Движение Луны, затмения

Луна – ближайшее к Земле космическое тело
и главное украшение нашего неба.

Промежуток времени, за который Луна совершает один оборот вокруг Земли по отношению к звездам, называется звёздным или сидерическим (от лат. sidus - звезда) месяцем.

Луна быстро перемещается по небу с запада на восток (в направлении противоположном суточному вращению небесной сферы): 360о : 27,3 ≈ 13о/сут.

 Каждые сутки кульминация Луны (пересечение небесного меридиана) запаздывает на 24 ч : 27,3 ≈ 50 мин.

С Земли всегда видно
только одно полушарие Луны.

Значит ли это, что Луна
не вращается вокруг своей оси?

На небе Земли Луна
выглядит по-разному:
меняет фазы.

Наблюдаемая с Земли освещённая часть лунного диска называется фазой Луны.

Лимб – освещённая Солнцем наблюдаемая часть диска Луны.
Терминатор (линия терминатора) – линия, разделяющая освещённую и неосвещённую Солнцем части наблюдаемого диска Луны.

Отношение толщины освещённой части наблюдаемого диска Луны d к диаметру диска Луны D называется фазой Луны Ф.
Или фаза - отношение площади освещенной части видимого диска Луны ко всей его площади.

Мы видим только ту часть лунной поверхности,
которая освещена Солнцем.

Если вид серпа Луны  (мысленно подставить палочку и получить букву р) - месяц молодой (Луна растет).
Если вид серпа Луны  (буква с) - месяц старый (Луна убывает).    

Промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами называется синодическим (от греч. synodos - соединение) месяцем.

Т0 = 29,5 суток

Причина различия сидерического и синодического месяцев

Т = 27,3 суток; Т0 = 29,5 суток

На фото: восходящая Луна на фоне Плеяд.
Виден пепельный свет.

Но иногда в ясную погоду,
когда воздух прозрачен,
можно разглядеть
слабое свечение
ночного полушария
нашего спутника
(так называемый
пепельный свет Луны).
Это тоже свет Солнца,
но отражённый дважды:
сначала от Земли к Луне,
а затем обратно.

СОЛНЕЧНЫЕ И ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ

Фазы Луны повторяются
с периодом 29, 53 суток
(синодический месяц).

Солнечное затмение
наблюдается, когда
на Землю падает тень Луны.
Очевидно, солнечные
затмения возможны
только в новолуние.

Лунное затмение
наблюдается, когда
на Луну падает тень Земли.
Лунные затмения
происходят
только в полнолуние.

Часть 1. Причины затмений. Связь затмений и фаз Луны.

Орбита Луны наклонена к плоскости
эклиптики на 5о 9’. Поэтому видимый
с Земли путь Луны пролегает не точно
по эклиптике, но вблизи неё,
в пределах зодиакального пояса.

На рисунке слева –
Луна в созвездии Тельца,
рядом с Плеядами.

Таким образом, солнечные затмения происходят,
если фаза новолуния наступает вблизи узла лунной орбиты,
а лунные – если вблизи узла наступает фаза полнолуния.

Видимый путь Луны пересекает видимый путь Солнца (эклиптику).
Если оба светила оказываются в точке пересечения (узле) одновременно,
Луна закрывает Солнце от наблюдателя – происходит солнечное затмение.

Если же Луна и Солнце одновременно оказываются в противоположных узлах,
Луна проходит через область земной тени – происходит лунное затмение.

Тесная связь затмений с зодиаком была замечена ещё древними.
Само слово «эклиптика» в переводе с греческого означает «линия затмений».

Часть 2. Затмения Солнца. Типы затмений. Ход затмений.

Полное
солнечное
затмение




Частное
солнечное
затмение




Кольцеобразное
солнечное
затмение

Диаметр лунной тени на земной поверхности не превышает 200 км, диаметр полутени достигает нескольких тысяч километров. Поэтому полная фаза затмения наблюдается в пределах узкой полосы 200км х 10000 км, тогда как различные частные фазы видны со значительной части дневного полушария Земли.

Полоса полной фазы проходит через определённую точку земной поверхности
в среднем один раз в 200-300 лет. Например, в Москве полное солнечное затмение наблюдали трижды за всю историю города.

11 августа 1999 года полное солнечное затмение наблюдалось
в крупных городах Европы и на курортах черноморского побережья.

Частная фаза затмения 30 мая 1984 года в Венеции

Ближайшее солнечное затмение, частная фаза которого
будет видна в Подмосковье, произойдёт утром 20 марта 2015 года.

Полная фаза
солнечного затмения

Полное солнечное затмение 29 марта 2006 года.
Фото Андрея Егорова.

При фотографировании
затменного Солнца
астрономы используют
плотные светофильтры.

Самый безопасный способ наблюдения солнечного затмения – спроецировать
изображение Солнца, полученное при помощи телескопа, на экран.

Наибольший видимый с Земли
угловой диаметр Солнца – 32’35”,
наименьший - 31’31”.

