خورشید گرفتگی (كسوف)

نگاه اجمالی
گرفتگی کامل خورشید را باید یکی از منظره‌های زیبا و در عین حال ترسناک طبیعت دانست. تنها موقعی می‌توان این پدیده را دید که عوامل زیادی با هم انطباق پیدا کنند. خورشید کره فروزان بسیار بزرگی است با قطری در حدود 109برابر قطر زمین که در فاصله 150 میلیون کیلومتری زمین واقع شده است. ماه فقط یک چهارم اندازه زمین را دارد. ولی 400 بار نزدیکتر از خورشید به زمین است. البته بدیهی است که اجسام را از فاصله‌های دورتر کوچکتر می‌بینیم. اختلاف فاصله‌های ماه و خورشید نیز سبب می‌شود تا اندازه‌هایشان باهم برابری کنند. از اینرو آن دو در آسمان تقریبا به یک اندازه دیده می‌شوند.

تاریخچه
در طول تاریخ این پدیده همواره مورد توجه اقوام و ملل مختلف بوده است. اغلب تمدنهای کهن خورشید گرفتگی را پدیده‌ای شوم می‌پنداشتند و درباره آن اعتقادات خرافی داشتند. چینیها عقیده داشتند که هنگام خورشید گرفتگی اژدهایی خورشید را می‌بلعد. در بسیاری از فرهنگها خورشید گرفتگی بلایی آسمانی پنداشته می‌شده است. مردم هند در خلال گرفتگی خود را تا گردن در آب فرو می‌کردند و اعتقاد داشتند که با این کار به خورشید و ماه کمک می‌کنند تا در برابر اژدها از خود دفاع کنند.



خورشید گرفتگی از دیدگاه علمی
اندازه ظاهری خورشید و ماه از زمین باهم برابر است. علت این امر آن است که فاصله این دو جسم از کره ما متفاوت است. در نتیجه در زمانهایی که ماه مسقیما از جلوی خورشید عبور می‌کند قرص خورشید در پس آن پنهان می‌شود. شرط لازم و کافی برای وقوع پیوستن کسوف آن است که زمین ، خورشید و ماه در یک خط یا تقریبا یک خط راست قرار بگیرند، بطوری که سایه ماه بر بخشی از زمین بیافتد کل این سایه از دو قسمت نیم سایه که در قسمت بیرونی است نیمه درونی که تاریک و سیاه است تشکیل شده است.

در محدوده نیم سایه ماه تنها قسمتی از خورشید را پوشانده است که به آن خورشید گرفتگی جزیی می‌گویند. در خلال گرفت بر اثر حرکت ماه و چرخش زمین سایه ماه زمین را از غرب به شرق طی می‌کند، به این سیر حرکتی سیر گرفتگی کلی می‌گویند. هر کسی که در این مسیر باشد خورشید را در حالت گرفت کلی خواهد دید، این مسیر در بیشترین حالت به 320 کیلومتر می‌رسد و حدود نیم درصد سطح زمین را می‌پوشاند. معمولا هر 1.5 سال خورشد گرفتگی کلی روی می‌دهد، اما ما در طول عمرمان شاید یک بار شانس تماشای این پدیده را داشته باشیم.

کسوف تنها برای زمین
تصادف شگفت‌آوری است که اندازه ظاهری قمر زمین ، یعنی ماه ، به اندازه ظاهری خورشید برابر است. گر چه خورشید 400 بار دورتر از ماه است، اما 400 بار هم بزرگتر از آن است. قطر بسیار بزرگ خورشید ، در اثر مشاهده از این فاصله زیاد ، کاملا کوچک دیده می‌شود. اگر این پدیده جالب توجه وجود نداشت‌، نمی‌توانستیم اطلاعات بیشتری در مورد جو بیرونی خورشید بدست می‌آوریم. بجز زمین ، در هیچ یک از سیارات منظومه شمسی پدیده گرفتگی خورشید روی نمی‌دهد.



علل کسوف
حدود 30 روز طول می‌کشد تا ماه یک بار زمین را دور بزند. دو یا سه بار در هر سال ، ماه در مسیر خود ، مستقیما از فاصله بیان زمین و خورشید می‌گذرد. در این هنگام گرفت خورشید رخ می‌دهد. قرص تاریک ماه برای مدت کوتاهی همه خورشید یا بخشی از آنرا می‌پوشاند.


چرا هرگاه ماه از میان زمین و خورشید می‌گذرد این پدیده اتفاق نمی‌افتد؟

دلیل این امر اینست که مدار ماه و زمین باهم زاویه دارد و در بسیاری از حالات ماه از بالا یا پایین قرص خورشید می‌گذرد. مدار زمین و ماه در دو نقطه به هم بر خورد می‌کنند که به این دو نقطه گره‌های مداری می‌گویند و ماه هرگاه در این گره با زمین و خورشید در یک خط قرار بگیرد خورشید گرفتگی صورت می‌گیرد.
انواع کسوف
کسوف کامل
در این حالت ماه در نزدیکترین فاصله خود به زمین قرار دارد و در یک خط راست نیز قرار دارند. در این حالت کل قرص خورشید در پشت ماه پنهان می‌شود. سایه ماه فقط چند کیلومتر از سطح زمین را در بر می‌گیرد و به موازات حرکت ماه در مدار خود ، یک مسیر طولانی منحنی شکل در روی زمین می‌پیماید. تنها کسانی می‌توانند گرفتگی خورشید را ببینند که در جایی از این مسیر باریک و طولانی واقع باشند.

