Saros (astronomi)

Saros ( / ˈ s ɛər ɒ s / ( lyssna ) ) är en period på exakt 223 synodiska månader , ungefär 6585.3211 dagar, eller 18 år, 10, 11 eller 12 dagar (beroende på antalet skottår), och 8 timmar , som kan användas för att förutsäga sol- och månförmörkelser . En sarosperiod efter en förmörkelse återgår solen, jorden och månen till ungefär samma relativa geometri, en nästan rät linje, och en nästan identisk förmörkelse kommer att inträffa, i vad som kallas en förmörkelsecykel . En sar är hälften av en saros.

En serie av förmörkelser som är åtskilda av en saros kallas en sarosserie . Den motsvarar:

6 585,321347 soldagar
18.029 år
223 synodiska månader
241.999 drakoniska månader
18.999 förmörkelseår (38 förmörkelsesäsonger )
238.992 anomalistiska månader

De 19 förmörkelseåren betyder att om det finns en solförmörkelse (eller månförmörkelse ), så kommer en nymåne efter en saros att äga rum vid samma nod av månens omloppsbana, och under dessa omständigheter kan en annan förmörkelse inträffa.

Historia

Den tidigaste upptäckta historiska uppteckningen av vad som kallas saros är av kaldeiska (nybabyloniska) astronomer under de senaste århundradena f.Kr. Det var senare känt för Hipparchos , Plinius och Ptolemaios .

Namnet "saros" ( grekiska : σάρος ) applicerades på förmörkelsecykeln av Edmond Halley 1686, som tog det från Suda , ett bysantinskt lexikon från 1000-talet. Sudan säger, "[Saros är] ett mått och ett antal bland kaldeerna . För 120 saroi gör 2220 år (år av 12 månmånader) enligt kaldeernas beräkningar, om saros verkligen gör 222 månmånader, vilket är 18 år och 6 månader (dvs år med 12 månmånader)." Informationen i Suda i sin tur härleddes direkt eller på annat sätt från krönikan av Eusebius av Caesarea , ^{[ citat behövs ]} som citerade Berossus . ( Guillaume Le Gentil hävdade att Halleys användning var felaktig 1756, men namnet fortsätter att användas.) Det grekiska ordet kommer tydligen från det babyloniska ordet "sāru" som betyder siffran 3600 eller det grekiska verbet "saro" (σαρῶ) som betyder svep (himlen med serien av förmörkelser).

Antikythera Mechanism Saros cykel för förutsägelse av förmörkelser ΣΚΓ′, i den röda rektangeln, och betyder 223 månader. Skriven mellan 150 och 100 f.Kr

Saros-perioden på 223 månmånader (med grekiska siffror , ΣΚΓ′) finns i Antikythera Mechanisms användarmanual för detta instrument, gjord omkring 150 till 100 f.Kr. i Grekland, som ses på bilden. Detta nummer är en av få inskriptioner av mekanismen som är synliga med blotta ögat. Ovanför den är perioden för metonisk cykel och kallippisk cykel också synliga.

Beskrivning

Månförmörkelser som inträffar nära månens fallande nod ges udda sarosserienummer. Den första förmörkelsen i en sådan serie passerar genom den södra kanten av jordens skugga, och månens väg förskjuts norrut varje på varandra följande saros, medan månförmörkelser som inträffar nära månens stigande nod ges jämna sarosserienummer . Den första förmörkelsen i en sådan serie passerar genom den norra kanten av jordens skugga, och månens väg förskjuts söderut varje på varandra följande saros.

