ساروس

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
فارسیEnglish
چگونگی رخ دادن گرفتگی‌های متعلق به دنباله ساروس شماره ۱۴۵ (برای مشاهدهٔ پویانمایی بر روی تصویر کلیک نمائید)

ساروس در اخترشناسی به دوره‌ای گفته می‌شود که برای پیشگویی زمان خورشیدگرفتگی و ماه‌گرفتگی استفاده می‌شود.

ساروس دوری به مدت ۲۲۳ ماه قمری است. یک ساروس برابر است با ۱۸ سال خورشیدی و ۱۱ روز و ۸ ساعت. اگر سال کبیسه باشد، این دوره برابر با ۱۸ سال و ۱۰ روز و ۸ ساعت می‌شود.

دوره ساروس (Saros period)[ویرایش]

دورهٔ ساروس، دوره‌ای زمانی است با چرخه‌ای حدود ۱۸ سال و ۱۱ روز و ۸ ساعت (تقریباً" ۶۵۸۵ و یک سوم روز) که می‌تواند برای پیش بینی گرفتگی خورشید و گرفتگی ماه استفاده شود. بعد از گذشت ۱۸ سال از یک کسوف یا خسوف، مکان نقاط گره‌ای مدار ماه به جای قبلی خود بر گشته، ماه و خورشید و زمین تقریباً" دوباره به حالت قبلی برمی گردند و کسوف یا خسوفی شبیه همان کسوف یا خسوف قبلی (از لحاظ مکان وقوع، زمان وقوع، شکل گرفتگی و اندازه گرفتگی) روی می‌دهد. گفته می‌شود این گرفتهای مشابه تشکیل یک دنباله می‌دهند. هر دنباله ساروسی دارای یک شماره اختصاصی می‌باشد.

تاریخچه[ویرایش]

ساروس را از روزگاران باستان می‌شناختند و بابلی‌های قدیم برای پیشگویی گرفتها از آن بهره می‌گرفتند.

واژه سومری/بابلی «سار» یکی از یکاهای اندازه‌گیری بود و ارزش عددی آن ظاهراً ۳۶۰۰ بوده‌است.

این ارتباط اولین بار توسط کلدانی‌ها یا منجمین بابلی چندین قرن قبل از میلاد مسیح کشف شد. بعدها این ارتباط به دست منجمین یونانی و رومی و مسلمان رسید. ساروس اولین بار توسط ادموند هالی در سال ۱۶۹۱ به چرخهٔ کسوفها اطلاق شد، که آن را از یک دائرةالمعارف بیزانسی در قرن ۱۱ گرفته بود. واژه سومری/بابلی «سار» یکی از یکاهای اندازه‌گیری بود و ارزش عددی آن ظاهراً ۳۶۰۰ بوده‌است. در بعضی منابع نیز کلمه ساروس به معنای تکرار آمده‌است.

پیشبینی زمان گرفتگی‌ها[ویرایش]

با توجه به تطابق‌های زیر می‌توان زمان رخ دادن گرفتگی‌ها را پیش بینی کرد:

  1. ۲۲۳ ماه هلالی (سینودیکی)=۶۵۸۵٫۳۲ روز که در آن، ماه هلالی: فاصله زمانی بین دو ماه بدر متوالی برابر با ۲۹ روز و۱۲ ساعت و ۴۴ دقیقه
  2. ۲۴۲ ماه گرهی=۶۵۸۵٫۳۶ روز که در آن، ماه گرهی: فاصله زمانی بین دو عبور ماه از یک گره برابر با ۲۷ روز و۵ ساعت و۶ دقیقه
  3. ۲۳۹ ماه آنومالی=۶۵۸۵٫۵۴ روز که در آن، ماه آنومالی: فاصله زمانی بین دو عبور متوالی ماه از نقطه اوج (یا حضیض) مداریش برابر با ۲۷ روز و۱۳ساعت و۱۹ دقیقه
  4. ۱۹ سال گرفتگی=۶۵۸۵٫۷۸ روز که در آن، سال گرفتگی: دوبرابر فاصله زمانی بین دو فصل گرفتگی متوالی

