Ночные задачки - За хлеб и вольность! Почему происходят солнечные и лунные затмения

Луна - естественный спутник Земли. Это ближайшее к Земле небесное тело, она светит отраженным солнечным светом. Луна движется вокруг Земли приблизительно по эллиптической орбите в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси. Поэтому мы видим Луну перемещающейся среди звезд навстречу вращению неба. Направление движения Луны всегда одно и то же - с запада на восток. Для наблюдателя с Земли за сутки Луна перемещается на 13,2°.

Полный оборот по орбите вокруг Земли Луна совершает за 27,3 суток (сидерический месяц ). И за такое же время она делает один оборот вокруг своей оси, поэтому к Земле всегда обращено одно и тоже полушарие Луны.

Движение Луны вокруг Земли очень сложное, и его изучение составляет одну из труднейших задач небесной механики. Видимое движение Луны сопровождается непрерывным изменением ее вида - сменой фаз. Происходит это оттого, что Луна занимает различные положения относительно освещающего ее Солнца и Земли. Лунной фазой называется часть лунного диска, видимая в солнечном освещении.

Рассмотрим фазы Луны, начиная с новолуния. Эта фаза наступает, когда Луна проходит между Солнцем и Землей и обращена к нам своей темной стороной. Луна совсем не видна с Земли.

Спустя один-два дня в западной части неба появляется и продолжает расти узкий яркий серп «молодой» Луны. Иногда на фоне неба заметна (благодаря тусклому сероватому свечению - так называемому пепельному свету Луны) и остальная часть лунного диска. Явление пепельного света объясняется тем, что лунный серп освещается непосредственно Солнцем, а остальная лунная поверхность - рассеянным солнечным светом, отраженным Землей. Спустя 7 суток уже будет видна вся правая половина лунного диска - наступает фаза первой четверти . В этой фазе Луна восходит днем, к вечеру видна в южной области неба и заходит ночью. Далее фаза увеличивается, и через 14-15 суток после новолуния Луна приходит в противостояние с Солнцем. Ее фаза становится полной, наступает полнолуние . Солнечные лучи освещают все лунное полушарие, обращенное к Земле. Полная Луна восходит при заходе Солнца, заходит при его восходе, а в середине ночи видна в южной стороне неба.

После полнолуния Луна постепенно приближается к Солнцу с запада и освещается им слева. Примерно через неделю наступает фаза третьей , или последней четверти . При этом Луна восходит около полуночи, к восходу Солнца оказывается в южной стороне неба и заходит днем. При дальнейшем сближении спутника Земли с Солнцем убывающие фазы Луны становятся серповидными. Луна видна только под утро, незадолго до восхода Солнца, а заходит в светлое время суток, перед заходом Солнца. Узкий серп Луны на этот раз выпуклостью обращен к востоку. Затем снова наступает новолуние, и Луна перестает быть видимой на небе.

От одного новолуния до следующего проходит около 29,5 суток. Этот период смены лунных фаз называют синодическим месяцем . Синодический (или лунный месяц) продолжительнее сидерического (или звездного) месяца, так как и Луна, и Земля движутся в пространстве в прямом направлении.

Добро пожаловать на небо середины первого месяца весны, когда день становится равен ночи, а температура воздуха вместе с блеском Меркурия переходит от минуса к плюсу. Много интересного ожидает нас на мартовском небе.

17 марта 0 часов 0 минут; область зенита, северная сторона. Малая и Большая Медведицы, Дракон и Жираф.

В гостях у звёздного Стрельца Сатурн. Марс и Веста в Змееносце; Юпитер в Весах; Скорпион. 17 марта в 5 часов утра, юго-восток - юг.

8 марта 19 ч, запад. В гостях у звёздных Рыб. Венера, Меркурий и Уран; Луна в Козероге; Пегас, Андромеда и Овен.

