Пепельный свет Луны
Пепельным светом Луны называется необычное явление, когда Луна, не освещенная прямыми лучами Солнца, обозревается нами целиком. При этом спутник Земли приобретает характерное тусклое дымчато-серое свечение.
Официально разгадка этому явлению, данная немецким астрономом Михаэлем Местлином, была опубликована в 1604 в сочинениях Иоганна Кеплера. Однако еще за 100 лет до появления «Astronomiae pars optica» объяснение феномену пепельной Луны дал Леонардо да Винчи.
Какова причина феномена
Так какова же причина пепельного цвета Луны? Такое освещение земного спутника возникает из-за двойного отражения солнечного света. Солнечные лучи, отражаясь от поверхности Земли, попадают на наш спутник, которая, в свою очередь, вторично отражает их на нашу планету. Та часть лунной поверхности, на которую попадает прямой луч от Солнца, выглядит ярким серпом на фоне тусклого дымчатого диска.
Пепельный свет спутника Земли помогает проследить климатические изменения на нашей планете. Чем сильнее облачность на освещенной стороне Земли, тем интенсивней свет спутника. Также по освещенности Луны отраженным от облаков светом может предсказывать смещение циклонов и осадки, приносимые ими.
Наблюдать пепельный свет Луны мы можем дважды на полный синодический месяц: перед новолунием и сразу после него. Вторичная освещенность лунной поверхности в эти моменты в десятки раз превышает освещенность нашей планеты в полнолуние. Это объясняется высокой отражательной способностью земной поверхности и большими, чем у спутника, размерами.
Способность отражать свет от поверхности – важная деталь, позволяющая исследователям изучать небесные тела в Солнечной системе и за ее пределами. Так, например, в спектре отраженного от Земли излучения можно найти следы кислорода, метана, воды и хлорофилла. Это говорит об активной жизнедеятельности на нашей планете. Изучая спектр света, отраженного от поверхности других небесных тел, можно обнаружить свидетельства наличия жизни на них. Недавно специалистам NASA удалось заглушить сияние звезд, являющееся помехой для исследования окружающих их объектов. Это позволит провести спектральный анализ отраженного луча от землеподобных тел в других галактиках и обнаружить остаточные следы хлорофилла.
Источник
Пепельный свет Луны
Пепельный свет Луны — явление, когда мы видим Луну целиком, хотя Солнцем освещена только её часть. При этом неосвещённая прямым солнечным светом часть поверхности Луны имеет характерный пепельный цвет.
Наблюдается незадолго до и вскоре после новолуния (в начале первой четверти и в конце последней четверти фаз Луны).
Свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности Луны образуется солнечным светом, рассеянным Землёй, а затем вторично отражённым Луной на Землю. Таким образом, маршрут фотонов пепельного света Луны таков: Солнце -> Земля -> Луна -> глаз наблюдателя на Земле.
Причина этого явления хорошо известна со времен Леонардо да Винчи и Местлина [1] , учителя Кеплера, впервые давших верное объяснение пепельному свету. Объяснение Местлина было опубликовано в 1604 году в сочинении Кеплера «Astronomiae pars optica», объяснение же Леонардо да Винчи, данное на сто лет раньше, было найдено в его рукописях.
Впервые инструментальные сравнения яркости пепельного света и серпа Луны были произведены в 1850 году французскими астрономами Араго и Ложье [2] .
Фотографические исследования пепельного света Луны в Пулковской обсерватории, выполненые Г. А. Тиховым, привели его к выводу, что Земля с Луны должна выглядеть как диск голубоватого цвета, что и подтвердилось в 1969 году [3] . Он считал важным вести систематические наблюдения пепельного света. Наблюдения за пепельным светом Луны позволяют судить об изменении климата Земли [4] .
Примечания
- ↑Местлин, Михаил // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
- ↑Тихов Г.А. Пепельный свет Луны // Природа — № 7 — 2010. — C. 78—80.
