การพยากรณ์สุริยุปราคา
แผนภาพทางขวาแสดงให้เห็นการเรียงตัวกันของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และโลก ระหว่างการเกิดสุริยุปราคา บริเวณสีเทาเข้มใต้ดวงจันทร์คือเขตเงามืด ซึ่งดวงอาทิตย์จะถูกดวงจันทร์บดบังไปทั้งดวง บริเวณเล็ก ๆ ที่เงามืดทาบกับผิวโลกคือจุดที่สามารถมองเห็นสุริยุปราคาเต็มดวงได้ บริเวณสีเทาอ่อนที่กว้างกว่าคือเขตเงามัว ซึ่งจะสังเกตเห็นสุริยุปราคาบางส่วน
ระนาบวงโคจรของดวงจันทร์เอียงทำมุมประมาณ 5 องศา กับระนาบวงโคจรโลกรอบดวงอาทิตย์ ด้วยเหตุนี้ ในเวลาที่ดวงจันทร์โคจรมาที่ตำแหน่งจันทร์ดับ ส่วนใหญ่มันจะผ่านไปทางด้านเหนือหรือด้านใต้ของดวงอาทิตย์โดยเงาของดวงจันทร์ไม่สัมผัสผิวโลก จึงไม่เกิดสุริยุปราคา สุริยุปราคาจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อจันทร์ดับเกิดในช่วงที่ดวงจันทร์เคลื่อนมาอยู่บริเวณใกล้จุดตัดของระนาบวงโคจรทั้งสอง
วงโคจรของดวงจันทร์เป็นรูปวงรี ทำให้ระยะห่างระหว่างดวงจันทร์กับโลกแปรผันได้ประมาณ 6 เปอร์เซ็นต์จากค่าเฉลี่ย เพราะฉะนั้น ขนาดปรากฏของดวงจันทร์จึงแปรผันไปตามระยะห่างซึ่งส่งผลต่อการเกิดสุริยุปราคา ขนาดเฉลี่ยของดวงจันทร์เมื่อมองจากโลกมีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์เล็กน้อย ทำให้สุริยุปราคาส่วนใหญ่เป็นแบบวงแหวน แต่หากในวันที่เกิดสุริยุปราคานั้น ดวงจันทร์โคจรมาอยู่บริเวณจุดใกล้โลกที่สุด ก็จะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง ส่วนวงโคจรของโลกก็เป็นวงรีเช่นกัน ระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกก็แปรผันไปในรอบปี แต่ส่งผลไม่มากนักต่อการเกิดสุริยุปราคา
ดวงจันทร์โคจรรอบโลกใช้เวลาประมาณ 27.3 วัน เมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิงคงที่ เรียกว่าเดือนดาราคติ (sidereal month) แต่โลกก็โคจรรอบดวงอาทิตย์ในทิศทางเดียวกัน ทำให้ระยะเวลาจากจันทร์เพ็ญถึงจันทร์เพ็ญอีกครั้งหนึ่งกินเวลานานกว่านั้น คือ ประมาณ 29.6 วัน เรียกว่า เดือนจันทรคติ (lunar month) หรือเดือนดิถี (synodic month)
การนับเวลาที่ดวงจันทร์โคจรผ่านจุดโหนดขึ้น (ascending node) ซึ่งเป็นจุดที่ดวงจันทร์เคลื่อนที่จากใต้ระนาบสุริยวิถีขึ้นไปทางเหนือครบหนึ่งรอบก็เป็นการนับเดือนอีกวิธีหนึ่งเช่นกัน เดือนแบบนี้สั้นกว่าแบบแรกเล็กน้อย เนื่องจากจุดโหนดเคลื่อนที่ถอยหลังโดยเกิดจากอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ด้วยคาบ 18.6 ปี เรียกเดือนแบบนี้ว่า เดือนราหู (draconic month)
เดือนอีกแบบหนึ่งนับจากที่ดวงจันทร์โคจรผ่านจุดใกล้โลกที่สุด 2 ครั้งติดกัน เรียกว่า เดือนจุดใกล้ (anomalistic month) มีค่าไม่เท่ากับเดือนดาราคติ เนื่องจากวงโคจรของดวงจันทร์ส่ายไปโดยรอบด้วยคาบประมาณ 9 ปี
