Binnen 650 miljoen jaar geen totale zonsverduisteringen meer

Gedurende heel de menselijke geschiedenis is er een van drie dingen gebeurd als de nieuwe maan direct tussen de aarde en de zon passeerde. Ofwel zagen we dan een volledige zonsverduistering - als de maan dicht genoeg bij de aarde staat om haar schaduw er op te laten vallen -, ofwel zagen we een ringvormige zonsverduistering, waarbij er steeds een ring van de zon rond de maan niet bedekt wordt - als de maan te ver van de aarde staat en haar schaduwkegel eindigt voor die de aarde bereikt -, ofwel zagen we een hybride zonsverduistering, die afhankelijk van de plaats op aarde totaal dan wel ringvormig is, en die meestal eerst ringvormig is, dan totaal, en vervolgens weer ringvormig.

De baan van de maan rond de aarde is niet ringvormig maar een ellips, en de ongeveer 6.000 kilometer verschil tussen de afstand van de aarde tot de maan in haar perigeum - het dichtste punt dat de maan de aarde benadert -, en de afstand van de aarde tot de maan in het apogeum - het verste punt waarop de maan van de aarde kan staan -, maakt het verschil tussen de verschillende soorten zonsverduistering. 

Momenteel zijn zo'n 40 procent van alle zonsverduisteringen volledige verduistering, en dat percentage ligt veel lager dan vroeger, veel vroeger. En omdat de maan zich constant traag weg blijft bewegen van de aarde, zal dat percentage blijven dalen, tot er binnen 650 miljoen jaar geen volledige zonsverduisteringen meer zullen voorkomen.  

Of de schaduwkegel van de maan de aarde bereikt of niet, hangt af van de afstand tussen de aarde en de maan. (Illustratie: NASA's Scientific Visualization Studio)

Vanaf de aarde gezien nemen zowel de zon als de maan zo'n halve graad van de hemel in, en dat is toevallig. De middellijn van de zon is ongeveer 400 keer zo groot als die van de maan, en de zon staat ook zo'n 400 keer verder weg. En daardoor lijken de zon en de maan aan de hemel even groot, en kunnen we volledige zonsverduisteringen krijgen. 

Maar het is het niet altijd zo geweest en zal het ook niet altijd zo blijven.

Omdat zowel de banen van de zon als die van de maan ellipsen zijn en geen perfecte cirkels, lijkt de maan soms groter dan de zon, en kan ze de hele zonneschijf bedekken, terwijl op andere ogenblikken de zon groter lijkt, en de maan de zon niet helemaal kan bedekken.

Momenteel lijkt de grootste volle maan, die in het perigeum (links op de foto), groter dan de zon, waar die ook staat, in het perihelium, (tweede van links) de plaats waar de aarde in haar baan het dichtst bij de zon staat, of in het apohelium, waar de afstand tussen de zon en de aarde het grootst is (derde van links). Als de maan in het apogeum staat, het verst van de aarde (uiterst rechts), lijkt ze kleiner dan de zon, waar die ook staat. (Foto's: Ehsan Rostamizadeh op Astrobin) 

Toen de aarde voor het eerst gevormd werd, draaide ze veel sneller om haar as, en was een dag dus veel korter, dan nu. En toen de maan voor het eerst gevormd werd, hoogstwaarschijnlijk door een botsing tussen de aarde en een groot kosmologisch object, stond ze veel dichter bij de aarde dan nu.

Net zoals een draaiende fietsband vertraagt als je er je vinger tegen houdt, heeft de maan, dankzij de getijdenwerking die ze uitoefent op aarde, de omwenteling van de aarde vertraagt, en dus onze dagen langer gemaakt. 

Dat is een traag proces, uit nauwkeurige, moderne berekeningen blijkt dat het per jaar 14 microseconden langer duurt voor de aarde om haar dagelijkse omwenteling te maken, en daarom voegen we ook geregeld een schrikkelseconde toe.

Als we echter rekening houden met geologische tijdsperioden, loopt dat echter wel op. Zo weten we uit getijdenpatronen die bewaard zijn in sommige aardlagen, dat 620 miljoen jaar geleden een dag iets minder dan 22 uur duurde. En als we die vertraging door de getijdenwerking extrapoleren naar het ontstaan van de aarde, dan zien we dat een dag zo'n vier miljard jaar geleden maar 6,5 uur lang was.  

Maar er is een natuurwet, de wet van het behoud van draaiimpuls of impulsmoment, die stelt dat als de omwenteling van de aarde vertraagt, er iets anders moet gebeuren om dat te compenseren, zodat de totale draaiimpuls behouden blijft. En die compensatie is dat, naarmate de omwenteling van de aarde vertraagt, de maan verder en verder weg drijft van de aarde.

Door de getijdenwerking "trekt" de maan als het ware aan de aarde en vertraagt daardoor haar omwenteling. (Illustratie: Andrew Buck/E.Siegel/Wikimedia)

En hoe verder de maan van de aarde staat, hoe kleiner haar schijnbare diameter aan de hemel wordt. En naarmate de tijd verstrijkt, zullen dus meer en meer zonsverduisteringen ringvormig worden in plaats van volledig.

In de loop van een jaar kan men zelfs met een gesofisticeerde laser niet merken dat de maan zich verwijdert van de aarde, het gaat dan ook slechts om enkele centimeters. Maar over lange perioden tikt dat toch aardig aan. En zo zal binnen ongeveer 570 miljoen jaar de laatste volledige zonsverduistering plaatsvinden, en ongeveer 80 miljoen jaar later, de laatste hybride zonsverduistering, waarin dus ook nog een totale zonsverduistering voorkomt.

Dat zal de laatste keer zijn dat een deel van de aarde in de schaduw van de maan komt te liggen. Van dan af zal de maan op geen enkel punt van haar baan rond de aarde, nog dicht genoeg bij de aarde komen om haar schaduw op aarde te laten vallen. Als we dan nog een volledige zonsverduistering willen zien, zullen we de ruimte in moeten en naar de maan toe gaan, tot we opnieuw in de schaduwkegel terecht komen...