この記事は、 特別レポート 2024 年 4 月 8 日に米国、メキシコ、カナダの一部で見られる皆既日食について。

今年 4 月に北米の大部分で発生するような皆既日食は、人が体験できる最も壮観でこの世のものとは思えない自然現象の 1 つです。月が太陽を完全に覆い、下の地球に暗い影を落とす皆既現象の光景は、まるで宇宙の自然なリズムと規則正しい秩序が崩れ去ったかのように超現実的です。したがって、歴史を通じて、これらの出来事が恐怖、驚き、尊敬を引き起こしてきたことは驚くべきことではありません。また、天文学者にとって、高度な物理理論をテストし、自然界の新しい側面を発見する絶好の機会としても機能しました。ここでは、皆既日食によって、天、地球、そしてその間にあるすべてのものに対する私たちの見方が変わったことがわずか 3 回あります。

ハレー日食

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エドモンド・ハレーがいなかったら、アイザック・ニュートンの革命的な重力理論は決して生まれなかったでしょう。 1684年、ハレーの同時代人の一人であるロバート・フックは、単純な原理からケプラーの惑星運動の法則を導き出すことができると主張した。しかし、彼の主張に異議を唱えられたとき、彼はそれを支持できなかった。ハレーも自分自身で問題に取り組むことに同意したが、うまくいかなかったので、旧友のニュートンに頼った。ニュートンは、解決策はすでに見つけたがメモは「紛失した」と言ってフックを驚かせた。ハレーの絶え間ない励ましに応えるために、ニュートンはおそらくこれまでに書かれた中で最も偉大な物理的洞察の著作を生み出しました。 プリンキピア・マセマティカ。

ヘイリーはニュートンの大ファンだったと言っても過言ではありません。ハレーはニュートンの著作の最初の出版に個人的に資金を提供し、その重要性と重要性を一般に伝える上で重要な役割を果たしました。そうすることで、彼は来るべき日食を正確に予測した歴史上初めての人物となった。

歴史を通じて文化は日食のタイミングを予測することに成功してきました。しかし、ニュートンが新しく定式化した重力の法則を使用して、ハレーは、1715 年 5 月 3 日にロンドン上空を通過する皆既日食の時間と経路を完全な精度で予測することができました。時間と経路は、それぞれ約 4 分と 20 マイル以内の精度でした。 (ハレーはニュートンの法則の失敗のためではなく、月の運動の記録の不正確のため削除された可能性がある)。

当然この事件はニュースとなり、世界中の科学者や一般人がニュートンの天才性を認めた。そして、ハレーが日食の地理的経路を地図に描く方法 (暗い帯で皆既性と部分性を示す) が非常にクールだったので、私たちは今でもそのスタイルを使用しています。

ヤンセン日食

1800 年代半ばまでに、化学者、物理学者、天文学者は同様に、光をその構成色の虹のスペクトルに分割することで光源の元素組成を明らかにできる分光法の新しい技術に興味をそそられました。 （それらの要素とは一体何でしょうか？） だった 原子の存在はまだ証明されていなかったため、まだ議論が続いていました!)

分光学を使用することで、天文学者は初めて望遠鏡を覗いて、まるで遠く離れた惑星や恒星に手を伸ばして触れるのと同じくらい簡単に、見たものの内容を特定できるようになりました。今日、分光法は現代天文学の基礎です。あなたが遭遇する天体の魅力的な天体画像ごとに、おそらくそのスペクトルについて十数の論文が出版されているでしょう。

太陽が空で最も明るいものであることを考えると、太陽は分光分析の当然の対象となりました。この技術を使用して、天文学者は、太陽の白熱大気に隠されている水素、鉄、酸素、炭素などを発見しました。また、容易に理解できない元素のヒントも発見しました。初期の観察では、それが奇妙な種類の鉄である可能性があることが示唆されましたが、データと完全に一致する説明はありませんでした。