ความถี่
แสงอาทิตย์ที่ลอดผ่านช่องว่างระหว่างใบไม้ลงไปตกบนพื้นขณะเกิดสุริยุปราคาบางส่วน
วงโคจรของดวงจันทร์ตัดกับสุริยวิถี 2 จุด ซึ่งห่างกัน 180 องศา ดังนั้น ดวงจันทร์ในวันจันทร์ดับจะอยู่บริเวณจุดนี้ปีละ 2 ช่วง ห่างกัน 6 เดือน ทำให้เกิดสุริยุปราคาอย่างน้อยปีละ 2 ครั้ง บางครั้งเกิดจันทร์ดับ 2 ครั้งติดกันใกล้ ๆ กับจุดโหนด ส่งผลให้บางปีสามารถเกิดสุริยุปราคาได้มากถึง 5 ครั้ง อย่างไรก็ตาม เงามืดของดวงจันทร์มักจะทอดเลยออกไปทางเหนือหรือใต้ของโลกโดยไม่สัมผัสผิวโลก จึงเกิดเป็นสุริยุปราคาบางส่วนเท่านั้น นอกจากนี้ เงามืดอาจสัมผัสผิวโลกในที่ห่างไกลบริเวณใกล้ขั้วโลกอย่างอาร์กติก และทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งยากต่อการเดินทางไปสังเกตการณ์
ระยะเวลา
สุริยุปราคาเต็มดวงจะเกิดในเวลาสั้น ๆ เนื่องจากดวงจันทร์โคจรรอบโลกอย่างรวดเร็ว ในขณะที่โลกก็โคจรไปรอบดวงอาทิตย์ด้วยเช่นกัน ทำให้เงามืดที่ตกบริเวณโลกเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจากตะวันตกไปตะวันออกในระยะเวลาสั้น ๆ
หากสุริยุปราคาเกิดขึ้นเมื่อดวงจันทร์โคจรอยู่ใกล้ตำแหน่ง perigee มาก ๆ จะทำให้สุริยุปราคาเต็มดวงสามารถสังเกตได้ในบริเวณกว้าง ประมาณ 250 กิโลเมตร และเวลาในการเกิดนั้นอาจนานประมาณ 7 นาที
สุริยุปราคาบางส่วน ซึ่งเกิดจากเงามัวของดวงจันทร์นั้นสามารถเกิดได้ในบริเวณกว้างกว่าสุริยุปราคาเต็มดวงมาก
สุริยุปราคาในประวัติศาสตร์
บันทึกในประวัติศาสตร์เล่าถึงสงครามกับปรากฏการณ์อุปราคาที่เลื่องลือที่สุด คือ เมื่อครั้งเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง วันที่ 28 พฤษภาคม ก่อน พ.ศ. 41 ปี[5] ท้องฟ้าสว่างไสวในตอนกลางวันกลายเป็นกลางคืนไปชั่วขณะหนึ่ง เป็นเหตุให้สงครามเปอร์เซียที่นานยืดเยื้อถึง 6 ปี ระหว่างชาวลิเดียกับชาวเมเดสยุติลงได้ด้วยการเจรจาสันติภาพ และผูกสัมพันธ์ด้วยการแต่งงานกัน 2 คู่ ทั้งนี้ด้วยความยำเกรงในอำนาจสิ่งศักดิ์สิทธิ์ที่แสดงอิทธิฤทธิ์ในบัดดล ในครั้งนั้นเธลีส (Thales) นักดาราศาสตร์และนักปรัชญาชาวกรีกได้ทำนายการเกิดสุริยุปราคาไว้ก่อนแล้ว แต่ทั้งสองชนชาติอาจไม่รู้ถึงการทำนายนั้น
พระเจ้าหลุยส์ จักรพรรดิผู้ยิ่งใหญ่แห่งดินแดนยุโรปครั้งนั้น ถึงกับพิศวงงงงวยกับปรากฏการณ์ฟากฟ้าที่ดวงอาทิตย์มืดหมดดวงนานถึง 5 นาที ในวันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ. 1383[6] แล้วพระองค์ก็สิ้นพระชนม์ เล่ากันว่าคงเป็นเพราะความตกใจ หลังจากนั้นเกิดศึกแย่งชิงบัลลังก์ยาวนานถึง 3 ปี มายุติลงด้วยสนธิสัญญาแวร์เดิง (Treaty of Verdun) ซึ่งแบ่งยุโรปออกเป็นดินแดน 3 ประเทศ ที่รู้จักกันทุกวันนี้คือ ฝรั่งเศส เยอรมัน และอิตาลี
