Auringonpimennys

Auringonpimennys on luonnonilmiö, joka syntyy Kuun liikkuessa Maan ja Auringon väliin siten, että kaikki kolme ovat samalla suoralla. Tällöin Kuun varjo osuu Maahan, ja Maasta katsottuna Kuu peittää Auringon.
Jos Kuu peittää Auringon kokonaan, kyseessä on täydellinen auringonpimennys, ja Maan pinnalla tulee hämärää. Joskus Kuu on niin kaukana Maasta, että se ei pysty peittämään Aurinkoa kokonaan, vaikka kulkeekin sen keskeltä. Tällöin syntyy rengasmainen auringonpimennys. Jos Kuu ei ohita Aurinkoa keskeltä, näkyy osittainen auringonpimennys.
Auringonpimennys voi tapahtua vain uudenkuun aikaan. Auringonpimennyksiä tapahtuu koko maapallolla keskimäärin noin 2,4 yhden kalenterivuoden aikana. Täydellinen auringonpimennys näkyy maapallolla keskimäärin 18 kuukauden välein, mutta samassa kohdassa Maata keskimäärin vain kerran 375 vuodessa.
Samassa kohdassa Maan pintaa täydellinen auringonpimennys voi kestää vain lyhyestä hetkestä yli seitsemään minuuttiin. Pimennyksen aikana näkyy epätavallisia valoilmiöitä, ja Auringon kaasukehä näkyy selvästi.
Pimennystyypit.
Auringonpimennys voi olla täydellinen, rengasmainen tai osittainen. Hybridi- eli sekapimennys on puolestaan auringonpimennys, joka vaihtuu matkallaan täydellisestä pimennyksestä rengasmaiseen tai päinvastoin.
Täydellinen auringonpimennys syntyy, jos Kuu peittää koko Auringon taakseen. Pimennys näkyy vain sillä kapealla vyöhykkeellä, jolla varjokartio osuu Maahan. Varjon halkaisija on suurimmillaan 270 kilometriä. Täydellisen auringonpimennyksen edellytys on se, että Kuu on taivaalla tarpeeksi suuri peittämään Auringon. Kuu ja Aurinko näkyvätkin sattumalta Maan taivaalla samankokoisina, sillä vaikka Kuu on 400 kertaa Aurinkoa pienempi, se on myös lähes 400 kertaa lähempänä kuin Aurinko. Jos Kuu olisi vain 273 kilometriä pienempi tai vastaavasti kauempana Maasta, sen koko ei enää riittäisi peittämään Aurinkoa eikä täydellisiä auringonpimennyksiä nähtäisi Maassa lainkaan. Taivaankappaleiden kokoon taivaalla ja sitä kautta auringonpimennykseen vaikuttaa myös se, että Auringon etäisyys Maasta vaihtelee sen mukaan, missä kohdassa soikeaa kiertorataansa Maa on. Lisäksi Kuun etäisyys vaihtelee sen mukaan, missä kohtaa soikeaa kiertorataansa se on.
Kuun täysvarjo ulottuu lyhyimmillään 367 230 kilometrin päähän Kuun pinnalta ja pisimmillään 379 870 kilometrin päähän. Koska Kuun etäisyys Maasta vaihtelee 356 400 ja 406 700 kilometrin välillä, Kuu on usein liian kaukana luodakseen Maahan täysvarjon. Tällöin ei voi tapahtua täydellistä auringonpimennystä, vaan Aurinko paistaa Kuun reunojen yli joka puolelta ja näkyy rengasmainen auringonpimennys. Rengasmaiset auringonpimennykset ovat yleisempiä kuin täydelliset auringonpimennykset. Osittaisessa auringonpimennyksessä Kuu peittää Auringon vain reunasta eikä siis kulje suoraan sen keskeltä.
Ajankohdat.