Наибольший видимый с Земли
угловой диаметр Луны – 33’32”,
наименьший - 29’23”.

Если в момент затмения
видимый диаметр Луны
меньше видимого диаметра Солнца, затмение будет кольцеобразным.

Часть 3. Затмения Луны. Типы затмений. Ход затмений.

Полутеневое
затмение
Луны




Частное
теневое
затмение
Луны




Полное
теневое
затмение
Луны

Теневая фаза затмения
обычно продолжается около трёх часов.

Лунные затмения
происходят 1-2 раза в год, когда Луна оказывается
в тени Земли.

Луна пересекает земную тень
с запада на восток
(справа налево).

Полное лунное затмение 4 мая 2004 года.
Фото Андрея Егорова.

Частное лунное затмение 7 сентября 2006 года.
Фото Владимира Шатовского.

RedShift4

Ближайшее полное теневое лунное затмение, видимое из Подмосковья, произойдёт утром 28 сентября 2015 года.

Часть 4. Периодичность затмений.

Фазы Луны повторяются через 29,53 суток (синодический месяц).

Луна возвращается к одноименному узлу лунной орбиты
через 27,21 суток (драконический месяц).

Солнце возвращается к одноименному узлу лунной орбиты
через 346,53 суток (драконический год).

Найдём (приблизительно) наименьшее общее кратное этих периодов:

29,53 х 223 = 27,21 х 242 = 346,53 х 19 = 18 лет 11 дней 7 ч 42 мин

По истечении этого времени обстоятельства затмений будут повторяться.

Период в 18 лет 11 дней 7 ч 42 мин в астрономии называется сарос.

Внутри сароса происходит 41 солнечное и 29 лунных затмений.

Полосы полных затмений до 2030 года.
Одним цветом обозначены затмения,
повторяющиеся через сарос.

    Затмение - явление, при котором свет от небесного тела временно затемняется другим телом.
Это может быть для нашей Солнечной системы:1) проход планетарного спутника (например Луны), в тени планеты так, что на него не попадает свет (например Солнца);2) затемнение всего светила (например Солнца) или его части проходящим перед ним  спутником (например Луной - солнечное затмение).

В течение месяца, благоприятного для затмений может произойти одно солнечное, или два солнечных и лунное затмение. Следующее необходимое для затмений расположение лунной орбиты произойдет только через пол года (177-178 суток)
Максимальное число затмений в году - семь (например 1982г - четыре частных солнечных и три полных лунных) затмения Луны и четыре частных затмения Солнца, хотя одно из солнечных затмений было очень небольшим. Теоретически возможно, что в два последовательных новолуния произойдут солнечные затмения, а между ними - лунное затмение. Однако лунные затмения в два последовательных полнолуния невозможны.

Затмения повторяются (египетское - сарос), что связано с поворотом плоскости  лунной орбиты. Малый сарос составляет 6585,32 сут (18 лет 10,32 дней). За это время происходит 70-71 затмение (42-43 солнечных и 28 лунных) и в следующем саросе затмения повторяются в этом же порядке. В любой серии сароса  каждое затмение происходит приблизительно на 8 часов позже и почти на 120° долготы западнее предыдущего затмения. Большой сарос составляет 19756 сут (54г 34 сут) - повторение почти одинаковых затмений, который меняется в течение 1000 лет другой серией.

Схема солнечного затмения

Орбита Луны наклонена к плоскости орбиты Земли на 5,1°, поэтому время от времени эти три тела оказываются в соединении. Тогда происходит затмение.

Виды солнечного затмения: 
1. частное- закрывает часть солнечного диска, 
2. кольцевое- закрывает полностью Солнце, когда диаметр Луны меньше солнечного, 
3. полное (центральное)- закрывает полностью Солнце, когда диаметр Луны больше солнечного. 
    Солнечное затмение происходит в новолуние или близкой точке орбиты, максимальная длительность 7 мин 40сек. Тень прочерчивает по поверхности Земли изогнутую траекторию максимальной ширины в 264 км (полутени около 6000км), двигаясь со скоростью 1 км/с.
Частные затмения могут происходить и тогда, когда полное затмение не наблюдается ни в одной точке Земли.

Последовательность фаз кольцеобразного солнечного затмения 24 декабря 1973г (период 1,5 ч.)

Полное затмение 29 марта 2006г. Фото космонавтов ВалерияТокарева и Уильяма Макартур с МКС

Условие наступления солнечного затмения - в момент новолуния Луна пересекает эклиптику.

Затмение Луны 16 июля 2000г.

Виды лунного затмения:
1. частное - тень Земли закрывает часть Луны.
2. полное - тень Земли закрывает полностью Луну.
    Лунное затмение происходит в полнолунии или близкой точке с максимальной продолжительностью  1 час 44 мин.
Красноватый цвет диска Луны объясняется тем, что через атмосферу лучше всего проходят красные и оранжевые лучи.

Из-за большого размера систему Земля-Луна называют двойной планетой и центр масс находится на расстоянии 4671км от центра Земли (именно он движутся вокруг Солнца по эллиптической орбите).