Nota techniczna: funkcje zaćmień Słońca

Jeśli potrzebujesz wprowadzenia do funkcji zaćmień Słońca w The Photographer’s Ephemeris Web, zobacz Planowanie zaćmienia Słońca. Mogą Cię również zainteresować:

Źródła danych

Dane dotyczące zaćmień Słońca pochodzą z elementów Bessela udostępnionych przez Freda Espenaka i opublikowanych przez NASA.

Podziękowania: Eclipse Predictions by Fred Espenak, NASA/Goddard Space Flight Center Emeritus

Gdy jako dane wejściowe do obliczeń stosowana jest wysokość obserwatora nad poziomem morza, jest ona pobierana ze źródła danych wysokościowych w aplikacji (np. SRTM3, AsterGDEM, Google Elevation), które może być opcjonalnie skorygowane o przesunięcie podane przez użytkownika.

Zasadniczo wartości Delta-T stosowane we wszystkich obliczeniach zaćmień są wartościami podanymi w elementach Bessela. W przeciwnym razie Delta-T jest uzyskiwane z następujących źródeł:

Dla lat do 2006 roku: wartości pochodzą z Jean Meeus Astronomical Algorithms, 2nd Ed., s. 79, tabela 10.A
Dla lat 2006–2024 wartości pochodzą z http://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.data
Dla lat 2024–2034 wartości pochodzą z http://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.preds
Dla lat po 2034 roku stosujemy te wyrażenia: https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEhelp/deltatpoly2004.html

W poszczególnych przypadkach aktualizujemy wartości Delta-T zawarte w elementach Bessela NASA, aby odpowiadały zaktualizowanym wartościom ze wskazanych powyżej stron USNO. Na przykład TSE2017 zostało zaktualizowane z 70.3 s (NASA) do 68.8373 s (USNO), co lepiej odzwierciedla wartość rzeczywistą niż wartość przewidywaną.

Metody obliczeń

Obliczanie ogólnych charakterystyk zaćmienia opiera się na Jean Meeus, Astronomical Algorithms, 2nd Ed.
Obliczanie lokalnych okoliczności zaćmienia i tras zaćmień opiera się na Jean Meeus, Elements of Solar Eclipses 1951–2200; The Astronomical Almanac 2023; The Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, 3rd Ed.
Trasy zaćmień są wyświetlane z rozdzielczością 0.1 stopnia długości geograficznej, obliczoną dla obserwatora na poziomie morza (zobacz Ograniczenia).
Azymut, wysokość oraz średnice kątowe Słońca i Księżyca są wyprowadzane z elementów Bessela na potrzeby tras zaćmień, symulatora i czasów kontaktów.
W innych miejscach aplikacji wartości te są obliczane niezależnie. Efemerydy używane do wyprowadzenia elementów Bessela nie muszą wykorzystywać tych samych algorytmów co aplikacja, dlatego mogą występować niewielkie rozbieżności (rzędu 0.01 stopnia lub mniej).

Ograniczenia

Czasy kontaktów są obliczane przy założeniu gładkiego, sferycznego Księżyca. Nie wprowadza się korekty dla profilu brzegu Księżyca, który zwykle wpływa na czas C2 i C3 o kilka sekund, lecz w skrajnych przypadkach nawet o ~15 s.
Założenie gładkiego Księżyca ogranicza dokładność północnych i południowych granic trasy zaćmienia do ±1–2 km.
Punkty trasy zaćmienia są obliczane w odstępach 0.1° długości geograficznej (odstępy 11.1 km na równiku, 7.8 km na szerokości ±45°), w tym punkty końcowe trasy. Zawsze sprawdzaj lokalne okoliczności, umieszczając główną (czerwoną) pinezkę na mapie – oś czasu i symulator nie są objęte żadnymi przybliżeniami ani niedokładnościami obliczonej trasy.
Trasy zaćmień są obliczane przy założeniu obserwatora na poziomie morza. Dla obserwatorów na półkuli północnej znajdujących się powyżej poziomu morza trasa przesunie się na południe o wartość zależną od okoliczności zaćmienia, wysokości nad poziomem morza i azymutu trasy zaćmienia wyprowadzonej dla poziomu morza. Korekta zazwyczaj wynosi około ~500 m na 1,000 m wysokości, ale staje się bardziej skrajna w lokalizacjach bliższych krańcom trasy zaćmienia (tj. gdy Słońce/Księżyc znajdują się nisko nad horyzontem).

Znane problemy

Trasy zaćmień przecinające obszary polarne (szerokość geograficzna > ~|66°|) lub przechodzące przez antypółudnik (|180°|) mogą być niekompletne lub wyświetlać nieciągłości.
Czasami pojedyncza linia graniczna może wyświetlać pojedyncze „zabłąkane ” punkty z nieciągłością szerokości geograficznej.
Niektóre linie graniczne zaćmień o większym |ɣ| mogą po dokładnym przyjrzeniu się wykazywać zygzakowanie w pobliżu końców trasy.
Mamy nadzieję poprawić te problemy w przyszłych wydaniach.
AKTUALIZACJA: 30 lipca 2023 r. – poprawiono trasy zaćmień z 1 sierpnia 2008 r. i 21 czerwca 2039 r. (wcześniej wyświetlały one fantomowe przekroczenia antypółudnika).

