Луна видима под углом

Какой величины нам кажется Луна?

Кстати – о видимых размерах Луны. Если вы станете расспрашивать знакомых, какой величины представляется им Луна, то получите самые разнообразные ответы. Большинство скажет, что Луна величиной с тарелку, но будут и такие, которым она кажется величиной с блюдце для варенья, с вишню, с яблоко. Одному школьнику Луна всегда казалась «величиной с круглый стол на двенадцать персон». А один беллетрист утверждает, что на небе была «Луна диаметром в аршин».

Откуда такая разница в представлениях о величине одного и того же предмета?

Она зависит от различия в оценке расстояния, – оценке всегда бессознательной. Человек, видящий Луну величиной с яблоко, представляет ее себе находящейся на расстоянии гораздо меньшем, нежели те люди, которым она кажется с тарелку или круглый стол.

Большинство людей, впрочем, представляет себе Луну величиной с тарелку. Отсюда можно сделать любопытный вывод: Если вычислить (способ расчета станет ясен из дальнейшего), на какое расстояние помещает каждый из нас Луну, имеющую такие видимые размеры, то окажется, что удаление не превышает 30 м. Вот на какое скромное расстояние отодвигаем мы бессознательно наше ночное светило!

На ошибочной оценке расстояний основано не мало иллюзий зрения. Я хорошо помню оптический обман который испытал я в раннем детстве, «когда мне были новы все впечатленья бытия». Уроженец города, я однажды весной, во время загородной прогулки, в первый раз в жизни увидел пасущееся на лугу стадо коров, так как я неправильно оценил расстояние, коровы эти показались мне карликовыми! Таких крошечных коров я с тех пор ни разу не видел и, конечно, никогда не увижу*.

Видимый размер светил астрономы определяют величиной того угла, под которым мы их видим. «Угловой величиной», «углом зрения» называют угол, который составляют две прямые, проведенные к глазу от крайних точек рассматриваемого тела (см. рис.). Углы же, как известно, измеряются градусами, минутами и секундами. На вопрос о видимой величине лунного диска астроном не скажет, что диск равен яблоку или тарелке, а ответит, что он равен половине градуса; это значит, что прямые линии, проведенные от краев лунного диска к нашему глазу, составляют угол в полградуса. Такое определение видимых размеров есть единственно правильное, не порождающее недоразумений.

Геометрия учит, что предмет, удаленный от глаза на расстояние, в 57 раз большее его поперечника, должен представляться наблюдателю под углом в 1 градус. Например, яблоко в 5 см диаметром будет иметь угловую величину в 1 градус, если его держать от глаза на расстоянии 5х57 см. На расстоянии вдвое большем оно представится под углом 0,5 градуса, т. е. такой же величины, какой мы видим Луну, Если угодно, вы можете сказать, что Луна кажется вам величиной с яблоко, – но при условии, что яблоко это удалено от глаза на 570 см (около 6 м). При желании сравнить видимую величину Луны с тарелкой вам придется отодвинуть тарелку метров на 30. Большинство людей не хочет верить, что Луна представляется такой маленькой; но попробуйте поместить гривенник на таком расстоянии от глаза, которое в 114 раз больше его диаметра: он как раз покроет Луну, хотя удален от глаза на два метра.

Если бы вам предложили нарисовать на бумаге кружок, изображающий диск Луны, видимый простым глазом, задача показалась бы вам недостаточно определенной: кружок может быть и большим и маленьким, смотря по тому, как далеко он отодвинут от глаза. Но условия определятся, если остановимся на том расстоянии, на каком мы обыкновенно держим книги, чертежи и т. п., т. е. на расстоянии лучшего зрения. Оно равно для нормального глаза 25 см.

Итак, вычислим, какой величины должен быть кружок хотя бы на странице этой книги, чтобы видимый размер его равнялся лунному диску. Расчет прост: надо разделить расстояние 25 см на 114. Получим довольно незначительную величину – чуть больше 2 мм! Примерно такой ширины буква «о» типографского шрифта этой книги. Прямо не верится, что Луна, а также равное ей по видимым размерам Солнце кажутся нам под таким небольшим углом!