Друг за другом на утреннее небо выходят Юпитер, Марс и Сатурн, а на вечернем небе в небольшом квадрате собираются Венера, Меркурий, Луна и Уран. Нас ожидает прекрасное время для наблюдений - новолуние. А тем временем две длиннохвостые Медведицы продолжают аккуратно вращать земную ось... 20 марта у нас равноденствие, в 19.14 по московскому времени. Продолжительность светлого времени суток сравнивается с тёмным и продолжает расти дальше. 17 марта в 0 часов 0 минут держим курс на север. Наша задача подняться по северному меридиану от горизонта до зенита. В добрый путь!
С любопытством взирает Ящерица на прикованную к скале Андромеду. Хорошо видна наша галактическая соседка, туманность Андромеды М 31 со своими спутниками, галактиками М 32 и М 110. Чуть подальше моргает спиральная галактика Треугольника. Перед нами Местная группа галактик. Не хватает Магелановых Облаков, но за ними нужно перебраться в южное полушарие Земли. По соседству с Ящерицей расположилась голубая звезда ο (омикрон) Андромеды (3,6m, B6). Переменная двухкомпонентная звезда, расстояние между компонентами всего 0,2″. До нее далековато – 692 световых года.
Выше и левее в гости приглашает Кассиопея! Царица, которая слишком любила хвастать своей красотой. Дорогу нам укажет рассеянное скопление М 52 (NGC 7654), 6,9m, 13′ . По Р. Дж. Трамплеру I 2 r. Отдельная, сильная концентрация к центру, умеренный диапазон яркости, число звёзд более 100 – богатое скопление. 5200 световых лет от нас. Скопление к нам приближается со скоростью 35 км/с..
Еще левее расположился верный Кассиопее Персей. Непременно побывайте у него! А справа – царственный супруг Кассиопеи – Цефей. Вытянутый звёздный пятиугольник содержит в своём чреве белую звезду Курхак 4,3m, ξ Цефея (Cep), 102 световых года. Звезда двойная, 8,2″ между компонентами. Более чем доступно. В вершине пятиугольника, на его острие, расположена звезда Альраи или Эрраи (3,2 m , K1), γ Цефея (Cep), 45 световых лет до Солнца, сущий пустяк!
Как написал в 1916 году Велимир Хлебников:
Годы, люди и народы
Убегают навсегда,
Как текучая вода.
В гибком зеркале природы
Звёзды – невод, рыбы – мы,
Боги – призраки у тьмы.

В поисках небесных вершин покинем царскую парочку (Цефея с Кассиопеей) и заберемся в самую гущу Млечного Пути. В бинокль можно увидеть бесчисленное множество звёзд. Впрочем, на самом деле, не так уж их и много. Счёт идёт на миллиарды, как у населения Земли или нервных клеток головного мозга.

Чтобы не заблудиться и не сбиться с пути, боги послали нам светло-жёлтую переменную Полярную звезду, α Малой Медведицы, UMi (1,97 m , F7). До неё 431 световых года.
За малой Медведицей извивается Дракон. Только, чтобы угодить в объятия его когтистых лап, требуется перелезть через Жирафа. Одолеем препятствие? Но у Жирафа для нас ничего нет. Просто кусок чёрного неба. Не провалиться бы в бездну! Ползём дальше.

С правого борта при желании можно разглядеть туманность IC 802. Светлая туманность, минута на минуту (1′ ×1′). Можно ухватиться за хвост Дракона, горит там холодная красная переменная звезда по имени Гианфар, λ Дракона, Dra (3,8 m , M0). 334 световых года до неё. Как будто космический маяк предупреждает нас о неведомой опасности. Но так ли опасен её красный свет?

Наступив на скользкую чешуйчатую драконью спину, перебираемся в Большую Медведицу. Сегодня она перевёрнута вверх тормашками. Точка зенита перед нами! Притаилась во владениях Большой Медведицы. Выше ничего нет, а ближе всего к ней расположена звезда Мерак. Чуть больше градуса до точки зенита. На пути встречаем звезду Дубхе.

Пока не рассвело, можно повнимательнее посмотреть на нашу старую знакомую, незаходящую Большую Медведицу. По латыни созвездие называется Ursa Major, сокращённо UMa. Большая медведица мажорная, а Малая - минорная! Ручка ковша: Алькаид η (1,9 m , B3), Мицар ζ (2,2 m , A2), Алиот ε (1,8 m , A0). Ёмкость ковша: Мегрез δ (3,3 m , A3), Фекда γ (2,4 m , A0), Мерак β (2,3 m , A1), Дубхе α (1,8 m , F7).

В ковше достаточно много белых звёзд спектрального класса A. В таких звёздах линии водорода достигают наибольшей интенсивности. Хорошо видны линии ионизованного кальция, наблюдаются слабые линии других металлов. Из сокровищ Большой Медведицы, скрытых от простого глаза, наиболее интересны галактики М101, М81 и М82.

