سالروز ولادت امام هادی سلام الله علیه مبارک باد.

کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست و چرا و چگونه اتفاق می‌افتد؟

کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست و چرا و چگونه اتفاق می‌افتد؟

کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست: به فرو رفتن زمین در سایه ماه، کسوف یا خورشیدگرفتگی می‌گوییم. سایه ماه زمانی روی زمین می‌افتد که زمین و ماه و خورشید موقتاً هم‌راستا شوند. هنگام وقوع کسوف، قرص ماه جلوی خورشید را می‌گیرد و سایه ماه روی بخشی از زمین می‌افتد؛ چنین وضعیتی را خورشیدگرفتگی یا کسوف می‌نامیم. کسوف (خورشیدگرفتگی) سه نوع است: کسوف جزئی، کسوف کامل و کسوف حلقوی. اگر از دید ما ساکنان زمین، قرص ماه کاملا قرص خورشید را بپوشاند، می‌گوییم کسوف کامل است. کسوف جزئی زمانی رخ می‌دهد که قرص ماه فقط بخشی از قرص خورشید را بپوشاند. اگر ماه در مدار گردش بیضی خود بدورِ زمین، نسبتا از زمین دور شده باشد و همزمان کسوف اتفاق بیفتد، قرص ماه می‌تواند کاملا جلوی قرص خورشید را بگیرد و لذا حاشیه‌های خورشید از پسِ قرص ماه بیرون می زند و می‌گوییم کسوف حلوقی است. در ادامه با جزئیات بیشتری توضیح می‌دهیم که کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست و چگونه اتفاق می‌افتد. همچنین به بررسی انواع کسوف (خورشیدگرفتگی) می‌پردازیم.


إِنَّ فِی اخْتِلافِ اللَّیْلِ وَالنَّهَارِ وَمَا خَلَقَ اللَّهُ فِی السَّمَاوَاتِ وَالأرْضِ لآیَاتٍ لِقَوْمٍ یَتَّقُونَ ﴿یونس:۶

به راستى در آمد و رفت‏ شب و روز و آنچه خدا در آسمانها و زمين آفريده براى مردمى كه پروا دارند دلايلى [آشكار] است (ترجمه مرحوم محمدمهدی فولادوند)


 

کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست و چرا و چگونه اتفاق می‌افتد؟

می‌دانیم که زمین دور خورشید در گردش است و ماه نیز حول زمین می‌گردد. وقتی ماه ضمن گردش در مدار خود از بین زمین و خورشید می‌گذرد و با آن‌ها هم‌راستا می‌شود، جلوی خورشید را می‌گیرد و طبیعتاً سایه‌ی ماه روی زمین می‌افتد. به چنین پدیده‌ای کسوف یا خورشیدگرفتی (Solar eclipse یا Occultation) می‌گوییم. کسوف زمانی رخ می‌دهد که اولا ماه کامل باشد و ثانیا زمین و ماه و خورشید در یک راستا باشند تا ساکنان بخشی از زمین که آن لحظه رو به خورشید و با خط فرضی مذکور هم‌راستا هستند، کسوف را کامل ببینند.

کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست و چرا و چگونه اتفاق می‌افتد؟

تصویر ۱. نحوه وقوع کسوف (خورشیدگرفتگی)، مأخذ عکس: رصدخانه ملی نجوم ژاپن (برای دیدن تصویر در اندازه اصلی روی آن کلیک کنید.)


حداکثر تعداد کسوف‌ در سال

در هر سال حداکثر ۵ کسوف ممکن است رخ دهد که البته وقوع پنج کسوف در سال بسیار نادر است. از هر نقطه‌ی زمین هر دو سال فقط یک کسوف کامل را می‌توان دید اما کسوف جزئی ممکن است چند بار اتفاق بیافتد. در کل، در سال ۲ تا ۵ کسوف برای ما ساکنان زمین رخ می‌دهد. اما چرا هر سال بیش از ۵ کسوف نمی‌تواند اتفاق بیفتد؟ علتش شکل مدار و نحوه‌ی گردش ماه حول زمین است. مدار گردش ماه دورِ زمین اولاَ بیضی است و ثانیاً ماه نسبت به صفحه‌ی مداری زمین یا همان دایره‌البروج، حدود ۵ درجه نوسان دارد.

