Piorun kulisty

Piorun kulisty zwany także kulą ognistą od dawna budzi wielkie zainteresowanie wśród pewnych grup fizyków. Prowadzone są liczne badania mające na celu wyjaśnienie powstawania tego rzadkiego zjawiska przyrodniczego. W tym celu już od wielu lat wyszukują świadków, którzy byli świadkami powstania takiej kuli ognistej i spisują ich relacje. Te z kolei służą im do ulepszania modeli fizycznych i matematycznych, dzięki którym można przeprowadzić symulację powstawania kuli ognistej.

Zapytany o pioruny kuliste prof. Z. Lisowski z Politechniki Warszawskiej stwierdził, że on sam "lekceważy pioruny kuliste", jednak są w Polsce naukowcy, którzy traktują ich badanie jako poważną sprawę i starają się wyjaśnić naturę ich powstawania. W swoich badaniach starają się wytworzyć w warunkach laboratoryjnych taki piorun. W tym celu wykorzystują linię elektroenergetyczną i wykonują sztuczny ulot z niej, przy czym fotografują zjawiska zachodzące wówczas. Jednak jak do tej pory nie udało im się wytworzyć czegoś co mogłoby przypominać piorun kulisty. Zwykły piorun, jaki możemy obserwować np. w czasie burzy trwa ułamki sekund, w przypadku piorunu kulistego może on unosić się w powietrzu przez kilka sekund, a nawet minut. Wśród fizyków występują różne teorie próbujące wyjaśnić, czym tak naprawdę są piorunu kuliste. Jedna z nich głosi, że być może piorun kulisty to oderwana część zwykłego pioruna liniowego. Często zdarza się, ze piorun liniowy, np. taki jak powstaje w czasie burzy, składa się z części jaśniejszych i ciemniejszych. Mówi się wówczas, że posiada on strukturę paciorkowatą, lub perełkową.

Czym jest tak naprawdę piorun? Otóż jest to taka gigantyczna iskra elektryczna, której przeskok wywołany jest różnicą napięć sięgającą setek milionów woltów. Ta różnica napięć powstaje pomiędzy warstwami chmur, a powierzchnią Ziemi i w żaden sposób człowiek nie może na nią wpłynąć.

Jednak, dlaczego w ogóle bada się pioruny. Na to pytanie odpowiada prof. Z. Lisowski: "Pioruny się bada, bo stanowią dla nas zagrożenie". Otóż statystyki pokazują, że w ciągu jednej minuty na całym świecie uderza w ziemię ok. 2000 piorunów. W ciągu całego roku jest ich ok. miliarda. Stanowią one także śmiertelne niebezpieczeństwo dla człowieka. Każdego dnia w wyniku ich uderzenia umiera 20 osób, a 80 zostaje porażonych. Także historia badań prowadzonych nad piorunami obfituje w różnego rodzaju sytuacje dramatyczne.

Otóż w trakcie badań nad piorunami, jakie prowadził fizyk G. Richman w 1973 roku, zginął on w wyniku porażenia piorunem kulistym. Fizyk ten był bliskim współpracownikiem wybitnego uczonego M. Łomonosowa. Wypadek ten wydarzył się w trakcie badań, jakie prowadzone były w czasie burzy. Badano wówczas wyładowania, jakie wychodziły z pionowego pręta umocowanego na dachu budynku. W czasie pomiarów z pręta takiego "wyskoczył" piorun kulisty i niestety zabił naukowca. Był to jednak pierwszy dobrze udokumentowany taki przypadek w historii nauki. Relację z tego zajścia możemy znaleźć w książce "Piorun ujarzmiony" autorstwa prof. J. L. Jakubowskiego, a który w niej przytacza słowa samego M. Łomonosowa: "...gdy prof. Richman, stojąc w odległości stopy od żelaznego pręta, patrzył na wskaźnik elektryczny, nagle z pręta bez dotknięcia wyskoczył w kierunku profesora bladobłękitny kłąb ognisty, wielkości pięści. Profesor w tej chwili, bez wydania głosu, upadł w tył na stojący za nim kufer... Jednocześnie rozległ się huk, jakby wystrzał z małego działa".

Jednak mimo tych faktów przez długi czas wielu uczonych wątpiło w istnienie czegoś takiego jak piorun kulisty, ponieważ uważali oni, iż opisy świadków nie są wiarygodne i wynikają tylko i wyłącznie z szoku i strachu. W dniu dzisiejszym jednak nie ma już cienia wątpliwości, iż to zjawisko jest jak najbardziej realne i występuje w przyrodzie.

Biorąc pod uwagę opisy świadków, którzy widzieli taki piorun na własne oczy, okazuje się, że piorun ten kształtem przypomina kulę, lub gruszkę. Porusza się on swobodnie w powietrzu, niejako latając w nim (piorun swobodny), ale może także przyczepić się do jakiegoś przedmiotu i z kolei poruszać się po jego powierzchni (piorun osiadły). Zwykle piorun swobodny przyjmuje barwę czerwoną i roztacza się wokół niego bladoniebieska aureola, natomiast osiadły ma postać białych lub niebieskich oślepiających kul. Według prof. Jakubowskiego piorun swobodny jest skupiskiem ładunku elektrycznego, które charakteryzuje się stosunkowo niewielką gęstością, dlatego nie jest on bardzo niebezpieczny dla nas. Jednak piorun osiadły ma dużo większą gęstość i może spowodować zniszczenie powierzchni przedmiotów, na których osiadł.

Piorun kulisty o średnicy 13 metrów.

