Виды лунных затмений. Схема лунного затмения

Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363 000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,6 диаметра Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком. В каждый момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается фазой затмения. Величина фазы Φ определяется расстоянием θ от центра Луны до центра тени. В астрономических календарях приводятся величины Φ и θ для разных моментов затмения.

Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, говорят о полном лунном затмении , когда частично - о частном затмении . Когда Луна входит только в полутень Земли, говорят о частном полутеневом затмении . Необходимыми условиями наступления лунного затмения являются полнолуние и близость Луны к узлу её орбиты (то есть к точке, где орбита Луны пересекает плоскость эклиптики); лунное затмение происходит, когда выполняются одновременно оба эти условия.

Полное затмение

Лунное затмение может наблюдаться на всём полушарии Земли , обращённом в этот момент к Луне (то есть там, где на момент затмения Луна находится над горизонтом). Вид затемнённой Луны с любой точки Земли, где она вообще видна, практически одинаков - в этом состоит коренное отличие лунных затмений от солнечных, которые видны лишь на ограниченной территории. Максимальная теоретически возможная продолжительность полной фазы лунного затмения составляет 108 минут; такими были, например, лунные затмения 26 июля 1953 года , 16 июля 2000 года . При этом Луна проходит через центр земной тени; полные лунные затмения такого типа называют центральными , они отличаются от нецентральных большей продолжительностью и меньшей яркостью Луны во время полной фазы затмения.

Во время затмения (даже полного) Луна не исчезает полностью, а становится тёмно-красной. Это объясняется тем, что Луна даже в фазе полного затмения продолжает освещаться. Солнечные лучи, проходящие по касательной к земной поверхности, рассеиваются в атмосфере Земли и за счёт этого рассеяния частично достигают Луны . Поскольку земная атмосфера наиболее прозрачна для лучей красно-оранжевой части спектра , именно эти лучи в большей мере достигают поверхности Луны при затмении, что и объясняет окраску лунного диска. По сути, это тот же эффект, что и оранжево-красное свечение неба у горизонта (заря) перед восходом или сразу после заката . Для оценки яркости Луны во время затмения используется шкала Данжона .

Наблюдатель, находящийся в момент полного или частного теневого лунного затмения на затенённой части Луны, видит полное затмение Солнца Землёй .

Частное затмение

Если Луна попадает в полную тень Земли только частично, наблюдается частное затмение . При этом та часть Луны, на которую падает тень Земли, оказывается тёмной, но часть Луны, даже в максимальной фазе затмения, остаётся в полутени и освещается солнечными лучами. Наблюдатель на Луне, находящийся в полутеневой зоне, видит частное затмение Солнца Землёй.

Полутеневое затмение

Вокруг конуса тени Земли имеется полутень - область пространства, в которой Земля заслоняет Солнце лишь частично. Если Луна проходит область полутени, но не входит в тень, происходит полутеневое затмение . При нём яркость Луны уменьшается, но незначительно: такое уменьшение практически незаметно невооружённым глазом и фиксируется только приборами. Лишь когда Луна в полутеневом затмении проходит вблизи конуса полной тени, при ясном небе можно заметить незначительное потемнение с одного края лунного диска. Если Луна полностью попадает в полутень (но не касается тени), такое затмение называется полным полутеневым ; если же лишь часть Луны входит в полутень, такое затмение называется частным полутеневым . Полные полутеневые затмения происходят редко, в отличие от частных; последним полным полутеневым было затмение 14 марта 2006 года, а следующее произойдёт лишь в 2042 году.

Периодичность

В связи с несовпадением плоскостей лунной и земной орбит, далеко не каждое полнолуние сопровождается лунным затмением, и далеко не каждое лунное затмение - полное. Максимальное количество лунных затмений за год - 4 (например, это произойдёт в 2020 и 2038 годах), минимальное количество лунных затмений - два в год. Затмения повторяются в прежнем порядке каждые 6585⅓ дней (или 18 лет 11 дней и ~8 часов - период, называемый са́рос); зная, где и когда наблюдалось полное лунное затмение, можно точно определить время последующих и предыдущих затмений, хорошо просматриваемых в этой местности. Эта цикличность часто помогает точно датировать события, описываемые в исторических летописях.

