Когда свет луны отразится от

Учебники

Журнал «Квант»

Общие

Бялко А.В. Пепельный свет Луны //Квант. — 1994. — № 1. — С. 38-39.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»

Всем известно лунное сияние — отраженный лунной поверхностью свет Солнца. Но замечали ли вы слабое свечение Луны в ясные ночи новолуния — так называемый пепельный свет Луны? Оно уверенно наблюдается только в течение двух — трех ночей, близких к новолунию, когда серпик Луны достаточно узок и его свечение еще не мешает различить слабый свет остальной части лунного диска. Тогда диск слегка светится, заметно отличаясь от черного неба. Чем же вызвано это свечение?

Как вы, конечно, знаете, каждый месяц, а точнее через каждые 29,5 суток, взаимное положение Солнца, Земли и Луны почти повторяется. Слово «почти» связано с тем, что орбита Луны ненамного, всего на 6°. наклонена к плоскости земной орбиты и не является точно круговой. Но для нас эти неточности не будут иметь значения.

Посмотрите на рисунок — Солнце освещает Землю и обращающуюся вокруг нее Луну (вращение Земли и обращение Луны происходят в одном направлении). Солнце далеко, поэтому само оно не изображено, а его лучи показаны параллельными. Освещены половины земного и лунного шаров, на затемненной половине Земли — ночь. Конечно, лучше всего и наблюдать Луну ночью — если нет облаков, то свечение неба почти не мешает. Глядя на рисунок, легко понять, почему за месяц происходит смена фаз Луны: новолуния, первой четверти, полнолуния и последней четверти.

Кстати, знаете ли вы способ, как, поглядев на месяц, сразу сказать, в первой он четверти или в последней? (Разумеется, это детская задачка, но ведь труднее всего дать быстрый и правильный ответ, если есть всего две возможности. Наверное, многим известна такая «подсказка»: если к рожкам месяца мысленно приставить палочку и получится буква «Р», то месяц Растет (находится в первой четверти), а если буква «У», то он Убывает. А академик Ландау определял четверти Луны другим способом: «Если месяц хочется погладить, то он молодой» (ясно, что Ландау не был левшой).

Нелишне заметить, что оба эти правила не абсолютны: они придуманы людьми Северного полушария Земли, поэтому в Австралии, например, верны с точностью до наоборот, а в тропиках вообще не годятся — там месяц висит рогами вверх или вниз. Но есть способ, годящийся для всех широт Земли: если вы видите месяц Утром, то он Убывает, а если Вечером — то Возрастает. Посмотрите на рисунок, и вы поймете сами, почему это так. Рисунок дает вид системы «Земля — Луна» как бы с Северного полюса, или лучше сказать — от Полярной звезды, а чтобы представить вид с Южного полюса, от созвездия Южный Крест, надо посмотреть на рисунок в зеркало.

С помощью рисунка нетрудно также понять, что дополнительная подсветка Луны — ее пепельный свет — обусловлена светом Солнца, отраженным Землей. Свечение особенно эффективно в новолуние, когда Луна темна, а все земное полушарие, видимое с Луны, освещено Солнцем. Попробуем рассчитать, во сколько же раз пепельный свет Луны слабее ее обычного света.

Для этого нам понадобится знать, как отражают свет Земля и Луна. Их поверхности рассеивают падающий свет, но рассеивают его неравномерно по разным направлениям. Поэтому чтобы точно вычислить, каково отношение яркостей наблюдаемых одновременно пепельного света Луны и света тонкого рожка лунного месяца, надо знать, как именно рассеянный свет распределяется по направлениям. Эта задача очень трудная. Но можно довольно легко рассчитать отношение этих яркостей в полнолуние — в обоих случаях рассеяние происходит подобным образом, преимущественно назад, поэтому можно сравнивать не яркости, а полные потоки света.

Доля солнечного света, отраженная небесным телом обратно в космос, называется альбедо. От Земли свет отражается ее атмосферой, особенно сильно облаками, закрывающими около половины земной поверхности. В среднем альбедо Земли близко к A_Z = 30%, хотя и немного варьируется в зависимости от того, день или ночь над Тихим океаном, занимающим почти полушарие. У Луны атмосферы нет, а породы ее поверхности темные — они поглощают большую часть падающего на них света. В среднем альбедо Луны равно A_L = 8%.

Мощность лунного света, попадающая на Землю, конечно, зависит от фазы Луны. В полнолуние с Земли видна вся освещенная Солнцем половина Луны, в первой и последней четверти видна только ее часть, а в новолуние мы можем видеть только темную сторону Луны — ее пепельный свет.

От Солнца исходит излучение, поток энергии которого, падающий на Землю, равен S₀ = 1360 Вт/м 2 . Поскольку расстояние между Землей и Луной много меньше расстояний от них до Солнца, можно считать, что на Землю и на Луну падают одинаковые потоки солнечного света. Рассчитаем полные мощности солнечного света, отраженного Луной и Землей. Если R_L — радиус Луны, то на нее падает световая мощность \(

S_0 \pi R^2_L\), а отражается

F_L = A_L S_0 \pi R^2_L\) .