موقعیت متغیر ماه نسبت به صفحه مداری زمین

تصویر ۲. منطقه سایه کامل و منطقه نیم‌سایه ماه: بخشی از زمین که در سایه کامل باشد، کسوف را کامل می‌بیند. اما اگر همه یا بخشی از زمین در نیم‌سایه ماه باشد، ساکنان آن بخش از زمین، به همان نسبت کسوف را جزئی می‌بینند. 


رابطه مدار گردش ماه با خورشیدگرفتگی

گفتیم که مدار گردش ماه به‌دورِ زمین دو ویژگی مهم دارد: یکی این‌که بیضی است و دیگر این‌که نسبت به صفحه‌ی مداری زمین حدود ۵ درجه نوسان دارد. بنا به دو عامل فوق، هر سال بیش از ۵ کسوف نمی‌تواند اتفاق بیفتد.

مدار ماه، صفحه‌ی مداری زمین را در دو نقطه موسوم به «گره» قطع می‌کند. یکی از ‌دو گره مذکور اصطلاحاً گره نزولی و دیگری گره صعودی است. وقتی ماه ضمن گردش در مدار خود به گره‌ نزولی می‌رسد، در جنوب صفحه‌ی مداری زمین و وقتی به گره صعودی می‌رسد، در شمال صفحه‌ی مداری زمین جای می‌گیرد.

رابطه فاصله‌ ماه با کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست؟

اگر ماه فقط کمی به زمین نزدیکتر بود و مدار گردش آن دور خورشید، گرد بود، از دید ساکنان زمین هر ماه یک کسوف رخ می‌داد. اما فاصله فعلی ماه از زمین باندازه‌ای نیست که با هر بار کامل شدن و عبور از میان خورشید و زمین با آن‌ها همراستا شود و بتواند جلوی خورشید را بگیرد.

هنگام وقوع کسوف هرگز نباید مستقیما به خورشید بنگرید، زیرا نور درخشان خورشید که از کناره‌های قرص ماه به اطراف فوران می‌کند ممکن است فورا به چشم‌های‌تان آسیب بزند.


انواع کسوف (خورشیدگرفتی)

بسته به موقعیت خورشید و ماه و زمین، کسوف از نظر ساکنان زمین ممکن است کامل یا جزئی باشد. بخشی از زمین که دقیقا روی خط مستقیم خورشید-ماه-زمین واقع شود، زیر سایه‌ی کامل ماه می‌رود. اما بخشی از زمین که اندکی از خط مستقیم خورشید-ماه-زمین دور باشد، زیر سایه‌ی کامل ماه جای نمی‌گیرد و تنها زیر نیم‌سایه ماه می‌رود و لذا کسوف را جزئی می‌بیند. ضمنا چون مدار گردش ماه حول زمین بیضی است، ماه گاهی از زمین دورتر و گاهی به زمین نزدیکتر می‌شود. اگر کسوف زمانی رخ دهد که ماه از زمین دور است، خورشیدگرفتگی حلقوی خواهدبود.

خورشیدگرفتگی یا کسوف ۳ نوع است:

  1. کامل (کلی)
  2. حلقوی
  3. جزئی
انواع خورشیدگرفتگی

تصویر ۳. انواع کسوف یا خورشیدگرفتگی (مأخذ عکس: رصدخانه ملی نجوم ژاپن)


۱. کسوف یا خورشیدگرفتگی کامل (کلی)

سایه ماه دو بخش دارد: یکی سایه‌ی کامل (umbra) که تماماً تاریک است و دقیقا نقطه‌ مخالف تابش نور خورشید است؛ و دیگری نیم‌سایه (penumbra) که اطراف سایه‌ی کامل تشکیل می‌شود و اصطلاحاً سایه‌روشن است.