Не пора ли спускаться, но подождём до следующего раза! А пока перейдем к планетам.

Лучше всех виден Юпитер. Утренняя видимость и вторая половина ночи. Если вам доступна южная сторона, попробуйте выглянуть в окно в районе пяти утра. Ярче Юпитера ничего нет! Сириус к тому времени должен уйти, Венера - тем более. Есть еще МКС (международная космическая станция), но на фоне звёзд она перемещается достаточно быстро. К моменту осветления неба гигант успевает кульминировать. 17° над горизонтом. Время восхода отодвигается с каждым днём в сторону полуночи, постепенно раздвигая границы видимости. Его блеск составляет −2,3 m , видимый диаметр 41″.

Перемещается Юпитер по созвездию Весов. Жаль, что в сравнении с другими зодиакальными созвездиями Весы в наших краях высоко над горизонтом не поднимаются.
Движение попятное. Гигант притаился в промежутке (можно сказать, что посередине, 4° от гиганта до каждого из объектов) между оранжевой γ Весов (3,9 m , K0) и шаровым скоплением NGC 5897 (8,6 m , 12,6′) в направлении к α Весов. Имя у α Весов по-арабски звучит как Зубен аль Генуби – «южная клешня», а γ – Зубен эль Акраб – «клешня скорпиона», потому что в древности эти звезды входили в созвездие Скорпиона.

В той же стороне чуть пониже, в созвездии Волка при определённом усердии и внимании можно отыскать Эвномию, астероид №15. В 2,5° от астероида обитает шаровое скопление NGC 5025 (9,0 m , 6,2′). Класс концентрации 1 из 12 возможных. Прямо антипод NGC 5897, у которого 11 из 12. Для наблюдения этих объектов требуется достаточно тёмное небо. Скопление немного поярче, но надо учитывать его размытость.

Следом за Юпитером во второй половине ночи из-за горизонта на юго-сточной стороне выходит Марс. Перемещается в сторону юга, где достигает наибольшей в наших краях высоты над горизонтом. Блеск и видимый диаметр не самые лучшие, но тенденция в сторону улучшения имеет место быть. О деталях на диске пока говорить рано, но выделить грозного соседа на общем фоне не составит труда.

Блеск, видимый диаметр и фаза внешнего нашего соседа должны составить +0,5 m , видимый диаметр 8″ и 0,88. Он уже вырос в два раза по сравнению с наименьшими своими значениями. Когда где-то в 5.30 начнёт светлеть, Марс будет находится на высоте 9°. Левее и пониже Марса, на высоте 7° находится Сатурн. Расстояние между цветными планетами составляет также 7°. Обитает Марс в Змееносце. В этом же созвездии на 6° выше Марса, должна обитать Веста, астероид №4 (7,2 m).

В ночь с 19 на 20 Марта Марсу суждено пройти между Сциллой и Харибдой созвездия Стрельца. С правого борта - светлая туманность М 20. Она же Трёхраздельная, Тройная, NGC 6514 (9,0 m , 29′×27′). Неправильная, экстремально яркая, нитеобразная. С левого борта - светлая туманность М 8. Лагуна, NGC 6523 (6,0 m , 90′×40′). Есть ещё звёздное скопление М 21, но это уже другая история...

20 марта Марс подойдёт на 30′ к рассеянному скоплению NGC 6546 (8,0 m , 13,0′). Классификация скопления по Р.Дж. Трамплеру III 2 m . Отдельная концентрация, концентрации к центру нет, число звёзд от 50 до 100. 2700 световых лет.

Движение Сатурна прямое, но на звёздном фоне почти незаметное. Планета с кольцом пролетит в 2° над шаровыми скоплениями Стрельца М 22 или NGC 6656 (5,1 m , 24′, класс концентрации 7), и в 1,5° левее и выше от скопления NGC 6642 (8,8 m , 4,5′). Получился интересный равнобедренный треугольник. Расстояние до первого скопления составляет 10100 световых лет. А до второго, что удивительно, ровно в два раза дальше. 20200 световых лет.