Auringonpimennys voi tapahtua vain uudenkuun aikaan, kun Kuu on 29,53 vuorokauden eli yhden synodisen kuukauden kiertomatkansa jälkeen jälleen Auringon kohdalla. Tällöin ei kuitenkaan aina tapahdu auringonpimennystä, sillä Kuun kiertorata Maan ympäri on noin 5 astetta kallellaan, joten yleensä Kuu ohittaa Auringon sen ylä- tai alapuolelta. Auringonpimennys voikin tapahtua jossain Maan pinnalla vain kahtena ajanjaksona vuodesta, kun Kuun rata leikkaa Auringon radan Maasta katsottuna. Yksi auringonpimennyskausi kestää 30–37 vuorokautta, ja niitä on vuodessa kaksi 173 vuorokauden välein.
Auringon tarvitsee olla vain lähempänä kuin 15 1/3 asteen etäisyydellä Kuun ja Auringon ratojen kohtaamispaikasta, jotta Kuu kiertäisi edes osittain sen edestä. Kun Aurinko ja Kuu näin kohtaavat radoillaan kahdesti vuodessa, tapahtuu yleensä yksi auringonpimennys jossain päin maapalloa. Jos kauden aikana tapahtuu vain yksi pimennys, se voi olla osittainen, täydellinen tai rengasmainen. Jos ensimmäinen pimennys tapahtuu aivan pimennyskauden alussa, kauden lopussa kuukauden kuluttua ehtii tapahtua toinenkin pimennys, jolloin ne ovat kumpikin osittaisia.
Koska Kuun vaiheet aikaistuvat runsaat kymmenen vuorokautta vuodessa ja Kuun ratataso kiertyy, pimennyssykli muuttuu vuosittain. Auringonpimennyskaudet puolestaan siirtyvät vuosittain keskimäärin 18,62 vuorokautta aikaisemmaksi, koska niin sanottu auringonpimennysvuosi on vain 346,62 vuorokautta eli vajaan vuoden mittainen. Esimerkiksi vuoden 2020 auringonpimennykset tapahtuivat kesäkuun lopulla ja joulukuun puolivälissä, mutta vuoden 2022 auringonpimennykset jo toukokuun alussa ja lokakuun lopussa. Seuraavan kerran samalla auringonpimennyskaudella tapahtuu kaksi auringonpimennystä vasta kesä-heinäkuussa 2029.
Auringonpimennykset toistuvat lähes identtisinä niin sanotuissa Saros-jaksoissa eli 6 585,32 vuorokauden tai 18 vuoden 11 1/3 vuorokauden jaksoissa, mutta ne osuvat peräkkäisissä jaksoissa eri pituusasteille. Kolmen jakson jälkeen pimennys tapahtuu jälleen samalla pituusasteella mutta keskimäärin 1000 kilometriä pohjoisempana tai etelämpänä. Vaihtelun vuoksi auringonpimennyksiä ei käytännössä pystytty entisaikoina ennustamaan niiden jaksoittaisuudesta huolimatta. Nykyisin, kun taivaankappaleiden radat ja koot tunnetaan hyvin tarkkaan, auringonpimennykset voidaan ennustaa tietokoneiden avulla tarkasti..
Yleisyys.
Yhden vuosisadan aikana auringonpimennyksiä tapahtuu keskimäärin 238,9 kappaletta. Esimerkiksi vuosina 2001–2100 tapahtuu 224 auringonpimennystä. Vuosien 2000 eaa. ja 3000 jaa. välillä tapahtuvista auringonpimennyksistä täydellisiä on 26,7 prosenttia, rengasmaisia 33,2 prosenttia, näiden sekamuotoja 4,8 prosenttia ja osittaisia 35,3 prosenttia.
Täydellinen auringonpimennys näkyy jossain keskimäärin kerran 18 kuukaudessa. Samassa kohdassa maapallolla täydellinen auringonpimennys nähdään keskimäärin 375 vuoden välein, mutta todelliset välit vaihtelevat huomattavasti.