خورشیدگرفتی کلی یا کامل زمانی رخ می‌دهد که ماه کاملا جلوی قرص خورشید را بگیرد. در کسوف کامل به باریک‌ترین بخش مسیر خورشیدگرفتی (یعنی جایی که خورشید کامل پوشیده شده و سایه تاریک ماه بر زمین افتاده است) منطقه کسوف کامل (zone of totality) می‌گوییم.

در کسوف کامل، خورشید مثل دایره‌ای تیره‌ به نظر می‌رسد و روشنایی شبح‌واری که همان تاج خورشیدی (solar corona) است، از اطراف قرص ماه بیرون می‌زند. علت مشاهده‌ی تاج خورشیدی، تابش نور خورشید به دره‌های موجود در کرانه‌های سطح ماه است. برخورد نور خورشید به دره‌های موجود در نواحی کرانه‌ی ماه و انعکاس آن به فضای اطراف سبب می‌شود تا نور خورشید مثل فواره‌های نورانی از پشت قرص ماه بیرون بزند.

هنگام کسوف کامل اگر تصادفاً فعالیت خورشید افزایش یافته باشد، رصدگران می‌توانند برجستگی‌های خورشیدی  (solar prominence) یا رشته‌های خورشیدی (solar filament)، و نیز حلقه‌ها و شراره‌های خورشید را از پسِ قرص ماه بینند. فقط لحظاتی که خورشید کاملا پشت ماه پنهان شده است (یعنی در کسوف کامل) می‌توان با چشم غیرمسلح خورشید را نگریست. اما پیش و پس از کسوف کامل هرگز نباید با چشم بدون حفاظ به خورشید نگاه کرد. برای دیدن خورشید هنگام کسوف جزئی باید از پشت فیلترهای ویژه‌ی خورشیدی به خورشید نگریست تا چشم‌ها آسیب نبینند.

در گذشته‌های بسیار دور، کسوف کامل نبود

کسوف کامل همیشه از زمین قابل مشاهده نیست. در گذشته‌های بسیار دور ماه به زمین بسیار نزدیک‌تر بود و لذا هنگامی که کسوف می‌شد، ماه از دید ساکنان زمین، خورشید را تماماً می‌پوشاند، طوری که حتی حاشیه‌های نورانی خورشید نیز دیده نمی‌شد. اما طی زمان‌های طولانی، ماه هر سال بیش از ۲ سانتی‌متر از زمین دور شد تا موقعیت فعلی را یافت. مدار ماه هنوز هم در حال گسترش است و لذا ماه همچنان تدریجاً از زمین دورتر می‌شود. با ادامه روند فعلی، پس از ۶۰۰ میلیون سال، کسوف کامل دیگر رخ نخواهدداد و ساکنان زمین هر سال فقط کسوف جزئی خواهنددید.

علت و نحوه وقوع انواع کسوف

تصویر ۴. علت و نحوه وقوع انواع کسوف (خورشیدگرفتگی): وقتی ماه مقابل خورشید است، اگر سایه اصلی ماه روی زمین بیفتد، آن بخش از ساکنان زمین کسوف را کامل می‌بینند. اما اگر فقط سایه جانبی یا اصطلاحا نیم‌سایه‌ی ماه روی زمین بیفتد، آن بخش از ساکنان زمین، کسوف را جزئی می‌بینند. کسوف حلقوی نیز زمانی رخ می‌دهد که ماه در مدار بیضی خود از زمین دور شده باشد؛ در اینصورت از دید ما ساکنان زمین نمی‌تواند تمام قرص خورشید را بپوشاند و لذا خاشیه خورشید از پس قرص ماه بیرون می‌ماند و ما کسوف را حلقوی می‌بینیم.

