دورة الكسوف

تحدث الكسوفات بشكل متكرر، تفصل بينها فترات محددة من الزمن: تُسمى هذه الفترات دورات الكسوف. تُسمى سلسلة الكسوفات التي تفصل بينها تكرار لواحدة من هذه الفترات بسلسلة الكسوف.

شروط الكسوف

تحدث الكسوفات عندما تكون الأرض والقمر متراصفان مع الشمس، إذ يلقي واحد منهما ظله على الآخر بسبب الشمس. عندما يقترن القمر مع الشمس، فمن الممكن حتى يمر أمامها مسببًا الخسوف الشمسي الذي يُرى من منطقة ضيقة على سطح الأرض. عندماقد يكون القمر بدرًا ولقاءًا للشمس، من الممكن حتى يعبر القمر خلال ظل الأرض، وعندها يمكن رؤية خسوف القمر من نصف الكرة المظلم من الأرض. تُسمى حالتي القمر في الاقتران والتقابل معًا بالاقتران الكوكبي (من اليونانية «ارتباط»)، بسبب أهمية هذه الأطوار القمرية.

لا يحدث الكسوف عند جميع قمر محاق أوبدر، بسبب ميلان مستوي دوران القمر حول الأرص بالنسبة إلى مستوي دوران الأرض حول الشمس (مسار الشمس): فكما يُرى من الأرض، عندماقد يكون القمر هوالأقرب إلى الشمس (محاق)، أوفي أبعد مسافة له عنها (بدر)، لا تكون الأجرام الثلاثة عادةً على نفس الخط تمامًا.

تساوي زاوية الميلان بالمتوسطخمسة درجات و9 دقائق، أكبر بكثير من قطر الشمس المتوسط الظاهري الزاوي (32 دقيقة و2 ثانية)، وقطر القمر الزاوي كما يُرى من نصف الكرة الأرضية الذي تحته مباشرة (31 دقيقة و37 ثانية)، وظل الأرض على مسافة قمرية متوسطة (1 درجة و23 دقيقة)

لذلك، تمر الأرض في معظم أطوار المحاق للقمر بعيدة جدًا إلى جهة الشمال أوالجنوب عن الظل القمري، ويُفوِّت القمر في معظم أطوار البدر ظل الأرض.قد يكون القطر الزاوي الظاهري للقمر في معظم حالات الكسوف الشمسي غير كافٍ لحجب قرص الشمس بشكل كامل، ما لم يكن القمر بالقرب من حضيضه، أي أنه أقرب إلى الأرض، ويبدوأكبر من المتوسط. على أي حال، يجب حتىقد يكون التراصف أقرب ما يمكن للمثالية كي يحدث الكسوف.

يحدث الكسوف فقط عندماقد يكون القمر قريبًا من مستوي مدار الأرض، أي عندماقد يكون خط عرض مسار الشمس صغيرًا. يحدث هذا عندماقد يكون القمر بالقرب من إحدى عقدتيه المداريتين المتقاطعتين مع مسار الشمس في نفس وقت الاقتران الكوكبي. يجب حتى تكون الشمس أيضًا قريبة من نفس العقدة في نفس الوقت لحدوث الكسوف الشمسي، أوحتى تكون قريبة من العقدة اللقاءة، وبالتالي حدوث الخسوف القمري.

التكرار

يُمكن حتى يحدث حتى ثلاثة كسوفات خلال جميع موسم كسوف، ويمتد موسم الكسوف لفترة شهر أوشهرين، ويحدث مرتين في العام، وذلك في وقت قريب من تموضع الشمس بالقرب من عقدتي مدار القمر.

لا يحدث الكسوف جميع شهر، بسبب تغير الهندسة النسبية للشمس، والأرض، والقمر بعد شهر من الكسوف.

كما يُرى من الأرض، يأخذ القمر وقتًا حتى يعود إلى العقدة، ويسمى هذا الوقت بالشهر العقدي، أقل من الوقت الذي يأخذه في العودة إلى نفس خط طول مسار الشمس وذلك بالنسبة إلى الشمس، ويسمى هذا الوقت بالشهر الاقتراني. السبب الرئيسي أنّه في الوقت الذي أكمل فيه القمر دورة حول الأرض، أكملت فيه الأرض (والقمر) 1/13 من دورتها حول الشمس: يجب على القمر حتى يعوض هذا ليكون مرة أخرى في حالة تقابل أواقتران مع الشمس. في الدرجة الثانية، تتحرك العقدتين المداريتين للقمر في حركة بدارية إلى الغرب بالنسبة لخط طول مسار الشمس، وتكمل دائرة كاملة في نحو18.60 عام، لذلك فإنّ الشهر العقدي أقصر من الشهر الفلكي. في الإجمال، يبلغ الفرق بين الشهر الاقتراني والشهر العقدي يومين وثلث اليوم تقريبًا. وكما يُرى من الأرض، تعبر الشمس العقدتين أثناء حركتها على طول مسارها الشمسي. تُدعى الفترة التي تستغرقها الشمس للعودة إلى العقدة السنة الاقترانية أوالكسوفية، وتبلغ نحو346.6201 يوم، وهي أقصر بحوالي 1/20 سنة من السنة الفلكية بسبب الحركة البدارية للعقدتين.