Maapallolla voi joskus saman kalenterivuoden aikana olla peräti viisi auringonpimennystä. Tällöin heinäkuussa tapahtuisi kaksi pimennystä ja tammikuussa ja joulukuussa yhteensä kolme. Näistä vähintään neljä on vain osittaisia. Viisi auringonpimennystä on tapahtunut viimeksi vuosina 1805 ja 1935 ja seuraavan kerran vuonna 2206. Viimeisin neljän pimennyksen vuosi oli 2011 ja seuraavat 2029 ja 2047.
Nasan mukaan viimeinen täydellinen auringonpimennys tapahtuu noin 600 miljoonan vuoden kuluttua. Sen jälkeen Kuu on loitontunut Maasta jo niin kauas, että se ei enää kertaakaan pysty peittämään koko Aurinkoa.
Kestot.
Täydellinen auringonpimennys voi kestää lyhyimmillään vain sekunteja. Pisimmillään se voi nykyisissä olosuhteissa kestää yhdessä maapallon pisteessä teoreettisesti 7 minuuttia 32 sekuntia. Tällöin Kuu on soikealla radallaan 27,55 vuorokauden mittaisella kierrollaan lähimpänä maata ja peittää siis taivaasta mahdollisimman suuren alueen. Aurinko taas on mahdollisimman kaukana maasta, mikä tapahtuu nykyisin heinäkuun alussa, jolloin se näkyy taivaalla kaikkein pienimmillään. Lisäksi pimennyksen täytyy tapahtua tropiikissa pienillä leveysasteilla, joskaan ei välttämättä päiväntasaajalla, jotta Kuu kulkisi Auringon edestä mahdollisimman hitaasti ja olisi samalla mahdollisimman lähellä katsojaa eli suoraan yläpuolella.
Vuosien 3000 eaa. ja 7000 jaa. välillä pisin täydellinen auringonpimennys tapahtuu 16. heinäkuuta 2186 ja kestää 7 minuuttia 29 sekuntia. Pisin 1900-luvun täydellinen auringonpimennys 20. kesäkuuta 1955 kesti 7 minuuttia 8 sekuntia, ja pisin koko 2000-luvun täydellinen auringonpimennys 22. heinäkuuta 2009 kesti 6 minuuttia 39 sekuntia.
Rengasmainen auringonpimennys voi kestää teoreettisesti enimmillään 12 minuuttia 30 sekuntia. Vuosien 3000 eaa. ja 7000 jaa. välillä pisin tapahtui 6. joulukuuta 150 jaa. ja kesti 12 minuuttia 24 sekuntia. Koko 2000-luvun pisin rengasmainen auringonpimennys tapahtui 15. tammikuuta 2010 ja kesti 11 minuuttia 8 sekuntia.
Auringonpimennyksen kulku Maasta katsottuna.
Auringonpimennys alkaa, kun Auringon läntiseen reunaan ilmestyy Kuun muodostama, pikku hiljaa laajeneva lovi. Vielä pimennyksen alkuvaiheessa Aurinko ei näytä himmenevän. Noin puolen tunnin kuluttua Kuu peittää yli puolet Auringosta, jolloin taivas alkaa vaiheittain himmentyä, ja tämän jälkeen hämärä laskeutuu ja maisema saa harmaan metallisen kajon.
Kun täydelliseen pimennykseen on enää neljännestunti aikaa, taivaan läntinen puoli on näkyvästi tummempi kuin itäinen puoli. Taivas muuttuu syvän siniharmaaksi tai violetiksi, ja sen pimeys ympäröi Auringon. Viisi minuuttia ennen täydellistä pimennystä taivas näyttää äänettömästi laajenevalta myrskyltä. Pimeyden alaraja kohoaa taivaanrannasta ja paljastaa alapuoleltaan kellertävän tai oranssin sarastuksen, jonne Auringon säteet ulottuvat ohikulkevan Kuun takaa. Aurinko muuttuu kapenevaksi kirkkaanvalkoiseksi sirpiksi.
