私たちは 2000 年以上にわたって日食を予測してきました。その方法は次のとおりです。

想像してみてください。あなたは古代の人間で、頼りになる太陽が突然、予期せず暗くなります。あなたは恐怖に襲われます。「もし太陽が二度と戻ってこなかったらどうしよう？ ああ、私たちはデザーに何をしてしまったのだろう…ああ、戻ってきた。やれやれ。」と思うでしょう。しかし、何年も経つと、同じことが何度も起こります。あなたは太陽の忠誠心に対する信頼を失い始め、これらの出来事がいつ起こるかを記録し始めます。何世紀も経ち、やがて十分なパターンが形成され、初期の文明はこれらの狂気の出来事がいつ起こるかを予測できるようになりました。

「それが単なる偶然ではないという考えは、か​​なり驚くべきものです」とドレクセル大学の歴史学准教授、ジョナサン・ザイツ氏は言う。「メソポタミア人が最初にそれを理解できたのは、彼らには物事を書き留める習慣があったからです。彼らは、これらの出来事には意味があると感じていたので、書き留めていました。単なる偶然の自然現象ではなかったのです。」

紀元前 700 年頃まで遡る記録から、メソポタミア人はサロス周期の長さを判定することができました。サロス周期とは、月、地球、太陽が一列に並び、日食が起こる間隔のことです。周期は 18 年に 1 回、10 日 (閏年は 11 日)、8 時間で起こり、地球に影を描きます。この 8 時間の追加は、地球の自転に伴って日食の位置が時間とともに変化することを意味します。

古代の天文学者はサロス周期の繰り返しをすべて監視することはできなかっただろうが（日食は海洋の真ん中や無人地帯でも発生することがある）、時期の一部を十分に把握して、いつ日食が発生するかを知ることはできた。しかし、歴史のこの時点では、彼らはいつ発生するかしか知らなかった。なぜ、どのように発生するかは、ずっと後になってから明らかになるはずだった。

ギリシャの生活

ギリシャ人の登場です。アリストテレスなどの思想家にとって、何かが起きているということを知るだけでは十分ではありませんでした。なぜそれが起こっているのかを知ることも、同様に重要でした。「ギリシャ人は因果関係に非常に興味を持つようになりました」とザイツ氏は言います。日食の意味は他の要因ほど重要ではありませんでした。「彼らにとって、何かは説明できないと理解できないのです。」

ギリシャ人の観測は、惑星がどのように動くか、地球が球形であることを理解するのに役立ちました。望遠鏡がなかったにもかかわらず、彼らは月を私たちの岩石の故郷とは大きく異なる光り輝く天体と考えていましたが、地球と比較した月と月の相対的な動きを理解しました。そして、彼らは地球が宇宙の中心であると考えていましたが、日食は太陽が地球に落とす新月の影であると理解しました。

アリストテレスとプトレマイオスが日食を理解するために開発した技術は、数百年後にコペルニクスとニュートンが登場するまでずっと使用されていました。

「その間に何も起こらなかったというわけではありません」とザイツ氏は付け加える。中世には、人々は古代文化の知識を基にして、より多くのデータを蓄積し、技術を洗練させ始めた。「特にイスラム世界では、天文学と占星術に多大な注意が払われ、天空の角度を測るためのアストロラーベが開発され、そのシステムを改良しようとしたのです」とザイツ氏は言う。

その後、ティコ・ブラーエのような思想家たちが、日食中の太陽の動きをより正確に測定するために巨大な四分儀を作り、また、現在でも使われている日食測定技術を使った人もいた。「中世にはピンホールカメラが使われていました。これにより、日食の規模をもう少し正確に測定できるようになりました」とザイツ氏は言う。

日食が起きていることに気づいたのはヨーロッパだけではない。地中海の人々とほぼ同時期に中国も独自の日食予測法を編み出した。長い記録の歴史のおかげで日食のパターンが発見されたのだ。マヤ人も日食を測定する方法を持っていたという証拠があるが、ヨーロッパ人のアメリカ大陸侵略中に征服者によって記録のほとんどが残酷に破壊された。