Последнее лунное затмение произошло 21 января 2019 года (полное). Следующее лунное затмение произойдёт 16-17 июля 2019 года (частное).

Следует отметить, что лунные затмения часто сопровождаются предшествующими (за две недели) или последующими (через две недели) солнечными затмениями . Это связано с тем, что за те две недели, за которые Луна проходит половину своей орбиты, Солнце не успевает удалиться от линии узлов лунной орбиты, и в результате выполняются условия, необходимые для наступления солнечного затмения (новолуние и Солнце вблизи узла). Иногда наблюдаются даже три последовательных затмения (солнечное, лунное и солнечное либо лунное, солнечное и лунное), разделённые двумя неделями. Например, последовательность из трёх затмений наблюдалась в 2013 году: 25 апреля (лунное, частное), 10 мая (солнечное, кольцеобразное) и 25 мая (лунное, частное полутеневое). Другой пример - в 2011 году: 1 июня (солнечное, частное) , 15 июня (лунное, полное) , 1 июля (солнечное, частное) . Время, когда Солнце находится вблизи узла лунной орбиты и могут происходить затмения, называется сезоном затмений ; его длительность составляет около месяца.

Следующее лунное затмение происходит иногда через лунный месяц (тогда примерно посредине между этими двумя затмениями всегда происходит солнечное затмение), однако чаще оно происходит примерно через полгода, в следующий сезон затмений. За это время Солнце на небесной сфере проходит по эклиптике от одного узла лунной орбиты к другому (линия узлов лунной орбиты тоже движется, но более медленно), и снова восстанавливается необходимый для лунного затмения набор условий: полнолуние и Солнце вблизи узла. Период между последовательными прохождениями Солнцем узлов лунной орбиты равен 173,31 суток , половине так называемого

Я не раз видела удивительное лунное затмение. Как оно происходит, можно наблюдать и без специального оборудования, но, конечно, лучше в телескоп или в объектив камеры фотоаппарата. Так как затмение Луны по времени довольно длительное, около 1,5 часов, то даже новичок может подготовиться к этому событию и сделать отличные фотоснимки. Я думаю, это прекрасный повод съездить за город, на природу и насладиться астрономическим чудом.

Схема лунного затмения

Оно происходит при следующих необходимых условиях:

• полнолуние;
• близость Луны к узлу ее орбиты;
• вхождение Луны в конус земной тени (если тень накроет ее полностью, будет полное лунное затмение).

Увидеть затемненную небесную спутницу можно в любом месте нашей планеты одинаково, в отличие от затмений Солнца, которые видны не везде.

Периодичность лунных затмений

Всего подсчитали, что в год происходит максимум 3 лунных затмения, а минимум - ни одного. В точно таком же порядке событие произойдет не раньше, чем через 18 лет.

Что удивительно, ученые могут с точностью рассчитать и определить, в какое время и в каком месте произойдет следующее полное затмение небесного светила. Эта цикличность очень помогла исследователям по записям о лунных затмениях в старинных летописях узнать даты происходящих исторических событий.

Я улыбнулась, когда, читая про Христофора Колумба, узнала такой интересный реальный факт. Он был человеком грамотным и сообразительным, и, зная, когда наступит полное затемнение спутника Земли, припугнул вождя индейцев, что отнимет у них Луну, если тот не даст воды и пищи его экспедиции. Ужас охватил индейцев, когда они увидели сбывающуюся угрозу иноземца, и стали умолять его «вернуть» ночное светило, предоставив ему то, что он просил. Колумб был добрым малым и возвратил на небо «украденную» Луну.

Мне стало интересно: «А вот если космонавты или, как возможно в наше время, просто космические туристы окажутся в это время на Луне, что они увидят?» Оказалось, что лунный гость в момент ее полного затмения может наблюдать полное затмение Солнца!