Saros, en period på 6585.3211 dagar (15 vanliga år + 3 skottår + 12.321 dagar, 14 vanliga år + 4 skottår + 11.321 dagar, eller 13 vanliga år + 5 skottår + 10.321 dagar), är användbar för att förutsäga tiderna där nästan identiska förmörkelser kommer att inträffa. Tre periodiciteter relaterade till månens omloppsbana, den synodiska månaden , den drakoniska månaden och den anomalistiska månaden sammanfaller nästan perfekt varje saros-cykel. För att en förmörkelse ska inträffa måste antingen månen vara belägen mellan jorden och solen (för en solförmörkelse ) eller så måste jorden vara belägen mellan solen och månen (för en månförmörkelse ). Detta kan bara hända när månen är ny respektive full , och upprepade förekomster av dessa månfaser är resultatet av sol- och månbanor som producerar månens synodiska period på 29,53059 dagar. Under de flesta fullmånar och nymånar faller dock skuggan av jorden eller månen norr eller söder om den andra kroppen. Förmörkelser inträffar när de tre kropparna bildar en nästan rak linje. Eftersom månens omloppsplan lutar mot jordens, uppstår detta tillstånd endast när en full- eller nymåne är nära eller i ekliptikplanet, det vill säga när månen är vid en av de två noderna (den stigande eller nedåtgående nod). Tidsperioden för två på varandra följande månpassage genom ekliptikplanet (återvänder till samma nod) kallas den drakoniska månaden , en period på 27,21222 dagar. Den tredimensionella geometrin för en förmörkelse, när ny- eller fullmånen är nära en av noderna, inträffar var femte eller sjätte månad när solen är i konjunktion eller opposition till månen och av en slump också nära en nod i månens bana kl. den tiden, eller två gånger per förmörkelseår . Två förmörkelser åtskilda av en saros har mycket liknande utseende och varaktighet på grund av att avståndet mellan jorden och månen är nästan detsamma för varje händelse: detta beror på att saros också är en heltalsmultipel av den anomalistiska månaden på 27,5545 dagar, perioden av månens excentricitet.

Visualisering av en period av en saros-cykel i 3D.

Efter en saros kommer månen att ha fullbordat ungefär ett helt antal synodiska, drakoniska och anomalistiska perioder (223, 242 och 239) och jord-sol-måne-geometrin kommer att vara nästan identisk: månen kommer att ha samma fas och vara i samma nod och på samma avstånd från jorden. Dessutom, eftersom saros är nära 18 år i längd (cirka 11 dagar längre), kommer jorden att vara nästan på samma avstånd från solen och lutas mot den i nästan samma orientering (samma säsong). Med tanke på datumet för en förmörkelse, en saros senare kan en nästan identisk förmörkelse förutsägas. Under denna 18-årsperiod äger ett 40-tal andra sol- och månförmörkelser rum, men med en något annorlunda geometri. En saros som motsvarar 18,03 år är inte lika med ett perfekt heltal av månbanor (jordens varv med avseende på fixstjärnorna på 27,32166 dagar siderisk månad ), även om den relativa geometrin för jord–sol–månsystemet kommer att vara nästan identisk efter en saros, kommer månen att vara i en något annorlunda position med avseende på stjärnorna för varje förmörkelse i en saros-serie. Jord-månsystemets rotationsaxel uppvisar en precessionsperiod på 18,59992 år.

Saros är inte ett heltal av dagar, utan innehåller bråkdelen av + 1 ⁄ 3 av en dag. Således inträffar varje på varandra följande förmörkelse i en saros-serie ungefär åtta timmar senare på dagen. I fallet med en solförmörkelse betyder detta att siktområdet kommer att förskjutas västerut cirka 120°, eller cirka en tredjedel av jordens omkrets, och de två förmörkelserna kommer alltså inte att vara synliga från samma plats på jorden . I fallet med en månförmörkelse kan nästa förmörkelse fortfarande vara synlig från samma plats så länge som månen är ovanför horisonten. Med tre saros-förmörkelseintervall kommer den lokala tiden på dagen för en förmörkelse att vara nästan densamma. Detta tre saros-intervall (19 755,96 dagar) är känt som en trippel saros eller exeligmos ( grekiska : "hjulsväng").