日食に対する理解が深まったにもかかわらず、ほとんどの文化では依然として日食は悪い前兆とみなされていました。望遠鏡の出現により、解釈は (ゆっくりと) 変わり始めました。望遠鏡によって月の地形が明らかになり、日食の予測がはるかに正確になりました。実際、1700 年代に天文学者のエドモンド ハレーは、太陽が一時的に見えなくなったときに一般の人々がパニックに陥らないように、また観測者がさまざまな場所で日食がどのくらい続いたかについてより多くのデータを収集できるようにするために、今後の日食の進路の地図を作成して公開しました。日食観測の現代がようやく始まりました。

モダンタイムズ

「現在私たちが使っている方法は、19世紀に人々が考え出したものに基づいています」とNASAの視覚化専門家アーニー・ライト氏は言う。日食の進路を予測するために、より現代的な計算を使い始めたのは、フリードリヒ・ベッセルとウィリアム・ショーヴネだ。

「ベッセルは1820年頃に私たちが使っている基本的な数学を考案し、ショーヴネは1855年にそれを現代的な形にまとめました」とライト氏は言う。

今日では、月の形についての理解のおかげで、さらに具体的な説明ができるようになりました。小学校で苦労して描いた絵とは反対に、月は実際にはバナナの形や完全な球体ではありません。地球と同様に、月にも山や谷があり、その形は端が少し荒く、そのため影も不均一です。

「19世紀の方法では、月は滑らかで、観測者全員が海面にいると想定していました」とライト氏は言う。「鉛筆と紙で観測する場合は、こうした単純化を行わなければなりません。」

1940 年代後半から 1963 年まで、チャールズ・バーレイ・ワッツという名の天文学者が、地球から見た月の外側の地形に焦点を当て、月面に現れる変化を地図に描くことに数え切れないほどの時間を費やしました。彼の詳細な地図は、日食の予測をさらに正確にするのに役立ちました。突如、日食の影は楕円形ではなく、各角度が月の縁の谷と一直線に並ぶ多角形になりました。

その後、NASA はそれをさらに一歩進めた。宇宙機関の月探査機「ルナー・リコネッサンス・オービター」はワットの研究を基にして、地上で撮影された月の写真からは得られなかったであろう詳細な月の地形を捉えた。

ライト氏は、月の形、地球の地形、太陽、月、地球の位置に関するデータを活用して、日食の影が米国上空を通過する場所について、非常に詳細かつ正確な計算を作成した。

今回の日食は、史上最も多く観察された皆既日食になると予想されている。人類は何千年もの間日食を観察し、記録してきたが、研究者が解明したいことはまだまだたくさんある。

「最近、太陽の大きさについては不確かな点があるという話をしています」とライト氏は言う。「日食は太陽の半径を測定する非常に感度の高い方法だということが分かりました。太陽の半径は約 696,000 km です。しかし、その半径が 125 km 変わると、皆既日食の持続時間は 1 秒変わってしまいます。」

セントルイスやカンザスシティの一部地域で観測した人々のように、予測された進路の最も外側の端にいた多くの人々が、ベイリーズビーズをたくさん見たが、完全に暗くなることはなかったと報告すれば、太陽は私たちが考えていたよりも少しだけ大きいかもしれないと人々に知らせることができます。もしそうなら、その貢献は将来の天文学者が予測をさらに精緻化するのに役立つかもしれません。

日食の進路を見上げ、時速 1400 マイルから 2500 マイルの速度で移動する影がいつ、どこで、どのように国を横切るかを現代科学がどのように正確に解明したかに驚嘆するとき、それを可能にするのに貢献したすべての世代の人々に思いを馳せてください。何百年もの間何が起こっているのか知らなかったにもかかわらず、見たものを書き留めようとした観測者から、今年の日食マップを非常に正確にした現代の衛星を製造した人々まで、すべてです。今日の私たちがここにいるのは、彼ら全員のおかげです。