در نتیجه تطابق مورد اول ومورد دوم، هر گرفتگی به فاصله ۶۵۸۵٫۵ روز(۱۸ سال ۱۱ روز و۸ ساعت که البته با توجه به وجود سال‌های کبیسه می‌تواند ۱۸ سال و۱۰ روز و ۸ ساعت یا ۱۸ سال و۱۲ روز و۸ ساعت باشد) از گرفت قبلی رخ می‌دهد. بخاطر ۸ ساعت تاخیر (قسمت اعشار مورد اول) مکان رویت گرفتگی‌های متوالی (در هر دنباله ساروسی) به اندازه یک سوم چرخش روزانه زمین به سمت غرب جابجا می‌شوند. بنابراین بعد از گذشت ۳ دوره می‌توان منتظر وقوع یک گرفتگی در یک مکان مشخص از زمین بود. برای نمونه اگر امسال در یک منطقه یک گرفتگی خورشید رخ دهد در ۳ دوره یا حدود ۵۴ سال دیگر نیز یک گرفتگی مشابه در ایران رخ خواهد داد.

تطابق با مورد سوم نیز به این منجر می‌شود که در هر دنباله ساروس، بدنبال هر گرفت کلی یک گرفت کلی وبه دنبال هر گرفت طولانی یک گرفت طولانی دیگر رخ دهد الی آخر.

تفاوت مورد اول و مورد چهارم یعنی ۴۶/۰ نیز موجب انتقال مسیر گرفتگی به اندازه ۲ تا ۳ درجه به سمت شمال یا جنوب مسیر گرفتگی قبلی می‌شود. در نهایت، هر دوره ساروسی به سمت قطبها پیش رفته ودر آخر پایان می‌یابد. هر دوره ساروسی می‌تواند شامل ۴۳ خورشید گرفتگی و ۲۸ ماه گرفتگی باشد.

دنباله ساروسی[ویرایش]

یک دنباله ساروسی نوعی (که خود شامل چندین دوره ساروسی حدوداً" ۱۸ ساله‌است) برای خورشید گرفتگی، زمانی که ماه نو به اندازه ۱۹ درجه شرق یک گره باشد آغاز می‌شود. اگر اولین گرفتگی دنباله ساروسی، زمانی رخ دهد که ماه در گره نزولی باشد مخروط سایه ماه از فاصله ۳۵۰۰ کیلومتری پایین‌تر از زمین عبور خواهد کرد ویک گرفتگی جزیی از ناحیه قطب جنوب زمین مشاهده خواهد شد. در گرفتگی بعدی (متعلق به همین دنباله) مخروط سایه ماه در حدود ۳۰۰ کیلومتر به زمین نزدیک تر خواهد شد و گرفتگی با درصد بیشتری در ناحیه قطب جنوب والبته در عرض‌های بالایی تر مشاهده خواهد شد. بعد از گذشت ۱۰ یا ۱۱ دوره ساروسی (در حدود ۲۰۰ سال) اولین گرفتگی حلقوی در نزدیکی قطب جنوب زمین رخ خواهد داد. در طی ۹۵۰ سال بعدی یک گرفتگی حلقوی طی هر ۱۸٫۰۳۱(یک دوره ساروسی) رخ خواهد داد البته هربار به اندازه ۳۰۰ کیلومتر در عرض‌های جغرافیایی بالاتر زمین رخ خواهد داد. در نیمه راه این دنباله ساروسی، گرفتگی‌های طولانی مدت در منطقه نزدیک استوای زمین رخ خواهد داد. سپس آخرین گرفتگی حلقوی این دنباله ساروسی در نزدیکی قطب شمال زمین به وقوع خواهد پیوست. تقریباً" ۱۰ گرفتگی بعدی دنباله بصورت جزیی بوده و هر بار نیز مقدار گرفتگی بتدریج کمتر خواهد شد. در انتها، دنباله بعد از گذشت ۱۲ (یا بیشتر) قرن بعد از شروع از ناحیه جنوب زمین در ناحیه شمال زمین به آخر خواهد رسید. بدلیل بیضوی بودن مدار زمین و ماه طول و تعداد گرفتگی‌های هر دنباله ثابت نیست. طول یک دنباله ساروسی می‌تواند بین ۱۲۲۶ تا ۱۵۵۰ سال متغیر باشد و تعداد گرفتگی‌ها در هر دنباله نیز می‌تواند بین ۶۹ تا ۸۷ باشد که از میان آنها ۴۰ تا ۶۰ مورد مرکزی هستند (یعنی گرفتگی کلی یا حلقوی).