Pioruny kuliste potrafią się bardzo dziwnie zachowywać. Niekiedy świadkowie relacjonują jak to taki piorun wpadł przez okno i wyleciał przez komin, lub odwrotnie, a czasami nawet potrafią przez chwilę krążyć w powietrzu po pomieszczeniu. Czasami się nawet zdarza, że taki piorun potrafi wybić dziurę w murze, "pęknąć" wydając dźwięk podobny do huku, rozpaść się na niezliczoną ilość iskier, a także niestety zabić człowieka.

Okazuje się, że naukowcom, już kilka razy udało się sfotografować piorun kulisty, jednak tylko zdjęcie Amerykanina J. C. Jensena, może być wykorzystywane do wyciągnięcia jakichkolwiek naukowych wniosków. Piorun ten, jak podaje sam Jensen miał barwę różową i przypominał swoim wyglądem gigantyczny fajerwerk. Autor zdjęcia miał dużo szczęścia, ponieważ udało mu się wykonać to zdjęcie w czasie burzy i to jednocześnie za pomocą dwóch aparatów fotograficznych. Dodatkowo piorun ten, który w sumie składał się z kilku kul, został sfotografowany na tle linii elektrycznej, dzięki czemu, można było określić jego odległość od obserwatora, a także jego wymiary. I przy prowadzeniu odpowiednich obliczeń okazała się rzecz zaskakująca. Wyliczona średnica tego pioruna wynosiła 13 metrów. To z kolei nie przypominało żadnego z piorunów kulistych opisywanych przez naocznych świadków, którzy opisywali je jako wielkości ludzkiej głowy, bądź pięści. Tak wielkie pioruny kuliste przywiodły na myśl naukowcom statki kosmiczne, o których to doniesienia często pojawiają się w Ameryce Północnej.

Piorun kulisty jako plazma.

Pioruny kuliste przez wiele lata jawiły się naukowcom jako czysta fantazja, dlatego też przez ten czas były one badane tylko przez amatorów - zapaleńców. Jednak już wówczas Ci amatorzy wiedzieli, że piorunu te są emiterami fal elektromagnetycznych, że mogą one stanowić zagrożenie i porazić człowieka prądem elektrycznym, oraz, że mogą zniknąć w wyniku kontaktu z uziemionym przewodem elektrycznym. Nie potrafiono jednak wtedy określić dokładnie jego kształtów, wymiarów, oraz czasu istnienia. W dniu dzisiejszym w wyniku prowadzonych badań przez prawdziwych naukowców wydaje się, że pioruny kuliste tworzy dość trwała plazma. Jednak w wyniku jakich procesów ona powstaje i dlaczego takie postaci przyjmuje, to tego naukowcy jeszcze nie są w stanie wyjaśnić. Jeśli jednak przyjmiemy, że faktycznie taki piorun kulisty to plazma, to, to oznaczałoby, że mamy do czynienia z bardzo efektywnym i tanim źródłem energii. Na ten fakt zwrócili już uwagę fizycy pracujący w Akademii Nauk w Moskwie, a którzy prowadzą badania nad wyładowaniami gazowymi. W dniu dzisiejszym ten pomysł to nadal czyste spekulacje i nie wiadomo dokładnie jak można byłoby otrzymywać takie pioruny kuliste i je wykorzystywać. Obecnie prowadzi się badania mające na celu wyprodukowanie takich piorunów kulistych, jednak jak na razie otrzymuje się je raczej w sposób przypadkowy. W momencie kiedy uda się zapanować fizykom nad piorunami kulistymi, być może że dowiemy się wielu nowych rzeczy, a może nawet otrzymamy nowe źródło taniej energii. Jednak jak na razie możemy się z nimi spotkać jedynie w czasie burzy, a spotkanie to może być czasami mało przyjemne.

Tęcza

"A kto Ciebie śliczna Tęczo, siedmiobarwny pasie

Namalował na tej chmurce jakby na atłasie?

Słoneczko mnie malowało po deszczu, po burzy

Pożyczyło sobie farby od tej polnej róży.

Pożyczyło sobie farby od kwiatów z ogroda,

Malowało Tęczę na znak, że będzie pogoda."

Maria Konopnicka

Jako pierwszy, w sposób rzeczowy i naukowy opisał tęczę Arystoteles, który tłumaczył jej powstawanie, zjawiskiem załamania się światła na drobinach wody unoszących się w powietrzu. Wytłumaczenie to prawidłowo opisywało okrągły kształt tęczy, ale nic nie mówiło o tym skąd się biorą kolory tęczy. Jednakże był to wystarczający opis przez bardzo długi czas, bo panował, aż do 1253 r. Wtedy to Robert Grosseteste, pracownik naukowy uniwersytetu oxfordzkiego, przeprowadził szereg doświadczeń, które ukazywały w jaki sposób światło ulega rozszczepieniu na kropli wody, jak białe światło zamienia się w wiązkę kolorowych promieni. Następnie Roger Bacon, kontynuował pracę Grosstest'iego, badając zachowanie się światła po przejściu przez naczynia wypełnione wodą. Te wszystkie doświadczenia, doprowadziły pod koniec XIII w do opracowania spójnej teorii, ostatecznie uformowanej przez Dietricha z Fryburga, a która poprawnie opisywała zjawisko powstawania tęczy.