در هر نقطه ، مدت گرفتگی کامل ، بیشتر از دو تا پنج دقیقه طول نمی‌کشد. هر چه گرفتگی کامل نزدیکتر می‌شود، آسمان تاریکتر می‌شود و ستارگان بیشتری پدیدار می‌شوند. هنگامی که قرص خورشید کاملا پوشانده می‌شود، هاله سفید رنگ درخشانی در اطراف ماه می‌درخشد. این همان تاج است که بصورت هاله‌ای از گازهای رقیق و داغ از خورشید جریان دارند. در کنار قرص سیاه ماه ، حلقه باریک و سرخ رنگی از گازهای خورشید به چشم می‌خورد که فام سپهر نام دارد.
کسوف جزئی
ساعتی پیش از آغاز گرفتگی کامل ، ماه شروع به پوشاندن بخشی از خورشید می‌کند. در این مرحله گرفتگی صرفا حالت جزئی دارد. در نواحی وسیعی در هر دو سوی مسیر گرفتگی ، تنها گرفتگی جزئی قابل روئیت است. در بر خی گرفتگیها فقط نیم سایه با زمین در تماس است و تمام سایه از افراز قطبین می‌گذرد. طبعا این نوع خورشید گرفتگی در قطبین صورت می‌گیرد.
کسوف حلقه‌ای
فاصله خورشید تا زمین و نیز فاصله تا ماه ثابت نیست، این فاصله‌ها اندکی تغییر می‌کنند. هنگامی که زمین از حالت عادی خورشید نزدیکتر و از ماه دورتر است، اندازه ظاهری ماه کوچکتر از اندازه ظاهری خورشید می‌شود. اگر در این مواقع گرفتگی رخ دهد، ماه نمی‌تواند قرص خورشید را بطور کامل بپوشاند. در نتیجه حلقه درخشانی از نور خورشید دور تا دور ماه را فرا می‌گیرد. این حالت را گرفت حلقه‌ای می‌نامند. در گرفت حلقه‌ای ، آسمان همچنان روشن است و تاج خورشیدی نیز دیده نمی‌شود. به این دلیل ، ارزش علمی گرفت حلقه‌ای کم است.
ثبت کسوف
مردم در زمانهای قدیم از گرفتگی خورشید می‌ترسیدند. آنها علت گرفتگی را نمی‌دانستند و خیال می‌کردند که ممکن است خورشید برای همیشه ناپدید شود. امروزه گرفتگی کامل ، برای اخترشناسان فرصت گرانبهایی است تا بخشهای کم نورتر تاج و نیز لایه فام سپهر را مطالعه کنند. مدتها پیش از آنکه گرفتگی رخ دهد. برنامه ریزی دقیقی صورت می‌گیرد، تا چندین هیئت در مسیر گرفت مستقر شوند.


اخترشناسان تلاش می‌کنند تا محلهایی را انتخاب کنند که در مدت کوتاهی ، گرفتگی ابری نباشد. طی چند دقیقه قابل استفاده ، دوربینها و دستگاهها ، همزمان به عکسبرداری و آزمایشهای مختلف مشغول می‌شوند. حتی برخی از گروههای پژوهشگر در حالی که دستگاهها را در هواپیما جای می‌دهند، مطالعات خود را هنگام پرواز انجام می‌دهند. آنها با این روش می‌توانند از مزاحمت ابرها به دور باشند و نیز با پرواز هواپیما ، مسیر سایه ماه را دنبال کنند. از اینرو به مدت مشاهده گرفتگی چندین دقیقه افزوده می‌شود.



اهمیت علمی کسوف
ارزش علمی خورشید گرفتگی به بررسیهایی است که هنگام گرفتگی کلی می‌توان انجام داد که در مواقع دیگر عملا غیر ممکن است. وقتی ماه قرص خورشید را می‌پوشاند لایه‌های خارجی جو خورشید را می‌توان رصد کرد. با پدیدار شدن ستاره‌ها می‌توان انحنای فضا - زمان را اندازه گیری کرد با محاسبه زمان تماس اول ماه با خورشید می‌توان به جزئیاتی در حرکت مداری ماه و زمین پی‌برد. می‌توان ستارگان دنباله‌داری را که در حضیض هستند را بررسی کرد و ... .

در قرن اخیر مهمترین سنجشهای خورشید گرفتگی اندازه گیری مکان ستاره‌های قابل روئیت در اطراف خورشید و تأیید تجربی نسبیت عام انیشتین است. نسبیت عام پایه کهکشان شناسی نوین است