Представьте себе: вы человек древности, какой-нибудь неандерталец, а ваше верное солнце внезапно и неожиданно потемнело. Вы напуганы. Вы думаете: «Что, если оно никогда не вернется? Чем мы прогневали бого… предков? О, а вот оно и вернулось. Пронесло». Но затем, спустя годы, это повторяется. Вы теряете веру в постоянство солнца и начинаете записывать, когда происходят эти события. Проходят столетия и, наконец, складывается картина, благодаря которой ранние цивилизации могли предсказать, когда происходят эти странные события.

«Сама идея о том, что это не случайность, невероятна», говорит Джонатан Зейтц, адъюнкт-профессор истории в Дрекселе. «Месопотамцы первыми поняли это, потому что у них была привычка записывать всё подряд. Они делали это, потому что чувствовали, что в этом есть смысл — что это не просто случайные природные явления».

Благодаря записям, которые начали вести еще в 700 году до н. э., месопотамцы смогли определить длину цикла Сароса — интервал между тем, когда Луна, Земля и Солнце выстраиваются в линию для затмения. Цикл происходит раз в 18 лет, 10 дней (11 в високосные годы) и 8 часов, вместе с ним меняется и тень на Земле. Эти дополнительные восемь часов означают, что положение затмения изменяется со временем по мере вращения Земли.

Хотя древние астрономы не смогли бы наблюдать все итерации цикла Сароса (затмения могут происходить в середине океанов или необитаемых районов), они смогли достаточно четко определить временные промежутки, когда может наступить затмение. На данном этапе истории они просто узнали, когда это может произойти. Почему и как — об этом позднее.

Жизнь греков

Перенесемся в Древнюю Грецию. Для таких мыслителей, как Аристотель и другие, было недостаточно знать, что что-то происходит. Не менее важно было знать, почему это происходит. «Греков очень заинтересовала причинность», говорит Зейтц. Значение затмения было менее важным, чем другие факторы. «Для них вы не понимали чего-то, пока не могли это объяснить».

Греческие наблюдения помогли выяснить, как двигаются планеты и что у Земли форма сферы. Без телескопов они все еще думали о луне как о светящемся небесном теле, не похожем на наш твердый дом, но уже определяли ее движение относительно Земли. И хотя они думали, что Земля была центром Вселенной, они поняли, что затмение — это тень новой Луны, отбрасываемая Солнцем на Землю.

Методы, разработанные Аристотелем и Птолемеем для понимания затмения, использовались до тех пор, пока Коперник и Ньютон не вышли на сцену сотни лет спустя.

«Но это не значит, что за прошедшее время ничего не произошло», добавляет Зейтц. Люди накапливали знания древних культур, накапливали знания и начинали совершенствовать методы в средние века. «В исламском мире, в частности, они уделяли большое внимание астрономии и астрологии, развивали астролябии, выстраивали углы на небесах и пытались усовершенствовать систему», говорит Зейтц.

Уже позже мыслители вроде Тихо Браге строили гигантские квадранты, чтобы делать более точные измерения движения Солнца во время затмений, и некоторые использовали методы измерения затмений, которые мы до сих пор используем сегодня. «Они использовали камеры-обскуры в средние века, которые позволяли измерять силу затмения», говорит Зейтц.

Европа, конечно, была не единственным местом, где видывали затмения. В Китае появились собственные предсказания затмений почти в то же время, что и у людей Средиземноморья, а вместе с тем были открыты и схемы затмений, благодаря длинным летописям. Существуют свидетельства того, что и майя по-своему следили за затмениями, но практически все их записи были жестоко уничтожены конкистадорами во время европейского вторжения в Америки.

Несмотря на хорошее понимание затмений, большинство культур считали их дурными предзнаменованиями. Интерпретации (медленно) начали меняться с появлением телескопов, которые показали топографию Луны и позволили предсказывать затмения более точно. Фактически в 1700-х годах астроном Эдмунд Галлей сделал карту будущих затмений и опубликовал ее в надежде, что широкая публика не будет паниковать, когда Солнце ненадолго исчезнет, а наблюдатели смогут собрать больше данных о том, как долго затмение будет продолжаться в разных местах. Современная эпоха наблюдений затмений, наконец-то, началась.

Наше время

«Метод, который мы используем сейчас, основан на том, что люди придумали в 19 веке», говорит Эрни Райт, эксперт по визуализации в NASA. Людьми, которые начали использовать относительно современные методы расчета для прогнозирования затмений, были Фридрих Бессель и Уильям Шовене.

«Бессель придумал базовую математику, которую мы используем, в 1820 году, а Шовене положил ее на современную форму в 1855 году».

Сегодня мы можем получить еще больше конкретной информации, благодаря нашему пониманию формы Луны. Луна — вопреки всем элементарным школьным рисункам, над которыми вы корпели, — не имеет форму банана или идеальной сферы. Как и Земля, Луна имеет горы и равнины, из-за которых ее форма слегка грубовата по краям, а значит и сама поверхность выложена неравномерно.

«Методы 19-го века позволяли предположить, что Луна гладкая и что все наблюдатели находятся на уровне моря», говорит Райт. «Такие упрощения приходится делать, если вы делаете расчеты карандашом на бумаге».

С конца 1940-х до 1963 года астроном по имени Чарльз Берли Уоттс проводил бесчисленные часы, составляя карту вариаций, которые проявлялись на поверхности Луны, и наблюдал за рельефами, которые появлялись на внешнем краю Луны, как видно с Земли. Его подробные карты помогли еще точнее прогнозировать затмения. Но тень затмения была, как оказалось, не овальной, а многогранным многоугольником, в котором каждый угол соответствовал долине на теле Луны.

Затем за дело взялись в NASA. Лунный разведывательный орбитальный аппарат агентства, основанный на работе Ватта, подробно отразил топографию Луны, которую невозможно было бы составить по снимкам, сделанным на земле.

Райт взял эти данные о форме Луны, топографии Земли и положениях Солнца, Луны и Земли, чтобы создать невероятно подробную и точную картину того, где упадет тень затмения в Соединенных Штатах.

Это затмение стало самым просматриваемым полным затмением в истории. И после того, как человечество потратило тысячи лет на наблюдение и запись затмений, есть еще много вещей, которые ученые надеются выяснить.

«Недавно мы заговорили о том, что не знаем точных размеров Солнца», говорит Райт. «Оказалось, что затмения являются крайне чувствительным методом измерения радиуса Солнца. Радиус Солнца около 696 000 километров. Но если изменить его на 125 километров, изменится и продолжительность полного затмения на целую секунду».

Сегодня, когда люди имеют возможность точно наблюдать, как тень затмения пересекает землю, стоит поблагодарить все те поколения людей, которые сделали это возможным; от наблюдателей, которые не знали, что происходит, живших на протяжении сотен лет, до людей, которые построили современные спутники и сделали точные карты затмений.