Как движется тень луны
6. Движение Луны. Солнечные и лунные затмения
1. Фазы Луны
Луна движется вокруг Земли в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси. Отображением этого движения, как мы знаем, является видимое перемещение Луны на фоне звезд навстречу вращению неба. Каждые сутки Луна смещается к востоку относительно звезд примерно на 13°, а через 27,3 сут возвращается к тем же звездам, описав на небесной сфере полный круг.
Период обращения Луны вокруг Земли относительно звезд (в инерциальной системе отсчета) называется звездным или сидерическим (от лат. sidus — звезда) месяцем. Он составляет 27,3 сут.
Видимое движение Луны сопровождается непрерывным изменением ее вида — сменой фаз. Происходит это оттого, что Луна занимает различные положения относительно освещающего ее Солнца и Земли. Схема, поясняющая смену фаз Луны, показана на рисунке 20.
Рис. 20. Смена лунных фаз (солнечные лучи падают слева, вверху изображены лунные фазы, видимые с Земли)
Когда Луна видна нам как узкий серп, остальная часть ее диска тоже слегка светится. Это явление называется пепельным светом и объясняется тем, что Земля освещает ночную сторону Луны отраженным солнечным светом.
Промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны называется синодическим месяцем (от греч. synodos — соединение); это период обращения Луны вокруг Земли относительно Солнца. Он равен (как показывают наблюдения) 29,5 сут.
Таким образом, синодический месяц длиннее сидерического. Это легко понять, зная, что одинаковые фазы Луны наступают при одинаковых ее положениях относительно Земли и Солнца. На рисунке 21 взаимное расположение Земли Т и Луны L соответствует моменту новолуния. Луна L через 27,3 сут, сделав полный оборот, займет прежнее положение относительно звезд. Земля Т за это время вместе с Луной пройдет по своей орбите относительно Солнца дугу ТТ1, равную почти 27°, так как каждые сутки она смещается примерно на 1°. Чтобы Луна L1 заняла прежнее положение относительно Солнца и Земли Т1 (пришла в новолуние), потребуется еще двое суток. Действительно, Луна проходит за сутки 360°:27,3 сут = 13°/сут, чтобы пройти дугу в 27°, ей необходимо. 27°: 13°/сут=2 сут. Так и получается, что синодический месяц Луны составляет около 29,5 земных суток.
Рис. 21. Различие между звездным и синодическим месяцем
Мы видим всегда только одно полушарие Луны. Это иногда воспринимается как отсутствие ее осевого вращения. На самом деле это объясняется равенством периодов вращения Луны вокруг оси и ее обращения вокруг Земли.
Проверьте это, обводя вокруг себя предмет и одновременно o поворачивая его вокруг оси с периодом, равным периоду обвода.
Вращаясь вокруг оси, Луна попеременно обращает к Солнцу разные свои стороны. Следовательно, на Луне происходит смена дня и ночи, и солнечные сутки равны синодическому периоду (ее обороту относительно Солнца). Таким образом, на Луне продолжительность дня равна двум земным неделям и две наши недели составляют там ночь.
Легко понять что фазы Земли и Луны взаимно противоположны. Когда Луна почти полная, Земля с Луны видна как узкий серп. На рисунке 42 представлена фотография неба и лунного горизонта с Землей, у которой видна лишь ее освещенная часть — меньше полукруга.
Упражнение 5
1. Серп Луны вечером обращен выпуклостью вправо и близок к горизонту. В какой стороне горизонта он находится?
2. Сегодня верхняя кульминация Луны произошла в полночь. Когда наступит следующая верхняя кульминация Луны?
3. Через какие промежутки времени звезды кульминируют на Луне?
2. Лунные и солнечные затмения
Земля и Луна, освещенные Солнцем (рис. 22), отбрасывают конусы тени (сходящиеся) и конусы полутени (расходящиеся). Когда Луна попадает в тень Земли полностью или частично, происходит полное или частное затмение Луны. С Земли оно видно одновременно отовсюду, где Луна над горизонтом. Фаза полного затмения Луны продолжается, пока Луна не начнет выходить из земной тени, и может длиться до 1 ч 40 мин. Солнечные лучи, преломляясь в атмосфере Земли, попадают в конус земной тени. При этом атмосфера сильно поглощает голубые и соседние с ними лучи (см. рис. 40), а пропускает внутрь конуса преимущественно красные, которые поглощаются слабее. Вот почему Луна при большой фазе затмения окрашивается в красноватый цвет, а не пропадает совсем. В старину затмения Луны боялись как страшного предзнаменования, считали, что «месяц обливается кровью». Лунные затмения бывают до трех раз в году, разделенные почти полугодовыми промежутками, и, конечно, лишь в полнолуние.
