Niedawne zaćmienie obrączkowe Słońca skłania wiele osób do refleksji. Jak obserwowano takie zjawiska dawniej? Co o nich myślano? Jaki mogły mieć wpływ na rozwój cywilizacji?
Wyobraźmy sobie Ziemię sprzed kilku, a nawet kilkunastu tysięcy lat. Nagle Słońce zaczyna przeobrażać się w wąski półksiężyc. Księżyc „pożera” coraz większy kawałek tarczy Słońca. Grupa naszych dawnych przodków jest błogo nieświadoma wydarzeń rozgrywających się nad nimi. Niebo trochę ciemnieje, ale nagła noc w ciągu dnia jeszcze nie nadeszła, a Słońce pozostaje olśniewająco jasne.
Ci dawni ludzie mają intuicyjne zrozumienie natury, w tym jej dobrze już poznanych zmian okresowych, wspólnych dla lokalnego środowiska. Ale nie mają jeszcze wyjaśnień dla tego typu zjawisk rozgrywających się na niebie. W świecie rutyny związanej z porami dnia i roku ich ciekawość ogranicza się głównie do znajdywania nowych źródeł pożywienia. Gdy jednak Księżyc zjada ponad 80 procent tarczy Słońca, ich znajomy świat wydaje się być na skraju załamania.
Księżyc i Słońce mają tę samą średnicę kątową. To interesujący zbieg okoliczności i oznacza, że jeśli Słońce jest X razy większe od Księżyca, to musi być wówczas również X razy dalej od niego względem nas. Jaka to konkretnie wartość? Arystarch z Samos, starożytny grecki astronom, obliczył, że wynosi ona około 19. Al-Battani, jeden z mistrzów astronomii w świecie islamu, a także Tycho Brahe, mistrz renesansu, wywnioskowali na bazie własnych analiz podobną liczbę. Wszystko to brzmiało całkiem rozsądnie, Słońce miałoby być około 19 razy większe niż Księżyc i jednocześnie znajdować się mniej więcej 19 razy dalej od niego. Dziś wiemy już, że w rzeczywistości wartość X wynosi to 400. Mówiąc bardziej obrazowo, gdyby Księżyc zmniejszyć do wielkości winogrona, po czym proporcjonalnie zmniejszyć także Słońce, miałoby ono wielkość trzypiętrowego budynku. Jednak ze względu na różne odległości do Ziemi na niebie mają one (gdy je obserwujemy) niemal dokładnie tą samą średnicę. Jest jeszcze jeden księżycowy zbieg okoliczności: orbita Księżyca jest nachylona o około 5° do płaszczyzny, w której Ziemia krąży wokół Słońca – płaszczyzny ekliptyki. Dlaczego tak jest, do końca nie wiadomo. Astronomowie domyślają się, że Księżyc został w przeszłości potrącony w bliskim kontakcie z planetozymalami pozostałymi po formowaniu się Układu Słonecznego.
Połączenie tych dwóch kosmicznych zbiegów okoliczności przynosi ciekawe konsekwencje, w tym efektowne zaćmienia Słońca (i Księżyca). W pewnym momencie co kilkaset lat, w dowolnym miejscu na powierzchni Ziemi, na chwilę zdaje się zapadać noc. Nasi dawni przodkowie faktycznie mogli widzieć w tym zjawisku... koniec świata.
Takie zaćmienia pojawiają się, gdy tarcza Księżyca idealnie przesuwa się po tarczy Słońca. Przez kilka minut Księżycowi udaje się po prostu całkowicie ją zakryć (ma wówczas miejsce zaćmienie całkowite), albo zmienić je w wąski pierścień światła (zaćmienie obrączkowe). Gdyby nie odpowiednio nachylona orbita Księżyca, zaćmienia Słońca pojawiałyby się przy każdym nowiu i byłyby rutynowymi zdarzeniami. Jednak częstotliwość ich występowania w każdym konkretnym miejscu naszej planety w pierwszym podejściu wydaje się nieregularna. Rytmy wielu zjawisk astronomicznych – wschodu i zachodu Słońca, przypływów i odpływów, zmian pór roku – są na stałe wpisane w naturę, podczas gdy zaćmienia Słońca są pozornie przypadkowymi, nieprzewidywalnymi zdarzeniami.