گرفتگی‌های دنباله‌هایی که در نزدیکی گره صعودی ماه رخ می‌دهند بعد از آغاز دنباله در ناحیه قطب شمال زمین، به تدریج به سمت نواحی جنوبی تر جابجا می‌شوند ودر انتها در ناحیه قطب جنوب خاتمه پیدا می‌کنند.

دنباله‌هایی که در نزدیکی گره صعودی ماه رخ می‌دهند دارای شماره فرد و گرفتگی‌هایی که در نزدیکی گره نزولی ماه رخ می‌دهند دارای شماره زوج هستند. روش شماره بندی دنباله ساروس‌ها اولین بار توسط ستاره‌شناس آلمانی وان دن برگ در سال ۱۹۵۵ در یک کتاب معرفی شده‌است. او شماره یک را به یک زوج دنباله گرفتگی خورشید و ماه که در هزاره دوم قبل از میلاد در جریان بودند اختصاص داد. با توجه به اینکه شماره دنباله ساروس‌ها به زمان آغاز یا انتهای دوره‌ها بستگی ندارد درک شماره بندی‌ها دشوار است. شماره بندی براساس زمانی که دنباله ساروسی به بیشینه خود می‌رسد انجام می‌شود. منظور از بیشینه زمانی است که مخروط سایه در نزدیکترین فاصله از مرکز زمین باشد.

از آنجاییکه ۲ تا ۵ خورشید گرفتگی در هرسال رخ می‌دهد در هرزمان بطور میانگین ۴۰ دنباله ساروسی در جریان وفعال است برای مثال در نیمه آخر قرن بیستم ۴۱ دنباله ساروس در جریان بوده که ۲۹ تای آنها خورشید گرفتگی مرکزی (حلقوی وکلی) داشته‌اند. با به آخر رسیدن دنباله ساروس‌ها، دوره‌های جدید آغاز می‌شوند.

دنباله‌های ساروس ماه گرفتگی نیز مانند دنباله ساروسی خورشید گرفتگی می‌باشند. با این تفاوت که ماه گرفتگی‌هایی که در نزدیکی گره صعودی ماه رخ می‌دهند با شماره‌های زوج و آنهایی که در نزدیکی گره نزولی ماه رخ می‌دهند با اعداد فرد شماره گذاری می‌شوند. اولین پیش بینی گرفتگی در تاریخ به تالس میلتوس نسبت داده شده‌است. ظاهراً"او برای اولین بار در سال۵۸۵ قبل از میلاد یک گرفتگی خورشید را قبل از غروب خورشید پیش بینی کرده بوده‌است.

دوره اینکس[ویرایش]

علاوه بر دنباله ساروسی یک دوره دیگر نیز برای گرفتگی‌ها تعریف شده که دوره اینکس(Inex) نامیده می‌شود. دوره‌ای با طول زمانی ۳۵۸ ماه هلالی(۲۹ سال منهای حدود ۲۰ روز یا تقریباً"۱۰۷۵۲ روز). از آنجاییکه این دوره بیان کننده فاصله زمانی بین دنباله ساروس‌های شماره گذاری شده متوالی است شناخت آن سودمند است.

منابع[ویرایش]

  • ^ ویکی‌پدیای انگلیسی، نسخهٔ ۹ مارس ۲۰۰۷.
  • جعفری، عباس، فرهنگ بزرگ گیتاشناسی، تهران: چاپ دوم ۱۳۷۲، ص۲۰۲.

پیوند به بیرون[ویرایش]

The Saros (/ˈsɛərɒs/) is a period of approximately 223 synodic months (approximately 6585.3211 days, or 18 years, 11 days, 8 hours), that can be used to predict eclipses of the Sun and Moon. One saros period after an eclipse, the Sun, Earth, and Moon return to approximately the same relative geometry, a near straight line, and a nearly identical eclipse will occur, in what is referred to as an eclipse cycle. A sar is one half of a saros.[1]

A series of eclipses that are separated by one saros is called a saros series.