Symulator zaćmień

Symulacja uwzględnia:

Przejście Księżyca przed Słońcem, z pozycjami i średnicami kątowymi wyprowadzonymi z elementów Bessela
Wyświetlanie efektu pierścienia diamentowego przy przewidywanych kątach pozycyjnych kontaktów
Symulację korony, chromosfery i protuberancji słonecznych
Ciemnienie i rozjaśnianie nieba (ilustracyjne, nieprecyzyjne)
Pozycję horyzontu dla zaćmień w pobliżu wschodu lub zachodu Słońca
Zmiany kąta paralaktycznego i fizycznej efemerydy Słońca oraz Księżyca w czasie
Librację i rzeczywisty profil brzegu Księżyca (szczegóły)
Perły Baily’ego

Symulacja NIE uwzględnia:

Różnicowego załamania światła w pobliżu horyzontu: wysokość Słońca/Księżyca jest korygowana o refrakcję przy użyciu modelu US Standard Atmosphere, ale pozorny kształt brzegu każdego z ciał pozostaje kolisty (lub odniesiony do okręgu w przypadku Księżyca)

Uwagi:

Obrazy użyte w symulacji pochodzą z całkowitego zaćmienia Słońca w 2017 roku (autorzy: Alison Craig i Stephen Trainor).
Rzeczywisty wygląd korony i protuberancji słonecznych zmienia się w czasie i nie odpowiada dokładnie symulacji.
Wygląd, kształt i jasność zarówno pierścienia diamentowego, jak i korony znacznie różnią się w zależności od ekspozycji zdjęcia i dokładnego momentu.
Chromosfera jest przedstawiona z grubością 3.45 sekundy łuku, na podstawie wartości NASA wynoszącej 2,500 km oraz przeskalowania z 959.22″ (IAU) do 959.95″ (Quaglia et al.). Zobacz Zaawansowane planowanie zaćmienia Słońca, aby uzyskać więcej szczegółów dotyczących działania symulatora w odniesieniu do chromosfery.

Brzeg Księżyca i perły Baily’ego

Zmiany profilu wysokości wokół brzegu Księżyca wpływają na wygląd pereł Baily’ego, szczególnie w lokalizacjach na krawędzi pasa całkowitości, a także na obserwowany kąt pozycyjny C2 i C3.

Dane dotyczące brzegu Księżyca dzięki uprzejmości Kaguya/David Herald
Symulator wyświetla gładki brzeg lub profil skorygowany o librację (Kaguya/Herald) w następujący sposób:
- Brzeg Kaguya/Herald jest wyświetlany subskrybentom PRO dla wszystkich zaćmień
- Brzeg Kaguya/Herald jest wyświetlany subskrybentom nie-PRO tylko dla minionych zaćmień
- W przeciwnym razie lub w przypadku awarii sieci albo usługi internetowej używany jest gładki brzeg.
Możesz sprawdzić, który brzeg jest wyświetlany, przełączając symulator w tryb konturowy. Jeśli używany jest gładki brzeg, wszystko, co może wyglądać jak „perła ”, jest wyłącznie artefaktem aliasingu pikseli.
Pełna rozdzielczość danych Kaguya/Herald (1,800 punktów w odstępach co 0.2°) jest zawsze używana dla „standardowego ” wyglądu pereł (tj. surowych pikseli). Dla „ulepszonych ” pereł (tj. z „rozbłyskiem perły ”) rozdzielczość jest określana przez suwak rozdzielczości.
Domyślny promień Słońca używany wyłącznie w symulatorze (nie do obliczania czasów kontaktów) wynosi 959.95″ (Quaglia et al., 2021). Wartość może być dostosowana przez użytkownika.
W trybie fotorealistycznym dla zaćmień całkowitych symulowany pierścień diamentowy jest wyświetlany przy standardowym kącie pozycyjnym kontaktu dla gładkiego brzegu. Użyj trybu konturowego, aby wizualnie zidentyfikować punkty kontaktów skorygowane o brzeg.

Zalecenia dotyczące planowania

Do ogólnego planowania oraz dla lokalizacji znajdujących się dobrze wewnątrz wyświetlanych granic trasy (tj. > ~10 km od końców trasy oraz granic północnej/południowej) dostarczane dane powinny być w pełni wystarczające do celów planowania.
Jeśli planujesz obserwować zaćmienie z lokalizacji w pobliżu krawędzi pasa całkowitości lub obrączkowości albo z miejsca położonego wysoko nad poziomem morza, podczas planowania powinieneś skonsultować wiele wiarygodnych źródeł, w szczególności takich, które uwzględniają profil brzegu Księżyca. Polecamy:
- stronę Xaviera Jubiera
- strony NASA Freda Espenaka
- oprogramowanie do planowania zakryć za pośrednictwem International Occultation Timing Association
Pogoda jest kluczowym czynnikiem podczas obserwacji zaćmienia: rekomendacje, badania historyczne i więcej informacji znajdziesz na eclipsophile.com