Autor omawianego artykułu stawia dwa ważne pytania. Czy zaćmienia Słońca podobne do tych występujących na Ziemi są częste we Wszechświecie? Czy zaćmienia Słońca miały jakiś wpływ na nasz rozwój? W artykule opublikowanym w Proceedings of the International Astronomical Union (nr 367) sugeruje, że odpowiedź na oba pytania brzmi „być może”. Jakie jednak są tego implikacje?
Fernando Ballesteros z Uniwersytetu w Walencji zwraca uwagę na trudność w ustaleniu, czy coś jest zbiegiem okoliczności. Podaje przykład reguły Titiusa-Bodego, zgodnie z którą każda kolejna planeta naszego układu znajduje się mniej więcej dwa razy dalej od Słońca niż poprzednia. Reguła ta pozwoliło pomyślnie przewidzieć odkrycie Urana i Ceres, ale załamało się już, gdy w 1846 roku odkryto Neptuna. Ten wyjątek skłonił naukowców do wiary w to, że był to zatem jedynie liczbowy przypadek. Dopiero odkrywanie kolejnych egzoplanet pozwoliło zbadać, czy prawo to jest obecne w innych układach planetarnych. Odpowiedź okazała się twierdząca, choć reguła działa tam z innymi czynnikami liczbowymi. Zatem nie jest to czysty zbieg okoliczności.
Fotografia: Juan Carlos Casado
Czy jest zatem możliwe, że „niezwykła” geometria i proporcje w układzie Ziemia-Księżyc-Słońce są po prostu typowe dla układów i skalistych planet? Ballesteros nie ma tu pewności. Tym bardziej, że przed miliardami lat Księżyc był znacznie bliżej nas, a przez to jawił się jako dużo większy na niebie. Nadal zresztą oddala się od Ziemi (w tempie około 3,8 centymetra rocznie). Innymi słowy, „idealne” zaćmienia Słońca, których jesteśmy świadkami na Ziemi, są – licząc w skali kosmicznej – dostępne tylko przez ograniczony czas. Intuicja podpowiada mi, że to zbieg okoliczności, choć bardzo niesamowity – mówi Ballesteros. Ale kto wie?
Drugie rozważane pytanie dotyczy wpływu zaćmień na rozwój przyrody. Szybka odpowiedź: takiego wpływu nie ma. Zaćmienia Słońca powodują krótkotrwałe zmiany ilości światła, temperatury i wilgotności, które mogą wywoływać uderzające reakcje roślin i zwierząt na ten całokształt zjawisk. Ale środowisko szybko wraca do normalnego stanu po każdym zaćmieniu (przypomnijmy, to nie godziny, lecz dosłownie minuty).
Jednak zaćmienia Słońca miały prawdopodobnie głęboki wpływ na ludzi. Francis Baily, angielski astronom, od którego nazwiska pochodzi termin „perły Baily'ego” (pokusił się on o wyjaśnienie tego zjawiska już w 1836 roku), wyraził takie przypuszczenie w swoim referat o całkowitym zaćmieniu Słońca z lipca 1842 r. Mogę łatwo sobie wyobrazić, że niecywilizowane narody mogły być zaniepokojone i przerażone takim obiektem na niebie. Co ciekawsze, starożytne mity na całym świecie często mówią o gniewnych bogach karzących ludzkość lub... głodnych zwierzętach pożerających Słońce.
