پدیده گرفتگی
اگر جرمی سماوی باعث شود که جرم سماوی دیگری برای ناظر زمینی غیر قابل رؤیت شود, پدیده گرفتگی اتفاق افتاده است. این پدیده بین تمام سیارات و ستارگان و ماه و خورشید اتفاق می افتد. سیاره های عطارد و زهره, گاهی از مقابل قرص خورشید عبور می کنند. معمولا ماه باعث گرفتگی ستارگان و سیارات در مسیر خود می شود. در این میان دو پدیده ماه گرفتگی و خورشید گرفتگی از اهمیت ویژه ای برخوردارند. ماه گرفتگی هنگامی پدید می آید که ماه در سایه زمین قرار می گیرد و به صورت تیره و مسی رنگ دیده شود. وقتی زمین در سایه ماه قرار بگیرد, پدیده خورشید گرفتگی پیش می آید. از آنجا که این پدیده های نادر طیبعی انسان را متوجه قدرت خداوند متعال و نظام حاکم بر طبیعت می کند, جزو آیات الهی بر شمرده شده اند. شارع مقدس نیز احکام ویژه ای را در این موارد مقرر کرده است. در این مقال به بررسی این دو پدیده از دیدگاه نجومی می پردازیم.
ماه گرفتگی (خسوف)
پدیده ماه گرفتگی وقتی رخ می دهد که ماه, در حال بدر, نزدیک یکی از گره های صعودی یا نزولی خود باشد. در این حال ماه باید از سایه زمین عبور نماید و قهرا از نور خورشید محروم می ماند. در واقع زمین همواره پشت خود یک سایه مخروطی شکل درست می کند, ولی از آنجا که ماه معمولا با اختلاف زاویه ای بین حدود 5+ و 5- درجه از کنار سایه می گذرد, بطور معمول پدیده گرفتگی پیش نمی آید. ولی در حالیکه ماه بدر, از نزدیکی دایره البروج بگذرد, یعنی در نزدیکی یکی از گره های مدارش باشد, سایه زمین بر ماه می افتد و خسوف پدید می آید. شکل زیر وقوع یک ماه گرفتگی را نشان می دهد.
مخروط تمام سایه از تمام شعاع های خورشید محروم است اما مخروط نیمسایه برخی از شعاع های خورشید را دریافت میکند, ولی چون از بخش دیگری محروم است, تیره رنگ جلوه می نماید. گاهی ماه فقط از ناحیه نیم سایه عبور می کند, در این صورت به اصطلاح خسوف نیمسایه ای اتفاق افتاده است. در موارد عبور ماه از تمام سایه اگر تمام قرص از محدوده تمام سایه عبور کند, خسوف کلی رخ داده و گرنه خسوف جزیی است. خسوف نیم سایه ای در بیشتر موارد از زمین قابل تشخیص نیست, فقط در صورتیکه بیش از 7/0 قرص ماه در نیمسایه قرار بگیرد1 , این نوع خسوف قابل تشخیص است و ظاهرا نماز آیات نیز در این مورد واجب می شود, اگرچه منجمان بطور کلی از محاسبه و اعلام خسوف نیمسایه احتراز می نمایند!
در خسوف کلی, قرص ماه بصورت کامل نامریی نمی شود, بلکه بخاطر شکست نور خورشید در جو زمین,
بطور غیر مستقیم قدری از شعاع های خورشید به ماه می رسد. از آنجا که جو زمین نور آبی را بیشتر از نور قرمز جذب می کند, نور منعکس شده به ماه, به رنگ قرمز مسی در می آید.
پدیده خسوف, یک پدیده غیر وابسته به موقعیت ناظر است. به این معنی که هر ناظری در زمان خسوف, اگر بتواند ماه را ببیند, می تواند خسوف را ملاحظه نماید. بنابراین خسوف برای همه نیم کره ای که به طرف ماه قرار گرفته, به یک شکل و در یک زمان قابل رؤیت است.
