Zonsverduisteringen kunnen vandaag de dag met grote nauwkeurigheid voorspeld worden. Zo zijn er meestal twee zonsverduisteringen per kalenderjaar en in sommige gevallen zijn er zelfs drie of vier te zien. In dit artikel leer je alles over het voorspellen van zonsverduisteringen.
Onderstaand diagram toont de uitlijning van de Zon, Maan en Aarde tijdens een zonsverduistering. Het donkergrijze gebied onder de Maan is de umbra, waar de Zon volledig bedekt wordt door de Maan. Het kleine gebied waar de umbra de Aarde raakt, is de plaats waar de totale zonsverduistering kan gezien worden. Het grotere lichtgrijze gebied is de penumbra of bijschaduw waarin een gedeeltelijke zonsverduistering gezien wordt.
De baan van de Maan rond de Aarde is niet vlak en staat onder een hoek van vijf graden ten opzichte van de ecliptica. Hierdoor zal, wanneer het Nieuwe Maan is, de Maan boven of onder de Zon bewegen. Een zonsverduistering kan zich enkel voordoen wanneer de nieuwe Maan zich voordoet nabij één van deze punten waar de baan van de maan de ecliptica kruist
De baan van de Maan is ook elliptisch. De afstand van de Maan naar de Aarde varieert zo'n 6% van de gemiddelde waarde. Hierdoor varieert de schijnbare grootte met de afstand van de Aarde en dat effect zal voor het verschil zorgen van een totale of ringvormige zonsverduistering. De afstand van de Aarde tot de Zon varieert ook gedurende het jaar maar dit is een kleiner effect. Gemiddeld lijkt de Maan een beetje kleiner dan de Zon waardoor de meerderheid van de verduisteringen ringvormig zijn (zo'n 60%). Het is enkel wanneer de Maan dichter bij de Aarde staat dan het gemiddelde (nabij het perihelium) dat een totale zonsverduistering kan plaatsvinden.
De Maan draait rond de Aarde in ongeveer 27,3 dagen. Dit staat gekend als de siderische maand. Hoewel dat tijdens een siderische maand de Aarde een deel van de weg rond de Zon heeft afgelegd, wordt de gemiddelde tijd tussen de nieuwe Maan en de volgende langer dan de siderische maand (dit is dan zo'n 29,5 dagen). Dit staat gekend als de synodische maand en correspondeert met wat men de 'maanmaand' noemt.
A: Totale eclips in de umbra
B: Ringvormige eclips in de antumbra
C: Gedeeltelijke zonsverduistering in de penumbra
De Maan kruist van Zuid naar Noord van de ecliptica in zijn dalend punt en omgekeerd. Hoewel de punten van de baan van de Maan bewegen in een retrograde beweging (door de aantrekkingskracht van de Zon op de beweging van de Maan) maken deze een compleet circuit van 18,6 jaar. Dit betekent dat de tijd tussen elke passage van de Maan doorheen het dalende punt lichtjes korter is dan de siderische maand. Deze periode wordt de 'draconische maand' genoemd.
Het perihelium van de Maan beweegt voorwaarts in zijn baan en maakt een volledig circuit in ongeveer 9 jaar. De tijd tussen het ene perihelium en de volgende staat gekend als de anomalistische maand.
De baan van de Maan snijdt met de ecliptica op de twee punten die op 180° van elkaar staan. De nieuwe maan doet zich dan ook voor wanneer deze dicht bij deze punten is op twee perioden in het jaar op ongeveer 6 maanden van elkaar. Er zal dus minstens één zonsverduistering plaatsvinden tijdens deze periode. Soms gebeurt het dat de nieuwe maan dicht genoeg bij dat punt komt tijdens twee opeenvolgende maanden. Dit betekent dat in een bepaald jaar er op zijn minst twee zonsverduisteringen zijn. Er kunnen er maximaal 5 zijn. Sommigen zullen enkel zichtbaar zijn als gedeeltelijke verduistering als de umbra zich boven de Noord- en Zuidpool bevindt, andere zijn dan centraal in afgelegen gebieden van Antarctica of de Noordpool.