History

The earliest discovered historical record of what we call the saros is by Chaldean (neo-Babylonian) astronomers in the last several centuries BC.[2][3][4] It was later known to Hipparchus, Pliny[5] and Ptolemy.[6]

The name "saros" (Greek: σάρος) was applied to the eclipse cycle by Edmond Halley in 1691, who took it from the Suda, a Byzantine lexicon of the 11th century. The Suda says, "[The saros is] a measure and a number among Chaldeans. For 120 saroi make 2220 years (years of 12 lunar months) according to the Chaldeans' reckoning, if indeed the saros makes 222 lunar months, which are 18 years and 6 months (i.e. years of 12 lunar months)."[7] The information in the Suda in turn was derived directly or otherwise from the Chronicle of Eusebius of Caesarea,[citation needed] which quoted Berossus. (Guillaume Le Gentil claimed that Halley's usage was incorrect in 1756,[citation needed] but the name continues to be used.) The Greek word apparently comes from the Babylonian word "sāru" meaning the number 3600.[8]

According to Tony Freeth, in an article for Scientific American, mechanical calculation of the saros cycle is built into the Antikythera mechanism.[9]

Description

Lunar eclipses occurring near the Moon's ascending node are given odd saros series numbers. The first eclipse in such series passes through the southern edge of the Earth's shadow, and the Moon's path is shifted northward each successive saros.

The saros, a period of 6585.3211 days (14 common years + 4 leap years + 11.321 days, or 13 common years + 5 leap years + 10.321 days), is useful for predicting the times at which nearly identical eclipses will occur. Three periodicities related to lunar orbit, the synodic month, the draconic month, and the anomalistic month coincide almost perfectly each saros cycle. For an eclipse to occur, either the Moon must be located between the Earth and Sun (for a solar eclipse) or the Earth must be located between the Sun and Moon (for a lunar eclipse). This can happen only when the Moon is new or full, respectively, and repeat occurrences of these lunar phases result from solar and lunar orbits producing the Moon's synodic period of 29.53059 days. During most full and new moons, however, the shadow of the Earth or Moon falls to the north or south of the other body. Eclipses occur when the three bodies form a nearly straight line. Because the plane of the lunar orbit is inclined to that of the earth, this condition occurs only when a full or new Moon is near or in the ecliptic plane, that is when the moon is at one of the two nodes (the ascending or descending node). The period of time for two successive lunar passes through the ecliptic plane (returning to the same node) is termed the draconic month, a 27.21222 day period. The three-dimensional geometry of an eclipse, when the new or full moon is near one of the nodes, occurs every 5 or 6 months when the Sun is in conjunction or opposition to the Moon and coincidentally also near a node of the Moon's orbit at that time, or twice per eclipse year. Two Saros eclipses have the same appearance and duration due to the distance between the Earth and Moon being nearly the same for each event because the Saros eclipse cycle is also an integer of the anomalistic month, the period of the eccentricity of lunar orbit, 27.5545 days.

Visualization of a period of one Saros cycle in 3D.

After one saros, the Moon will have completed roughly an integer number of lunar orbit cycles and synodic, draconic, and anomalistic periods (241, 223, 242, and 239) and the Earth-Sun-Moon geometry will be nearly identical: the Moon will have the same phase and be at the same node and the same distance from the Earth. In addition, because the saros is close to 18 years in length (about 11 days longer), the earth will be nearly the same distance from the sun, and tilted to it in nearly the same orientation (same season).[10] Given the date of an eclipse, one saros later a nearly identical eclipse can be predicted. During this 18-year period, about 40 other solar and lunar eclipses take place, but with a somewhat different geometry. One saros equaling 18.03 years is not equal to a perfect integer number of lunar orbits (earth revolutions with respect to the fixed stars of 27.32166 days sidereal month), therefore, even though the relative geometry of the Earth–Sun–Moon system will be nearly identical after a saros, the Moon will be in a slightly different position with respect to the stars for each eclipse in a Saros series. The axis of rotation of the Earth–Moon system exhibits a precession period of 18.59992 years.

