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
Почему Луна светится
Почему луна светится, и какую роль она играет для Земли? Этот вопрос интересует многих любознательных людей. И многие недоумевают, как же Луна может светиться, если она не является звездой?
Об этом мы подробно поговорим в данной статье. Любителям космоса будет интересно.
Секрет свечения
Луна отражает солнечный свет, благодаря чему нам кажется, будто она светится. Интересен факт, что около половины лунного грунта состоит из стеклянных фракций. Благодаря этому поверхность Луны имеет высокие светоотражательные свойства.
Количество отражаемого света
Все объекты в космосе обладают такой характеристикой, как альбедо. Именно поэтому мы можем знать, насколько хорошо или плохо те или иные объекты отражают свет. К примеру, стекло имеет высокое альбедо, а земля наоборот – низкое.
Альбедо луны очень низкое, поскольку на ее поверхности множество искривлений, а грунт имеет темно-серый цвет. В связи с этим она может отражать только 12% солнечных лучей. Однако даже этого хватает, чтобы озарять нашу Землю довольно ярким светом.
Во время полнолуния Луна настолько ярко светится, что ее можно видеть даже в дневное время суток. Любопытно, что астрономам в такие дни приходится останавливать свои исследования, поскольку лунный свет не дает им нормально работать.
Порою мы можем видеть суперлуние, когда свечение Луны становится на 20% ярче, чем обычно. Подобное явление случается в моменты максимального сближения нашей планеты со своим естественным спутником.
Во время обычного полнолуния освещенность достигает не более 0,1 люкс. Однако при суперлунии эти показатели могут увеличиваться втрое.
Существует и другое обоснование того, почему луна так ярко светится. Оно объясняется так называемым эффектом Зелигера, который можно легко продемонстрировать на следующем примере:
Если мы ночью посветим на дорогу фонариком, то она будет выглядеть ярче, чем на самом деле.
Солнце в данном случае играет роль фонаря. Когда его лучи освещают Луну, то ее поверхность кажется гораздо светлее. Помимо этого астрономы доказали, что космический мусор, летающий вокруг Луны, еще больше отражает свет на Землю. Из сказанного становится ясно, почему Луна светится.
Интересен факт, что если Луна отражает не более 12% солнечного света, то спутник Сатурна Энцеладом – целых 99%!
Цвет лунного света
Порою лунный свет может иметь голубоватый или серебристый оттенок (в сравнении с остальной частью неба). В действительности это иллюзия, которая появляется по причине эффекта Пуркинье – восприятия цвета человеческим глазом в контексте низкой освещенности окружающих объектов.
А вот в период затмения Луна становится красной по причине непрямого солнечного света, рассеиваемого атмосферой нашей планеты. Интересен факт, оказывается сегодня мы видим намного меньше лунного света, чем наши предки. Это происходит из-за медленного отдаления Земли от Луны.
Фазы Луны
Замечали ли вы, что Луна не все время светится одинаково? На самом деле, бывают такие дни, когда ее и вовсе не видно. Это происходит вследствие изменения лунных фаз, которые меняются в ходе вращения Луны вокруг Земли, а Земли – вокруг Солнца. В такие моменты Луна освещается под совершенно разными углами.
Иногда только половина поверхности обращена к Солнцу, тогда как вторая – остается в тени. В периоды полнолуния наша планета становится посредине между Луной и Солнцем. При этом вся лунная поверхность хорошо освещена и видна с Земли.
В новолуние ее почти не видно, поскольку она находится между Солнцем и Землей. В результате сторона, отражающая солнечный свет, обращена от нас. В дни до и после новолуния мы можем видеть только яркий серп, смотрящий в одну или другую сторону.
Надеемся, что наша статья помогла вам понять причину того, почему Луна светится. Кстати, обратите внимание на интересную статью с видео о том, что было бы, если бы Луна была ближе к нашей планете.
Источник
Почему Луна отражает так мало Солнечного света?
Все мы наверное любуемся полнолунием, когда нам позволяет это сделать безоблачная погода. Но знаете ли вы, что будь вместо Луны другой спутник, то полнолуние могло бы быть в разы светлее.
Наша Луна на самом деле очень тусклая и отражает примерно 13 процентов солнечного света. Есть такой интересный факт, что если обмотать Луну в фольгу, то она станет в 8 раз ярче. Правда даже если представить такой эксперимент, то неизвестно какими последствиями это может обернуться для нашей планеты.
Так о чем это мы. Почему Луна отражает так мало света?
Яркость космических объектов, которые сами не излучают свет, а только его отражают, зависит от состава поверхности, атмосферы и от дальности расположения от источника света, в нашем случае это расстояние от Солнца. Так например планета TrES-2b отражает менее 1% звездного света, она темнее самого черного угля, который отражает около 4% света.
Все это из-за натрия, калия и оксида титана, которые входят в состав атмосферы TrES-2b. Но у Луны же слишком разряженная атмосфера, но отражательная способность (альбедо) все равно маленькая, почему?
Все дело в составе ее поверхности. Она поглощает примерно 87 % света. Поверхность Луны можно сравнить с ржавым рельсом. Например спутник Сатурна — Энцелад, отражает почти 100% падающего на него света из-за того, что он покрыт льдом. Благодаря этому Энцелад был открыт уже в 18 веке.
Если я в чем-то ошибся в этой статье, то напиши пожалуйста об этом в комментариях. Спасибо за внимание и с Новым годом! 🙂
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