Saros-serien

Solförmörkelser som inträffar nära månens fallande nod ges jämna sarosserienummer. Den första förmörkelsen i varje serie börjar vid jordens södra del och förmörkelsens väg skiftas norrut med varje på varandra följande saros, medan solförmörkelser som inträffar nära Månens stigande nod ges udda sarosserienummer . Den första förmörkelsen i varje serie börjar vid jordens norra del och förmörkelsens väg förskjuts söderut med varje på varandra följande saros.

Varje saros-serie börjar med en partiell förmörkelse (solen går först in i slutet av noden), och varje på varandra följande saros skiftas månens bana antingen norrut (när den är nära den fallande noden) eller söderut (när den är nära den stigande noden) p.g.a. det faktum att saros inte är ett exakt heltal av drakoniska månader (ungefär en timme kort). Vid någon tidpunkt är förmörkelser inte längre möjliga och serien avslutas (Sol lämnar början av noden). En godtycklig solsarosserie betecknades som solsarosserie 1 av kompilatorer av förmörkelsestatistik. Den här serien har avslutats, men förmörkelsen den 16 november 1990 f.Kr. ( Julianska kalendern ) är till exempel i solsaros serie 1. Det finns olika sarosserier för sol- och månförmörkelser. För månsarosserier tilldelades månförmörkelsen som inträffade 58,5 synodiska månader tidigare (23 februari 1994 f.Kr.) siffran 1. Om det finns en förmörkelse en inex (29 år minus cirka 20 dagar) efter en förmörkelse av en viss sarosserie så det är medlem i nästa serie. Till exempel är förmörkelsen den 26 oktober 1961 f. Kr åren efter 2000 f.Kr. (fram till den sista förmörkelsen med negativt sarostal 1367 f.Kr.). För solförmörkelser ges statistiken för den fullständiga saros-serien inom eran mellan 2000 f.Kr. och 3000 e.Kr. i denna artikels referenser. Det tar mellan 1226 och 1550 år för medlemmarna i en saros-serie att korsa jordens yta från norr till söder (eller vice versa). Dessa ytterligheter tillåter från 69 till 87 förmörkelser i varje serie (de flesta serier har 71 eller 72 förmörkelser). Från 39 till 59 (mest cirka 43) förmörkelser i en given serie kommer att vara centrala (det vill säga total, ringformig eller hybrid ringformig-total). Vid varje given tidpunkt kommer cirka 40 olika sarosserier att pågå.

Saros-serier är som nämnts numrerade efter typen av förmörkelse (mån eller sol). I serier med udda nummer (för solförmörkelser) är solen nära den stigande noden, medan den i serier med jämna nummer är nära den fallande noden (detta är omvänt för månförmörkelse saros-serien). Generellt bestämmer ordningen av dessa serier den tid då varje serie toppar, vilket motsvarar när en förmörkelse är närmast en av månens noder. För solförmörkelser är de 40 serierna numrerade mellan 117 och 156 aktiva (serie 117 kommer att avslutas 2054), medan det för månförmörkelser nu finns 41 aktiva sarosserier (dessa siffror kan härledas genom att räkna antalet förmörkelser listade över en 18-årsperiod (saros) från förmörkelsekatalogsidorna).

Exempel

Saros 131 datum för månförmörkelse
10 maj 1427 ( juliansk kalender )	Första penumbral (södra kanten av skuggan)
...6 mellanliggande penumbrala förmörkelser utelämnade...
25 juli 1553 (Juliansk kalender)	Första delen
...19 mellanliggande partiella förmörkelser utelämnade...
22 mars 1932 Final partiell	12:32 UT
2 april 1950 Första summan	20:44 UT
13 april 1968	04:47 UT
24 april 1986	12:43 UT
4 maj 2004	20:30 UT
16 maj 2022 Första centralen	04:11 UT
26 maj 2040	11:45 UT
6 juni 2058	19:14 UT
17 juni 2076 Central	02:37 UT
...6 mellanliggande totala förmörkelser utelämnade...
3 september 2202 Sista totalt	05:59 UT
13 september 2220	Första delen
...18 mellanliggande partiella förmörkelser utelämnade...
9 april 2563	Sista partiella umbral
...7 mellanliggande penumbrala förmörkelser utelämnade...
7 juli 2707	Sista penumbral (skuggans norra kant)