Pad
Tijdens een centrale eclips zal de umbra van de Maan (of antumbra in geval van een ringvormige zonsverduistering) snel bewegen van West naar Oost over de Aarde. De Aarde draait van West naar Oost maar de umbra beweegt altijd sneller dan eender welk punt op Aarde zodat het altijd lijkt te bewegen in een West-Oost richting op de aardbol (er zijn sommige zeldzame uitzonderingen waarin een verduistering kan gebeuren tijdens de middernachtzon, in Antarctisch gebied of aan de Noordpool).
De breedte van het spoor van een centrale eclips varieert volgens de relatieve schijnbare diameters van de Zon en Maan. In de meest gunstige omstandigheden, wanneer een totale zonsverduistering zich erg dicht bij het perihelium bevindt, kan het spoor zo'n 250 km breed zijn en de duur van de eclips zo'n 7 minuten. Buiten het centrale spoor zal een gedeeltelijke verduistering te zien zijn over een veel groter gebied op Aarde.
Voorkomen en cyclus
Totale zonsverduisteringen zijn zeldzame gebeurtenissen. Hoewel ze op Aarde elke achttien maanden te zien zijn, is het geweten dat voor een bepaalde plaats op Aarde een totale zonsverduistering zich gemiddeld ééns in de 370 jaar voordoet. Na zo lang wachten zal de totaliteit zelf slechts enkele minuten duren aangezien de umbra met een snelheid van 1 700 km/u oostwaarts beweegt. De totaliteit kan nooit langer dan 7m40s duren en is meestal veel korter. Tijdens elk millennium zijn er minder dan 10 zonsverduisteringen die langer duren dan zeven minuten. De laatste maal gebeurde op 30 juni 1970. Waarnemers vanop een Frans Concorde vliegtuig konden de totaliteit verlengen naar 74 minuten door het pad van de umbra te volgen. De volgende eclips die meer dan 7 minuten duurt is pas op 25 juni 2150.
Indien de datum en tijd van een zonsverduistering gekend zijn, is het mogelijk om andere verduisteringen te voorspellen door gebruik te maken van de eclipscyclussen. Twee voorbeelden van cyclussen zijn de Saros en Inex. De Sarox is de meest gekende en één van de meest accurate eclipscyclussen. De Inex cyclus is een zwakkere cyclus maar is erg handig in de classificatie van eclipscyclussen. Na een Saros cycluseinde start een nieuwe Saros cyclus één Inex later. Een Saros cyclus duurt 6 585,3 dagen (iets meer dan 18 jaar) wat betekent dat er na deze periode een praktisch identieke eclips zal voordoen. Het meest merkbare verschil is de verschuiving van 120 graden in lengtegraad (dit door de 0,3 dagen) en een klein verschil in breedtegraad. Een Saros serie start altijd met een gedeeltelijke eclips nabij één van de polen van de Aarde en schuift dan over de wereldbol doorheen een reeks van ringvormige en totale zonsverduisteringen en eindigt in het tegengestelde poolgebied. Een Saros duurt 1 226 tot 1 550 jaren en 69 tot 87 verduisteringen waarvan 40 tot 60 centraal.
Einde totaliteit
Door de geleidelijke versnelling wordt de baan van de Maan rond de Aarde elk jaar 3,8 cm groter. Er wordt geschat dat binnen 600 miljoen jaar de afstand van de Aarde tot de maan zal toegenomen zijn met 23 500 kilometer wat dus betekent dat we geen volledige verduistering meer zullen zien. Dit zal dus ook zo zijn wanneer de Maan in perihelium is en de Aarde in aphelium. Een andere factor is dat de grootte van de Zon ook zal toenemen in deze tijdschaal waardoor het nog onwaarschijnlijker wordt dat we na die periode een totale zonsverduistering zullen zien. We kunnen dan ook zeggen dat de laatste zonsverduistering zich zal voordoen in iets minder dan 600 miljoen jaar.
