Kuunpimennys: Kun Maan varjo muuttaa Kuun verenpunaiseksi

Kuunpimennys ei ole Kuun tummeneminen. Se on Kuu liukumassa varjon läpi, joka on niin suuri, että Maan toisella puolella se ulottuu noin 1,4 miljoonaa kilometriä avaruuteen – ja sen sijaan katoamisen, Kuu yleensä vain muuttuu syvän ruostuvan punaiseksi.

Tämä varjo on Maan oma varjo, jonka auringonvalo heittää samalla tavalla kuin mikä tahansa esine heittää sen. Se, mikä tekee kuunpimennystä kannattavaksi katseluksi, on kaikki siihen liittyvä: kuinka kauan Kuu viipyy tässä varjossa, miksi se muuttaa väriä muuttumisen sijasta mustaksi, ja kuinka muinaiset taivaanseuraajat muuttivat sen rytmin toimivaksi kalenteriksi vuosisatoja ennen kuin kukaan ymmärsi, miksi se tapahtui.

Tämä opas käsittelee kuunpimennyksen mekaniikkaa – varjoa, väriä, ajoitusta – ja muutamia oudoja nurkkia, propheteiasta, joka on rakennettu neljän peräkkäisen pimennyksen ympärille, Auringon ja pimennoidun Kuun vangitsemiseen taivaalla samaan aikaan.

Maa on noin 3,7 kertaa leveämpi kuin Kuu, ja tämä kokoerot ovat tärkeämpiä kuin luulet: se tekee Maan täyden varjon kartio, jota kutsutaan umbraks, ulottuvan noin 1,4 miljoonaa kilometriä avaruuteen ennen kuin se kapenee pisteeksi. Tämä on paljon enemmän tilaa kuin Kuu tarvitsee katoamaan.

Kuun oma varjo toimii päinvastoin. Koska Kuu on paljon pienempi, sen umbra tulee pisteeseen vain noin 384 402 kilometrin jälkeen – sattumoisesti lähellä todellista Maa-Kuu-etäisyyttä, minkä vuoksi täydellisen auringonpimennyksen kokonaispuolison polku Maalla on vain kapea nauha. Maan varjolla ei ole tätä ongelmaa; se nielee Kuun kokonaan, ylimääräisellä tilalla.

Jos Maalla ei olisi ilmakehää, täydellisesti pimentävä Kuu yksinkertaisesti muuttuisi mustaksi. Sen sijaan auringonvalo liukuu Maan ilmakehän reunojen kautta matkallaan Kuuhun, ja tämä ohut ilmakerrros toimii suodattimena: siniset aallonpituudet hajoavat etäisyyden yli, jolloin pääasiassa lämpimät, punaiset sävyt täydentävät matkan. Mitä Kuuhun osuu, on olennaisesti jokaisen auringonnousun ja auringonlaskun valo Maalla, jotka tapahtuvat yhtä aikaa, taivutettu planeetan ympäri ja uudelleen kohdistettu kuun pinnalle.

Tähtitieteilijät ovat todella arvioineet, kuinka elävää se ilmenee. Ranskalainen tähtitieteilijä André Danjon suunnitteli asteikon, jota käytetään edelleen tänään, arvioimaan, kuinka pimeä tai kirkas täydellisesti pimentävä Kuu näyttää. Heikolla päässä, L=0, Kuu voi olla lähes näkymätön täydellisyyden keskellä. Kirkkaalla päässä, L=4, se sijasta loistaa elävästi kupari- tai oranssissa. Sama pimennysmekaaniikka, sama punainen valo – mutta kuinka paljon pölyä ja pilvistä sattuu istua Maan ilmakehässä sinä viikkona, voi muuttaa tulosta yhdestä äärimmäisyydestä toiseen.

Jokainen kuunpimennys ei tarjoa tätä täydellistä punaista spektaakkelia. Osittainen kuunpimennys tapahtuu, kun Aurinko, Maa ja Kuu eivät ole täsmälleen suorassa linjassa, joten Kuu ylittää vain osan Maan umbrasta, kun taas loppuosa pysyy auringonvalossa. Puolivalopeimennys on vielä hienovaraisempi – Kuu kulkee vain Maan varjon kevyemmän ulomman reunan läpi, himmenemällä hieman ilman syvää värinmuutosta. Noin kolmasosa kaikista kuunpimennysistä on puolivalopeimennyksiä, ja vain 3% näistä puolivalopeimennysista on tarpeeksi syviä saadakseen täydelliset puolivalopeimennykset – mikä tarkoittaa, että useimmat pimennykset, joista saatat lukea "kuunpimennys tänä iltana", ovat itse asiassa heikkoja, helppo missata ellei tiedä minne katsoa.

Täydellisyys kestää niin kauan kuin se kestää, koska Kuu on suhteellisen hitaasti liikkuva kohde. Se ajaa kiertoradallaan vain noin 1,03 km/s – tuskin enemmän kuin sen oma halkaisija tunniksi – mikä on tarpeeksi hitaasti, että Maan pimeässä umbrassa täydellisyys voi ulottua lähes 107 minuuttiin suotuisimmissa kohdistuksissa. Laskemalla molemmilla puolilla olevat himmeämmät osittaiset vaiheet, koko tapahtuma, Kuun ensimmäisestä kosketuksesta varjon kanssa sen viimeiseen, voi kestää jopa 236 minuuttia.