- ↑Человек на Луне
- ↑Пепельный свет Луны конфликтует с потеплением климата
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Пепельный свет Луны» в других словарях:
ПЕПЕЛЬНЫЙ СВЕТ ЛУНЫ — слабое свечение неосвещенной Солнцем части лунной поверхности, обращенной к Земле (за счет солнечного света, отраженного сначала Землей, а затем Луной) … Большой Энциклопедический словарь
пепельный свет луны — слабое свечение не освещённой Солнцем части лунной поверхности, обращённой к Земле (за счёт солнечного света, отражённого сначала Землёй, а затем Луной). * * * ПЕПЕЛЬНЫЙ СВЕТ ЛУНЫ ПЕПЕЛЬНЫЙ СВЕТ ЛУНЫ, слабое свечение неосвещенной Солнцем части… … Энциклопедический словарь
Пепельный свет Луны — слабое освещение ее лучами Солнца, отраженными от Земли. В течение нескольких дней до и после новолуния (когда Земля обращена своей освещенной частью к Луне) рядом с ярким серпом можно различить весь диск Луны. Первый объяснил это явление… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Пепельный свет Луны — слабое свечение части видимого диска Луны, не освещенной прямыми солнечными лучами; наблюдается около новолуний, когда Луна имеет вид узкого серпа. П. с. Л. обусловлен отражением солнечных лучей от Земли, которая в это время обращена к… … Большая советская энциклопедия
Пепельный свет Луны — слабое свечение темной части Луны, вызванное светом Земли … Астрономический словарь
ПЕПЕЛЬНЫЙ СВЕТ ЛУНЫ — слабое свечение не освещённой Солнцем части лунной поверхности, обращённой к Земле (за счёт солнечного света, отражённого сначала Землёй, а затем Луной) … Естествознание. Энциклопедический словарь
ПЕПЕЛЬНЫЙ — ПЕПЕЛЬНЫЙ, пепельная, пепельное. 1. прил. к пепел (редк.). Пепельная масса. 2. Седовато серый, дымчатый (о цвете). Пепельный цвет волос. Пепельные волосы. «Свет свечей, дрожащие лица гостей показались ему пепельными.» А.Н.Толстой. Пепельный свет… … Толковый словарь Ушакова
Фазы луны — Севастопольский проспект в Москве сразу после захода Солнца. Вдалеке можно разглядеть тонкий серп молодого месяца, который показывает своей выгнутой стороной на Солнце, которое уже скрылось за горизонтом. Через короткое время под горизонт уйдёт и … Википедия
Фазы луны. — Севастопольский проспект в Москве сразу после захода Солнца. Вдалеке можно разглядеть тонкий серп молодого месяца, который показывает своей выгнутой стороной на Солнце, которое уже скрылось за горизонтом. Через короткое время под горизонт уйдёт и … Википедия
ФАЗЫ ЛУНЫ — (применимо также к Меркурию и Венере). Возрастание начинается незадолго до новолуния и продолжается после него; в первой четверти видная половина лунного диска; в полнолуние Земля и Луна находятся на одной линии с Солнцем, и виден весь диск Луны … Астрологическая энциклопедия
Источник
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 AZ = 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 AL = 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 RL — 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
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
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
Пепельный свет Луны
Вскоре после новолуния, когда наш спутник появляется на вечернем небе в виде узкого серпика, иногда наблюдается слабое свечение остальной части Луны. В то время как серп светится ярко-желтым, оставшийся диск выглядит бледно-серым. Сияние это слабое, заметное только в случае прозрачной и чистой атмосферы, которая в городах бывает далеко не всегда. Легче всего увидеть это сияние на фоне сумерек, когда контраст между ярко-освещенной и темной сторонами нашего спутника не так велик. Это явление имеет специальный термин — пепельный свет Луны.
Выглядит это очень красиво, просто взгляните на это фото!
Пепельный свет Луны. Фото: Stan Honda/APOD
Видите, только узкий серп светится ярко и насыщенно, а остальная часть диска Луны — серая, пепельная. Кстати, точно такой же эффект можно наблюдать и на утреннем небе, когда Луна находится на востоке в виде старого серпа.
Какова причина пепельного света Луны?
Вы наверняка знаете, что Луна каждый день выглядит по-разному: то в виде серпа, то в виде полумесяца, то как полностью освещенный диск. Смена фаз происходит из-за того, что Солнце освещает Луну (для нас, землян!) с разных ракурсов. Когда наш спутник находится на небе рядом с Солнцем, он всегда выглядит в виде серпа. Так происходит потому, что к Земле обращен лишь край освещенной Солнцем лунной поверхности.
Следовательно, остальная часть обращенной к нам поверхности спутника Солнцем не освещается. Чем же тогда объясняется пепельный свет Луны? Почему неосвещенная Солнцем часть Луны, пусть слабо, но светится? И, раз уж на то пошло, почему пепельный свет намного слабее, чем свечение остальной части спутника?