1868 年 8 月 18 日、天文学者の国際チームが南インドと東南アジアで皆既日食を観察したとき、重要な進歩が起こりました。彼らには、月の影の周りに突然現れる太陽プロミネンスのスペクトルを一緒に研究したノーマン・ロッキャーとジュール・ヤンセンも含まれていました。これらのスペクトルにより、もやを切り裂くことができ、これまで地球上では知られていなかった太陽上の新元素の存在が明らかになりました。

地球上に住む化学者がこの元素を分離するには数十年かかり、ギリシャ語のヘリウムにちなんでヘリウムと名付けました。 ヘリオスつまり「太陽」という意味です。ヘリウムは、地球上で発見される前に天界で発見された最初で現在までの唯一の元素です。

エディントン日食

ニュートンの重力の説明は美しく正確でしたが、それは不完全であり、太陽の周りの水星の軌道の歳差運動など、いくつかの現象を適切に説明できませんでした。このような不完全さは、重力の新しい概念、つまり重力を巨大な物体によって引き起こされる時空の湾曲として扱う彼の一般相対性理論を創造するアルバート・アインシュタインの努力の主な動機となった。一般相対性理論により、アインシュタインは水星の軌道の謎を説明することができました。彼は技術的には 先見性、 ただし、すでに知られている結果を説明する理論の捏造。彼は何がしたかったのですか 予測– 彼の理論が実際にどれほど強力であるかを示す新しいもの。

アインシュタインは、一般相対性理論を使用して、太陽のような巨大な物体の周囲の重力場、つまり時空の曲率によって光がどの程度偏向されるかを推定するというアイデアをすぐに思いつきました。太陽の重力により、通過する光線はわずかに偏向されます。通常、この効果は信じられないほど小さく、遠くの星からの光線のほとんどは太陽に十分近くを通過しないため、この効果を見ることはできません。しかし、皆既日食中は、太陽の見かけの端にある星の正確な位置を測定し、別の時点での位置と比較してこの偏りを理解できる可能性があります。

ニュートンの理論もこの種の偏向を予測しており、アインシュタインの相対性理論から導かれた初期の試みでも同様の結果が得られました。アインシュタインは 1911 年の論文で、天文学者にこの効果を探すよう勧めました。彼はその後も何度か日食を試みましたが、悪天候のため失敗に終わりました。

これはアインシュタインにとって良いことであることが判明しました。理論を完全に展開すると、計算によりニュートン重力の予測よりも強いたわみが得られることに気づきました。アインシュタインは再び天文学仲間であるフランク・ワトソン・ダイソンとアーサー・エディントンに助けを求め、彼らの挑戦を受け入れました。プリンシペ島とブラジルの 2 つの遠征隊を率いたこれらの天文学者は、1919 年 5 月 29 日の皆既日食中に太陽の近くの星の見かけの位置を測定し、それらがアインシュタインの予測と一致してずれていることを発見しました。

翌年、王立天文協会の夕食会でエディントンは、パロディとして書いた次の詩を朗読した。 オマル・ハイヤームのルバイヤート。

ああ、賢い人たちに私たちの救済策を集めさせてください

少なくとも一つ確かなことは、光には重さがあるということ

一つ確かなことはあるが、残りは議論だ

太陽に近づくと光線は直進しません。

昨日の日食

現在、地球に拠点を置く天文学者は、コロナグラフと呼ばれる賢い装置を使ってオンデマンドで独自の「日食」を作り出すことができるため、太陽を研究するために月の次の運命的な配置を待つ必要はありません。このような装置は、太陽を正確に遮断する望遠鏡に取り付けられたディスクと同じくらい単純なものです。天文学者は、太陽の外層大気を研究するためにコロナグラフをよく使用しますが、そこにはまだ多くの謎が残されており、まだ誰も知りません。 絶対に なぜこの領域は太陽の目に見える表面よりもはるかに熱いのか、なぜこれほど強力で興味深い磁場があるのか​​、そしてなぜ太陽風として知られる荷電粒子の終わりのない流れを引き起こすことができるのか。

過去の自然の日食は、私たちの宇宙観に革命をもたらすのに役立ちましたが、現在の人為的な日食は、間違いなく私たちを天文学の未来へと押し上げるでしょう。次に太陽が私たちにどんな新しい秘密を明らかにしてくれるか誰にも分かりません。