Лунным затмением называют природное явление, во время которого Луна входит в область земной тени. Когда наступает лунное затмение, на линии одновременно должны располагаться Луна с Солнцем и Землей . Выходит, что Луна загораживается от Солнца с помощью Земли. Это значит, что затмение возможно исключительно в полнолуние. В это время можно увидеть Луну, которая затенена с Земли полностью либо частично. Возможно наблюдать затмение с той части нашей планеты, которая располагается над горизонтом.

Частное лунное затмение

Диаметр земной тени превышает лунный в 2.5 раза, именно поэтому земная тень накрывает весь диск Луны. В ситуации, когда это случается, затмение — полное. Если происходит частичное погружение Луны в земную тень, то подобное затмение считается частным.

В тех ситуациях, когда линия Луна с Солнцем и Землей далеки от идеальных, возможен вариант, при котором не наступит фаза затмения. Возможно еще такое, что земная тень затронет край лунного диска, она покроется полутенью.

Длительность фаз любого затмения, частного или полного, зависит напрямую от расположения всех 3 вышеупомянутых небесных тел . Самая большая длительность лунного затмения способна составить 108 минут. От этой же причины зависит и яркость лунного диска при полном лунном затмении. Возникают случаи, когда Луны совсем не видно, а бывает и так, что Луна настолько яркая, что наблюдатели даже не верят тому, что наступило лунное затмение.

Полутень, которая присутствует вокруг конуса земной тени, может частично заслонить Солнце. Когда Луна начинает проходить эту область, но не вошла в тень, наступает полутеневое затмение. Яркость Луны становится меньше, но совсем на немного. Подобное снижение яркости не увидеть невооруженным глазом, это могут зафиксировать лишь приборы.

Даже тогда, когда лунное затмение полное, Луна совсем не пропадает, становясь темно-красной . Объяснение этому есть: с наступлением полного затмения, лучи Солнца освещают Луну и дальше. Эти лучи светят касательно на земную поверхность, преломляются, а затем рассеиваются в земной атмосфере.

Атмосфера Земли способна поглотить коротковолновые спектровые части голубых и синих оттенков, но в тоже время без проблем пропускать красные. Они достигают лунной поверхности при наступлении затмения. У этого явления такая же природа, которая наблюдается у окрашивающих западную часть неба в нежно-розовый цвет солнечных лучей.

Луна светит отражённым светом Солн-ца; поэтому, когда она попадает в тень Земли (рис. 30), она перестаёт светить — наступает лунное затмение. Строго гово-ря, Луна продолжает светить за счёт того, что часть лучей Солнца, преломляясь в атмосфере Земли , освещает Луну, и мы видим её в виде темно-красного диска. Голубые лучи рас-сеиваются в земной атмосфере , в результате человек видит днём голубое небо и красное Солнце на закате.

Тень Земли имеет форму конуса, диаметр сечения которо-го на расстоянии Луны в 2,5 раза больше диаметра Луны, по-этому лунное затмение продолжается довольно долго. Макси-мальная продолжительность полного лунного затмения 1 ч 45 мин. Затмение видно на всем ночном полушарии Земли. Затмение может быть полным , если Луна входит в тень пол-ностью, или частным , если в тень попадает только часть Луны.

Когда тень Луны падает на Зем-лю, наступает солнечное затмение (рис. 30). Оно может быть полным там, где падает тень, и частным в области по-лутени. Если в момент затмения Луна оказывается в самой далёкой от Земли точке орбиты, а Земля — в самой близкой к Солнцу, то диск Луны не полностью закрывает диск Солн-ца, и наступает кольцеобразное затмение .

Тень Луны прочерчивает на Земле длинную полосу шири-ной не более 200 км, ширина полутени может составлять не-сколько тысяч километров. Поэтому полные солнечные затме-ния видны в каждой конкретной местности очень редко, в среднем раз в 300 лет. В Москве очередное полное затмение Солнца будет в 2126 г. (предыдущее было в 1887 г.). Макси-мальная продолжительность полного солнечного затмения (на экваторе) 7,5 мин. В местности, далёкой от экватора, затме-ние, как правило, продолжается не более 2—2,5 мин.