Вы замечали, вероятно, что после того, как глаз ваш был направлен на Солнце, в поле зрения долго мелькают цветные кружки. Эти так называемые «оптические следы» имеют ту же угловую величину, что и Солнце. Но кажущиеся размеры их меняются: когда вы смотрите на небо, они имеют величину солнечного диска; когда же бросаете взгляд на лежащую перед вами книгу, «след» Солнца занимает на странице место кружка с поперечником около 2 мм, наглядно подтверждая правильность нашего расчета.

* Впрочем, и взрослые иногда поддаются подобной иллюзии. Об этом свидетельствует следующий отрывок из повести Григоровича «Пахарь». «Окрестность открылась как на ладони, деревня казалась подле самого моста, дом, холм и березовая рощица казались примыкающими теперь к деревне. Все это – и дом, и сад, и деревня – приняло теперь вид тех игрушек, где стебли мха изображают деревья, кусочки зеркала – речку».

Источник

Лунная фаза — Lunar phase

Фаза Луны или фазы Луны является форма Луны непосредственно освещенной солнцем части «s, если смотреть с Земли . Лунные фазы постепенно меняются в течение синодического месяца (около 29,53 дня) по мере смещения орбитальных позиций Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца. Видимая сторона Луны по-разному освещена солнечным светом, в зависимости от положения Луны на ее орбите. Таким образом, освещенная солнцем часть лица может варьироваться от 0% (в новолуние) до 100% (в полнолуние). Каждая из четырех «промежуточных» лунных фаз (см. Ниже) составляет примерно 7,4 дня с небольшими вариациями из-за эллиптической формы орбиты Луны.

СОДЕРЖАНИЕ

Фазы Луны

Есть четыре основных лунных фазы: новолуние , первая четверть, полнолуние и последняя четверть (также известная как третья или последняя четверть), когда эклиптическая долгота Луны находится под углом к ​​Солнцу (если смотреть из центра луны). Земли) на 0 °, 90 °, 180 ° и 270 ° соответственно. Каждая из этих фаз проявляется в несколько разное время в разных местах на Земле. В промежутках между основными фазами есть промежуточные фазы, во время которых видимая форма Луны либо серповидная, либо выпуклая . В среднем промежуточные фазы длятся четверть синодического месяца , или 7,38 дня. Дескрипторный воск используется для промежуточной фазы, когда видимая форма Луны утолщается, от новолуния до полной луны, и убывает, когда форма истончается. Самая большая продолжительность от полнолуния до новолуния (или от новолуния до полнолуния) длится около 15 дней и 14 дней. + 1 ⁄ 2 часа, в то время как самая короткая продолжительность от полнолуния до новолуния (или от новолуния до полнолуния) длится всего около 13 дней и 22. + 1 ⁄ 2 часа.

• Новолуние является самым высоким в период летнего солнцестояния и самым низким в период зимнего солнцестояния.

• Луна в первой четверти является самой высокой во время весеннего равноденствия и самой низкой — во время осеннего равноденствия.

• Полнолуние является самым высоким в период зимнего солнцестояния и самым низким в период летнего солнцестояния.

• Луна в последней четверти является самой высокой в ​​период осеннего равноденствия и самой низкой в ​​период весеннего равноденствия.

Незападные культуры могут использовать другое количество лунных фаз; например, в традиционной гавайской культуре всего 30 фаз (по одной в день).

Растущая и убывающая

Когда Солнце и Луна расположены на одной стороне Земли, Луна «новая», и сторона Луны, обращенная к Земле, не освещается Солнцем. По мере приближения Луны (количество освещенной поверхности, видимой с Земли, увеличивается), лунные фазы прогрессируют через новолуние, полумесяц, луну в первой четверти, луна- полукруг и полнолуние. Затем говорят, что Луна убывает, когда проходит через полнолуние, луну в третьей четверти, полумесяц и обратно в новолуние. Термины старая луна и новая луна не взаимозаменяемы. «Старая луна» представляет собой убывающую полосу (которая в конечном итоге становится незаметной невооруженным глазом) до момента, когда она выравнивается с Солнцем и не начинает расти, после чего она снова становится новой. Полумесяц часто используется для обозначения лун в первой и третьей четверти, в то время как термин четверть относится к продолжительности цикла Луны вокруг Земли, а не к ее форме. Хотя для того, чтобы Луна была ровно половиной, Земля и Солнце должны находиться на расстоянии 90 ° друг от друга, если смотреть со стороны Луны. Это означает, что Луна и Солнце находятся на расстоянии 89,8567604 ° от Земли точно на половину луны. Итак, первая четверть наступает примерно через 17 минут после полумесяца, а другая половина луны — примерно через 17 минут после третьей четверти.