۲. کسوف یا خورشیدگرفتی حلقوی

همه خورشیدگرفتگی‌ها کامل نیستند. وقتی ماه در مدار خود از زمین دورتر شود، بسیار کوچکتر به نظر می‌رسد و از دید ما نمی‌تواند خورشید را کاملا بپوشاند. در این‌صورت حلقه‌‌ای از نور خورشید اطراف ماه می‌بینیم و چنین کسوفی را خورشیدگرفتگی حلقوی می‌نامیم.

زمان خورشیدگرفتی‌های حلقوی از ۵ تا ۱۲ دقیقه متغیر است. در خورشیدگرفتگی حلقوی ماه بخش عمده خورشید را می‌پوشاند، اما درخشندگی خورشید همچنان خیره‌کننده است و لذا نباید مستقیما به آن نگریست زیرا به چشم آسیب می‌زند.

 

۳. کسوف یا خورشیدگرفتگی جزئی

زمانی که ماه بین زمین و خورشید حرکت می‌کند، اگر زمین از میان سایه روشن‌تر ماه یا اصطلاحا نیم‌سایه (penumbra) بگذرد، خورشیدگرفتگی جزئی رخ می‌دهد. در کسوف جزئی، ماه تمام قرص خورشید را نمی‌پوشاند. هنگام خورشیدگرفتگی جزئی ما بسته به موقعیت مکانی‌مان روی زمین، خورشیدگرفتگی را به شکل‌های متفاوتی می‌بینیم. مثلا ممکن است خورشید را همچون قرصی نقره‌ای ببینیم که لکه‌ای سیاه بر آن افتاده است. یا آن را مایل به خورشیدگرفتگی کلی ببینیم.

برای جلوگیری از آسیب دیدن چشم هنگام تماشای خورشیدگرفتگی یا باید از فیلترهای ویژه بهره برد یا به‌واسطه تجهیزاتی مانند تصاویر تلویزیونی به خورشیدگرفتگی نگریست. هرگز بدون فیلترهای مخصوص، کسوف را حتی با تلسکوپ هم تماشا نکنید، زیرا به چشم آسیب‌های جدی می‌زند.

خورشیدگرفتگی یا کسوف جزئی (عکاس: ایرج صفایی)

عکس ۵. خورشیدگرفتگی یا کسوف جزئی (عکاس: ایرج صفایی)


 

توضیح تکمیلی درباره کسوف (خورشیدگرفتگی)

همه خورشیدگرفتگی‌ها فقط هنگام ماه نو اتفاق می‌افتند، اما عکس آن همیشه درست نیست، یعنی هر بار که ماه نو می‌شود، الزاماً خورشیدگرفتگی‌ رخ نمی‌دهد. چون مسیر ماه نسبت به صفحه مداری زمین یا همان دایره‌البروج مایل است، اکثر اوقات ماه نو از شمال یا جنوب خورشید می‌گذرد و از مقابل خورشید رد نمی‌شود و لذا کسوف رخ نمی‌دهد.

گفتیم کسوف یا خورشیدگرفتگی زمانی رخ می‌دهد که ماه بین زمین و خورشید جای بگیرد. در این‌صورت ماه جلوی همه یا بخشی از نور خورشید را می‌گیرد و روی زمین سایه می‌اندازد. چنین پدیده‌ای را کسوف یا خورشیدگرفتگی می‌نامیم. خورشیدگرفتگی سه نوع است:

  • اگر موقعیت ماه بین زمین و خورشید طوری باشد که ماه از دید ما ساکنان زمین فقط بخشی از خورشید را در پس خود پنهان کند، می‌گوییم خورشیدگرفتگی جزئی است.
  • اما اگر قرص ماه تمام قرص خورشید را بپوشاند، می‌گوییم خورشیدگرفتگی کامل است.
  • اگر زمین و خورشید و ماه دقیقا در یک راستا باشند، اما ماه (به سبب بیضی بودن مدار گردشش) از زمین دورتر شده باشد، قرص ماه نمی‌تواند قرص خورشید را کاملا بپوشاند. لذا حاشیه‌های خورشید از پشت قرص ماه بیرون می‌زند و حلقه‌‌ی نورانیِ خورشید از لبه‌های ماه آشکار می‌شود. در چنین حالتی می‌گوییم خورشیدگرفتگی حلقوی است.