Затмение может про-изойти только в полнолуние (лунное) или в новолуние (сол-нечное). На рисунках 31, 32 показаны проекции на небесную сферу дисков Луны и Солнца для моментов трёх последо-вательных новолуний и двух последовательных полнолуний. Угол между эклиптикой и лунной орбитой сильно преуве-личен.

Прохождение Венеры по диску солнца

Два раза за столетие Венера проходит между Землёй и Солн-цем так, что её диск проецируется на диск Солнца (рис. 9). Такое прохождение, например, было 8 июня 2004 г. в 9 ч 10—20 мин по московскому времени. Продолжалось оно около 6 ч (для каждого места наблюдения вре-мя начала и конца прохождения немного отличается). Наблю-дать прохождение нужно на экране, на который проецирует-ся изображение Солнца. Планета видна как небольшой тёмный кружок, движущийся на фоне диска Солнца. Если диаметр проекции солнечного диска 10 см (что доступно школьному телескопу), то диаметр проекции Венеры 3 мм. Невооружённым глазом (защищённым плотным фильтром) её могут увидеть только люди с очень острым зрением. Очень интересно наблюдать момент, когда планета пересекает край диска Солнца. Именно в такой момент, в 1761 г., М. В. Ло-моносов заметил, что диск Венеры, частично уже пересёкший край диска, был окружён сиянием (рис. 10). Он совершенно правильно заключил, что это результат преломления света Солнца в верхних слоях

> Лунное затмение

Что такое лунное затмение : характеристика явления и его суть, схема формирования, календарь лунных затмений, полное, частное, полутеневое с фото, как наблюдать.

По сути, затмение – это полное или частичное затемнение одного объекта небосклона иным. Таким образом, лунное затмение – это погружение Луны в конус земной тени. При этом наша планета располагается на линии между центром Луны и центром Солнца. Явление происходит при серьезном уменьшении яркости диска Луны.

Объекты в космосе двигаются, поэтому смещение тени по лунной поверхности создает фазы Луны в период затмения. Принято различать полутеневые (Луна погружается только в полутень Земли), частичные (на пике затмения в земную тень погружается лишь часть лунного диска) и полные (лунный диск полностью входит в тень Земли) лунные затмения. То есть, понимая уровень погружения Луны в земную тень, можно понять, на какое лунное затмение вы смотрите. Наблюдения таких явлений можно проводить в любом уголке мира, где Луна располагается над горизонтом. Средняя продолжительность затмения – несколько часов.

Как указывалось выше, лунные затмения происходят только в полнолуние. Если представить, что Луна вращается вокруг нашей планеты в той же плоскости, в которой Земной шар вращается вокруг Солнца, то наблюдатели могли бы любоваться лунными затмениями в каждое полнолуние. Однако плоскость лунной орбиты находится под углом в 5˚ к плоскости эклиптики, поэтому лунное затмение происходит только в том случае, если Луна подходит к узлам своей орбиты. Попадание полнолуния и новолуния в зону Лунных узлов роднит лунные и солнечные затмения.

Календарь лунных затмений

Календарь лунных затмений указывает на даты и год будущих событий затмения Луны. Вы можете увидеть, какой будет самая лучшая область видимости на Земле с указанием точки максимальной фазы и территории распространения лунного затмения. Кроме того, можно увидеть даты бывших и будущих лунных затмений, где заметна частота и промежуток между затмениями.

Лунное затмение: основные понятия

Невероятно прекрасное космическое явление, которое наблюдают большое количество людей, но в описании могут встречаться не совсем понятные термины и фазы, привычные для астрономии. Давайте внимательно их изучим. Также запомните, какие нужны условия для наступления лунного затмения, когда появляется Кровавая Луна и как на это влияет расстояние спутника от Земли.

Происходит в тот момент, когда Луна полностью погружается в пространство тени. Полная фаза затмения продолжается до 1,5 часов, затем край Луны снова появляется в поле видимости.

Затмение происходит в тот момент, когда Луна погружается в тень только одним краем, а часть ее поверхности остается освещенной.

