Карта, показывающая тень (центральную тень Луны), проходящую над Кливлендом в 15:15 по местному времени во время полного солнечного затмения 8 апреля 2024 года. NASA SVS/Эрни Райт и Микаэла Гаррисон
Новое исследование NASA раскрывает процесс создания чрезвычайно точных карт затмений, которые отображают прогнозируемый путь тени Луны, пересекающей поверхность Земли. Традиционно расчеты затмений предполагают, что все наблюдатели находятся на уровне моря на Земле, а Луна представляет собой гладкую сферу, которая идеально симметрична относительно своего центра масс. Таким образом, эти расчеты не учитывают различные высоты на Земле или кратерированную, неровную поверхность Луны.
Для получения немного более точных карт люди могут использовать таблицы высот и графики лунного лимба — края видимой поверхности Луны, видимой с Земли. Однако теперь расчеты затмений стали еще точнее благодаря включению данных о топографии Луны из наблюдений LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) NASA.
Используя карты высот LRO, визуализатор NASA Эрни Райт из Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, создал непрерывно меняющийся профиль лунного лимба, когда тень Луны проходит над Землей. Горы и долины вдоль края диска Луны влияют на время и продолжительность полной фазы на несколько секунд. Райт также использовал несколько наборов данных NASA для создания карты высот Земли, чтобы местоположения наблюдателей затмения были изображены на их истинной высоте.
Полученные визуализации демонстрируют нечто, никогда ранее не виданное: истинную, меняющуюся во времени форму лунной тени, с учетом как точного лунного лимба, так и рельефа Земли.
«Начиная с полного солнечного затмения 2017 года, мы публикуем карты и видео затмений, которые показывают истинную форму центральной тени Луны — умбры», — сказал Райт.
Компьютерная симуляция четок Бейли во время полного солнечного затмения. Данные с Lunar Reconnaissance Orbiter позволяют составить карту лунных долин, которые создают эффект четок. Кредит: NASA SVS/Ernie Wright
«И люди спрашивают, почему она похожа на картофелину, а не на гладкий овал? Короткий ответ заключается в том, что Луна не является идеально гладкой сферой».
Горы и долины по краю луны меняют форму тени. Долины также ответственны за четки Бейли и бриллиантовое кольцо, последние части солнца, видимые непосредственно перед полной фазой, и первые сразу после нее.
Райт — ведущий автор статьи, опубликованной в The Astronomical Journal, в которой впервые раскрывается, как именно рельеф Луны создает форму тени. Долины на краю Луны действуют как булавочные отверстия, проецирующие изображения Солнца на поверхность Земли.
Тень — это небольшое отверстие в середине проецируемых изображений солнца, место, куда не проникает ни одно из изображений солнца.
Края тени состоят из небольших дуг, образованных краями проецируемых изображений солнца.
-
Если смотреть из-за Луны, то изображения Солнца, проецируемые лунными долинами на краю Луны, падают на поверхность Земли в виде цветочного узора с отверстием посередине, образуя форму тени. Автор: NASA SVS/Ernie Wright
-
Визуализация изображений солнца, проецируемых из лунных долин, которые действуют как проекторы-обскуры. Лучи света от солнца сходятся в каждой долине, а затем снова расходятся по пути к Земле. Кредит: NASA SVS/Ernie Wright
Это лишь один из нескольких удивительных результатов, полученных с помощью нового метода картирования затмений, описанного в статье. В отличие от традиционного метода, изобретенного 200 лет назад, новый способ визуализирует карты затмений по одному пикселю за раз, так же, как программное обеспечение для 3D-анимации создает изображения.
Это также похоже на то, как другие сложные явления, такие как погода, моделируются на компьютере путем разбиения проблемы на миллионы крошечных частей, в чем компьютеры действительно хороши, и что было немыслимо 200 лет назад.
