Dunkle Materie war wahrscheinlich ein kleiner Bestandteil in frühen Galaxien, finden Studien

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte, die ursprünglich am 8. April veröffentlicht wurde, wurde am 19. August mit zusätzlichen Ressourcenlinks für die totale Sonnenfinsternis aktualisiert.

Die mit Spannung erwartete totale Sonnenfinsternis am 21. August mag spektakulär sein, wird aber nicht lange dauern.

Die Dauer der Totalität, wie sie von den Beobachtern auf dem Boden erfahren wird, übersteigt bei einigen Sonnenfinsternissen einige kostbare Minuten und manche dauern nicht einmal so lange.

Diese Kürze wurzelt in der Bewegung des dunklen Schattens des Mondes, die als Umbra bekannt ist, denn wenn man sich in der Umbra befindet, scheint die gesamte Sonnenscheibe der Sonne von der dunklen Scheibe des Mondes bedeckt zu sein. (Machen Sie sich keine Sorgen; wir werden Einzelheiten über das Ereignis vom 21. August erfahren. Aber zuerst einige Grundlagen der Sonnenfinsternis.) [Wo man die totale Sonnenfinsternis von 2017 sieht, Staat für Staat]

Der umbrale Schatten wird vom Mond in den Raum projiziert und hat die Form eines langen, sich verjüngenden Kegels. Dieser Schattenkegel ist etwa 235.000 Meilen (378.000 Kilometer) lang. Aber die durchschnittliche Entfernung des Mondes von der Erde beträgt etwa 239.000 Meilen (385.000 km).

Hier ist eine Timeline von wann die Sonnenfinsternis 2017 beginnt und endet

Hier sind die besten Karten der Sonnenfinsternis 2017 (und ein druckbares Poster)

Damit die Umbra die Erde berührt, muss sie näher als die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Mond sein. Aber selbst wenn der Mond in seiner elliptischen Umlaufbahn am nächsten zur Erde ist, ist die Umbra nur ein dunkler "Punkt", der nicht mehr als 170 Meilen (274 km) misst. Und oft ist die Schattenbreite wesentlich kleiner. Während der gesamten Sonnenfinsternis am 21. August wird der Schatten zum Beispiel nur etwa 109 km breit sein.

Die andere Sache, die in Betracht gezogen wird, ist die Geschwindigkeit des Schattens. Während seiner Umlaufbahn um die Erde von West nach Ost bewegt sich der Mond mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 2.688 mph (3.683 km / h). Da der natürliche Satellit in einer elliptischen Umlaufbahn unterwegs ist, ist die Geschwindigkeit des Mondes nicht konstant; Das Objekt bewegt sich schneller, wenn es näher an der Erde ist.

Der Schatten des Mondes bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Mond selbst. Man könnte also meinen, dass während einer Sonnenfinsternis die Geschwindigkeit der Mondumbra auf der Erde im Durchschnitt bei 2.300 mph (3.700 km / h) liegt.

Erschwerende Faktoren

Aber aus zwei Gründen ist das nicht so einfach:

1) Die Erde dreht sich von Westen nach Osten um ihre Achse.

2) Die Erde ist eine Kugel.

Im ersten Fall, da sich die Erde in die gleiche Richtung wie der Mond dreht, "rast" ein bestimmter Punkt auf der Erdoberfläche im Wesentlichen während einer Sonnenfinsternis den Mond über den Globus. Und wie schnell sich ein bestimmter Fleck auf der Erde bewegt, hängt von seinem Standort ab: Der Planet dreht sich am Äquator am schnellsten: 1.037 mph (1.670 km / h).

Sogar dort ist die Rotation der Erde weniger als die Hälfte der Geschwindigkeit des Mondschattens, so dass der Schatten jede Rasse gewinnt. Doch entlang des Äquators und in den tropischen Breiten, weil die Rotation der Erde für eine längere Zeit im Schatten des Mondes bleiben kann, ist die Geschwindigkeit des Mondschattens deutlich geringer als die tatsächliche Geschwindigkeit des Schattens durch den Raum. [Erstaunliche totale Sonnenfinsternis-Fotos zeigen 'Schwarzes Loch im Himmel']

Nehmen wir zum Beispiel an, dass sich der Schatten des Mondes mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 2.688 km / h (2.888 Meilen pro Stunde) von Westen nach Osten entlang des Äquators bewegt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde am Äquator macht die Geschwindigkeit des Schattens mit 1.251 mph (2.013 km / h). Einige Militärjets sind tatsächlich schneller geflogen und in der Lage, den Schatten des Mondes für kurze Entfernungen zu überstehen.