Вокруг конуса земной тени есть пространство, где Земля только частично заслоняет Солнце. В том случае, если Луна пересекает область полутени, но не погружается в тень, отмечается полутеневое затмение. В этот момент блеск Луны незначительно слабеет. Заметить это невооруженным глазом практически невозможно. И только в тот период, когда Луна приближается к конусу полной тени в условиях чистого неба можно увидеть небольшое потемнение с одного края Луны.

Момент наибольшего затмения – это событие, которое характеризуется наименьшим расстоянием между осью конуса тени Луны и центром нашей планеты. Точка наибольшего затмения – участок земной поверхности, где можно наблюдать максимальную фазу затмения в момент наибольшего затмения.

Суть лунного затмения

Минимальное расстояние от поверхности нашей планеты до Луны составляет около 363 тыс. километров. При этом размер тени, которую способна создать Земля на таком расстоянии примерно в 2,5 раза больше, чем диаметр самой Луны. Поэтому она способна полностью закрыть Луну. Затмение наступает в тот момент, когда Луна заходит в конус тени Земли. Если тень покрывает лунный диск полностью, наступает полное лунное затмение. Этот процесс понятно демонстрирует схема лунного затмения.

В той части земной поверхности, где Луна находится выше линии горизонта, имеется возможность наблюдать лунное затмение, причем с любой точки ее вид будет одинаков. С остальной половины земного шара затмения не видно. Ученые рассчитали, что максимальная продолжительность одного полного лунного затмения может составлять 108 минут. Подобные затмения случаются не так часто. Последние продолжительные затмения наблюдались в 13.08.1859 г. и 16.07.2000 г.

Степень покрытия тенью лунной поверхности в каждый момент времени называется фазой лунного затмения. Нулевая фаза рассчитывается как соотношение от центра Луны до центра тени, отбрасываемой землей. Астрономические величины нуля и фазы рассчитываются на каждый момент лунного затмения.

Случаи, когда тень от Земли покрывает Луну частично, называются частным затмением. При этом часть лунной поверхности покрывается тенью, а часть освещается солнечными лучами или остается в полутени.

Область пространства, где наша планета заслоняет солнечные лучи не полностью, находящаяся по периметру конуса отбрасываемой тени, называется полутенью. Если Луна не заходит в тень, а попадает только в область полутени, то такое явление называют полутеневым затмением. При этом немного уменьшается яркость Луны, что практически незаметно невооруженному взгляду. Только в момент прохождения Луны неподалеку от основного конуса полной тени, происходит небольшое потемнение с одной стороны лунного диска. Наблюдать за полутеневым затмением можно используя специальные приборы.

Поскольку в момент полного затмения Луна освещается исключительно лучами, прошедшими сквозь верхний слой атмосферы, в зависимости от ее состояния лунный диск становится красноватого или коричневатого цвета. Разницу в цвете можно проследить, сравнивая снимки лунных затмений разных лет.

Например, во время затмения 06.07.1982 г. Луна имела красноватый оттенок, а при затмении 0.01.2000 г. была немного коричневатая. Синих или зеленых солнечных затмений не бывает потому, что атмосфера Земли обладает свойством в большей степени рассеивать именно красные лучи.

Полные лунные затмения могут отличаться как по цвету, так и по своей яркости. Для ее определения разработана специальная шкала, которая была названа в честь известного французского ученого-астронома Андре Данжона. Градация этой шкалы имеет 5 делений:

• нулевое деление означает наиболее темное затмение, когда Луна еле-еле видна на небе;
• единица означает затмение темно-серого цвета, когда на лунной поверхности становятся заметны некоторые детали;
• двойкой обозначается сероватое затмение с коричневатым оттенком;
• светлое красновато-коричневое затмение обозначается тройкой;
• при последнем самом светлом четвертом типе затмения луна становится медно-красного цвета, во время него невооруженным глазом можно увидеть все основные детали на поверхности лунного диска.