خورشید گرفتگی (کسوف)
اگر زمین در سایه مخروطی شکل ماه قرار بگیرد, پدیده خورشید گرفتگی پیش می آید. این پدیده وقتی اتفاق می افتد که ماه در نزدیکی حالت مقارنه, در حوالی یکی از گره هایش باشد. از آنجا که ماه معمولا با اختلافی بین 5+ و 5- درجه از دایره البروج قرار دارد, این پدیده به ندرت اتفاق می افتد. شکل زیر یک خورشید گرفتگی را ترسیم می نماید.
با توجه به شکل, مشخص می شود که خورشید گرفتگی کلی فقط در ناحیه بسیار کوچکی از زمین قابل رؤیت است ولی در نواحی بیشتری خورشید گرفتگی جزیی مشاهده می شود. از آنجاکه ماه در مدار خود با سرعتی در حدود یک کیلومتر در ثانیه حرکت می کند و زمین نیز, هم جهت با سایه با سرعت 5/0 کیلومتر بر ثانیه در دایره استوا دارای حرکت وضعی است, خورشید گرفتگی با سرعتی حدود 5/0 (= 5/0- 1) کیلومتر در ثانیه از شرق به غرب, در حرکت است. بنابراین نواحی مختلفی از کره زمین می توانند, خورشید گرفتگی را با تفاوت زمانی اندکی مشاهده نمایند.
چناچه قبلا گفته شد, مدار حرکت زمین به گرد خورشید و مدار ماه به دور زمین, بیضی شکلند. بنابراین قطر قرص مریی خورشید و ماه از روی زمین, در حال تغییر است. اگر خورشید گرفتگی کلی در صورتی پیش بیاید که قطر قرص ماه بزرگتر از قطر خورشید باشد, خورشید گرفتگی کلی مشاهده می شود. در صورتیکه قطر ماه کوچکتر از قطر خورشید باشد, و ماه نتواند تمام قرص خورشید را بپوشاند, حلقه ای از خورشید, حتی در حد اکثر گرفتگی, قابل رؤیت است. این حالت را خورشید گرفتگی حلقوی می نامند.
برخلاف خسوف , کسوف پدیده ای وابسته به موقعیت ناظر است. یعنی در هر ناحیه از کره زمین که روز باشد, گرفتگی به شکلی متفاوت با نواحی دیگر رؤیت می شود. در مرکز گرفتگی, کسوف کلی دیده می شود, در نواحی شمالی, بخش پایینی خورشید و در نواحی جنوبی بخش بالایی خورشید, گرفته می شود و بالاخره برخی نواحی اصلا گرفتگی را رؤیت نمی کنند. از اینرو محاسبه خورشید گرفتگی بسیار دشوارتر از ماه گرفتگی است و اگر سیستمی قادر به محاسبه دقیق خورشید گرفتگی در هر محلی باشد, و بتواند در حد ثانیه خورشید گرفتگی را محاسبه نماید, از دقت بسیار بالایی در محاسبات مواضع ماه و خورشید برخوردار است.
خورشید گرفتگی کلی یکی از زیباترین پدیده های طبیعی است. این پدیده حداکثر حدود 5/7 دقیقه طول می کشد. بخاطر استتار کامل قرص خورشید توسط ماه, آسمان در میان روز تاریک می شود و ستارگان قابل رؤیت می شوند. در این زمان حلقه ای الماسی رنگ از نور به گرد خورشید دیده می شود که از زیبایی مبهوت کننده ای برخوردار است. با حرکت مجدد ماه, رفته رفته قرص خورشید باز می شود و به حالت عادی باز می گردد.
قوانین گرفتگی ها
در اینجا خلاصه ای از مهمترین قوانین نجومی پدیده گرفتگی آورده شده است:
1- زمان ماه گرفتگی فقط در ماه کامل و خورشید گرفتگی در هنگام ماه نو قرار دارد. روایاتی که گرفتن خورشید در وسط و گرفتن ماه در آخر ماه را بیان می نماید, ناظر به ایجاد حالت غیر متعارف در آسمان است.