Когда освещенное полушарие рассматривается под определенным углом, видимая часть освещенной области будет иметь двумерную форму, определяемую пересечением эллипса и круга (в котором большая ось эллипса совпадает с диаметром круга). . Если полуэллипс выпуклый по отношению к полукругу, тогда форма будет выпуклой (выпуклой наружу), тогда как если полуэллипс вогнут по отношению к полукругу, тогда форма будет полумесяцем . Когда появляется полумесяц, может быть очевиден феномен земного сияния , когда ночная сторона Луны слабо отражает непрямой солнечный свет, отраженный от Земли.

Ориентация по широте

В Северном полушарии , если левая (восточная) сторона Луны темная, тогда яркая часть становится более толстой, а Луна описывается как растущая (смещающаяся в сторону полнолуния). Если правая (западная) сторона Луны темная, то яркая часть истончается, и Луна описывается как убывающая (прошедшая полнолуние и переходящая в сторону новолуния). Предполагая, что зритель находится в Северном полушарии, правая сторона Луны — это часть, которая всегда растет. (То есть, если правая сторона темная, Луна становится темнее; если правая сторона освещена, Луна становится ярче.)

В Южном полушарии Луна наблюдается с точки зрения, перевернутой или повернутой на 180 °, относительно северной и всех изображений в этой статье, так что противоположные стороны кажутся растущими или убывающими.

Ближе к экватору , то лунный терминатор появится горизонтальный во время утра и вечера. Поскольку приведенное выше описание лунных фаз применимо только к средним или высоким широтам , наблюдатели, движущиеся к тропикам с северных или южных широт, увидят, что Луна вращается против часовой стрелки или по часовой стрелке относительно изображений в этой статье.

Лунный серп может открываться вверх или вниз, причем «рога» полумесяца направлены вверх или вниз соответственно. Когда Солнце появляется над Луной в небе, полумесяц открывается вниз; когда Луна находится над Солнцем, полумесяц открывается вверх . Полумесяц наиболее четко и ярко виден, когда Солнце находится ниже горизонта, что означает, что Луна должна быть выше Солнца, а полумесяц должен открываться вверх. Следовательно, это ориентация, при которой полумесяц чаще всего виден из тропиков. Растущий и убывающий полумесяцы очень похожи. Вечером на западном небе появляется растущий полумесяц, а утром на восточном небе — убывающий полумесяц.

Earthshine

Когда Луна, если смотреть с Земли, представляет собой тонкий полумесяц , Земля, если смотреть с Луны, почти полностью освещена Солнцем. Часто темная сторона Луны слабо освещена непрямым солнечным светом, отраженным от Земли, но достаточно яркая, чтобы ее можно было легко увидеть с Земли. Это явление называется земным сиянием и иногда живописно описывается как «старая луна в объятиях новой луны» или «новая луна в объятиях старой луны».

Календарь

Григорианский календарь месяц, что +1 / +12 из тропического года , составляет около 30,44 дней, в то время как цикл лунных фаз (Луны синодического периода ) повторяется каждые 29,53 дней в среднем. Таким образом, время лунных фаз сдвигается в среднем почти на один день каждый последующий месяц. ( Лунный год длится около 354 или 355 дней.)

Фотографирование фазы Луны каждый день в течение месяца (начиная с вечера после захода солнца и повторяется примерно через 24 часа 50 минут и заканчивается утром перед восходом солнца ) и размещение серии фотографий в календаре позволило бы создать составное изображение, подобное пример календаря (8 мая — 6 июня 2005 г.), показанный слева. 20 мая не указано, потому что снимок будет сделан до полуночи 19 мая, а следующий после полуночи 21 мая.