Аналогично, полная мощность солнечного света, отраженного от Земли, равна

F_Z = A_Z S_0 \pi R^2_Z\) .

Примем теперь Землю за точечный источник, равномерно излучающий отраженный ею свет в полусферу (здесь есть небольшая неточность). Тогда поток энергии, падающий на Луну, будет равен \(

S_1 = \frac<2 \pi a^2_L>\), где a_L — расстояние от Земли до Луны, а полная мощность пепельного света Луны будет равна

Теперь вычислим ее отношение к мощности света Луны в полнолуние и получим простую формулу:

Поскольку геометрия отражения в обоих случаях одинакова, то соотношение, выведенное для мощностей света, справедливо и для яркостей света: пепельный свет Луны слабее ее отраженного света примерно в 24 тысячи раз. Наш глаз устроен так, что он может, прищурясь, недолго смотреть на ослепительный диск Солнца, рассматривать освещенную Солнцем Луну, световая мощность которой меньше в 2,5 миллиона раз (\(

A_L \frac<2 a^2_L>\)) и даже различать ее пепельный свет, ослабленный еще в 24 тысячи раз. И это еще далеко до предела чувствительности глаза!

Но почему же мы так редко замечаем пепельный свет Луны? Дело в том, что его мешает различить на фоне неба свечение земной атмосферы. Если наблюдение ведется под утро или не очень поздно, свет атмосферы вызван рассеянием на больших высотах солнечного света, а глубокой ночью небо светится из-за уличного освещения городов. Свой вклад вносит и сам серпик месяца — при толстом месяце в первой или последней четверти он достаточно велик, чтобы затмить пепельный свет темной, неосвещенной Солнцем, части Луны. Легко понять, что свечение неба резко возрастает даже при легкой облачности или дымке. Поэтому наблюдать пепельный свет Луны можно только в очень ясные ночи и при очень узеньком серпике месяца.

Источник

Почему светит Луна? Описание, фото и видео

Многие задаются вопросом: почему с наступлением темноты Луна начинает светиться? Благодаря ученым, есть ответ на этот вопрос. Возможно, для кого-то это станет разочарованием, но Луна не светится, а лишь отражает свет от главной звезды во вселенной – Солнца. Рассмотрим подробнее тему свечения, разобрав процесс и уделив внимание нескольким интересным фактам.

Причины свечения Луны

Как было сказано, спутник не является источником света, а лишь отражает его. Но как каменистое небесное тело без атмосферы может делать это? Ответ прост – оказывается, лунная почва на 50% состоит из стеклянных фракций. Среди камней можно встретить много стеклянных шаров, некоторые из которых имеют абсолютно круглую поверхность. Именно поэтому Луна работает в качестве отражателя.

Причины свечения Луны

Какое количество света отражает Луна?

Объекты, находящиеся в космосе, характеризуются такой величиной, как «альбедо». Она показывает, насколько хорошо объекты способны отражать солнечный свет. Например, известно, что стекло имеет высокое альбедо, а земля – низкое.

По сравнению с остальными телами в космосе, Луна имеет очень низкое альбедо. Это объясняется большим количеством неровностей и грунтом на поверхности спутника. Она способна отражать лишь 12% солнечных лучей, но этого вполне достаточно, чтобы озарять нашу планету большим количеством света.

В полнолуние спутник способен отражать большее количество солнечных лучей, поэтому его можно видеть даже в дневное время суток.

Во время суперлуния, когда Луна выглядит на 14% больше, чем обычно, свечение становится на 30% ярче, чем обычно. Это происходит, когда Земля находится максимально близко к своему единственному спутнику.

Суперлуние

Также существует еще одно обоснование яркого свечения Луны. Оно объясняется эффектом Зелигера, суть которого состоит в том, что яркость твердой шероховатой поверхности резко увеличивается, если источник освещения находится прямо за наблюдателем. Проще говоря, если в ночное время суток встать под фонарем, то свет, исходящий от него, будет казаться ярче, чем на самом деле.

Какой цвет имеет лунное свечение?

В разное время месяца и года луна имеет разный цвет, с чем это связано? Эта иллюзия возникает в результате эффекта Пуркинье, когда человеческий глаз воспринимает цвета по-разному из-за степени освещенности других объектов.

Модель эффекта Пуркине — цветок герани, видимый в нормальном ярком свете, в сумраке, и ночью

Вот несколько примеров разного свечения:

• Лунный свет вокруг полного месяца кажется голубоватым.
• Во время затмения спутник приобретает красный цвет.
• В полнолуние имеет либо светло-голубой цвет, либо светло-желтый.

Почему Луна имеет разные степени свечения?

Все дело в фазах, которые проходит Луна за время вращения вокруг Земли, а Земля – вокруг Солнца. Всего их 8: новолуние, растущий месяц, первая четверть, растущая Луна, полнолуние, убывающая Луна, третья четверть, убывающая Луна. Именно в это время свет падает на спутник под разными углами.