2- تعداد خورشید گرفتگی ها در هر سال حداقل 2 و حداکثر 5 و ماه گرفتگی ها هر سال حداکثر 3 مورد است. بیشترین رقم مجموع گرفتگی ها در یک سال اعم از ماه گرفتگی و خورشید گرفتگی در یک سال عدد 7 است.
3- گرفتگی ها اغلب به صورت زوجی یا سه تایی, خورشید گرفتگی - ماه گرفتگی - خورشید گرفتگی رخ
می دهند. ماه گرفتگی همیشه دو هفته قبل یا بعد از یک خورشید گرفتگی صورت می گیرد.
4- الگوی گرفتگی ها در یک دوره 18 سال و 11 روز و 8 ساعته به نام سیکل ساروس دوباره تکرار می شوند. این الگو بطور دقیق تکرار نمی شود.
5- در یک ماه گرفتگی مدت زمان مرحله کلی حداکثر 1 ساعت و 40 دقیقه و مرحله تمام سایه ای یعنی جزیی- کلی- جزیی حداکثر 3 ساعت و 40 دقیقه به طول می انجامد. حداکثر مدت خورشید گرفتگی کلی (در استوا) 7 دقیقه و 40 ثانیه و برای گرفتگی حلقوی 12 دقیقه و 24 ثانیه می باشد.1
6- ماه گرفتگی در هر نقطه از کره زمین که مشاهده شود به یک شکل و در یک زمان مشاهده می شود ولی شکل یک خورشید گرفتگی و زمان رؤیت آن, بستگی به موقعیت ناظر روی کره زمین دارد.
خورشیدگرفتگی از چندین لحاظ مهم با ماه گرفتگی فرق دارد
الف خورشیدگرفتگی فقط می‌تواند به هنگام ماه نو واقع شود. ماه گرفتگی تنها به هنگام بدر.
ب همه‌ی ماه گرفتگی‌ها را، خواه جزئی و خواه کلی، می‌توان در آن واحد از هر نقطه‌ی نیمکره‌ای از زمین که به جانب ماه است، مشاهده کرد. ولی تنها باریک‌ترین قسمت مخروط سایه‌ای که ماه می‌سازد، با زمین تماس حاصل میکند. حداکثر قطر دایره‌ای از مخروط که به وسیله‌ی سطح زمین قطع می‌شود، کم‌تر از 274 کیلومتر است. ولی نیمسایه قطر بسیار بزرگتری، نزدیک به 6400 کیلومتر، بر سطح زمین تشکیل می‌دهد.
مخروط سایه را معمولاً سایه می‌نامند و منطقه‌ی روشن‌تر نیمسایه نامیده می‌شود. رصدکنندگانی که در نیم‌سایه‌اند فقط خورشیدگرفتگی جزئی را مشاهده می‌کنند. درصدی از سطح خورشید که گرفته می‌شود به فاصله‌ی رصدکننده از سایه بستگی دارد. هر چه نزدیک‌تر باشد این درصد بیشتر است.
با حرکت ماه و مخروط سایه‌ی آن در مدارهای تعیین شده، دایره‌ی کوچک و دایره‌ی نیمسایه حرکت می‌کنند. سرعت سایه بر روی زمین تا حد زیادی بستگی به عرض جغرافیایی و زاویه‌ای که مخروط سایه با سطح زمین می‌سازد دارد. در استوا این سرعت ممکن است فقط 1600 کیلومتر در ساعت باشد. در عرض‌های جغرافیایی بالاتر، خاصه در نزدیکی‌های طلوع و غروب خورشید که مخروط سایه کاملاً مایل است، این سرعت ممکن است به 8000 کیلومتر در ساعت نیز برسد.