Tęcza to zasadniczo nie jeden łuk, ale dwa. Jednak zwykle jest widoczny tylko jeden z nich. Łuk taki powstaje w wyniku rozszczepienia światła słonecznego i jego odbicia wewnątrz kropel wody unoszących się w powietrzu w czasie deszczu. Łuk tęczy zawsze powstaje symetrycznie rozłożony wokół prostej łączącej obserwatora i Słońce. Pierwszy łuk powstaje w wyniku pojedynczego odbicia rozszczepionego światła, a drugi podwójnego. Dlatego też drugi łuk, ma odwróconą kolejność barw (fioletowy kolor wewnątrz, a czerwony na zewnątrz) i światło ma mniejsze natężenie, co jest powodem tego, że zwykle go nie zauważamy.

Zorza polarna

Zorza polarna stanowi bardzo spektakularne zjawisko, które przez niektórych uważane jest za najwspanialsze jakie można obserwować na Ziemi. Zorza polarna pojawia się w nocy i stanowi świetliste cięgi i smugi w odcieniach fioletu, błękitu i zieleni, które poruszając się i drżąc przecinają niebo. W czasie takiego pokazu linie te łączą się, tworząc czasami wspaniałe struktury i wzory. Oprócz tego powstają jeszcze pulsujące pasma światła, które swą wspaniałością mogą nawet przewyższać najpiękniejsze zachody Słońca.

W dniu dzisiejszym dokładnie już wiadomo, jakie są mechanizmy odpowiedzialne za powstawanie zorzy polarnej. Jednak przez wieki zjawisko to było zagadką dla ludzi i stanowiło wielką tajemnicę. Do dziś dla wielu ludzi stanowi ono zjawisko otoczone delikatną mgiełką tajemnicy. W odróżnieniu od tęczy, która powstaje w różnych miejscach na niebie, zorza polarna zawsze pojawia się w ściśle określonych miejscach w atmosferze. Swoją postacią przypomina różnego rodzaju łuki i promienie, które świecą dziwnym nieziemskim blaskiem. Jednak blask ten nie przypomina raczej zwykłego światła, a raczej ten który wydobywa się z jakiejś barwnej neonówki, gdzie powstaje w wyniku wyładowań elektrycznych.

Zorze polarne możemy podzielić ze względu na miejsce ich występowania, na południową i północną. Pojawiają się one zazwyczaj w dwóch pasach atmosfery, które to otaczają odpowiednio biegun północny i południowy, a które są przez to nazywane strefami zorzowymi. Zazwyczaj zorze te rozciągają się z zachodu na wschód i zawsze są położone prostopadle do kierunku, jaki wskazuje igła kompasu. To pozwala przypuszczać, że być może ich występowanie jest w jakimś stopniu związane z naturalnym polem magnetycznym Ziemi. Wspaniałe zorze polarne powstające na arktycznym niebie można obserwować w Kanadzie, północnej Norwegii i na najdalej na północ wysuniętym punkcie Europy - Szpicbergenie. Tam bowiem niebo stanowi znakomite tło dla tego zjawiska, gdyż jest czyste, pozbawiono zanieczyszczeń i nie dochodzą tam światła od ludzkich miast. Zorze polarną najlepiej jest obserwować w lutym, kiedy to w tych rejonach cały czas utrzymuje się wysokie ciśnienie barometryczne. W tym to czasie zorze polarną można obserwować praktycznie każdej nocy, oczywiście tylko jeśli niebo nie jest zachmurzone, chociaż światło dochodzące z Księżyce trochę osłabia efekt. Co ciekawe światło dochodzące od takiej zorzy jest tak silne, że można przy nim swobodnie czytać książkę.

Zwykle pojawiającą się zorze można porównać do kolorowej, mieniącej się i falującej wstęgi, ale czasami także bardziej przypomina bezkształtną świecącą masę. Jeżeli natomiast znajdziemy się w takim miejscu, że zorza będzie bezpośrednio nada naszą głową, to odniesiemy wrażenie, że jest wyjątkowo cienka i wysoka. Wysokości do których rozciąga się zorza polarna mieszczą się w granicach od 650 do 800 km. Niektóre jednak zorze osiągają zaledwie długości 30 - 50 km.

Zorze o największych wysokościach znajdują się w najwyższych partiach atmosfery. Powstają one w tych częściach, które to są oświetlone przez promienie słoneczne, wtedy to Słońce dla obserwatora na Ziemi znajduje się już pod widnokręgiem. Najczęściej wydaje się, że zorze te położone są dosyć nisko na niebie, jednak efekt ten jest spowodowany krzywizną naszego globu, gdyż w rzeczywistości pojawiają się one na dużych wysokościach, a my jej obserwujemy położone setki kilometrów dalej. Dla niewprawionego obserwatora, zorza polarna może jawić się jako chaotyczne, następujące po sobie w przypadkowy sposób przeplatanie się kolorowych smug. Jednak w rzeczywistości spektakl ten zazwyczaj odbywa się według ustalonego scenariusza, na który składa się zasadniczo 5 aktów.

Pierwszym etapem rozwoju zorzy polarnej, jest pojawienie się na niebie zielonej smugi, tuż po tym jak Słońce zajdzie za horyzont. Jest to tak zwany "cichy łuk". Łuk taki składa się z pionowych warstw światła, których grubość wynosi zaledwie kilkaset metrów, a które rozciągają się wzdłuż tych samych szerokości geomagnetycznych. Taki zielony łuk może się rozciągać na przestrzeni setek, a czasem i tysięcy kilometrów. Utrzymuje się on przez około godzinę.