Kun Kuu on täydellisessä auringonpimennyksessä jo lähes täysin Auringon edessä, ja täydelliseen pimennykseen on vain 10–15 sekuntia, Aurinko näyttää sädehtivältä timanttisormukselta, jossa renkaan toisessa reunassa on kirkas kohta. Kun Kuu on melkein tarkalleen Auringon edessä, timantti katoaa, ja Auringon renkaan joka puolille ilmestyy ”Bailyn helmiä”, Kuun syvimpien laaksojen läpi vielä paistavia auringonsäteitä. Helmet välkehtivät lyhyen aikaa ennen katoamistaan, uusia helmiä syntyy, ja viisi sekuntia ennen täydellistä pimennystä viimeinenkin helmi katoaa.
Täydellisen pimennyksen hetkellä Auringon kohdalla on vain musta kiekko. Muutaman sekunnin ajan kiekon ympärillä näkyy Auringon punertava kromosfääri, kaasukehän toiseksi uloin kerros, kunnes sekin katoaa. Sen jälkeen kiekkoa ympäröi vain pehmeän helmenvalkea korona, kaasukehän uloin kerros, jonka kirkkaus vastaa täysikuuta. Korona näkyy selkeimmin juuri täydellisen auringonpimennyksen keskimmäisellä hetkellä, ja se näyttää jokaisessa pimennyksessä erilaiselta. Vaikka ei olekaan yönpimeää, on kuitenkin niin pimeää, että Auringon ja Maan välissä kiertävät Venus ja Merkurius näkyvät taivaalla.
Maan pinnalla kilometrien päässä eri suunnissa näkyy oranssinkeltaista kajastusta paikoissa, joissa Aurinko paistaa Kuun ohi. Valoisa maanpinta lähestyy lännestä samalla, kun pimeys leviää toisella puolella kauemmas kohti itäistä horisonttia. Lähestyvä valo on pimennyksen loppumisen merkki. Kuun länsireuna alkaa kirkastua, ja kohta Aurinko kurkistaa Kuun reunan yli Bailyn helmenä. Lisää helmiä ilmestyy, ja kohta Aurinko muodostaa laajenevan sirpin. Kuu jatkaa matkaansa itään, Aurinko paljastuu kokonaan, ja pimennys on ohi.
Ihmisten, eläinten ja kasvien reaktiot.
Ihmiselle auringonpimennys on yleensä vaikuttava elämys. Entisaikoina pimennykset saattoivat herättää kauhua, kun ihmiset eivät tienneet auringonpimennysten syytä eivätkä osanneet odottaa niitä.
Eri kansojen mytologioissa auringonpimennyksen syiksi on yleisimmin annettu:
Eläimet käyttäytyvät usein oudosti auringonpimennyksen aikana. Ne hiljenevät ja saattavat mennä makuulle, palata suojaansa, jähmettyä paikalleen tai kieltäytyä syömästä. Lepakot saattavat lähteä lentoon kuin olisi yö, ja hyönteiset puhjeta yökonserttiin. Kukat saattavat sulkeutua.
Hyödyntäminen.
Auringonpimennysten tarkkailu on antanut tutkijoille tietoa etenkin Auringon koronasta. Vuoden 1919 auringonpimennyksestä saatiin todisteet Albert Einsteinin yleiselle suhteellisuusteorialle.
Auringonpimennykset Suomessa.
Suomessa näkyi edellinen täydellinen auringonpimennys linjalla Helsinki–Joensuu aamuyöllä 22. heinäkuuta 1990. Lisäksi 1900-luvulla sattui täydellinen auringonpimennys 21. elokuuta 1914 maan lounaisimmassa osassa, 29. kesäkuuta 1927 maan pohjoisimmassa osassa ja 9. heinäkuuta 1945 linjalla Kokkola–Kerimäki. 
Seuraava täydellinen auringonpimennys näkyy Suomessa 16. lokakuuta 2126 linjalla Vaasa–Kouvola ja seuraava rengasmainen auringonpimennys 21. kesäkuuta 2039 maan lounaisosassa.
Osittainen auringonpimennys Suomessa näkyy 2020-luvulla 10. kesäkuuta 2021, 25. lokakuuta 2022, 29. maaliskuuta 2025, 12. elokuuta 2026, 2. elokuuta 2027 ja 12. kesäkuuta 2029.