Весну Венера встретила в Рыбах в компании Меркурия. Далеко она не уйдёт, но немного поскитается среди звёзд. 12 марта небесная красотка переходит в созвездие Кита. 14 марта Афродита возвращается обратно в Рыбы. 15 марта Венера расположится в 4° под Меркурием. Видимость внутренней соседки вечерняя, юго-западная сторона, светлый участок неба на месте только что зашедшего Солнца. В равноденствие Солнце заходит точно на западе.

19 марта в одном квадрате 15°×15° соберутся сразу четыре жителя Солнечной системы. Перед нашими взорами предстанут Меркурий, Венера, Луна и Уран. Когда в 18.40 Солнце опустится под горизонт, Венера (−3,9 m , 10″, фаза 0,96) будет располагаться на высоте 13°, Меркурий (+0,6 m , 8″, фаза 0,3) - 15°30′ , Луна - 17° , а Уран - 22°30′. В течение всей декады фаза Меркурия меняется достаточно ощутимо, от0,62 до 0,25. Видимый диаметр при этом растёт от 7″ до 9″, а блеск падает от −0,7 m до +0,8 m . Блеск Меркурия, как и весенняя температура воздуха, начинает переходить от минуса к плюсу.

Конфигурация напоминает пикирующий бомбардировщик, трапеция-клин с меньшим основанием из Меркурия и Венеры впереди. Позади Уран и Луна. Давно не видели Меркурия? Соскучились по Венере? Луна идёт на подмогу! Через два дня после новолуния Селена видна достаточно отчётливо. Поиски должны заметно упроститься! С Ураном, конечно, дело обстоит посложнее. Всё-таки светловато...

Уран продолжает перемещаться по Рыбам, никуда не уходя от своей любимой оранжевой звезды Торкуларис Септентрионалис, ο Psc (4,3 m , K0). Более того, Бог неба неумолимо приближается к своей звезде. Осталось до неё 2°. Что будет дальше? Следите за нашими выпусками и иногда заглядывайте на вечернее небо! Нептун, обитая в Водолее, от нас уже спрятался, скоро за ним последует и Уран.

Моменты захода и восхода планет и Солнца на московском небе 17 марта в часах и минутах, выглядят так. Время московское (UT+3), точность пять минут.

Заход Солнца 18.30
Заход Венеры 19.55
Заход Меркурия 20.25
Восход Юпитера 0.15
Восход Весты 2.35
Восход Марса 3.30
Восход Сатурна 4.05
Восход Солнца 6.55

Луна, наш единственный естественный спутник, перемещается справа налево по зодиакальным созвездиям, встречая по дороге планеты и яркие звёзды. Последняя четверть осталась в первой декаде. Луна смещается на утреннее небо, неумолимо убывая с каждым днём, растворяется в фазе новолуния, а затем вновь возвращается на вечернее небо.

Новолуние - самая благоприятная пора для наблюдения дальнего космоса и метеоров. Никакой засветки окружающего чёрного фона, если не считать городских фонарей. Новолуние ожидается 17 марта в 16 часов 11 минут по московскому времени.

Тем временем Луну ожидает серия встреч с представителями мира планет. 11 марта в 2 часа 38 минут по московскому времени в Стрельце к Луне на 1,4° с юга Сатурн (+0,6 m). Сближение видимо в наших краях, отмечено, что называется, знаком «+», и поэтому заслуживает. Особого внимания. Фотографии сближений небесных тел всегда интересны. Узкий лунный серпик в сопровождении планеты на светлеющем небе украсят любой земной пейзаж. 15 февраля в 22.34 в Козероге на 0,5° также с юга к Луне подойдёт Меркурий (−1,4 m).

Пережив солнечное затмение, Луна в форме узкого растущего серпа возвращается на вечернее небо. 18 марта в 22.50 в Рыбах на 4,4° с севера к Луне пройдёт Венера (−3,9 m). Две соседки, одна другой краше, должны встретиться. Жаль небо будет слишком светлым, а Солнце близким. Север у нас, жителей северного полушария, вверху.

Тем временем продолжает свою активность метеорный поток Виргиниды. От слова Virgo – Дева. Это значит, что в созвездии Девы расположен радиант. Максимум растянут, приходится на период с 5-го по 31 марта. Наблюдаются медленные яркие метеоры, возможно появление болидов. Поток достаточно растянут во времени, поэтому условия его наблюдения разнообразны. Более подходящего времени для наблюдений метеоров, чем новолуние, нам не найти! Знать бы, куда укрыться от городских фонарей!