Następnym etap zależy od tego, czy zaburzenie magnetyczne nie zniknie. Jeśli zniknie to i znika "cichy łuk", jeśli jednak będzie trwało dalej, to intensywność łuku wzrasta i przechodzi on do momentu wzmożonej aktywności. Wtedy to zorza przechodzi do następnego etapu. Dolna krawędź pierwotnego zielonego łuku zaczyna się wyostrzać i staje się jaśniejsza. Przy tym zmienia swoją barwę na błękitną i zaczyna się szybko przesuwać ku południu. Sam natomiast łuku dzieli się na wiele równoległych łuków i promieni, które rozciągają się ku zenitowi. Zazwyczaj jest tak, że dodatkowo przesuwają się one w kierunku zachodnim wzdłuż linii łuku.

Po tym etapie zorza zaczyna coraz intensywniej świecić i przechodzi do etapu trzeciego swojego rozwoju. Pojawia się wówczas korona zorzy polarnej. Jest to krótkotrwałe zjawisko, ale bardzo spektakularne. Na tym etapie rozwoju kurtyna zorzy polarnej rozciąga się nad głową obserwatora, który może wypatrzyć w niej obiekty, które swoim kształtem przypominają okrągłe korony, od nich odbiegają promienie i pasma, które następnie łączą się w jednym punkcie. Bywa tak, że korona ta łączy się, w ten sposób tworząc na niebie świetlisty łuk, lub falującą flagę, a czasami nawet zdarza się, że pulsuje ona gwałtownie i wydobywa się z niej świetlisty deszcz lub coś na podobieństwo świecących spadających strzał.

Gdy korona już zniknie, zorza polarna przechodzi w etap wzmożonej aktywności. Na wyspach Szetlandzkich, które to znajdują się na północ od Szkocji, mówi się że można wtedy obserwować tzw. Wesołych Tancerzy ("Mewy Dancers"). Wtedy to powstają różnego rodzaju świetliste pasy, które powstają i znikają, a w międzyczasie efektownie pulsują. Mogą temu też towarzyszyć rozbłyski, które do złudzenia przypominają błyski ognia, bo jest bardzo spektakularnym efektem.

Jak już powiedzieliśmy, można domyślać się, że zorza polarna ma pewny związek z istnieniem naturalnego pola magnetycznego naszej planety. Jednak nie tłumaczy to w żaden sposób mechanizmu jej powstawania. Już Arystoteles podziwiając zorzę zastanawiał się czym ona naprawdę jest i stwierdził, że gdy się ona pojawia niebo zamienia się w płynny ogień. Jednak już od wielu lat dokładnie wiadomo co powoduje powstawanie zorzy polarnej. Są to cząstki, jakie docierają do nas ze Słońca. Te cząstki o największych prędkościach przedostają się one do górnych warstw naszej atmosfery, do jonosfery i tam zderzając się z cząsteczkami powietrza pobudzają je do świecenia. W ten sposób emitowane jest światło, które składa się na zorzę polarną. Cała różnorodność zorzy polarnej jest spowodowana różnorodnością cząstek, jakie do nas docierają. Zorze polarne są, zatem w pewien sposób związane z aktywnością Słońca. Najpiękniejsze i największe z nich powstają w około 2 - 3 lata po okresie wzmożonej aktywności naszej gwiazdy.

Jednak zorze polarne nadal trzymają w sobie kilka tajemnic, z którymi współczesna nauka nie do końca sobie jeszcze poradziła. Między innymi na razie tylko w sferze domysłów pozostały sprawy związane z bogactwem barw i kształtów struktur, jakie tworzą zorze polarną. Także jak dotąd niewyjaśniona została kwestia związana z pojawianiem się zórz polarnych pomiędzy obserwatorem a odległymi górami.

Inne pytanie wiąże się z występowaniem krótkotrwałych pól elektrycznych jakie towarzyszą zorzom polarnym, a które powstają w górnych warstwach atmosfery. Pola te indukują prądy na powierzchni Ziemi i powodują powstawanie zakłóceń w urządzeniach komunikacyjnych, takich jak telefon, czy dalekopis. Oprócz tego zakłócają także prace urządzeń wykrywających złoża ropy naftowej, czy złoża minerałów. W 1968 roku w Quebec w Kanadzie nawet doszło do tego, iż takie pole elektryczne spowodowało uruchomienie wyłącznika awaryjnego w elektrowni, czego skutkiem była przerwa w dostawie prądu.

Dziwnym aspektem występowania zórz polarnych jest także to, że wiele osób skarży się wówczas na to, że słyszą nieokreślone dźwięki przypominające trzaski. Dźwięki te nie są generowane przez samą zorzę polarną, ale powstają na powierzchni Ziemi na skutek zjawisk elektromagnetycznych, których jak dotąd jeszcze nie poznano.

Swego czasu zorze polarne stanowiły pewien problem dla komunikacji radiowej. Związane to było z wykorzystaniem w transmisji odbicia fal radiowych od jonosfery. W przypadku gdy powstawały w niej zorze polarne dochodziło do poważnych zakłóceń przesyłanego sygnału. Zakłócenia te były spowodowane tym, że zorze polarne mogły odbijać sygnał radiowy, a nawet go pochłaniać. Jednak w dzisiejszych czasach problem ten już praktycznie znikł, bowiem transmisja odbywa się już głównie za pomocą satelitów krążących po orbicie okołoziemskiej i emitujących sygnały radiowe prostopadle do jonosfery, przez co już nie są zakłócane w tak dużym stopniu.

