Fenomene astronomice observabile

Fenomenele astronomice pe care le observăm de pe Pământ depind de mișcarea și poziția Pământului, Lunii și Soarelui. Rotația Terrei explică alternanța dintre zi și noapte; înclinarea axei și revoluția explică schimbarea duratei zilei și anotimpurile. În jurul echinocțiilor din martie și septembrie, ziua și noaptea au durate apropiate. La solstițiul din iunie, ziua este cea mai lungă în emisfera nordică; la cel din decembrie, cea mai scurtă.

Fazele Lunii formează un ciclu de aproximativ 29,5 zile. O eclipsă de Soare este posibilă numai la Lună nouă, iar o eclipsă de Lună numai la Lună plină; orbita Lunii este înclinată și de aceea nu apar eclipse în fiecare lună. Mareele sunt ridicări și coborâri periodice ale nivelului mării, produse în principal de atracția gravitațională a Lunii, cu contribuția Soarelui. În zonele polare, înclinarea axei face posibilă ziua polară și noaptea polară.

Un calendar de observații distinge între fenomen periodic și eveniment rar într-un anumit loc: fazele Lunii revin lunar, dar o eclipsă totală de Soare vizibilă din aceeași localitate este mult mai rară. Datele exacte ale solstițiilor și echinocțiilor variază ușor între ani și în funcție de fusul orar.

La echinocțiu, centrul aparent al Soarelui traversează Ecuatorul ceresc, iar limita dintre emisfera luminată și cea întunecată (terminatorul) trece prin poli: ziua și noaptea au durate apropiate pe tot globul. La solstițiu, declinația solară atinge una dintre valorile extreme, aproape ±23,4°. Dincolo de cercurile polare, aflate la aproximativ 66,6° latitudine, această geometrie ține Soarele deasupra sau sub orizont pentru cel puțin 24 de ore; la poli, ziua polară și noaptea polară durează aproximativ câte jumătate de an și apar în opoziție: când la un pol este zi polară, la celălalt este noapte polară.

Mareele maxime, numite maree de sizigii, apar când Soarele, Pământul și Luna sunt aproximativ aliniate; la pătrar, contribuțiile se compensează parțial și apar maree de cuadratură cu amplitudine mai mică. Eclipsele se produc numai când Luna nouă sau plină se află lângă unul dintre cele două noduri ale orbitei sale. Se deosebesc eclipsele de Soare (totale, inelare, parțiale) și cele de Lună (totale, parțiale, de penumbră). Fenomenele periodice pot fi prezise: calendarele astronomice dau momentele echinocțiilor, solstițiilor, fazelor Lunii și eclipselor cu mulți ani înainte.

Exemplu rezolvat 1 — câte Luni pline are un an. Anul tropic are 365,24 zile, iar lunația 29,53 zile. Raportul $365,24/29,53\approx 12,37$ arată că într-un an se produc 12 lunații întregi și încă o treime de lunație. De aceea, în unii ani sunt 13 Luni pline, iar un an cu 12 luni calendaristice nu coincide exact cu 12 cicluri ale Lunii.

Exemplu rezolvat 2 — ciclul Saros. Eclipsele se repetă în serii: 223 de lunații durează $223\cdot 29,5306\approx 6585,32$ zile, adică 18 ani, 10 sau 11 zile și aproximativ 8 ore. Eclipsa totală din 11 august 1999 se repetă astfel la 21 august 2017 (aceeași serie Saros, numărul 145, conform catalogului NASA). Cele 0,32 zile suplimentare înseamnă o rotație a Pământului cu $0,32\cdot 360^{\circ }\approx 115^{\circ }$: de aceea umbra a trecut în 1999 peste Europa și Asia, iar în 2017 peste America de Nord.

Exemplu real analizat. În România, în jurul solstițiului din iunie, durata zilei este mai mare decât în jurul solstițiului din decembrie. La aceeași dată, în Antarctica poate fi noapte polară, fiindcă emisfera sudică este înclinată departe de Soare. Această comparație simultană între locuri verifică explicația prin înclinarea axei.

Exemplu rezolvat 3 — intervalul dintre fazele principale. Lunația de 29,53 zile cuprinde patru faze principale: Lună nouă, primul pătrar, Lună plină și ultimul pătrar. Între două faze succesive trec $29,53/4\approx 7,4$ zile, de aceea săptămâna de 7 zile se apropie de un sfert de lunație. Dacă Luna nouă este pe 1 a lunii, primul pătrar urmează în jurul zilei de 8–9, Luna plină în jurul zilei de 16, iar ultimul pătrar în jurul zilei de 23.

Observarea sistematică a acestor fenomene face parte din metoda geografică: se notează data și locul, se compară cu calendarul astronomic și se distinge un fenomen periodic (fazele Lunii, anotimpurile) de unul rar, vizibil într-un anumit loc doar o dată la zeci sau sute de ani.

Greșeli frecvente

• Greșit: Fazele Lunii apar fiindcă Pământul îi acoperă periodic suprafața cu umbra sa.
  Corect: Fazele arată porțiuni diferite ale emisferei lunare luminate de Soare; umbra Pământului intervine la eclipsa de Lună.
• Greșit: O eclipsă de Soare are loc la fiecare Lună nouă.
  Corect: Este necesară alinierea corespunzătoare a planurilor orbitale.
• Greșit: Ziua polară există simultan la ambii poli.
  Corect: Când la un pol este zi polară, la celălalt este noapte polară.

Înainte și după