Na zdjęciu: Perły Baily'ego (2015 r.). Źródło: APOD.pl
Astrofizyk Graham Jones zastawia się jednak, czy zaćmienia mogły wpłynąć na ewolucję ludzkiego poznania. Człowiek rozwijał się w środowisku o rytmicznej regularności. Dla procesów ewolucji taka regularność może być natomiast pułapką. Gdyby bowiem poziom pojawiania się nowych zjawisk w danym środowisku utrzymywał się poniżej pewnego progu, ludzie mogliby nigdy nie nabyć charakterystycznej cechy naszego gatunku: ciekawości. Zaćmienia mogły nam dostarczać takich nowości w optymalnym tempie. Gdyby występowały bardziej rutynowo, byłyby mniej przerażające; gdyby jednak miały miejsce jeszcze rzadziej, nie byłoby wystarczająco wielu okazji, by pomogły ludziom osiągnąć pewien przełom. Ten, w którym zaczęliśmy szukać coraz częściej wyjaśnień, dlaczego coś się dzieje. Z ewolucyjnego punktu widzenia, gdy ten przełomowy moment został osiągnięty, był to już mały krok do umieszczenia na powierzchni Księżyca przyrządów do pomiarów laserowych, dzięki którym zmierzono jego odległość od Ziemi z dokładnością kilku milimetrów.
Podobna sytuacja została zresztą pokazana w filmie 2001: Odyseja Kosmiczna – jako przejście od kręcącej się kości do orbitującego statku kosmicznego. Co ciekawe, obraz ten ilustruje również wpływ, jaki układ Ziemia-Księżyc-Słońce wywiera na naszą zbiorową wyobraźnię i wiadomość. Film otwiera scena zawierająca idealnie symetryczne ujęcie tych trzech ciał w linii prostej. Według Douglasa Trumbulla, filmowca, który pracował w nim nad efektami specjalnymi, było to ważne. To nie tyle zaćmienie, ile zakrycie na odległość – wyjaśniał w wywiadzie. Kubrick chciał, aby ta symetria reprezentowała rodzaj kosmicznego porządku i znaczenia w pewnych momentach filmu.
Są zatem pewne podstawy, by sądzić, że zaćmienia Słońca obserwowane na Ziemi mogą być rzadkie. W duchu zabawnych spekulacji autor podsumowuje, że te pozornie katastrofalne wydarzenia mogły działać jako precyzyjnie dostrojona „pompa ciekawości” dla naszych przodków.
Według obecnego stanu wiedzy ludzka ciekawość może być wyjątkowa we Wszechświecie. Jednym z najbardziej intrygujących wyników współczesnej astronomii jest... brak wykrycia śladów jakiejkolwiek inteligencji pozaziemskiej. Argument znany szerzej jako hipoteza rzadkiej Ziemi sugeruje, że jesteśmy zwycięzcami kosmicznej loterii, bo rozwój złożonego życia i – docelowo – inteligencji zależał od złożonego zestawu zbiegów okoliczności, które mogą być unikalne dla naszej planety. Czy możemy zatem dodać, że skoro Ziemia sama w sobie dała początek takiemu życiu, potrzebowała przy tym jeszcze jednego specjalnego składnika – wyzwalacza ciekawości – aby mogły na niej pojawić się ciekawskie formy życia? To z pewnością odważne stwierdzenie. Konsekwencją byłoby to, że jeśli zaćmienia oglądane na Ziemi są istotnie rzadkie we Wszechświecie, ciekawość złożonych form żywych (nierozerwalnie związana z postępem naukowym) może być równie rzadka.
Graham Jones jest astrofizykiem i popularyzatorem nauki (portal Timeanddate.com). Wcześniej pracował na Uniwersytecie Shiga w Japonii.
Czytaj więcej:
- Artykuł: G. Jones: Solar eclipses: A pump of curiosity for early humans?
- Cały artykuł
- O książce: Where Is Everybody? Seventy-Five Solutions to the Fermi Paradox and the Problem of Extraterrestrial Life
Źródło: Astronomy.com
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Zaćmienie Słońca. Źródło: Juan Carlos Casado