Точно так же в календаре с указанием времени восхода или захода луны некоторые дни будут пропущены. Когда восход луны предшествует полуночи одной ночи, следующий восход луны будет следовать за полуночью следующей ночи (то же самое и с заходом луны). «Пропущенный день» — это просто особенность движения Луны на восток по отношению к Солнцу, что на большинстве широт заставляет Луну восходить позже каждый день. Каждый месяц Луна движется по предсказуемой орбите.

Расчетная фаза

Каждая из четырех промежуточных фаз длится примерно семь дней (в среднем 7,38 дня), но немного варьируется из-за лунного апогея и перигея .

Количество дней, отсчитываемых от времени новолуния, и есть «возраст» Луны. Каждый полный цикл фаз называется « лунацией ».

Приблизительный возраст Луны и, следовательно, приблизительная фаза может быть рассчитан для любой даты, вычислив количество дней с момента известного новолуния (например, 1 января 1900 г. или 11 августа 1999 г.) и уменьшив это значение по модулю 29,53059 дней ( средняя продолжительность синодического месяца ). Разницу между двумя датами можно рассчитать путем вычитания числа дней по юлианскому календарю одной из дат другой, или существуют более простые формулы, дающие (например) количество дней, прошедших с 31 декабря 1899 года. Однако этот расчет предполагает идеально круговую форму. орбите и не учитывает время дня, когда произошло новолуние, и поэтому может быть неверным на несколько часов. (Он также становится менее точным, чем больше разница между требуемой датой и контрольной датой). Он достаточно точен, чтобы использовать его в новом приложении часов, показывающем лунную фазу, но для специального использования с учетом апогея и перигея Луны требуется более сложный расчет.

Эффект параллакса

Земли образуют угол около двух градусов , если смотреть с Луны. Это означает, что наблюдатель на Земле, который видит Луну, когда она находится близко к восточному горизонту, видит ее под углом, который примерно на 2 градуса отличается от луча зрения наблюдателя, который видит Луну на западном горизонте . Луна движется вокруг своей орбиты примерно на 12 градусов за день, поэтому, если бы эти наблюдатели были неподвижны, они бы видели фазы Луны временами, которые отличаются примерно на одну шестую дня, или на 4 часа. Но на самом деле наблюдатели находятся на поверхности вращающейся Земли, поэтому тот, кто видит Луну на восточном горизонте в один момент, видит ее на западном горизонте примерно через 12 часов. Это добавляет колебания к кажущейся прогрессии лунных фаз. Кажется, что они происходят медленнее, когда Луна находится высоко в небе, чем когда она находится ниже горизонта. Кажется, что Луна движется рывками, и фазы движутся так же. Амплитуда этого колебания никогда не превышает четырех часов, что составляет небольшую долю месяца . Это не оказывает очевидного влияния на появление Луны. Однако это влияет на точные вычисления времен лунных фаз.

Заблуждения

Орбитальный период

Может сбивать с толку тот факт, что орбитальный период Луны составляет 27,3 дня, в то время как фазы завершают цикл один раз каждые 29,5 дней. Это связано с вращением Земли вокруг Солнца. Луна обращается вокруг Земли 13,4 раза в год, но проходит между Землей и Солнцем только 12,4 раза.

Затмения

Можно было ожидать, что раз в месяц, когда Луна проходит между Землей и Солнцем во время новолуния, ее тень будет падать на Землю, вызывая солнечное затмение , но это происходит не каждый месяц. Неправда и то, что во время каждого полнолуния тень Земли падает на Луну, вызывая лунное затмение . Солнечные и лунные затмения не наблюдаются каждый месяц, потому что плоскость орбиты Луны вокруг Земли наклонена примерно на 5 ° по отношению к плоскости орбиты Земли вокруг Солнца (плоскости эклиптики ). Таким образом, когда наступает новолуние и полнолуние, Луна обычно лежит к северу или к югу от прямой линии, проходящей через Землю и Солнце. Хотя затмение может произойти только тогда, когда Луна либо новая (солнечная), либо полная (лунная), она также должна быть расположена очень близко к пересечению плоскости орбиты Земли вокруг Солнца и плоскости орбиты Луны вокруг Земли (то есть на один из его узлов ). Это происходит примерно два раза в год, поэтому в календарном году бывает от четырех до семи затмений. Большинство этих затмений частичны; полные затмения Луны или Солнца менее часты.

Источник