Читайте журнал «Наука и жизнь»! Там можно почерпнуть интересную и полезную информацию. И не только о небесных телах.

С равноденствием!

Удачных наблюдений!

Наверное вы уже заметили, что с вечернего неба пропала Венера - ярчайшая планета, украшавшая западный небосклон с конца прошлого года. В течение последних недель Венера очень быстро перемещалась на небе навстречу Солнцу, и вот теперь настолько приблизилась к нему, что заходит за горизонт почти одновременно с ним.

Конечно, движение светил на нашем небе является всего лишь проекцией их истинного движения. В действительности Венера, конечно, с Солнцем не сближается; она лишь подходит к той точке своей орбиты, когда находится на одной линии с Солнцем и Землей . Таких точек две. Одна из них, когда Венера находится между Солнцем и Землей, называется нижним соединением . Другая, когда Венера находится по отношению к Земле за Солнцем, называется верхним соединением .

Соединения Венеры. Источник: v-kosmose.com

Что можно сказать о соединениях Венеры?

В момент нижнего соединения Венера находится ближе всего к Земле, а значит, ее видимые, угловые размеры на небе максимальны. В момент верхнего соединения, находясь на противоположной стороне орбиты (по отношению к Земле!), Венера имеет минимальные размеры.

Что более интересно, в моменты соединений Венера и выглядит совершенно по-разному! Вблизи и во время нижнего соединения Венера похожа на очень узкий серп, а в момент верхнего соединения предстает небольшим диском. Фазы Венеры объясняются так же, как и фазы Луны. Мы ведь наблюдаем планету благодаря тому, что она отражает свет Солнца. Но в момент нижнего соединения Венера находится между Землей и Солнцем, а значит, падающий на нее солнечный свет отражается в противоположную от Земли сторону!

Все же небольшая часть света, отраженного Венерой, доходит и до нас. Так происходит потому, что Венера во время нижних соединений проходит, как правило, не строго перед Солнцем, а немного выше или ниже нашей звезды (если смотреть с Земли), то есть под небольшим углом к ней. Соответственно, мы можем увидеть краешек освещенного Солнцем диска Венеры.

Венера 22 марта 2017 года. Угловые размеры планеты близки к максимальным и составляют почти 1 угловую минуту или 1/30 размера Луны на небе. Серп Венеры различим даже в театральный бинокль! Несмотря на малую относительную площадь освещенной поверхности, яркость Венеры на небе по-прежнему велика. Фото: Maximilian Teodorescu

Объяснение этого явления заключается в том, что плоскости орбит Земли и Венеры (вокруг Солнца) немного наклонены по отношению друг к другу. Поэтому прохождение Венеры непосредственно перед Солнцем - такое явление называется транзитом - наблюдается очень редко, в те моменты, когда нижнее соединение Венеры совпадает с пересечением плоскостей орбит Венеры и Земли. Последний раз транзит Венеры наблюдался 6 июня 2012 года, а следующий состоится только 11 декабря 2117 года.

Кажется, что во время обычных соединений Венера находится на небе так близко к Солнцу, что увидеть ее невозможно. Но иногда это не так! В частности, во время предстоящего 25 марта соединения Венера будет отстоять от Солнца почти на 8°! Яркость планеты такова, что ее можно попытаться увидеть непосредственно перед восходом или после захода Солнца! Вообще, эта неделя дает редкий шанс опытным наблюдателям увидеть Венеру и вечером, и утром. Такой период видимости называется двойной видимостью Венеры .

Положение Венеры на небе сразу после захода Солнца вечером 25 марта 2017 года (широта Москвы). Рисунок: Stellarium

Так как после заката Солнца и непосредственно перед восходом Венера будет находиться очень низко над горизонтом, дымка, облака и окрестные дома могут помешать увидеть планету в городе. А вот на открытой местности увидеть Венеру сможет каждый. Вечером планета будет видна в течение примерно 10-15 минут после захода Солнца очень близко от точки захода нашего дневного светила. Утром - в течение 10-15 минут перед восходом Солнца.

Положение Венеры на небе за несколько минут до восхода Солнца утром 26 марта 2017 года. Рисунок: Stellarium

Для поиска планеты на ярком фоне неба можно воспользоваться биноклем или небольшим телескопом. Но следует твердо помнить, что делать это можно только в вечернее время, только после захода Солнца! Если вы не опытный наблюдатель, то утром, во избежание риска «нарваться» на восходящее Солнце, ищите Венеру только невооруженным глазом!