В случае если бы орбита Луны находилась в плоскости эклиптики, то лунные, также как и солнечные затмения наблюдались бы ежемесячно. Но, вследствие того, что большее количество времени Луна проводит выше или ниже плоскости орбиты Земли, она попадает в тень всего лишь два раза в год. Угол наклона плоскости лунной орбиты по отношению к орбите нашей планеты составляет 5 градусов. Поэтому в моменты, когда Луна располагается на прямой линии между Землей и Солнцем наступает затмение. При новолунии Луна перекрывает солнечный свет, а в полнолуние она попадает в тень Земли.

Случается так, что промежуток между солнечными и лунными затмениями оказывается небольшим. Каждый год может происходить минимум 2 лунных затмения. Вследствие того, что лунная и земная орбиты находятся в разных плоскостях, фазы затмений могут отличаться. Причем одинаковые по фазе затмения повторяются с определенной периодичностью. Этот период называется сарос и составляет 6585⅓ дней (18 лет 11 дней и 8 часов). Таким образом, зная время предыдущего затмения можно с точностью до минуты определить, когда в той или иной местности произойдет точно такое же следующее затмение.

Подобная цикличность часто используется при определении даты и времени тех или иных исторических событий, описанных в старых источниках. Первое полное затмение было описано в древних китайских летописях. Произведя определенные расчеты, ученым удалось выяснить, что оно датируется 29.01.1136 г. до н.э. Сведения о еще трех затмениях содержатся «Альмагесте» Клавдия Птолемея и датируются 19.04.721 г. до н.э., 08.04.720 г. о н.э. и 01.09.720 г. до н.э.

В исторических летописях довольно часто упоминаются лунные затмения. Например, известный военачальник афинян Никий испугался лунного затмения, в его войске началась паника, из-за которой афиняне потерпели поражение. Проведя определенные расчеты, удалось установить точную дату этого события (27.08.413 г. до н.э.).

Достаточно известным историческим фактом является полное лунное затмение 1504 г., которое пришло на помощь экспедиции Христофора Колумба. На тот момент они находились на Ямайке и испытывали трудности с пищей и питьевой водой. Попытки разжиться провизией у местных индейцев не увенчались успехом. Но Колумб точно знал, что ночью 1 марта должно будет произойти лунное затмение. Он предупредил вождей, что если они не соизволят доставить на корабль путешественников питьевую воду и продукты, то он похитит у неба Луну. С наступлением темноты, когда Луна исчезла, малообразованные индейцы очень испугались и доставили путешественникам все необходимое. Они умоляли возвратить им небесное светило, на что Колумб ответил согласием. Так экспедиции удалось избежать голодной смерти.

Как наблюдать лунное затмение

Вам уже стала доступной характеристика лунных затмений, но почему они так интересны исследователям? Наблюдая лунные затмения можно извлечь определенную научную пользу. Ученые собирают и фиксируют материалы о состоянии структуры тени Земли и верхних слоев атмосферы. Астрономы-любители часто фотографируют затмения, делают их зарисовки, описывая изменения яркости объектов, расположенных на лунной поверхности. Моменты касания Луны с тенью и те, когда она покидает ее пределы, точно фиксируются. Также отмечаются моменты соприкосновения тени с наиболее крупными объектами на лунной поверхности. Наблюдения могут проводиться невооруженным глазом, с использованием бинокля или телескопа. Понятно, что техника помогает более точно зафиксировать результаты наблюдений.

Для того чтобы провести наблюдения наиболее точно, необходимо установить на Вашем телескопе максимальное увеличение, направив его непосредственно на точки касания тени и лунной поверхности. Делать это нужно заранее, за несколько минут до предполагаемого затмения. Обычно все результаты заносятся в специальный журнал наблюдений лунных затмений.

Тот самый фотоэкспонометр

Если астроном-любитель имеет в своем распоряжении фотоэкспонометр (специальный прибор, позволяющий измерять яркость объекта), он может самостоятельно построить график изменения яркости диска Луны на протяжении всего затмения. Чтобы сделать это правильно, необходимо установить прибор таким образом, чтобы его чувствительный элемент был направлен на центр лунного диска.