Inna rzecz jest związana bezpośrednio z cząstkami odpowiedzialnymi za powstawanie zorzy polarnej. Otóż wiadomo na pewno że pochodzą one ze Słońca, jednak nie wiadomo dlaczego cząstki te docierają tylko w wybrane obszary atmosfery ziemskiej, zależne od szerokości geograficznej. Istnieje pewne teoretyczne wyjaśnienie tego problemu, które nazywane jest "modelem równowagowym". Według tegoż modelu magnetosfera, czyli ta część ziemskiego pola magnetycznego, która rozciąga się w przestrzeń kosmiczną, zachowuje się jak olbrzymi oscyloskop. Powoduje ona skupianie się cząstek docierających ze Słońca w promienie, które są następnie kierowane w okolice biegunów. Magnetosfera z kolei jest zniekształcona przez cząstki tworzące wiatr słoneczny, czyli protony, elektrony, a także jony. W większości cząstki te, ponieważ są naładowane zostają odchylane przez magnetosferę. Jednak niektóre z nich, mogą przejść przez nią w miejscach które znajdują się od strony Słońca, przez szczeliny - tzw. pasy Van Allena. Wówczas stosunkowo łatwo docierają one do górnych partii atmosfery, gdzie powodują powstawania północnej i południowej zorzy polarnej. I wówczas w czasie gdy godzina wskazuje na dzień, ale istnieje noc polarna, te cząsteczki powodują powstawanie czerwonych zórz polarnych. Część plazmy zostaje jednak w magnetosferze i powoduje zniekształcenie linii sił jej pola. Do tego stopnia je zakrzywia, że może dojść nawet do załamania się tych linii, przez co protony i elektrony zostają wyrzucone do jonosfery, docierając na wysokość około 100 km ponad powierzchnią Ziemi. Wówczas protony reagują z cząsteczkami wody które znajdują się w powietrzu i powodują powstanie zorzy polarnej. Natomiast pojawienie się "cichego łuku" najprawdopodobniej wskazuje na miejsce w którym elektrony wyemitowane przez Słońce wchodzą do naszej atmosfery wzdłuż linii siło ziemskiego pola magnetycznego.

Zaćmienie Słońca

Zjawisko od zawsze było uważane za jedno z najbardziej monumentalnych i spektakularnych zjawisk jakie dane było człowiekowi obserwować. Zjawisko to jest związane z cieniem jaki rzuca Księżyc na naszą planetę w momencie gdy w czasie swojej wędrówki przechodzi przed tarczą Słoneczną. Gdy Księżyc w pewnym momencie znajdzie się w takim miejscu, że zasłoni całkowicie sobą tarczę Słoneczną, to na powierzchni Ziemi powstanie gigantyczny cień. Wówczas zapadają ciemności i ogólnie sytuacja wygląda tak, jakby nastała noc.

Bardzo dawno temu zjawisko to miało wymiar bardzo symboliczny, co np. opisał Bolesław Prus w swojej powieści "Faraon" tymi oto słowami:

"I stała się rzecz okropna:

w miarę jak głos mówił, słońce traciło blask.

A wraz z ostatnim słowem zrobiło się ciemno jak w nocy.

Na niebie zaiskrzyły się gwiazdy, a zamiast słońca stał się czarny

krąg otoczony obrączką płomieni."

Rozmiar cienia rzucanego przez Księżyc na powierzchnię naszej planety ma średnicę ok. 100 km. Przez to całkowite zaćmienie Słońca można oglądać w tym samym miejscu na planecie średnio co 180 lat. Wbrew powszechnemu przekonaniu całkowite zaćmienie Słońca, nie jest rzeczą wyjątkową i można je obserwować średnio kilka razy w ciągu roku. Jednak zazwyczaj widoczne jest ono na bardzo ograniczonym obszarze, który to stanowi bardzo niewielki ułamek lądów, (nie zapominajmy, że większą część Ziemi pokrywają oceany). W związku z tym statystyczny mieszkaniec Ziemi ma w ciągu swojego życia 50 % szans na zobaczenie całkowitego zaćmienia Księżyca. Jeśli chodzi o tereny Polski, to ostatnie takie zaćmienie można było zaobserwować w 1954 roku na północnym wschodzie naszego kraju. Wówczas to w godzinach rannych zrobiło się ciemno jak w nocy. Kolejne takie zaćmienie w Polsce będzie można zobaczyć dopiero 7 października... 2135 roku.

Jednak oprócz całkowitego zaćmienia Słońca możemy jeszcze obserwować częściowe zaćmienie które można o obserwować znacznie częściej. Ostatnie takie, można było zobaczyć 11 sierpnia 1999 roku. Wtedy to blisko południowej granicy naszego kraju, miało miejsce całkowite zaćmienie Słońca. Było one widoczne w takich krajach, jak Niemcy, Francja, Wielka Brytania, Belgia, Luksemburg, Węgry, Bułgaria i Rumunia. Wówczas to praktycznie w samo południe zapadły zupełne ciemności, w których jedynym światłem docierającym ze strony Słońca był blask korony słonecznej. Wtedy to też na niebie pojawiły się doskonale widoczne gwiazdy, a także planety. Księżyc zasłaniał całkowicie Słońce i był widoczny jako ciemny dysk, wokół którego roztaczał się świetlisty krąg, czyli wspomniana już korona słoneczna. Jest to zewnętrzna część naszej gwiazdy, dosyć rozrzedzona, jednak bardzo gorąca. Oczywiście całe to zjawisko można było obserwować tylko przy dobrej pogodzie, gdy chmury nie przesłaniały nieba. Gdy natomiast zaćmienie Słońca odbywa się w czasie złych warunków atmosferycznych, jedynym wyjściem z takiej sytuacji jest wzbicie się na pokładzie samolotu ponad warstwę chmur. Wtedy to można wykorzystać przewagę jaką daje samolot i lecieć nim w stronę umykającego Księżyca, w ten sposób można znacznie wydłużyć czas obserwacji tego fantastycznego zjawiska. Co ciekawe różne firmy lotnicze oferują takie loty, jednak bilety na nie są bardzo kosztowne, a i rezerwacje trzeba dokonywać na kilka lata przed!