The saros is not an integer number of days, but contains the fraction of  13 of a day. Thus each successive eclipse in a saros series occurs about 8 hours later in the day. In the case of an eclipse of the Sun, this means that the region of visibility will shift westward about 120°, or about one third of the way around the globe, and the two eclipses will thus not be visible from the same place on Earth. In the case of an eclipse of the Moon, the next eclipse might still be visible from the same location as long as the Moon is above the horizon. Given three saros eclipse intervals, the local time of day of an eclipse will be nearly the same. This three saros interval (19,755.96 days) is known as a triple saros or exeligmos (Greek: "turn of the wheel") cycle.

Saros series

Solar eclipses occurring near the Moon's descending node are given even saros series numbers. The first eclipse of each series starts at the southern limb of the Earth and the eclipse's path is shifted northward with each successive saros.

Each saros series starts with a partial eclipse (Sun first enters the end of the node), and each successive saros the path of the Moon is shifted either northward (when near the descending node) or southward (when near the ascending node) due to the fact that the saros is not an exact integer of draconic months (about one hour short). At some point, eclipses are no longer possible and the series terminates (Sun leaves the beginning of the node). Arbitrary dates were established by compilers of eclipse statistics. These extreme dates are 2000 BCE and 3000 CE. Saros series, of course, went on before and will continue after these dates. Since the first eclipse of 2000 BCE was not the first in its saros, it is necessary to extend the saros series numbers backwards beyond 0 to negative numbers to accommodate eclipses occurring in the years following 2000 BCE. The saros -13 is the first saros to appear in these data. For solar eclipses the statistics for the complete saros series within the era between 2000 BCE and 3000 CE are given in this article's references.[11][12] It takes between 1226 and 1550 years for the members of a saros series to traverse the Earth's surface from north to south (or vice versa). These extremes allow from 69 to 87 eclipses in each series (most series have 71 or 72 eclipses). From 39 to 59 (mostly about 43) eclipses in a given series will be central (that is, total, annular, or hybrid annular-total). At any given time, approximately 40 different saros series will be in progress.

Saros series are numbered according to the type of eclipse (solar or lunar) and whether they occur at the Moon's ascending or descending node.[13][14] Odd numbers are used for solar eclipses occurring near the ascending node, whereas even numbers are given to descending node solar eclipses. For lunar eclipses, this numbering scheme is somewhat random. The ordering of these series is determined by the time at which each series peaks, which corresponds to when an eclipse is closest to one of the lunar nodes. For solar eclipses, the 40 series numbered between 117 and 156 are active, whereas for lunar eclipses, there are now 41 active saros series.[citation needed]

Example

Saros 138 lunar eclipse dates
May 10, 1427
(Julian calendar)
First penumbral
(southern edge of shadow)
...6 intervening penumbral eclipses omitted...
July 25, 1553
(Julian calendar)
First partial
...19 intervening partial eclipses omitted...
March 22, 1932
Final partial
12:32 UT
April 2, 1950
First total
20:44 UT Lunar eclipse chart close-1950Apr02.png
April 13, 1968 04:47 UT
April 24, 1986 12:43 UT
May 4, 2004 20:30 UT
May 16, 2022
First central
04:11 UT Lunar eclipse chart close-2022may16.png
May 26, 2040 11:45 UT
June 6, 2058 19:14 UT
June 17, 2076
Central
02:37 UT Lunar eclipse chart close-2076Jun17.png
...6 intervening total eclipses omitted...
September 3, 2202
Last total
05:59 UT
September 13, 2220
First partial
...18 intervening partial eclipses omitted...
April 9, 2563 Last partial umbral
...7 intervening penumbral eclipses omitted...
July 7, 2707 Last penumbral
(northern edge of shadow)

As an example of a single saros series, this table gives the dates of some of the 72 lunar eclipses for saros series 138. This eclipse series began in AD 1427 with a partial eclipse at the southern edge of the Earth's shadow when the Moon was close to its descending node. In each successive saros, the Moon's orbital path is shifted northward with respect to the Earth's shadow, with the first total eclipse occurring in 1950. For the following 252 years, total eclipses occur, with the central eclipse in 2078. The first partial eclipse after this will occur in the year 2220, and the final partial eclipse of the series will occur in 2707. The total lifetime of lunar saros series 138 is 1280 years.