Только что зашло Солнце. На фоне красноватой зари ярко вырисовывается узкий блестящий серп, горбом обращенный в сторону зашедшего Солнца. Недолго приходится им любоваться. Скоро и он опускается вслед за Солнцем под горизонт. При этом говорят: «Родилась новая Луна».

Фото: В.Ладинский. Родилась новая Луна.

На следующий день при заходе Солнца вы заметите, что серп стал шире, он виден выше над горизонтом и заходит уже не так рано. С каждым днем Луна как бы растет и в то же время отходит от Солнца все дальше и дальше влево (на восток). Через неделю Луна оказывается вечером на юге в виде полукруга с выпуклостью вправо. Тогда говорят: «Луна достигла фазы первой четверти ».

Лучшим временем года для наблюдений молодой Луны в Северном полушарии Земли является весна, когда серп народившейся Луны поднимается высоко над горизонтом. В фазе первой четверти Луна поднимается у нас выше всего над горизонтом в конце зимы – начале весны.

В следующие дни Луна продолжает расти, становится больше полукруга и отодвигается еще дальше к востоку, пока еще через неделю не станет полным кругом, т.е. наступит полнолуние . В то время когда Солнце будет уходить под западный горизонт на западной стороне, с противоположной, восточной стороны начнет подниматься полная Луна. К утру оба светила как бы меняются местами: появление Солнца на востоке застает полную Луну заходящей на западе.

Выше всего полная Луна ходит над горизонтом в первой половине зимы, а короткими летними ночами ее можно отыскать около полуночи низко в южной части неба.


Фото: В.Ладинский. Восход полной Луны 21 июля 2005 года.

Дальше день за днем Луна всходит все позднее. Она становится все более урезанной, или ущербленной, но уже с правой стороны. Через неделю после полнолуния вы вечером не найдете на небе Луны. Она только около полуночи показывается на востоке из-за горизонта и опять в виде половины круга, но горбом направлена теперь влево. Это последняя (или, как ее иногда называют, – третья) четверть . Утром полукруг Луны, обращенный горбом к восходящему Солнцу, можно увидеть в южной стороне небосвода. Через несколько дней узкий серп Луны только перед восходом Солнца появляется из-за горизонта на востоке. А еще через неделю, после последней четверти, Луна совсем перестает быть видимой – наступает новолуние ; потом она появится опять с левой стороны от Солнца: вечером на западе и горбом уже опять вправо.

Наиболее благоприятным временем года для наблюдений Луны в фазах между последней четвертью и новолунием является ранняя осень.

Так изменяется вид Луны на небе каждые четыре недели, точнее – 29,5 суток. Это лунный, или синодический , месяц. Он послужил основой для составления календаря еще в древние времена. Такой лунный календарь сохранился у некоторых восточных народов и до настоящего времени.

Изменение лунных фаз можно свести в такую таблицу:

Во время новолуния Луна находится между Землей и Солнцем и обращена к Земле неосвещенной стороной. В первую четверть, т.е. через четверть оборота Луны, к Земле обращена половина ее освещенной стороны. В полнолуние Луна находится в противоположной Солнцу стороне, а к Земле обращена вся освещенная сторона Луны, и мы видим ее полным кругом. В последнюю четверть снова мы видим с Земли половину освещенной стороны Луны. Теперь понятно, почему выпуклая сторона серпа Луны всегда обращена к Солнцу.

В течение нескольких дней после (или до) новолуния можно наблюдать, кроме яркого серпа, и не освещенную Солнцем, но слабо видимую часть Луны. Такое явление называют пепельным светом . Это – ночная поверхность Луны, освещаемая только отраженными от Земли солнечными лучами.

Таким образом, изменение фаз Луны объясняется тем, что Луна обращается вокруг Земли. Время обращения Луны вокруг нашей планеты называется звездным (сидерическим) месяцем и составляет 27,3 суток, что меньше 29,5 суток, в течение которых происходит смена фаз Луны. Причиной этого явления является движение самой Земли. Обращаясь вокруг Солнца, Земля увлекает за собой и свой спутник – Луну.