نماز آیات هنگام وقوع کسوف و خسوف

ما انسان‌ها چنان به نعمت‌های خداوند عادت کرده‌ایم که عمدتاً از آن‌ها غافلیم. تصور کنید اگر روزی خورشید نمی‌تابید چه می‌شد؟! شاید یکی از حکمت‌های وقوع کسوف و همچنین خسوف (ماه‌گرفتگی) و تاریک شدن موقت آسمان، به یادآوردن مهربانی همیشگی خداوند و نعمت‌های بزرگ او و لزوم شکرگزاری بابت آن‌ها باشد. ما مسلمانان هنگام وقوع خورشیدگرفتگی و ماه‌گرفتگی نماز آیات (نشانه‌ها) به جا می‌آوریم که از نمازهای واجب است.


دانستنی‌ها و اطلاعاتی درباره خورشیدگرفتی یا کسوف

  • بسته به موقعیت هندسی خورشید و ماه و زمین نسبت به هم هر سال ممکن است ۲ تا ۵ کسوف رخ دهد.
  • کسوف کامل زمانی رخ می‌دهد که ماه کاملا مقابل خورشید و زمین جای می‌گیرد و جلوی خورشید را کاملا می‌پوشاند. آنگاه تنها تاج خورشیدی (corona) از پشت قرص کامل ماه بیرون می‌زند.
  • کسوف کامل معمولا هر یک تا دو سال یک‌بار رخ می‌دهد.
  • کسوف کامل حداکثر ۷.۵ دقیقه طول می‌کشد. پیش و پس از کسوف کامل، ماه تنها جلوی بخشی از خورشید را می‌گیرد.
  • عرض مسیر کسوف کامل معمولا ۱۶۰ کیلومتر است و سایه‌اش ناحیه‌ای به‌طول تقریبا ۱۶۱۰۰ کیلومتر را روی زمین تاریک می‌کند.
  • تقریبا ۱۸ سال و ۱۱ روز طول می‌کشد تا هر خورشیدگرفتی عیناً دوباره تکرار شود. یعنی موقعیت هندسی هر خورشیدگرفتی حدود ۱۸ سال و ۱۱ روز بعد مجددا تکرار می‌شود. این دوره را که ۲۲۳ ماه قمری (synodic month) طول می‌کشد، ساروس (saros) می‌نامند.
  • وقتی کسوف کامل رخ می‌دهد، شرایط نوری و جوی مسیر خورشیدگرفتی یعنی مسیری که خورشید و ماه و زمین در راستای آن واقع می‌شوند، به‌سرعت تغییر می‌کند، دمای هوا کاهش می‌یابد و فضای محدوده کسوف روی زمین فورا تاریک می‌شود.
  • هنگام وقوع کسوف هر سیاره دیگری در آسمان پیدا باشد، مثل نقطه‌ای نورانی به نظر می‌رسد.

جمع‌بندی: کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست؟

در مقاله‌ی پیشِ رو توضیح دادیم که کسوف (خورشیدگرفتگی) چیست و چرا و چگونه اتفاق می‌افتد. همچنین به انواع کسوف یا خورشیدگرفتگی اشاره کردیم. گفتیم که برای وقوع کسوف، زمین و ماه و خورشید باید در یک راستا باشند. اگر ماه کاملا جلوی قرص خورشید را بگیرد، افرادی که دقیقا روی خط مستقیم خورشید-ماه-زمین واقع شده‌اند، خورشیدگرفتگی را کامل می‌بینند. اما افرادی که اندکی از خط مستقیمِ مفروض دور باشند، به همان نسبت کسوف را جزئی می‌بینند. همچنین اگر ماه کاملا بین خط فرضیِ خورشید تا زمین نباشد و اندکی دور باشد، باز کسوف جزئی رخ می‌دهد.