Because of the  13 fraction of days in a saros, the visibility of each eclipse will differ for an observer at a given locale. For the lunar saros series 138, the first total eclipse of 1950 had its best visibility for viewers in Eastern Europe and the Middle East because mid-eclipse was at 20:44 UT. The following eclipse in the series occurred about 8 hours later in the day with mid-eclipse at 4:47 UT, and was best seen from North America and South America. The third total eclipse occurred about 8 hours later in the day than the second eclipse with mid-eclipse at 12:43 UT, and had its best visibility for viewers in the Western Pacific, East Asia, Australia and New Zealand. This cycle of visibility repeats from the start to the end of the series, with minor variations.

For a similar example for solar saros see solar saros 136.

Relationship between lunar and solar saros (sar)

After a given lunar or solar eclipse, after 9 years and 5.5 days (a half saros) an eclipse will occur that is lunar instead of solar, or vice versa, with similar properties.[15]

For example, if the moon's penumbra partially covers the southern limb of the earth during a solar eclipse, 9 years and 5.5 days later a lunar eclipse will occur in which the moon is partially covered by the southern limb of the earth's penumbra. Likewise, 9 years and 5.5 days after a total solar eclipse occurs, a total lunar eclipse will also occur. This 9-year period is referred to as a sar. It includes 111.5 synodic months, or 111 synodic months plus one fortnight. The fortnight accounts for the alternation between solar and lunar eclipse. For a visual example see this chart (each row is one sar apart).

See also

References

  1. ^ van Gent, Robert Harry (8 September 2003). "A Catalogue of Eclipse Cycles". 
  2. ^ Tablets 1414, 1415, 1416, 1417, 1419 of: T.G. Pinches, J.N. Strassmaier: Late Babylonian Astronomical and Related Texts. A.J. Sachs (ed.), Brown University Press 1955
  3. ^ A.J. Sachs & H. Hunger (1987..1996): Astronomical Diaries and Related Texts from Babylonia, Vol.I..III. Österreichischen Akademie der Wissenschaften. ibid. H. Hunger (2001) Vol. V: Lunar and Planetary Texts
  4. ^ P.J. Huber & S de Meis (2004): Babylonian Eclipse Observations from 750 BC to 1 BC, par. 1.1. IsIAO/Mimesis, Milano
  5. ^ Naturalis Historia II.10[56]
  6. ^ Almagest IV.2
  7. ^ The Suda entry is online here.
  8. ^ "saros". Encarta Dictionary. Microsoft. Archived from the original on Jun 8, 2009. 
  9. ^ Decoding an Ancient Computer, Scientific American, December 2009
  10. ^ Littmann, Mark; Fred Espenak; Ken Willcox (2008). Totality: Eclipses of the Sun. Oxford University Press. ISBN 0-19-953209-5. 
  11. ^ Meeus, Jean (2004). Ch. 18 "About Saros and Inex series" in: Mathematical Astronomy Morsels III. Willmann-Bell, Richmond VA, USA. 
  12. ^ Espenak, Fred; Jean Meeus (October 2006). "Five Millennium Canon of Solar Eclipses, Section 4 (NASA TP-2006-214141)" (PDF). NASA STI Program Office. Retrieved 2007-01-24. 
  13. ^ G. van den Bergh (1955). Periodicity and Variation of Solar (and Lunar) Eclipses (2 vols.). H.D. Tjeenk Willink & Zoon N.V., Haarlem. 
  14. ^ Bao-Lin Liu; Alan D. Fiala (1992). Canon of Lunar Eclipses, 1500 B.C. to A.D. 3000. Willmann-Bell, Richmond VA. 
  15. ^ Mathematical Astronomy Morsels, Jean Meeus, p.110, Chapter 18, The half-saros
  • Jean Meeus and Hermann Mucke (1983) Canon of Lunar Eclipses. Astronomisches Büro, Vienna
  • Theodor von Oppolzer (1887). Canon der Finsternisse. Vienna
  • Mathematical Astronomy Morsels, Jean Meeus, Willmann-Bell, Inc., 1997 (Chapter 9, p. 51, Table 9. A Some eclipse Periodicities)

External links