В новолуние, когда Луна оказывается между Землей и Солнцем, она может закрыть его от нас, тогда наступит солнечное затмение. В полнолуние Луна, находясь по другую сторону от Земли, может попасть в тень, отбрасываемую нашей планетой, тогда произойдет лунное затмение. Затмения не происходят каждый месяц потому, что Луна обращается вокруг Земли в плоскости, не совпадающей с той плоскостью (плоскость эклиптики), в которой Земля обращается вокруг Солнца. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики под углом 5° 9". Поэтому затмения случаются лишь в случае, когда в момент новолуния (полнолуния) Луна находится вблизи эклиптики, иначе ее тень падает «выше» или «ниже» Земли (или земная тень «выше» ли «ниже» Луны).

Фаза – это отношение площади освещенной части диска небесного тела к площади всего диска. В фазе новолуния Ф = 0,0, в фазе первой и последней четвертей = 0,5, в фазе полнолуния = 1,0.

Мысленная линия, проведенная через вершины рогов серпа Луны, называют линией рогов. Часто говорят, что линия рогов указывает на точку юга, или под нее. Перпендикуляр к линии рогов указывает направление на Солнце.

Если рога лунного месяца направлены влево, то Луна растущая, если вправо – то стареющая. Впрочем, это правило меняется на обратное при наблюдениях Луны из южного полушария Земли, что показано на рисунке:

Задачи и вопросы:

1. Луна находится в новолунии. В какой фазе будет Земля видна с Луны? Земля будет находиться в фазе «полноземелия», т.к. фазы у Луны при наблюдениях с Земли и фазы Земли для лунного наблюдателя меняются наоборот и находятся в противофазе.

2. Видна ли с Луны Земля в «новоземелие»? Да, видна в виде серпика из-за того, что атмосфера Земли преломляет солнечный свет.

3. 25 декабря такого-то года Луна была в фазе первой четверти. В какой фазе она будет видна через год? Для решения этой задачи возьмем синодический месяц Луны, равный примерно 29,5 суток. Умножим 29,5 на 12 месяцев и получим 354 дня. Вычтем полученное значение из 365 (количество дней в году) и получим 11 дней. Учитывая то, что первая четверть наступает спустя 7 – 8 дней, то, прибавив полученное значение (11) к 7 (или 8), получим возраст Луны через год, равный 18 или 19 дням. Таким образом, Луна спустя год окажется в фазе между полнолунием и последней четвертью.

4. Во сколько будет кульминировать Луна в первой четверти? Луна в первой четверти будет кульминировать над точкой юга примерно в шесть часов вечера по местному времени.

Фазы Луны в 2012 году Время указано Всемирное (МСК - 4 ч)

Новолуние Полнолуние Последняя четверть
1 января 2012
06:15:49
9 января 2012
07:31:17
16 января 2012
09:09:09
23 января 2012
07:40:29
31 января 2012
04:10:53
7 февраля 2012
21:55:01
14 февраля 2012
17:05:02
21 февраля 2012
22:35:52
1 марта 2012
01:22:44
8 марта 2012
09:40:38
15 марта 2012
01:26:16
22 марта 2012
14:38:18
30 марта 2012
19:41:59
6 апреля 2012
19:19:45
13 апреля 2012
10:50:45
21 апреля 2012
07:18:00
29 апреля 2012
09:57:00
6 мая 2012
03:35:00
12 мая 2012
21:47:00
20 мая 2012
23:48:14
28 мая 2012
20:17:09
4 июня 2012
11:12:40
11 июня 2012
10:42:28
19 июня 2012
15:03:14
27 июня 2012
03:31:34
3 июля 2012
18:52:53
11 июля 2012
01:49:05
19 июля 2012
04:25:10
26 июля 2012
08:57:20
2 августа 2012
03:28:32
9 августа 2012
18:56:13
17 августа 2012
15:55:38
24 августа 2012
13:54:39
31 августа 2012
13:59:12
8 сентября 2012
13:16:11
16 сентября 2012
02:11:46
22 сентября 2012
19:41:55
30 сентября 2012
03:19:40
8 октября 2012
07:34:29
15 октября 2012
12:03:37
октября 2012
03:33:07
29 октября 2012
19:50:39
7 ноября 2012
00:36:54
13 ноября 2012
22:09:08
20 ноября 2012
14:32:33
28 ноября 2012
14:47:10
6 декабря 2012
15:32:39
13 декабря 2012
08:42:41
20 декабря 2012
05:20:11
28 декабря 2012
10:22:21