Рис. 22. Схема затмений Луны и Солнца (масштаб рисунка не соблюдается)
Солнечное затмение как полное видно только там, где на Землю падает пятно лунной тени. Диаметр пятна не превышает 250 км, и поэтому одновременно полное затмение Солнца видно лишь на малом участке Земли. Когда Луна перемещается по своей орбите, ее тень движется по Земле с запада на восток, вычерчивая последовательно узкую полосу полного затмения (рис. 23).
Рис. 23. Перемещение пятна лунной тени по Земле
Там, где на Землю падает полутень Луны, наблюдается частное затмение Солнца (рис. 24).
Рис. 24. Последовательность фаз частного затмения Солнца
Вследствие небольшого изменения расстояний Земли от Луны и Солнца видимый угловой диаметр Луны бывает то немного больше, то немного меньше солнечного, то равен ему. В первом случае полное затмение Солнца длится до 7 мин 40 с, в третьем — только одно мгновение, а во втором случае Луна вообще не закрывает Солнца целиком, наблюдается кольцеобразное затмение. Тогда вокруг темного диска Луны виден сияющий ободок солнечного диска.
На основе точного знания законов движения Земли и Луны вычислены на сотни лет вперед моменты затмений и то, где и как они будут видны. Составлены карты, на которых показаны полоса полного затмения, линии (изофазы), где затмение будет видно в одинаковой фазе, и линии, относительно которых для каждой местности можно отсчитать моменты начала, конца и середины затмения.
Солнечных затмений в году для Земли может быть от двух до пяти, в последнем случае непременно частных. В среднем в одном и том же месте полное солнечное затмение бывает видно чрезвычайно редко — лишь однажды в течение 200-300 лет.
Особый интерес для науки представляют полные затмения Солнца, наводившие ранее суеверный ужас на невежественных людей. Такие затмения считали предзнаменованием войны, конца света.
Астрономы предпринимают экспедиции в полосу полного затмения, чтобы в течение секунд, редко минут полной фазы изучать внешние разреженные оболочки Солнца, невидимые непосредственно вне затмения. Во время полного солнечного затмения небо темнеет, вдоль горизонта горит заревое кольцо — свечение атмосферы, освещенной лучами Солнца в местностях, где затмение неполное, вокруг черного солнечного диска простираются жемчужные лучи так называемой солнечной короны (см. рис. 69).
Если бы плоскость лунной орбиты совпадала с плоскостью, эклиптики, то в каждое новолуние происходило бы солнечное, а в каждое полнолуние — лунное затмение. Но плоскость лунной орбиты пересекает плоскость эклиптики под углом 5°9′. Поэтому Луна обычно проходит севернее или южнее плоскости эклиптики, и затмений не происходит. Лишь в течение двух периодов в году, разделенных почти полугодом, когда в полнолунии и новолунии Луна находится вблизи эклиптики, возможно наступление затмения.
Плоскость лунной орбиты вращается в пространстве (это один из видов возмущений в движении Луны, производимых притяжением Солнца) * и за 18 лет делает полный поворот. Поэтому периоды возможных затмений смещаются по датам года. Ученые древности подметили периодичность в затмениях, связанную с этим 18-летним периодом, и могли поэтому приближенно предсказывать наступление затмений. Сейчас ошибки предвычисления моментов затмения составляют менее 1 с.
* ( О возмущениях сказано далее (см. с. 45). )
Сведения о предстоящих затмениях и об условиях их видимости даются в «Школьном астрономическом календаре».
Упражнение 6
1. Вчера было полнолуние. Может ли быть затмение Солнца завтра? через неделю?
2. Послезавтра будет солнечное затмение. Будет ли сегодня лунная ночь?
3. Можно ли с Северного полюса Земли наблюдать солнечное затмение 15 ноября? 15 апреля? Ответ пояснить.
4. Можно ли с Северного полюса Земли видеть лунные затмения, происходящие в июне и ноябре? Ответ пояснить.
5. Как отличить фазу затмения Луны от одной из ее обычных фаз?
6. Какова продолжительность солнечных затмений на Луне по сравнению с продолжительностью их на Земле?
