Лу́нное затме́ние — затмение, которое наступает, когда Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй. Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363 000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,5 диаметров Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком. В каждый момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается фазой затмения Ф. Величина фазы определяется расстоянием 0 от центра Луны до центра тени. В астрономических календарях приводятся величины Ф и 0 для разных моментов затмения.
Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, говорят о полном лунном затмении, когда частично — о частном затмении. Двумя необходимыми и достаточными условиями наступления лунного затмения являются полнолуние и близость Земли к лунному узлу.
Как видно для наблюдателя на Земле, на мнимой небесной сфере Луна пересекает эклиптику два раза в месяц в позициях называемых узлы.Полнолуние может прийтись на такую позицию, на узел, тогда можно наблюдать лунное затмение.(Примечание: Не соблюдается масштаб)
Содержание
Полное затмение
Лунное затмение может наблюдаться на половине территории Земли (там, где на момент затмения Луна находится над горизонтом). Вид затемнённой Луны с любой точки наблюдения пренебрежимо мало отличается от другой точки, и одинаков. Максимальная теоретически возможная продолжительность полной фазы лунного затмения составляет 108 минут; такими были, например, лунные затмения 13 августа 1859 года, 16 июля 2000 года.
Во время затмения (даже полного) Луна не исчезает полностью, а становится тёмно-красной. Этот факт 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 затмения используется шкала Данжона.
Наблюдатель, находящийся на Луне, в момент полного (или частичного, если он находится на затенённой части Луны) лунного затмения видит полное солнечное затмение (затмение Солнца Землёй).
Частное затмение
Если Луна попадает в полную тень Земли только частично, наблюдается частное затмение. При нём часть Луны является тёмной, а часть, даже в максимальной фазе, остаётся в полутени и освещается солнечными лучами.
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.
Периодичность
Каждый год происходят как минимум два лунных затмения, однако в связи с несовпадением плоскостей лунной и земной орбит, их фазы отличаются. Затмения повторяются в прежнем порядке каждые 6585⅓ дней (или 18 лет 11 дней и
8 часов — период, называемый сарос); 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.
В наши дни даже младшего школьника вряд ли получится напугать историями о страшном волке, который живет в ночи и временами пожирает Луну на черном небосводе, предвещая несчастья.
Лунные затмения в древности
Полное Лунное затмение от 8 октября 2014 года
Однако, еще относительно недавно по астрономическим меркам затмение Луны вызывало ужас у человечества. На многих наскальных рисунках запечатлено это астрономическое явление, которое в основном интерпретировалось как знак о гневе богов и предвестнике несчастий. А кроваво-красный облик Луны недвусмысленно намекал на скорое кровопролитие. В древнем Китае, например, подобное затмение считалось «ненормальным» или даже «ужасным». В древнекитайских текстах можно встретить иероглифы, которые означают «противоестественную связь Луны и Солнца», «пожирать», «несчастье». Придворные астрономы считали, что Луна «пожирается драконом». Для того чтобы помочь дракону скорее выплюнуть светило жители выносили зеркала на улицу, так как последние ассоциировались с небесными телами, из-за их способности отражать свет. Примечательно, что математики Древнего Китая уже во времена династии Хань (206 г. До н.э. – 220 г. н. э.) могли предсказывать как лунные, так и солнечные затмения на многие десятки лет вперед, но эти знание держались в секрете. В Индийской «Махабхарате» сказано, что Лунное затмение случается, когда боги индийского пантеона собираются для варки сомы – эликсира бессмертия. Викинги свято верили, что два прожорливых волка по очереди пожирают светила, чтобы утолить свой безудержный голод. В противовес другим народам, у австралийских аборигенов лунное затмение, напротив, ассоциировалось с любовью.
Первые астрономы и предсказания затмений
Лунное затмение и Уран (указан стрелкой)
Как же менялось отношение людей к такому интересному астрономическому событию? Как уже было сказано выше, в Древнем Китае, несмотря на глубокое мистическое отношение к затмениям, звездочеты пытливо изучали этот природный феномен. Благодаря высокому развитию математики и алгебры в Поднебесной, древним ученым удалось разгадать астрономическую тайну. Оказалось, с использованием простых на первый взгляд математических расчетов можно предсказать наступление лунного затмения с высокой степенью вероятности. Есть свидетельства, что еще раньше, во времена правления великих Фараонов Древнего Египта, люди уже умели предсказывать многие астрономические явления. Но больше всего поражает, что чуть ли не раньше строительства египетских пирамид существовала целая обсерватория, способная предсказывать не только лунные затмения, но и составлять график большинства важнейших астрономических событий, связанных с нашей планетой, его спутником и Солнцем. Знаменитый Стоунхендж позволял делать большое количество предсказаний и наблюдений астрономических явлений, и он вполне заслуженно носит титул древнейшей обсерватории человечества.