В средних широтах Солнце восходит всегда в восточной стороне неба, постепенно поднимается над горизонтом, в полдень достигает наивысшего положения на небе, затем начинает опускаться к горизонту и заходит в западной части неба. В Северном полушарии это движение происходит слева направо, а в Южном — справа налево. Наблюдатель в Северном полушарии Земли при этом будет видеть Солнце на юге, а находящийся в Южном полушарии — на севере. Дневной путь Солнца на небе симметричен относительно направления север — юг.

2. Может ли Солнце наблюдаться в зените в Беларуси? Почему?

Солнце наблюдается в зените в поясе, ограниченном следующим интервалом географической широты: $-23°27" \le φ \le 23°27".$ Беларусь расположена севернее, поэтому Солнце в зените в нашей стране наблюдаться не может.

3. Почему Луна обращена к Земле всегда одной и той же своей стороной?

Полный оборот по орбите вокруг Земли Луна совершает за 27.3 сут. (сидерический месяц). И за такое же время она делает один оборот вокруг своей оси, поэтому к Земле всегда обращено одно и то же полушарие Луны.

4. В чём состоит отличие сидерического и синодического месяцев? Чем обусловлена их различная продолжительность?

Синодический месяц — это промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными фазами Луны (например, новолуниями), и он длится 29.5 сут.

Сидерический месяц — это период обращения Луны по орбите вокруг Земли относительно звёзд, и он длится 27.3 сут.

Различная продолжительность этих месяцев связана с тем, что Земля не покоится на одном месте, а движется по своей орбите. Поэтому для того, чтобы повторилась предыдущая конфигурация и завершился синодический месяц, Луне приходится пройти большее расстояние по своей орбите, чем для завершения сидерического месяца.

5. Что понимают под лунной фазой? Опишите фазы Луны.

Лунной фазой называется видимая в солнечном освещении часть лунного диска.

Рассмотрим фазы Луны, начиная с новолуния . Эта фаза наступает, когда Луна проходит между Солнцем и Землёй и обращена к нам своей тёмной стороной. Луна совсем не видна с Земли. Спустя один-два дня в западной части неба появляется и продолжает расти узкий яркий серп «молодой» Луны . Спусят 7 суток уже будет видна вся правая половина лунного диска — наступает фаза первой четверти . Далее фаза увеличивается, и через 14-15 суток после новолуния Луна приходит в противостояние с Солнцем. Её фаза становится полной, наступает полнолуние . Солнечные лучи освещают всё лунное полушарие, обращённое к Земли. После полнолуния Луна постепенно приближается к Солнцу с запада и освещается им слева. Примерно через неделю наступает фаза последней четверти . Затем снова наступает новолуние..

6. Серп Луны обращён выпуклостью вправо и близок к горизонту. В какой стороне горизонта он находится?

Луна наблюдается в западной части горизонта.

7. Почему происходят солнечные и лунные затмения?

При своём движении по орбитам Земля и Луна время от времени выстраивается на одной линии с Солнцем. Если Луна находится вблизи плоскости земной орбиты, наступает затмение. Когда Луна становится между Землёй и Солнцем — бывает солнечное затмение, а когда Земля становится между Солнцем и Луной — наступает лунное затмение.

8. Охарактеризуйте полные, частные и кольцеобразные солнечные затмения.

Проходя между Солнцем и Землёй, маленькая по размерам Луна не может полностью затенить Землю. Диск Солнца будет целиком закрыт только для наблюдателей, находящихся внутри конуса лунной тени, максимальный диаметр которой на поверхности Земли не превышает 270 км. Только отсюда, с этой сравнительно узкой области земной поверхности, куда падает тень от Луны, будет видно полное солнечное затмение . Там же, куда попадает полутень от Луны, внутри так называемого конуса лунной полутени, будет видно частное солнечное затмение . Если в момент затмения Луна, перемещаясь по своей эллиптической орбите, будет находиться на значительном удалении от Земли, то видимый диск Луны окажется слишком малым, чтобы полностью покрыть Солнце. Тогда будет наблюдаться вокруг тёмного диска Луны сияющий ободок солнечного диска. Это — кольцеобразное затмение .