Som ett exempel på en enstaka sarosserie ger denna tabell datumen för några av de 72 månförmörkelserna för sarosserien 131. Denna förmörkelseserie började år 1427 e.Kr. med en partiell förmörkelse vid den södra kanten av jordens skugga när månen var nära till sin nedåtgående nod. I varje på varandra följande saros förskjuts Månens omloppsbana norrut i förhållande till jordens skugga, där den första totala förmörkelsen inträffade 1950. Under de följande 252 åren inträffar totala förmörkelser, med den centrala förmörkelsen 2078. Den första partiella förmörkelsen efter detta kommer att inträffa år 2220, och den sista partiella förmörkelsen av serien kommer att inträffa 2707. Den totala livslängden för månsaros serie 131 är 1280 år. Solar saros 138 interfolierar med denna lunar saros med en händelse som inträffar vart 9:e år och 5 dagar omväxlande mellan varje saros-serie.

På grund av + 1 ⁄ 3 bråkdelen av dagar i en saros, kommer synligheten för varje förmörkelse att skilja sig åt för en observatör på en given plats. För lunar saros-serien 131 hade den första totala förmörkelsen 1950 sin bästa synlighet för tittare i Östeuropa och Mellanöstern eftersom mitten av förmörkelsen var klockan 20:44 UT. Följande förmörkelse i serien inträffade cirka 8 timmar senare på dagen med mittförmörkelse vid 4:47 UT, och sågs bäst från Nordamerika och Sydamerika. Den tredje totala förmörkelsen inträffade cirka 8 timmar senare på dagen än den andra förmörkelsen med mittförmörkelse klockan 12:43 UT, och hade sin bästa synlighet för tittare i västra Stilla havet, Östasien, Australien och Nya Zeeland. Denna cykel av synlighet upprepas från början till slutet av serien, med mindre variationer. Solar saros 138 interfolierar med denna lunar saros med en händelse som inträffar vart 9:e år och 5 dagar omväxlande mellan varje saros-serie.

För ett liknande exempel för sol saros se solar saros 136 .

Förhållandet mellan lunar och solar saros (sar)

Efter en given mån- eller solförmörkelse, efter 9 år och 5 + 1 ⁄ 2 dagar (en halv saros, eller sar) inträffar en månförmörkelse som är mån istället för sol, eller vice versa, med liknande egenskaper.

Till exempel, om månens penumbra delvis täcker jordens södra lem under en solförmörkelse, 9 år och 5 + 1 ⁄ 2 dagar senare kommer en månförmörkelse att inträffa där månen delvis täcks av den södra delen av jordens penumbra . Likaså, 9 år och 5 + 1 ⁄ 2 dagar efter en total solförmörkelse eller en ringformig solförmörkelse inträffar, kommer också en total månförmörkelse att inträffa. Denna 9-årsperiod kallas en sar . 111 + 1⁄2 . Det inkluderar synodiska månader, eller 111 synodiska månader plus en fjorton dagar De två veckorna står för växlingen mellan sol- och månförmörkelse. För ett visuellt exempel se detta diagram (varje rad är en sar från varandra).

Se även

Bibliografi

Jean Meeus och Hermann Mucke (1983) Canon of Lunar Eclipses . Astronomisches Büro, Wien
Theodor von Oppolzer (1887). Canon der Finsternisse . Wien
Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels , Willmann-Bell, Inc., 1997 (Kapitel 9, s. 51, Tabell 9. En del periodiciteter för förmörkelse)