Als de zon net een beetje groter was of de maan een beetje verder weg, zullen totale zonsverduisteringen misschien nooit voorkomen. Maar dat doen ze, en het blijkt dat dit hemelverschijnsel dat de menselijke geschiedenis heeft veranderd, en ons perspectief van het universum, puur toeval kan zijn.
Totale zonsverduisteringen, wanneer de maan de zon bijna perfect bedekt, fascineren mensen althans sinds de tijd van de vroegste beschavingen. Enkele van de alleroudste historische gegevens, ongeveer 2500 jaar geleden geschreven op kleitabletten in Babylonië, zijn gewijd aan waarnemingen van verduisteringen. Astronomen interpreteerden de gebeurtenissen destijds als voortekenen van een ramp, terwijl volksverhalen over de hele wereld verduisteringen meestal uitlegden als een conflict tussen de zon en een verslindende hemelse draak, wolf of rat.
Een paar zonsverduisteringen hebben zelfs de menselijke geschiedenis veranderd - bijvoorbeeld door de uitkomst van een cruciale oude strijd te beïnvloeden of door wetenschappers te inspireren terwijl ze de geheimen van de plaats van de mensheid in het universum ontsloten. Dat is veel verantwoordelijkheid voor een fenomeen dat astronomen soms omschrijven als 'een hemels toeval'. Dat is tenslotte wat een totale zonsverduistering eigenlijk is: een totaal toeval.
'De maan is bijna precies 400 kleiner dan de diameter van de zon en de zon is bijna precies 400 keer verder weg dan de maan', zegt Mark Gallaway, een astronoom aan de Universiteit van Hertfordshire in het Verenigd Koninkrijk. "Het gevolg hiervan is dat de hoekdiameter, of de grootte die we zien, van de zon en de maan aan de hemel bijna exact hetzelfde zijn."
Zo'n bijna perfecte match was echter niet altijd het geval. Omdat de afstand tussen de maan en de aarde langzaam verandert, zagen zonsverduisteringen er miljoenen jaren geleden heel anders uit - en dat zullen ze in de toekomst weer tientallen miljoenen jaren doen.
"Het is een mooi toeval - het leven is al ongeveer 400 miljoen jaar op aarde en we leven in dit kleine tijdvenster waarin dit gebeurt, wat best verbazingwekkend is", vertelde Gallaway aan WordsSideKick.com.
Hemelse toeval
Kortom, het is gewoon een geometrie-ongeluk dat de schijnbare schijf van de maan bijna precies zo groot is als de schijnbare schijf van de zon, zei astronoom Caleb Scharf, directeur van het Astrobiology Center aan de Columbia University in New York City.
"Wanneer we beginnen met het toeval te noemen dat de schijf van de maan en de zon qua grootte erg op elkaar lijken, zetten we een puzzel op waar die waarschijnlijk niet bestaat," vertelde Scharf aan WordsSideKick.com. 'Het' toeval 'is niet zo groot - het is bij benadering en varieert afhankelijk van de timing van de zonsverduistering en de maanbaan.'
Gallaway voegde eraan toe dat, net zoals de aarde om de zon draait in een elliptisch pad, niet cirkelvormig, de baan van de maan om de aarde ook elliptisch is en ongeveer 6 procent verschilt van een perfecte cirkel. Als gevolg hiervan kan de veranderende afstand tussen de aarde en de maan een groot verschil maken in het verschijnen van elke zonsverduistering gezien vanaf het aardoppervlak, zei hij.
'Als de maan het verst is, krijgen we een zogenaamde ringvormige zonsverduistering', zei Gallaway, een effect dat ook wel 'de ring van vuur' wordt genoemd, als de schijnbare grootte van de maan iets kleiner is en de zonneschijf is zichtbaar rond de rand van de maan.
Bovendien beweegt de maan heel langzaam verder weg van de aarde, een effect dat wordt veroorzaakt door de uitstulping van de oceaangetijden van de aarde en de maan langzaam in een iets snellere en hogere baan sleept. (Hetzelfde mechanisme zorgt ervoor dat de rotatie van de aarde vertraagt, waardoor de dagen elk jaar met een zeer kleine fractie van een seconde langer worden.)