Источник
Лунное затмение
Уже давно было замечено, что фазы луны влияют на поведение человека и его состояние здоровья. Астрологи рекомендуют следить за лунным календарем, чтобы быть подготовленными к возможным предстоящим событиям. Особое внимание стоит уделить периоду лунного затмения.
Понятие лунного затмения
Лунное затмение – это особое состояние, когда Земля оказывается между Луной и Солнцем. То есть три небесных тела выстраиваются в одну линию. Земля создает тень, в которую и погружается Луна частично или полностью. Связано это с тем, что наша планета значительно превосходит спутник по размеру.
Минимальное расстояние Луны от Земли составляет около 360 тысяч километров. Даже на таком расстоянии размер тени превышает диаметр спутника более чем в два раза. Если Луна находится выше линии горизонта Земли, есть возможность рассмотреть затмение. Полный цикл этого процесса может длиться в пределах 100 минут. Однако такие продолжительные затмения случаются достаточно редко. Последний раз подобное явление наблюдалось 16 июля 2000 года.
Скачайте бесплатно методичку “Ретроградные петли планет в 2021 году”, где вы узнаете:
- Что такое ретроградные петли планет
- Для чего нужны петли планет
- Их периодичность на 2021 год
Виды лунного затмения
В зависимости от того, насколько тень Земли покрывает спутник, различают три варианта затмения. От типа такого явления будет зависеть его влияние на человека. Обязательно рассчитываются астрономические величины фаз Луны. Это соотношение степени покрытия тенью лунной поверхности.
Полное лунное затмение
Такое явление происходит, если Луна полностью поглощается тенью Земли. Полное лунное затмение имеет свои отличия. Это обусловлено тем, что в момент попадания Луны в тень он освещается лишь теми лучами, которые проходят через верхний слой атмосферы. Поэтому лунный диск может иметь яркий красный или коричневый оттенок. С холодными тонами при полном затмении сталкиваться не приходится. Атмосфера Земли может рассеивать только лучи теплых оттенков.
Небесное явление может отличаться не только по цвету, но и по яркости. В связи с этим учеными была разработана специальная шкала, состоящая из пяти делений.
- Нулевое деление. Спутник практически не заметен в небе. Затмение очень тусклое.
- Первое деление. Луна видна, но очень плохо. С трудом можно рассмотреть некоторые детали на поверхности спутника.
- Второе деление. Небесное тело имеет сероватый или слегка коричневый оттенок.
- Третье деление. Луна более яркого коричневого цвета.
- Четвертое деление. Спутник очень хорошо виден в небе, имеет яркий окрас.
Специалистами было установлено, что окрас небесного тела во время полного затмения также может оказывать влияние на происходящие события.
Частичное лунное затмение
Такое явление наблюдается в том случае, если Луна погружается в тень Земли лишь частично. При этом часть лунного диска продолжает нормально освещаться Солнцем, его оттенок не меняется. По времени такие небесные явление могут длиться дольше, нежели полные затмения. Видимость небесного тела с разных частей планеты будет отличаться. В одних странах люди будут видеть большой участок Луны, освященный Солнцем. В других – будет заметен лишь незначительный яркий ободок.
Полутеневое затмение
Если солнечный свет заслоняется Землей не полностью, образуется полутень. В этот участок также может попасть Луна. Оттенок спутника при этом становится более бледным. Хотя невооруженным глазом заметить это практически невозможно. В большинстве случаев люди даже не знают о том, что в определенный момент времени происходит полутеневое затмение. Чтобы полноценно наблюдать за этим явлением, необходимо использовать специальные приборы.
Процесс погружения Луны в тень Земли
Независимо от того, частично или полностью Луна погружается в тень, весь процесс проходит несколько одинаковых этапов. Изначально часть Луны постепенно погружается в темный участок. Кульминация этого процесса достигается через 30-40 минут. В это время Луна может приобретать более яркий оттенок или становится вообще незаметным. Еще через некоторое время небесное тело выходит за границы тени и возвращается к привычному виду.
Периодичность затмений
Частота затмений зависит от взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. В большинстве случаев Луна движется ниже либо выше Земной орбиты, поэтому затмения случаются не так часто. В зону тени планеты Луна может попадать лишь два раза в год. Чаще случаются частичные затмения. Явления, когда Луна полностью поглощается тенью Земли, можно наблюдать очень редко. Ученым приходится по несколько лет ждать ярких затмений. В некоторые годы такие явления вообще не происходят или наблюдению за небесными телами препятствуют плохие погодные условия.