Чтобы ответить на эти вопросы, представим себя на темной стороне Луны, той самой, что «излучает» пепельный свет. Солнца не видно — оно за горизонтом, а на черном, как смоль, небе разбросаны тысячи звезд. Но в глаза бросается прежде всего Земля, шар, размер которого в небе Луны почти в четыре раза больше размера Луны на нашем небе. При этом Земля почти вся освещена Солнцем, ее фаза на небе Луны близка к «полноземелию». Отраженный Землей свет Солнца настолько ярок, что на Луне в это время можно преспокойно читать книги.
Значит, пепельный свет Луны — ни что иное, как отраженный спутником свет Земли? Именно так! Вот почему в англоязычной литературе это явление называется earthshine (пер. как «свет Земли»). Разумеется, наша планета не является самосветящимся телом; она, как и Луна, отражает часть падающего на нее солнечного света. Наблюдая пепельный свет, на самом деле мы видим дважды отраженный — от Земли, а затем от Луны — свет Солнца! Вот так, сложным путем солнечный свет возвращается к нам уже на ночную сторону Земли (ведь мы видим пепельный свет, когда Солнце за горизонтом)!
Почему пепельный свет намного слабее, чем свечение остальной части спутника
Луна и Венера на утреннем небе 14 октября 2020 года. Обратите внимание: мы видим не только серп старой Луны, но и ее пепельный свет — слабое сияние не освещенной Солнцем части Луны. Фото: James Roger Samworth
Интересно, что Земля отражает гораздо больше света, чем Луна. Измеряя интенсивность пепельного света, подсчитано, что Земля на небе Луны в 64 раза ярче Луны на нашем небе. Так как площадь Земли на небе Луны только в 14 раз больше площади полной Луны на нашем небе, получается, что Земля отражает почти в 4,5 раза больше света, чем Луна.
Действительно, поверхность Луны сложена в основном из темных скалистых пород и реголита. Она отражает в среднем 12% падающего на нее солнечного света. Земля более контрастное тело. Если вода отражает лишь 5% падающего света, то зелень травы и деревьев уже 25%, песок пустынь — 30%, а облака, ледники и снег — 80-85% солнечного света. В зависимости от времени года наша планета отражает от 32% до 52% падающего на нее света. (Доля отраженного и рассеянного небесным телом света называется «белизной» тела или специальным термином альбедо. Таким образом, альбедо Луны равно 0,12, а Земли — 0,32-0,52.)
Понятно, что какой бы яркой ни была Земля в небе Луны, она и близко не может сравниться с Солнцем. Именно поэтому пепельный свет намного слабее, чем свечение остальной части Луны.
Наблюдение Луны в пепельном свете
Тем не менее, пепельный свет позволяет как следует рассмотреть даже неосвещенную сторону Луны в телескоп. Конечно, вид ночной Луны несколько необычен, так как на ее поверхности выделяются только объекты, имеющие высокое альбедо: светлые лучи, расходящиеся от кратеров Тихо, Коперник и других, яркие центральные горки некоторых кратеров, светлые пятна на морях и некоторые образования, вроде кратера Аристарх.
Примерно так будет выглядеть пепельный свет Луны в ваш телескоп. Фото: Dylan O’Donnell/APOD
Вид «пепельной» части Луны может вряд ли впечатлит вас, однако поглядывать время от времени на неосвещенную сторону Луны полезно! Дело в том, что именно на неосвещенной Солнцем стороне Луны чаще всего замечают так называемые кратковременные лунные явления (или, сокращенно, КЛЯ).
Кратковременные лунные явления
Что это за явления? Например, неожиданное увеличение яркости некоторых объектов — кратеров или их участков. Также к этим явлениям относится появление на поверхности Луны светлых пятен. Среднее время наблюдения КЛЯ составляет 15 минут. Стоит заметить, что до сих пор, несмотря на многолетние наблюдения, ученые далеки от разгадки многих из кратковременных явлений. Наиболее правдоподобные объяснения увязывают наблюдения этих загадочных явлений с падением на Луну метеоритов и тектоническими процессами, происходящими на нашем спутнике.
Вообще говоря, поиск и наблюдение кратковременных лунных явлений представляют собой интереснейшее поле деятельности астронома-любителя. Но есть один важный момент. Прежде чем приступать к изучению Луны в пепельном свете, нужно обязательно хорошо изучить детали рельефа спутника при солнечном свете. Это поможет избежать различных недоразумений. Так, прекрасно видимый в пепельном свете кратер Аристарх неопытные наблюдатели часто принимают за вспышку света и так далее.
В заключение повторю, что пепельный свет Луны хорошо виден не только после новолуния, когда мы видим ранними вечерами на западе «молодой месяц», но и незадолго перед новолунием, когда «старый месяц» виден по утрам на востоке — на фоне утренней зари.
Источник