Солнечное затмение. Метеорологические эффекты

Е.Цимеринов
02-01-2006

При солнечном затмении происходит ослабление потока прямой солнечной радиации. Ослабление это максимально в полосе полной фазы затмения, или районе наибольшей фазы в случаи, когда для Земного шара солнечное затмение представляется частным. Атмосфера в целом безразлична к кратковременному падению солнечной радиации, вызванному, наступлением солнечного затмения. Надо отметить, что лунная полутень покрывает одновременно площадь равную половине земного шара.
Безразличие атмосферных процессов объясняется их большой инертностью, скоротечностью затмения (всего несколько часов), большой вертикальной протяженностью, из-за которой тепловое по своей природе возмущение не успевает распространиться на большую высоту.
Ряд факторов, обусловленных атмосферными процессами, могут совершенно уничтожить затменные эффекты, и в этом случае даже при уверенной фиксации снижения освещенности, ожидаемого падения температуры воздуха и поверхности зафиксировано не будет. К ним относятся:
1. Адвекция (поступление) теплого или холодного воздуха в район наблюдения. При адвекции тепла – затменные эффект даже при большой фазе затмения, могут быть совершенно компенсированы.
2. Время дня определяет стратификацию атмосферы – ее устойчивость. Утром - изотермия, днем конвекция, вечером развивающаяся инверсия. В утренние часы затменные эффекты менее выражены, чем в после полуденные часы. Вечерние эффекты, связанные с затмением солнца несколько слабее полуденных, что связано с уменьшением высоты солнца над горизонтом с одной стороны и началом естественного падения температуры воздуха в это время.
3. Облачность, стабилизирует температуру подстилающей поверхности, уменьшая радиационное излучение. Влияние разных ярусов, видов и типов облаков на величину и резкость затменные эффектов из-за малости наблюдений и сложности вопроса не вполне ясно.

Главнейшим и определяющим обстоятельством при метеорологических наблюдениях солнечных затмений следует признать максимальную его величину. Именно фаза, а в случае полного затмения ее продолжительность задают величину падения уровня Солнечной радиации.

Метеорологический эффект

Первейшим следствием снижения прямой солнечной радиации на поверхности земли является падение, вслед за тем, температуры подстилающей поверхности, а от нее и температуры воздуха. Падение температуры воздуха в полосе полной фазы затмения может достигать 10 - 12°С, все прочие затменные эффекты – бриз и уменьшение нижней границы облаков, зависят от этого значения.
Вызванное солнечным затмением понижение температуры воздуха в слое до 200 метров ведет к возникновению затменного бриза – явления аналогичного дневному бризу на побережье моря или крупного водоема, когда наблюдается устойчивый ветер направлением на берег.
Скорость бриза определяется разностью температур воздуха вне зоны лунной тени и у западного ее края, где воздух наибольшим образом остыл при этом скорость ветра может достигать 10 м/с, в средних широтах до 7 м/с. Следует заметить, что затменный бриз наилучшим образом выражен в условиях антициклона, при малости барического градиента – последнее условие важно само по себе, поскольку затменные эффекты легко могут быть уничтожены более мощными атмосферными процессами.
Снижение границы облаков, трудно наблюдаемый затменный эффект и в доступной нам литературе описание этого явления не найдено. Отсутствие свидетельств наблюдения это эффекта может быть объяснено тем обстоятельством, что нижняя граница облакообразования не опускалась ниже верхней границы, до которой распространяется возмущение, вызванное солнечным затмением. Высота этого слоя в максимуме не может превышать 200 метров, что соответствует относительной влажности около 80 – 85%, на уровне метеорологической будки (2 м). Такая высокая влажность воздуха в ранние утренние часы или днем в холодное время года. Кроме того, в условиях теплого времени года нижняя граница облаков редко опускается ниже 500 метров, в холодные месяцы при высокой влажности воздуха облака нижнего яруса часто опускается до 50 метровой отметки, но при этом количество ее достигает 9 – 10 баллов.
Динамика облаков нижнего яруса во время солнечного затмения не исключая частных его фаз, представляется большой и интересной задачей, особенно в условиях исключительного наземного метеорологического их наблюдения.

Наблюдения

Проще всего наблюдать изменения температуры воздуха, происходящие во время солнечного затмения, потому самыми распространенными в литературе данными, безусловно, является описание именно этого ключевого затменного эффекта. Если в районе наблюдения не происходит адвекции, и максимальная фаза затмения превышает 0,4, то падение температуры уже, вполне может быть зафиксировано.
Во время наблюдения солнечного затмения 11 августа 1999 года, в полосе поной его фазы, практически все наблюдатели отметили падение температуры. При более значительной фазе может отмечаться и измение в характере ветра (затменный бриз) Так Ю.В. Дубровский указывает, что к моменту окончания полной фазы - третьему контакту, падение температуры воздуха достигло 6 – 7°, другой наблюдатель О.С. Угольников отмечает снижение прямого солнечного излучения при фазе более 0,5, снижение это было определенно субъективно по ощущениям наблюдателя. Группа наблюдателей Н.В. Воробьев, А.В. Козырев, проводившие измерения температуры воздуха в тени на высоте 0,2 метров над уровнем почвы. Они зафиксировали практически линейное падение температуры. Падение составило 3,8° (от +29,2° в начале затмения до +25,4 градусов в момент третьего контакта).
Изменение в характере ветра отметил В. К. Хондырев. По его наблюдению развитие и усиление ветра происходило по мере увеличения фазы затмения. Ю.В. Дубровский, дает более подробное описание эволюции ветра,отмечая наличие умеренного северного ветра сила, которого увеличивалась по мере нарастания фазы затмения. Примерно за 4 минуты до наступления полной фазы ветер ослабел.

Описание метеорологических эффектов взято из журнала "Звездочет" №1 - 2000

Состояние вопроса. Недооценка роли затменных эффектов.

Описания наблюдений, приведенные выше, были сделаны по большей части, побочно и носят во многом субъективный характер. Исключением следует считать специальную программу термометрических измерений Н.В. Воробьев, А.В. Козырев – производимых с интервалом в 5 минут на протяжении всего затмения.
Следует отметить, что наблюдения, производимые во время полной фазы солнечного затмения, имеют астрофизическую направленность – главное направление солнечная корона. При этом совершенно игнорируется влияние солнечного затмения на состояние, а точнее снижение потока прямой солнечной радиации, приземного (порядка 300 метров) соя атмосферы. Явления, связанные с этим падением разнообразны - падение температуры воздуха, изменение характера ветра, эволюция облаков нижнего яруса, могут влиять на условия собственно астрономических наблюдений и в некоторых случаях определить возможность наблюдения полной фазы затмения. Особый интерес представляет наблюдение эволюции облаков нижнего яруса на протяжении всего затмения, поскольку облачность – принципиальный фактор при наблюдении полной фазы затмения.

Метеорологические наблюдения сопровождающие, наблюдения астрономические – в полосе полного солнечного затмения, не исключая и обширнейшей зоны частных фаз затмения, поставляют ценную информацию о метеоусловиях непосредственно в районе базирования наблюдателя, дают ценную численную информацию о затменных эффектах. Кроме того, наблюдение затменных эффектов может стать отдельной полноценной программой.

Назад в раздел