Jak już powiedziano, zaćmienie Słońca ma miejsce wtedy, gdy Księżyc przechodzi bezpośrednio przed nim. Zaćmienie jednak nie odbywa się w sposób cykliczny, co miesiąc, tak jakby to sugerował czas obiegu Księżyca wokół Słońca. Spowodowane to jest tym, że płaszczyzna orbity Księżyca nie leży równolegle do płaszczyzny obity Ziemi. Poza tym obie te orbity mają kształt eliptyczny, dlatego też w różnych odcinkach czasu Księżyc jest raz mniejszy a raz większy na naszym niebie. A warunkiem na to żeby zaobserwować zaćmienie Słońca jest to, aby wielkość tarczy Księżyca na niebie, była równa tarczy słonecznej.

To spektakularne zjawisko porusza ogromne rzesze ludzi na całym świecie. Co więcej istnieją grupki ludzi, dla których obserwowanie zaćmień Słońca, stało się niczym jak narkotyk. Jeżdzą oni po całym świecie, wydając ogromne ilości pieniędzy na to by móc takie zaćmienia jak najczęściej obserwować.

Oprócz korony słonecznej, jaką można obserwować dokładnie w czasie zaćmienia, ważnym także elementem uwzględnianym w czasie obserwacji jest cień jaki rzuca Księżyc. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że cień ten porusza się po powierzchni Ziemi z prędkością ok. 1600 km/h. Niektórzy nawet porównują go do olbrzymiego ciemnego płaszcza, który przemierza powierzchnię naszej planety. Nagłe pojawienie się tak ogromnego cienia, nie pozostaje bez wpływu na przyrodę. Otóż wszelkie stworzenia zamieszkujące tereny objęte zaćmieniem zaczynają się zachowywać tak jakby nadeszła noc. Ptaki przestają śpiewać, rośliny przechodzą w tryb nocny swojej egzystencji, kwiaty zamykają się. Efekt ten potęguje także obniżenie się temperatury otoczenia na skutek zasłonięcia przez Księżyc strumienia energii cieplnej emitowanej przez Słońce. W tym czasie można odnieść niesamowite wrażenie, jakby cała przyroda zamierała na te kilka chwil.

W związku z tym, że promienie słoneczne blokowane są przez Księżyc, możliwe staje się obserwowanie wielu gwiazd pojawiających się na niebie. Jak do tej pory całkowite zaćmienie Słońca o maksymalnym czasie trwania, było obserwowane w Rumunii i trwało wówczas 2 minuty i 22 sekundy. Jednak w 2009 roku będzie miało miejsce jedno z najdłużej trwających zaćmień, które będzie trwało ok. 6 minut. Jedynym mankamentem jest to, że będzie ono obserwowalne tylko na powierzchni Oceanu Spokojnego.

Oprócz wielu badań jakie przeprowadzają astronomowie w czasie zaćmienia Słońca, także biolodzy badają jego wpływ na przyrodę. Obserwują oni wówczas jakim zmianom ulega naturalny cykl życia wielu roślin i zwierząt. Także polscy naukowcy mogą na tym polu poszczycić się kilkoma sukcesami. W latach 1954 i 1975 panowie R. Wojtusiak i Z. Majlert prowadzili jedyne w swoim rodzaju eksperymenty w czasie których obserwowali zachowanie się różnych gatunków ptaków, owadów, oraz ssaków podczas siedmiu następujących po sobie zaćmień, w czasie których tarcza słoneczna była częściowo i całkowicie zakrywana. W wyniku ich badań okazało się, że najmniejszy wpływ owe zaćmienia miały na ssaki. Natomiast najbardziej czułe na nie były ptaki i owady. Otóż zarówno owady jak i ptaki zachowywały się wówczas zupełnie tak, jakby nadchodziła noc. Zaobserwowano, iż pszczoły w momencie, kiedy tarcza słoneczna była jedynie zakryta w 19% już powracały do ula, tak jak to mają w zwyczaju robić, kiedy zbliża się noc.

Zaćmienie Słońca jest unikatowym zjawiskiem, które można jedynie obserwować z powierzchni Ziemi. Dzieje się tak dlatego, że zarówno Księżyc, jak i Słońce są podobnych rozmiarów na naszym niebie. Słońce jest 400 razy większe od Księżyca, ale jest położone w odległości od Ziemi 400 razy większej niż nasz naturalny satelita. W Układzie Słonecznym nie ma drugiej takiego układu planeta - księżyc, który mógłby się charakteryzować podobnymi parametrami. Stąd też można wnioskować, iż zaćmienie Słońca jest zjawiskiem które można obserwować tylko z powierzchni naszej planety.

W związku z tym często pojawia się pytanie, czy rzeczywiście to, że średnica Słońca, średnica Księżyca i ich odległości od naszej planety są w takich proporcjach względem siebie jest na pewno dziełem przypadku. Biorąc pod uwagę to, że nie mamy żadnych bliższych danych o planetach i księżycach w innych układach planetarnych możemy na to pytanie odpowiedzieć w ten sposób, iż to na pewno jest dzieło przypadku. Przypadku bardzo szczęśliwego dla nas ziemian, ponieważ dzięki temu możemy obserwować tak spektakularne zjawisko.

