce miejsca i czasu występowania całkowitych zaćmień Słońca, które wcześniej były jedynie podejrzewane. Uderzającym odkryciem z artykułu Time and Date jest „efekt szerokości geograficznej”, w wyniku którego częstotliwość zaćmień słońca dowolnego typu jest najwyższa wokół kręgów podbiegunowych i antarktycznych, a najniższa w pobliżu równika. Powód jest prosty — w pobliżu kręgów polarnych, słońceścieżka przesuwa się wzdłuż horyzontu w określonych porach roku, zwiększając okno, w którym może nastąpić zaćmienie.
Badania Wrighta dla NASA wykazały, że na półkuli północnej występuje więcej zaćmień całkowitych niż na półkuli południowej, głównie z powodu lekko eliptycznej orbity Ziemi wokół Słońca. Częściej występują także latem, ponieważ słońce wtedy dłużej wschodzi. „Lato na półkuli północnej ma miejsce, gdy Ziemia znajduje się w pobliżu aphelium, czyli największej odległości od Słońca w ciągu roku, a to sprawia, że Słońce na niebie jest nieco mniejsze, co daje Księżycowi większą szansę na jego całkowite zasłonięcie” – pisze Wright. Jednak daty aphelium i peryhelium (kiedy Ziemia znajduje się najbliżej Słońca w ciągu roku) dryfują na przestrzeni wieków. „Istnieje cykl trwający 21 000 lat, w którym daty aphelium i peryhelium przesuwają się w kalendarzu, zatem za około 4500 lat aphelium i peryhelium zbiegną się z równonocą i na tym etapie żadna półkula nie będzie miała tej przewagi, jeśli chodzi o przybliżanie lub oddalanie Słońca w miesiącach letnich”. Za około 9500 lat to ustawienie ulegnie odwróceniu, przenosząc przewagę na półkulę południową. To właśnie ten cykl trwający 21 000 lat wyjaśnia, dlaczego rzeczywisty odstęp między całkowitymi zaćmieniami Słońca w dowolnym miejscu pozostaje bardzo nieregularny w porównaniu ze średnią.
A co z obrączkowymi zaćmieniami słońca w postaci „pierścienia ognia”?
Częstotliwość obrączkowych zaćmień Słońca — gdy a nówy księżyc to, co znajduje się najdalej od Ziemi, blokuje jedynie środek dysku słonecznego, powodując zaćmienie pierścienia (pierścienia) – zostało również omówione przez Meeusa oraz Time and Date. Z badań wynika, że obrączkowe zaćmienie Słońca występuje w danym miejscu na Ziemi średnio raz na 224 lata (Meeus) lub średnio 226 lat. Dlaczego są one częstsze niż całkowite zaćmienia Słońca? „Występuje więcej zaćmień obrączkowych, ponieważ jeśli weźmie się pod uwagę średni rozmiar Słońca i Księżyca podczas wszystkich zaćmień, to zazwyczaj słońce jest nieco większe od księżyca” – mówi Jones.
To tendencja, która będzie tylko narastać. Całkowite zaćmienia Słońca występują, ponieważ księżyc a słońce może mieć ten sam pozorny rozmiar na ziemskim niebie — słońce jest około 400 razy szersze od księżyca, ale księżyc jest około 400 razy bliżej. Jednak księżyc jest powoli oddala się od Ziemi o 1,5 cala (3,8 centymetra) rocznie, co ma niszczycielskie konsekwencje dla ścigających zaćmienia. „Jeśli spojrzeć na naprawdę długie skale czasowe, gdy Księżyc powoli się oddala, całkowite zaćmienia w końcu całkowicie się zatrzymują”. Dobra wiadomość? Nie stanie się to przez około 600 milionów lat.