Фазы Луны

В фазе первой четверти и последней, освещается только половина поверхности, которая обращена к Солнцу. В это время планета находится ровно по середине к Солнцу и Луне, при этом с Земли отлично видна вся Лунная поверхность.

Во время фазы новолуния, ее практически не видно, поскольку Луна находится между Солнцем и Землей. В результате получается так, что одна из сторон, которая должна отражать солнечный свет, обращена в противоположную сторону. Именно поэтому в эти дни на небосводе мы видим только небольшую часть Луны – серп.

Подводя итог, можно сказать, что Луна – это отражатель солнечного света. Сама Луна не может достаточно ярко отражать солнечный свет, поскольку поверхность лишь на 50% состоит из стеклянных фракций. Также количество освещения меняется в зависимости от фазы, в которой сейчас находится спутник.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

marafonec

Марафонец

Бег на месте к горизонту

Луна не освещается Солнцем: чем же она освещается?

Хочу отметить один интересный юбилей – сегодня исполнилось 28 месяцев с того дня, когда я впервые обратил внимание, что Луна освещена неправильно. В дате юбилея никакой магии нет, просто Лунный месяц равен 28 дням.

А вот в освещении Луны действительно есть огромные странности. Даже больше – своей освещённой стороной Луна нарушает все законы распространения света, а также ломает ту стройную модель, которую построили астрономы. Для нас. Сами они, возможно, пользуются иной моделью. Думаю, что тут заговором попахивает…

Но прежде сделаю большой кивок всезнайкам, которые думают, что Луна уже давно изучена, и что туда слетали американцы. Подробно этот вопрос я осветил в своём бестселлере «Кувырок Луны», а здесь сошлюсь на недавнее выступление советник президента США по науке.

Он – действующий профессор Йельского университета и действующий советник президента США по науке – заявил, что идея полёта на Марс столь же смехотворна, как и администрация Обамы.

Более того, Давид Гелернтер, так зовут советника, добавил, что «Миссия Аполлон» является самым большим мошенничеством в истории человечества и ещё большей глупостью, чем концепция глобального потепления.

Вот такие лунные пироги. Так что, зомби со 100-бальными ЕГЭ, надо выключать зубрёж. Физику и астрономию нужно знать, понимая их суть. Даже если все 7 миллиардов землян будут верить, что человек летал на Луну, прав будет тот, кто знает, почему это невозможно.

Но возвращаемся к загадке лунного освещения. 29 апреля 2015 года вышла моя первая статья «Загадки привычного мира: что не так с нашей Луной?». Она была опубликована в газете «Президент».

В ней я впервые описал это странное явление. То есть сделал открытие. Суть его такова. Направление падения света на Луну не совпадает с положением Солнца. Говоря проще, свет от Солнца не освещает Луну.

28 апреля 2015 года я решился пройтись в районе Павелецкого вокзала в Москве. Проходя по Жукову проезду, я обратил внимание на Луну. И увиденное просто поразило меня. Я двигался в восточном направлении. Луна была прямо передо мной, чуть правее. То есть почти на востоке. Время – 17 часов по Москве.

Прямо по курсу передо мной в совершенно чистом голубом небе висела Луна. Примерно на 35 градусах над горизонтом. Она была освещена с верхней части, а нижняя часть Луны была в тени. Освещённая часть вдавалась в неосвещённую привычной выпуклостью.

Но проблема происходящего состояла в том, что Солнце на тот момент находилось у меня за спиной – на северо-западе, располагаясь на 10 – 12 градусов над горизонтом. И Солнце преспокойненько светило на эту же самую Луну.

Совершенно непонятно, почему Луна висела вверх тормашками? Почему была освещена верхняя часть Луны? Если считать, что Луна всё же освещается Солнцем и вспомнить законы отражения, то для того чтобы получить такую картину Луна должна быть вогнутой, а не выпуклой. Только если Луна вогнута, её верхняя половина будет отражать свет от Солнца, которое находится ниже самой Луны.

Интересно, что за время, прошедшее с момента публикации этих материалов, так никто и не смог объяснить открытый мной феномен. К настоящему времени появились аналогичные видео, которые тоже фиксируют такое же поведение Луны. Но ответа тоже не дают.

Можно было бы списать это поведение Луны на перспективу, но здесь это не прокатывает. Честно признаюсь: я не знаю ответа, почему так ведёт себя Луна.

Может, проблема не в Луне, а в том, что модель так называемой Солнечной системы неправильная. Судите сами, её придумали 500 лет назад. И мы всё её зубрим в наших школах.

Зубрим, а Луна не хочет следовать зазубренному. В своей книге «Кувырок Луны» (ЧИТАТЬ) я дал реальное описание Луны. Она вовсе не камень, летающий в небе.

Андрей Тюняев, главный редактор газеты «Президент», twitter, vk

Источник