'Op dit moment beweegt de maan langzaam weg van de aarde met ongeveer de snelheid waarmee je vingernagels groeien,' zei Galloway, 'dus over een paar tientallen miljoenen jaren zullen we geen verduisteringen meer krijgen zoals deze.'
Astronomie voor dinosauriërs
Zonsverduisteringen zouden er in het verre verleden ook heel anders hebben uitgezien, toen de maan veel dichter bij de aarde stond en veel groter leek, zei Gallaway. (Hoewel misschien in die tijd alleen dinosaurussen in de buurt waren geweest om het te zien.)
'De maan zou de zon volledig hebben bedekt, dus we zouden niet al deze rare effecten krijgen, zoals de kralen van Baily en het effect van de diamanten ring', zei hij.
De kralen van Baily zijn lichtpunten die soms worden gezien wanneer de zon achter de maan weer opduikt. Zonlicht dat door maanbergen en dalen stroomt, veroorzaakt het fenomeen. De diamanten ring is een soortgelijk effect, maar op een veel grotere schaal, die optreedt wanneer licht van de opkomende zon langs een kant van de maanschijf naar buiten schijnt, zei Gallaway.
Hoewel sommige zonsverduisteringen een belangrijke rol hebben gespeeld in de wetenschap, zoals de zonsverduistering van 1919 die hielp bij het verifiëren van Einsteins algemene relativiteitstheorie, hebben deze hemelse gebeurtenissen tegenwoordig niet altijd veel wetenschappelijke belangstelling, zei hij.
'Verduisteringen zijn een van de best onderzochte dingen in de wetenschap. We weten hoe ze werken, en om eerlijk te zijn, we gaan er gewoon op uit omdat we graag verduisteringen zien', zei Gallaway.
Een paar eclipsgerelateerde verschijnselen hier op aarde worden echter niet volledig begrepen, zei hij. 'Er gebeuren bijvoorbeeld rare dingen met schaduwen. Ze zien er gestreept uit tijdens verduisteringen, wat kan zijn omdat de zon niet langer een puntbron is en alles effectief wordt verlicht door een cirkel,' zei Gallaway.
Wetenschappers hebben ook experimenten uitgevoerd om te bepalen of de waargenomen temperatuurdaling die door veel eclipswaarnemers wordt gerapporteerd, reëel is of een psychologisch effect, voegde hij eraan toe.
"Het feit dat vogels stoppen met zingen - dat is ook heel vreemd. En de lucht zou een paarse kleur krijgen, mogelijk omdat dit een soort lichtbron is die we nog nooit eerder hebben ervaren," zei Galloway.
De menselijke zonsverduistering
Toch is de menselijke ervaring van verduisteringen van bijzonder belang voor Kate Russo, een psycholoog en auteur die drie boeken over dit onderwerp heeft geschreven. Eerder deze maand verscheen haar nieuwste boek, "Being in the Shadow: Stories of the First-Time Total Eclipse Experience" (Being in the Shadow, 2017).
"Een totale zonsverduistering is anders dan elke andere astronomische gebeurtenis - veranderingen gebeuren boven je, om je heen en in je," vertelde Russo WordsSideKick.com in een e-mail.
"Totaliteit vindt plaats vanwege het toeval in schaal, waardoor de maan de zon volledig kan blokkeren. Maar wat de totaliteit zo speciaal maakt, is hoe meeslepend de ervaring is. Het is buitenaards en ontzagwekkend op een schaal die nog nooit eerder is gezien. Je niet 'zie' een totale zonsverduistering. Je 'ervaart' het ', zei Russo.
ONTHOUDEN: Recht in de zon kijken, zelfs als deze gedeeltelijk door de maan wordt bedekt, kan ernstig oogletsel of blindheid veroorzaken. NOOIT kijk naar een gedeeltelijke zonsverduistering zonder de juiste oogbescherming. Onze zustersite Space.com heeft een complete gids voor het veilig bekijken van een zonsverduistering.