Pimennys 27. heinäkuuta 2018 osoitti juuri, kuinka pitkä tämä voi olla käytännössä: Kuu oli 1 tunti ja 43 minuuttia täysin Maan umbrassa, pois yhteensä 3 tunnin ja 55 minuutin pimennysestä – jatkuva, asteittain punastelevä näytelmä kenen tahansa kanssa, joka on tarpeeksi kärsivällinen katsomaan alusta loppuun.

Kauan ennen kuin kukaan tiesi, mikä umbra oli, babylonialaiset ja myöhemmin kreikkalaiset tähtitieteilijät huomasivat, että pimennykset toistuvat rytmin mukaan. Tätä rytmiä kutsutaan sarokseksi: ajanjakso 18 vuotta ja 11 päivää, jonka jälkeen Auringon, Maan ja Kuun geometria linjaa melkein samalla tavalla. Jokainen saros-sykli sisältää yleensä yhteensä 70 pimennystä, joista 29 kuunpimennystä – riittävän säännöllinen malli ennustamaan pimennykset tuhansia vuosia, ilman mitään fysiikkaa pinossa olevia tietoja.

NASA on siitä lähtien muuttanut tämän ennustettavuuden omiksi viitetyöiksi. Liitteellisenä katalogina Five Millennium Canon of Lunar Eclipses taulukoi jokaisen kuunpimennyksen vuodesta 2000 eKr. vuoteen 3000 jKr., ja sen lisäsivuston Five Millennium Catalog ulottuu 201 sivulle pimennys pimennystä kohti – viiden tuhannen vuoden varauksot kirja varjolle.

Kuunpimennys voi tapahtua vain täysikuun aikana, kun Maa on sijoitettu Auringon ja Kuun väliin – mikä pitäisi tehdä mahdottomaksi nähdä molemmat objektit taivaalla kerralla. Ilmakehän refraktio toisinaan rikkoo tämän säännön selenelionin kutsumassa vaikutuksessa: muutaman minuutin ajan auringonnousun jälkeen tai hieman ennen auringonlaskua, nouseva tai laskeva aurinko ja pimentävä Kuu voivat molemmat ilmestyä vain vastakkaisten horisonttien yläpuolella samaan aikaan, jokainen hieman taivutettu todellisen asemansa yläpuolella ilmalla itse. Se on lyhyt optinen porsaanreikä muuten tiukassa kiertoradan geometriassa.

Kuunpimennykset ovat järkyttäneet ihmisiä vuosituhansien ajan – Laulun kirjan mukaan punainen kuu, jonka pimeys nielee, otettiin varoituksena tulevasta nälänhädästä tai taudista. Tämä vaisto nousi uudelleen esille vuonna 2014, kun 15. huhtikuuta täydellinen kuunpimennys avasi tetradiin: neljä peräkkäistä täydellistä kuunpimennystä, jotka päättyivät pimennysiin 8. lokakuuta 2014, 4. huhtikuuta 2015 ja 28. syyskuuta 2015. Kristilliset saarnaarit John Hagee ja Mark Biltz rakensivat veripunaisen kuun profetiansa tämän täysikuiden sarjan ympärille.

Tetratit itsessään eivät ole harvinaisia ​​– 1. vuosisadan jälkeen 62 niistä on tapahtunut – mutta vuosien 2014-2015 tetrad vetoi suhteettoman huomion, koska se sovittui merkittävien uskonnollisten juhlapäivien kanssa, jota vain 8 näistä 62 tetradista on tehnyt. Pimennykset olivat tähtitieteellisesti huomaamattomia; kalenterin yhteensattuma oli koko tarina.

Yksi luku enemmän sitoo koko kuvan yhteen, vaikka se kuuluukin enemmän auringon pimennysiin kuin kuunpimennysiin. Mitattuna niiden kiekoilta, Aurinko on noin 400 kertaa leveämpi kuin Kuu – ja silti Kuu kiertää noin 400 kertaa lähempänä Maata kuin Aurinko. Kaksi liittymätöntä numeroa, jotka osuvat samaan suhteeseen, on syy siihen, että Aurinko ja Kuu näyttävät lähes täsmälleen samalta Maasta, mikä on syy siihen, että auringon pimennykset voivat olla täydellisiä. Sillä ei ole mitään tekemistä sen kanssa, miksi Kuu muuttuu punaiseksi oman pimennyksen aikana – mutta se on sama kiertoradan naapurusto, joka tekee kuunpimennysista mahdollista, koska täysikuu voi vain pudota Maan varjoon, koska Maa istuu kahden kehon välissä, joiden näennäiset koot vastaavat niin tiiviisti.

• NASA: Lunar Eclipse Page
• NASA Science: Eclipses and the Moon