การสังเกตสุริยุปราคา
ภาพจำลองแสดงการเคลื่อนที่ของเงาดวงจันทร์ขณะเกิดสุริยุปราคาเมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2552 เห็นได้ในเอเชียและมหาสมุทรแปซิฟิก ตรงกลางคือเงามืด ที่ใหญ่กว่าคือเงามัว
การมองดวงอาทิตย์ด้วยตาเปล่าไม่ว่าจะมองในเวลาใดก็ตามส่งผลเสียต่อดวงตา แม้แต่มองดวงอาทิตย์ขณะเกิดสุริยุปราคา แต่สุริยุปราคาก็เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่น่าสนใจและศึกษาอย่างมาก การใช้อุปกรณ์ช่วยในการมอง เช่นกล้องสองตาหรือกล้องโทรทรรศน์ ก็ยิ่งทำให้เป็นอันตรายมากยิ่งขึ้นไปอีก
ดังนั้นการดูดวงอาทิตย์จึงต้องอาศัยอุปกรณ์ช่วยกรองรังสีบางชนิดที่จะเข้าสู่ดวงตา การใช้แว่นกันแดดในการมองเป็นวิธีการที่ไม่ถูกต้อง เพราะไม่สามารถป้องกันสิ่งที่เป็นอันตราย รวมทั้งรังสีอินฟราเรดที่มองไม่เห็นซึ่งจะเป็นอันตรายต่อเรตินาได้ การสังเกตจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ทำมาโดยเฉพาะ จึงจะสามารถมองดูดวงอาทิตย์ได้ตรง ๆ
การสังเกตที่ปลอดภัยมากที่สุด คือการฉายแสงจากดวงอาทิตย์ผ่านอุปกรณ์อื่น เช่น กล้องสองตา หรือกล้องโทรทรรศน์ แล้วใช้กระดาษสีขาวมารองรับแสงนั้น จากนั้นมองภาพจากกระดาษที่รับแสง แต่การทำเช่นนี้ต้องมั่นใจว่าไม่มีใครมองผ่านอุปกรณ์นั้นโดยตรง ไม่เช่นนั้นจะทำอันตรายต่อดวงตาของคนนั้นอย่างมาก โดยเฉพาะถ้ามีเด็กอยู่บริเวณนั้นต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ
อย่างไรก็ตาม สามารถดูดวงอาทิตย์ด้วยตาเปล่าโดยตรงได้เฉพาะในช่วงที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้น นอกจากจะไม่เป็นอันตรายแล้ว สุริยุปราคาเต็มดวงยังสวยงามอีกด้วย ขณะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงจะเห็นบรรยากาศชั้นโคโรนาแผ่ไปรอบดวงอาทิตย์ บางครั้งอาจเห็นโครโมสเฟียร์ (chromosphere) และเปลวสุริยะ (prominence) ที่พุ่งออกมาจากขอบดวงอาทิตย์ ซึ่งปกติจะไม่สามารถมองเห็นได้ แต่ควรหยุดดูดวงอาทิตย์ก่อนที่จะสิ้นสุดสุริยุปราคาเต็มดวงเล็กน้อย
ประโยชน์ของการสังเกตสุริยุปราคา
นักดาราศาสตร์ใช้การเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงในการสังเกตบรรยากาศชั้นโคโรนาของดวงอาทิตย์ ซึ่งตามปกติจะถูกแสงที่สว่างจ้าของบรรยากาศชั้นโฟโตสเฟียร์กลบจนไม่สามารถมองเห็นได้
สุริยุปราคามีระยะเวลา หรือวงรอบของการเกิดที่แน่นอน ทำให้สามารถทำนายการเกิดสุริยุปราคาครั้งต่อไปได้โดยการคำนวณอย่างง่าย ๆ จากความเร็วในการเคลื่อนที่ไปรอบดวงอาทิตย์ เปรียบเทียบตำแหน่งกับการที่ดวงจันทร์หมุนรอบโลก