In der Vergangenheit wurden Flugzeuge verwendet, um lange Zeit in der Umbra zu bleiben, wodurch die Dauer der Totalität verlängert wurde. Am 30. Juni 1973 verlängerten Wissenschaftler an Bord eines Prototyps des Concorde 001-Überschallstrahls die Länge einer totalen Sonnenfinsternis auf unglaubliche 74 Minuten, während diejenigen, die auf dem Boden stationiert waren, Totalität für maximal 7 Minuten und 4 Sekunden erlebten. (Diese letzte Zahl war immer noch außergewöhnlich, nur 28 Sekunden weniger als die längste Dauer der Totalität für einen bodenbasierten Beobachter.)

Bergauf, dann bergab

Die andere Sache ist, dass der Schatten des Mondes nicht auf eine flache Oberfläche, sondern auf eine Kugel (Erde) projiziert wird. Nahe der Mitte des Totalitätspfades bewegt sich der Schatten am langsamsten entlang der Oberfläche des Planeten. Aber ganz am Anfang des Totalitätspfades und ganz am Ende trifft der Schatten die Erde in einem sehr schiefen Winkel; An diesen Punkten ähnelt die Form des Schattens auf der Erde einem extrem länglichen Oval oder sogar einer Zigarre.

In dem Moment, in dem sich der Schatten gerade auf die Erdoberfläche bewegt (oder von ihr weg), bewegt er sich mit unendlicher Geschwindigkeit, weil an diesen Punkten die Achse des Mondschattenkegels tangential zum Globus der Erde ist. Wenn der Schatten beginnt, sich auf die Erdoberfläche zu bewegen (bei lokalem Sonnenaufgang), beginnt sich seine Geschwindigkeit zu verlangsamen, während er sich im Wesentlichen "bergauf" über die Erdkurve bewegt. Später, wenn sich der Schatten am Ende seines Weges (beim lokalen Sonnenuntergang) zu bewegen beginnt, nimmt seine Geschwindigkeit zu, wenn er sich entlang der Erdkurve "bergab" bewegt und schließlich vollständig von der Oberfläche des Planeten gleitet.

Am 8. März 2016 war ich einer von 163 glücklichen Passagieren an Bord eines Alaska Airlines 737-900 Jet, der die Umbra des Mondes auf dem Weg von Anchorage nach Honolulu über den Pazifischen Ozean abfing. Als der Schatten unsere Flugzeuge umhüllte, befanden wir uns 1100 Meilen nördlich von Honolulu und ganz in der Nähe des Sonnenuntergangs des Sonnenfinsternisweges.

Tatsächlich begann der Schatten bereits von der Erdoberfläche zu rutschen, als die Totalität für uns endete. In diesem Moment bewegte sich der Schatten mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 12.900 km / h (8.000 mph).[Unglaubliche Sonnenfinsternis im Alaska Airlines Flug (Video)]

Die totale Sonnenfinsternis vom 21. August

Die bevorstehende totale Sonnenfinsternis am 21. August ist das erste Mal, dass der Umbral-Schatten die unteren 48 Vereinigten Staaten von Küste zu Küste in 99 Jahren durchqueren wird. Während dieses Meilenstein-Ereignisses, wenn der Schatten an der Küste von Oregon ankommt, wird er sich mit 2.240 mph (3.600 km / h) bewegen, was zufällig sehr nahe an der durchschnittlichen Umlaufgeschwindigkeit des Mondes um die Erde liegt.

Der Schatten des Mondes wird sich jedoch immer noch der Mitte seines Weges nähern und immer noch entlang der Wölbung der Erde klettern. Die niedrigste Geschwindigkeit wird in Tennessee stattfinden, im Südosten des Punktes der größten Sonnenfinsternis (dem Augenblick, in dem die Achse des Schattens des Mondes dem Mittelpunkt der Erde am nächsten ist); die Geschwindigkeit dort wird 1.323 Meilen pro Stunde (2.129 km / h) sein.

Die maximale Totalität dieser Sonnenfinsternis beträgt 2 Minuten und 40 Sekunden. Nachdem der Schatten durch den Mittelpunkt des Sonnenfinsternispfads gelangt ist, wird er sich beschleunigen, wenn sich der Abhang der Erde von ihm wegkrümmt. Der Schatten wird sich dann abwärts bewegen und schließlich von der Erdoberfläche über die Gewässer des östlichen Atlantiks abrutschen. Während sich die Umbra an der Küste von South Carolina von den Vereinigten Staaten verabschiedet, bewegt sich der Schatten bei 1.134 mph (2.179 km / h). Siehe die Tabelle unten für Eclipse-Eigenschaften an verschiedenen Stellen auf dem Weg der Totalität.

Kurz gesagt, der Schatten des Mondes wird eine "gemächliche" Wanderung durch die Vereinigten Staaten machen, die 4.096 km in nur 90.7 Minuten zurücklegen und mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 1.651 mph (2.657 km / h) vorbeifliegt.

Und deshalb kann die totale Phase einer Sonnenfinsternis nicht sehr lange dauern!