Wspominane już wcześniej całkowite zaćmienie Słońca, które miało miejsce 11 sierpnia 1999 roku. Rozpoczęło się ono o godzinie 11:31 na Atlantyku, w odległości 300 km od wybrzeży Nowej Szkocji. Następnie można je było także zaobserwować w zachodniej i środkowej Europie. Niestety dla nas ominęło ono Polskę, jednak mogliśmy zaobserwować częściowe zaćmienie Słońca, które w pewnych rejonach dochodziło nawet do 90%. Maksymalny stopień zasłonięcia tarczy słonecznej mógł być obserwowany we Wrocławiu o godzinie 12:46, gdzie wynosił on 91%. Poza tym miejscem najlepszymi rejonami do obserwacji częściowego zaćmienia były Tatry, Kotlina Kłodzka, a także Beskid Żywiecki. Pamiętajmy także o jednej bardzo ważnej rzeczy, że w czasie zaćmienie nie można patrzeć na Słońce bez specjalnych okularów ochronnych. Jeśli to zlekceważymy, możemy doznać nawet uszkodzenia wzroku. W ciągu całego zaćmienia, które to trwało nieco ponad 3 godziny, cień jaki rzucił Księżyc na powierzchnię planety przebył odległość 14 tysięcy km. Swoją powierzchnią w sumie zakrył 0,2 % całej powierzchni Ziemi.

W czasie swojej podróży cień Księżyca na początku zawitał do Europy o godz. 12:10 w okolicach Kornawali (wyspa Sycylii), miał on wówczas szerokość 103 km. Następnie przemknął po terenach należących do Niemiec, Francji, Wielkiej Brytanii, Belgii, Luksemburgu, Węgier, Bułgarii i Rumunii.

Zagrożenia związane z obserwowaniem zaćmienia Słońca.

W czasie zaćmienia pod żadnym pozorem nie należy wpatrywać się gołym okiem, także korzystając z lunety, teleskopu, czy lornetki. Powinno się posiadać wówczas specjalne okulary z filtrem UV, które będą chronić nasze oczy. Wpatrywanie się bezpośrednio, bez żadnej ochrony w Słońce, może spowodować uszkodzenie siatkówki naszego oka. Jest to o tyle niebezpieczne, że uszkodzeniu temu nie towarzyszą żadne sygnały, które by nas przed tym ostrzegały. Nie odczuwa się wówczas żadnego pieczenia, czy bólu oka. Dlatego też do momentu, kiedy ostatni skrawek tarczy słonecznej nie schowa się za Księżycem należy patrzeć na Słońce tylko przez specjalne okulary. Gdy rozpocznie się całkowite zaćmienie, zagrożenie już znika. Wówczas to można, a nawet powinno się je obserwować gołym okiem. Gdy już się skończy ponownie należy skorzystać z ochronnych okularów, wyposażonych w odpowiedni filtr. Najlepszym i najskuteczniejszym do takich obserwacji jest filtr który to przepuszcza jedynie 0,0003% światła widzialnego i 0,5% promieniowania podczerwonego.

W przypadku gdy nie mamy dostępu do takich filtrów, lub powątpiewamy w istniejące w naszych okularach, zaćmienie Słońca można obserwować przy wykorzystaniu innych środków, wtedy to mamy do czynienia z pośrednimi obserwacjami zaćmienia. Wykorzystujemy wtedy specjalny ekran, którym to może być zwykła kartka papieru przyłożona do lunety lub okularów, a na której powstaje obraz tarczy słonecznej. Można wówczas przyczepić taki ekran do używanego narządu optycznego, osadzić je w statywie i z przyjemnością obserwować zaćmienie Słońca.

W przypadku gdy nie dysponujemy lunetą, lub lornetką, możemy sami sobie sprezentować przyrząd optyczny, który posłuży nam do obserwacji zaćmienia. W tym celu wykorzystujemy rurkę, której długość powinna wynosić minimalnie 1m. Jeden z jej końców zasłaniamy ekranem, czyli np. papierową kartą, a drugi zasłaniamy folią aluminiową. Tak skonstruowany nasz przyrząd do obserwacji zaćmienia Słońca kierujemy w jego stronę, uważając przy tym, aby nie patrzeć na nie. Możemy to zrobić obserwując tylko cień rurki jaki rzuca ona na ziemię. Jako, że przygotowanie i ustawienie takiego przyrządu zajmuje trochę czasu, warto o tym pomyśleć znacznie wcześniej, tak aby być już doskonale przygotowanym na nadejście zaćmienia.

Zaćmienie i fotografia

Słońce jest bardzo silnym źródłem światła i korzystając tylko ze zwykłych przyrządów optycznych nie pozwoli nam na dostrzeżenie jakichkolwiek bliższych szczegółów jego powierzchni. Najlepiej do tego celu jest wykonać odpowiednie fotografie. Jednak i to zadanie nie jest takie łatwe jakby to się mogło wydawać. Można od razu zapomnieć o korzystaniu z jakichkolwiek aparatów automatycznych, bowiem żaden z nich nie jest w stanie ustawić tak czasu ekspozycji, aby przypuścić wystarczającą ilość światła. Poza tym obiektywy w jakie są one wyposażono nie są w stanie ukazać tarczy słonecznej wystarczająco dużej. Najlepiej do tego celu nadają się klasyczne aparaty fotograficzne, w których to ręcznie możemy ustawiać każdy parametr fotografii, od ustawienia długości migawki, po wielkość przesłony. Jak łatwo się domyślić odpowiednie ustawienie tych parametrów nie należy do zadań prostych. Dodatkowo, aby jeszcze polepszyć jakość wykonywanych fotografii, bardzo wskazane jest zaopatrzenie się w statyw. Dzięki temu zdjęcia zyskają na ostrości.