Интересным является тот факт, что только с Земли можно наблюдать затмение Луны. На других планетах системы такая возможность не могла бы представиться. Связано это с относительно небольшим расстоянием между Землей и Луной.
Но ученые утверждают, что Луна постепенно отдаляется от нашей планеты. Было рассчитано, что уже через 500 миллионов лет наблюдать за солнечными и лунными затмениями не удастся.
Как наблюдать за лунным затмением
Наблюдения за интересными небесными явлениями помогают извлекать определенную пользу. Ученые изучают поведение Луны, состояние и структуру тени Земли. Эти данные дают возможность подготовиться к другим предстоящим небесным явлениям, изучить их потенциальную опасность.
Астрологи также наблюдают за поведением Луны, чтобы понимать, какое влияние спутник оказывает на жизнь человека. Более точно зафиксировать результаты наблюдений позволяет специальная техника. Достаточно использовать обычный телескоп с максимальным увеличением. Направлять прибор рекомендуется на точки соприкосновения лунной поверхности с тенью Земли. Подготовиться к небесному явлению рекомендуется заранее. За 10-15 минут стоит настроить телескоп и расположить его в нужном направлении.
Астрономы-любители в своем арсенале могут иметь также инструмент, измеряющий яркость небесного тела (фотоэкспонометр). Чтобы правильно провести измерения, чувствительный элемент прибора нужно направить в центр диска спутника. Показатели рекомендуется снимать каждые 3-4 минуты на протяжении всего небесного явления. Эти данные нужно заносить в специальную таблицу. Если прибора нет, можно использовать простой фотоаппарат.
Необходимость в использовании каких-либо специальных приборов может отпадать полностью, если имеет камера с функцией zoom. Достаточно настроить аппарат на максимальное увеличение. Таким образом удастся не только близко наблюдать за явлением, но и записать его. Пересмотреть затмение или показать его знакомым можно будет впоследствии в любой момент.
Самые необычные лунные затмения
Несмотря на то, что затмение может происходить несколько раз в год, наблюдать его получается не всегда. Еще реже удается стать свидетелем необычного небесного явления. Так, в 72 году нашей эры люди стали свидетелями очень интересной ситуации. Тогда Солнце еще не успело спрятаться за горизонт, но уже было видно лунное затмение. Произошло это из-за искажения движения света, что спровоцировало двойное смещение небесных тел.
Интересным является также затмение, которое совпадает с «суперлунием». Происходит это, когда спутник максимально близко приближается к Земле и при этом попадает в тень планеты. В этом случае люди могут видеть яркую красную Луну большого размера. Последний раз такое явление наблюдалось в сентябре 2015 года.
Влияние лунного затмения на человека
Астрологи заметили, что положение небесных тел сказывается на состоянии человека. Особенно ярко это выражается у метеозависимых людей, а также тех, кто страдает от хронических заболеваний. За две недели до затмения любые болезненные состояния обостряются, а улучшение самочувствия наступает лишь через 10-15 дней после небесного явления. Это стоит учитывать людям, которые имеют проблемы со здоровьем.
Осторожность в период лунного затмения стоит проявить беременным женщинам. Луна находится слишком близко к нашей планете, поэтому может оказывать достаточно сильное влияние на слабых людей. Дети в утробе в первую очередь относятся к этой категории. Пребывание на улице беременной во время затмения может спровоцировать преждевременные роды или развитие патологий у плода.
Страдает во время небесного явления также и эмоциональная сфера. Во время затмения часто наблюдаются ссоры, которые приводят к необратимым последствиям. В это время близкие люди могут принять решение о разрыве или решиться на предательство. Поэтому во время затмения стоит избегать конфликтных ситуаций и стараться не спорить с родными.
Отложить рекомендуется и работу, связанную с умственной деятельностью. Во время затмения способность мыслить логически и решать сложные задачи значительно снижается. Может показаться, что проект обречен на провал.
Поэтому в этот период лучше отказаться от глобальных действий. Приступать к важной работе стоит через несколько дней после лунного затмения.
Несмотря на негативное влияние Луны во время затмения жить в ожидании чего-то плохо в это время не стоит. Рекомендуется уделить внимание себе – больше отдыхать и заниматься своим здоровьем. В этом случае удастся легко пережить сложный период.
Источник