إن وقع كسوف شمسي عندماقد يكون القمر محاقًا، والذي يجب حتىقد يكون قريبًا من العقدة، سيكون عندئذ القمر في طور البدر التالي تجاوز عقدته اللقاءة بأكثر من يوم، وقد يُفوِّت ظل الأرض أولا يُفوته. وبحلول القمر المحاق التالي سيكون قد اجتاز العقدة، لذلك فمن غير المحتمل حتىقد يكون هنالك كسوف شمسي في أي منطقة على الأرض. وبحلول الشهر التالي لنقد يكون هنالك أي وقع بالتأكيد.

لكن بعدخمسة أوستة أشهر اقترانية لاحقة، سيقع القمر في طور المحاق قريبًا من العقدة اللقاءة. وفي ذلك الوقت (نصف سنة كسوفية) ستكون الشمس قد تحركت إلى العقدة اللقاءة أيضًا، لذلك ستكون الظروف مناسبة مرة أخرى لكسوف آخر أوأكثر.

الدورية

لا تزال هذه تسقطات مبهمة نوعًا ما. لكننا نعهد إنه إذا وقع كسوف في وقت ما، سيحدث عندها كسوف آخر بعد عدد إس من الشهور الاقترانية، يمكن حتىقد يكون هذا الفاصل أيضًا عدد دي من الشهور العقدية، حيث دي عدد سليم (العودة إلى نفس العقدة)، أوعدد سليم + 1/2 (العودة إلى العقدة اللقاءة). لذلك فدورة الكسوف هي أي فترة بّي تساوي تقريبًا:

بيّ = إس x (طول الشهر الاقتراني) = دي x (طول الشهر العقدي)

عند حدوث كسوف، فمن المحتمل حتى يحدث كسوف آخر بعد جميع فترة تساوي بّي. يبقى هذا سليمًا لفترة محدودة، لأنّ العلاقة تقريبية فقط.

إنّ الشيء الآخر الذي يجب أخذه بعين الاعتبار هوأنّ حركة القمر ليست دائرية تمامًا. إنّ مداره إهليلجي بشكل واضح، لذلك تختلف المسافة بين الأرض والقمر طوال الدورة القمرية. تغير هذه المسافة المتغيرة القطر الظاهري للقمر، وبالتالي تؤثر على فُرص، ومدة، ونوع الكسوف (جزئي، أوحلقي، أوكلي، أومُختلط «هجين»). تُدعى هذه الفترة المدارية بالشهر الحضيضي، وتُسبب رفقة الشهر الفلكي ما يُسمى «دورة البدر» وذلك لمدة نحو14 شهر فلكي في تواقيت الأقمار ومظهرها إذا كانت بدر أومحاق. يتحرك القمر بشكل أسرع عندماقد يكون أقرب إلى الأرض (بالقرب من حضيضه)، وأبطأ عندماقد يكون قريبًا من الأوج (المسافة الأبعد)، لذلك يتغير توقيت الاقترانات الكوكبية بشكل دوري بما يصل إلى ±14 ساعة (بالنسبة إلى تواقيت الاقترانات الكوكبية المتوسط)، ويتغير القطر الزاوي الظاهري للقمر بنحو±6%. يجب حتى تضم دورة الكسوف عددًا سليمًا من الأشهر الحضيضية من أجل الأداء الجيد للتنبؤ بالكسوف.

القيم العددية

هذه أطوال لأنواع مختلفة من الأشهر كما جرى نقاشه في الأعلى (حسب التقويم الفلكي القمري إي إل بّي 2000-85، وهوسليم بالنسبة للحقبة 2000j ، مأخوذة (على سبيل المثال) من جين ميوس (1991)).

إس إم = 29.530588853 يوم (الشهر الاقتراني)
دي إم = 27.212220817 يوم (الشهر العقدي)
إيه إم = 27.55454988 يوم (الشهر الحضيضي)
إي واي = 346.620076 يوم (السنة الكسوفية)

لاحظ أنه هنالك ثلاثة نقاط متحركة رئيسية، الشمس، والقمر، والعقدة (الصاعدة)، وهنالك ثلاث فترات رئيسية، عندما يلتقي جميع من الأزواج الثلاثة المحتملة من النقاط المتحركة بعضها الآخر: الشهر الاقتراني عندما يعود القمر إلى الشمس، والشهر العقدي عندما يعود القمر إلى العقدة، والسنة الكسوفية عندما تعود الشمس إلى العقدة.