Przy wykonywaniu zdjęć w pierwszej kolejności należy się zastanowić, jakiego charakteru ma być dana fotografia. Czy ma ona przedstawiać tylko samo zaćmienie, a może jakich ludzi bądź budynki w czasie zaćmienia. Jest to o tyle ważne, że posuwa za sobą wybór odpowiednich filtrów, obiektywu i innego rodzaju sprzętu fotograficznego.

Mimo wszelkich utrudnień jakie niesie ze sobą fotografowanie zaćmienia Słońca, jest to i tak dużo łatwiejsze niż było kiedyś w przeszłości. W dzisiejszych czasach bowiem technika fotograficzna posunęła się bardzo daleko. Dodatkowo wkroczyła do niej elektronika, która usprawnia wiele elementów. To wszystko sprawia, że nawet amatorzy i osoby w niewielkim stopniu zaawansowane, mogą wykonać fotografie świetnej jakości, o ile tylko prawidłowo zaplanują sobie całe zadanie. Pamiętajmy przy tym o jednej oczywistej rzeczy. Zaćmienie Słońca trwa tylko przez kilka minut, a następne pojawić się może dopiero za kilka - kilkanaście - kilkadziesiąt lat.

Wybór filmu.

Jeśli chodzi o odpowiedni wybór filmu fotograficznego, to w przypadku, gdy będziemy korzystać z jednego tylko aparatu, najbardziej wskazane jest użycie filmu o wysokiej czułości błony (np. ISO 400, są także filmy o wyższej czułości sprzedawane przez najlepsze firmy). Czulsze filmy charakteryzują się tym, iż nie wymagają długiego czasu ekspozycji, a i przy gorszych warunkach oświetleniowych dają lepsze efekty. Jeśli chodzi o filmy charakteryzujące się niższą czułością (np. ISO 100), to wymagają one znacznie dłuższego czasu ekspozycji i dobre wyniki można osiągnąć je stosując tylko przy bardzo dobrych warunkach oświetleniowych. Z tego też powodu najbardziej odpowiednim filmem na taką okazję, jest film charakteryzujący się wysoką czułością, gdyż sprawdzi się on nawet w słabych warunkach oświetleniowych.

Wybór filtru.

W przypadku wykonywania zdjęć zaćmienia księżyca, aby osiągnąć ciekawe rezultaty, warto zaopatrzyć się w odpowiednie filtry. Dzięki nim można czasami wykonać bardzo ciekawe zdjęcia, np. zaćmienie Słońca w podczerwieni. Filtry takie można zakupić w specjalistycznym sklepie fotograficznym.

Wybór obiektywu.

W przypadku, gdy chodzi nam o wykonanie samego zaćmienia Słońca, łącznie z jego poszczególnymi fazami, to najlepiej do tego celu nadaje się obiektyw o długiej ogniskowej. Bardzo dobre efekty można już uzyskać wykorzystując obiektyw o ogniskowej wynoszącej 200 mm. Jest to bardzo korzystne, bowiem takie właśnie obiektywy, często wchodzą w skład zestawów fotograficznych. Dlatego też w momencie zakupu czasami warto się zastanowić, czy nie lepiej dołożyć trochę pieniędzy i nabyć aparat fotograficzny w zestawie z kilkoma obiektywami. Dzięki temu będziemy w stanie w znacznie lepszym stopniu wykorzystać możliwości naszego aparatu. Oczywiście im dłuższą ogniskową będzie posiadał nasz obiektyw tym lepiej, ponieważ będziemy w stanie uzyskać większe powiększenia tarczy Słońca.

Perseidy

Perseidy to roje meteorytów, na które okresowo natrafia nasza planeta, w wyniku czego możemy wtedy obserwować spektakularny deszcz spadających gwiazd na niebie. W czasie zaćmienia Słońca, które to miało miejsce 11 sierpnia 1999 roku, można było takie Perseidy zaobserwować. Wynikał on z tego, że zawsze w połowie sierpnia nasza planeta przechodzi przez obszar gdzie znajdują się Perseidy. Kulminacja tego roju przypada na dni pomiędzy 8 a 13 sierpnia. Tak więc zaćmienie Słońca zbiegło się w czasie z tym zjawiskiem. Ale czym tak bliżej są te Perseidy? Ich nazwa pochodzi stąd, że są to meteoryty nadlatujące z kierunku gwiazdozbioru Perseusza. Stanowią one niewielkie odłamki, które to pozostały po przelocie komety, którą odkryto w 1862 roku, a którą utożsamiono później z kometą Swift - Tuttle. Sama kometa przybywa w pobliże Ziemi, średnio co 20 - 30 lat. Ostatnia jej wizyta miała miejsce w 1992 roku.

Perseidy to jeden z najwspanialszych rojów meteorytów. W czasie bezchmurnej pogody można zaobserwować dziesiątki płonących meteorytów wpadających do naszej atmosfery i to wszystko można zobaczyć w ciągu zaledwie jednej godziny. Jak już powiedzieliśmy pojawiają się one regularnie co roku w sierpniu. Po raz pierwszy były prowadzone ich obserwacje w XII wieku. Jednak nie można przewidzieć dokładnie koncentracji Perseidów, zdarzają się lata, kiedy jest ona bardzo wysoka, ale były także takie okresy, kiedy były ona stosunkowo niewielka.

Nie należy się jednak martwić tym, że niektóre z tych meteorytów mogą uderzyć w powierzchnię Ziemi. Są one na tyle małe, że nie są w stanie przebrnąć atmosferę i zawsze ulegają całkowitemu spaleniu w wyniku jej tarcia. Są to niewielkie okruchy, których masa jest rzędu gramów.