Как все устроено
Полное Лунное затмение от 8 октября 2014 года.
Но в чем же состоит гениальность древних астрономов и математиков? Что такого сложного может скрываться в столь простом, казалось бы, явлении, как затмение Луны Землей? Давайте попробуем разобраться в этом вопросе. После открытия Николаем Коперником гелиоцентрической системы мира стало ясно, что Луна, обращаясь вокруг Земли за 29,5 суток, дважды пересекает плоскость эклиптики в так называемых лунных узлах. Узел, пересекая который Луна уходит вверх к Северному полюсу Земли, называют Северным или Восходящим, противоположный называют Нижним или Нисходящим. Но из-за несовпадения плоскостей Лунной и Земной орбит, далеко не каждое полнолуние сопровождается затмением.
Полные, неполные и частичные затмения
Как происходит Лунное затмение
Также не каждое лунное затмение является полным. И если полнолуние придется на прохождение Луной такого узла, то мы сможем наблюдать затмение. Но только половина Земного шара может наблюдать это явление, так как оно будет видно только там, где Луна находится над горизонтом. Из-за прецессии Лунной орбиты узлы движутся вдоль эклиптики. Полный цикл по эклиптике узлы совершают за 18,61 лет или за так называемый Драконический период. То есть Лунные затмения происходят ровно через этот период времени. Зная, где и когда проходило затмение можно с очень высокой точностью предсказать следующее подобное событие. По сути, затмение наступает, когда Луна входит в конус тени, которая отбрасывается Землей. На расстоянии орбиты нашего спутника или в 384 000 километрах диаметр пятна тени приблизительно равен 2,6 дискам Луны. Вследствие этого Луна вполне может быть затемнена целиком, а максимальное время полной фазы затмения может составлять не более 108 минут. Подобные затмения называются Центральными, так как Луна проходит через центр тени, которая отбрасывает Земля.
Почему луна «кровавая»?
Тень от Луны на Земле во время солнечного затмения, фотография с МКС. На фото видны Кипр и Турция.
Примечателен тот факт, что даже при прохождении Луны через центр тени она не остается полностью темной. Дело в том, что под действием Земной атмосферы происходит преломление солнечного света, что приводит к частичной освещенности поверхности Луны даже на пике затмения. А из-за того, что наша атмосфера наиболее проницаема для оранжево-красного спектра солнечного света, то именно этот свет достигает поверхности Луны, делая ее кроваво-красной. Подобный эффект можно увидеть на небосводе после заката или перед рассветом. Однако, если же Луна не проходит через центр пятна Земной тени, то может произойти так называемое неполное или полутеневое Лунное затмение, в результате которого часть спутника останется освещенной.
Самые редкие и необычные лунные затмения
Фазы Лунного затмения
Кроме вышеперечисленных фактов есть еще один не менее удивительный. Парадоксально, но лунное затмение фактически можно наблюдать, когда и Луна и Солнце находятся над горизонтом и явно находятся не совсем в противоположных точках. Другими словами, лунное затмение можно наблюдать тогда, когда слева от вас восходящая или заходящая Луна, а справа Солнце, тоже в одной из двух фаз. Данный феномен может возникнуть из-за того, что Земная атмосфера искривляет движение света. Это одно из самых странных естественных явлений, которое может происходить, и которое на первый взгляд кажется невозможным, если учитывать, что затмение происходит тогда, когда три тела выстраиваются в линию (сизигия). Подобная аномалия происходит из-за рефракции атмосферы. Солнце фактически уже село, а Луна еще не взошла, но линзирование света атмосферой Земли искажает окружающую астрономическую действительность. В результате «двойного» смещения небесных тел их мнимое сближение происходит более чем на 1 градус большого круга.
Лунное затмение и извержение вулкана Колима в Мексике
Подобного рода невероятное затмение наблюдалось Плинием Старшим 22 февраля 72 года н.э. Но на этом экзотичные виды Лунных затмений не заканчиваются. Порой Луна проходит через тень Земли, находясь в так называемом суперлунии, то есть точке наибольшего сближения с Землей. Так как орбита Луны обладает эксцентриситетом, то в определенные периоды времени наш спутник то приближается к Земле, то удаляется. При стечении всех обстоятельств, наряду с совпадением полнолуния и прохождением Луны через узел орбиты происходит еще и максимальное сближение Луны с Землей. Последнее полное Лунное затмение с суперлунием произошло утром 28 сентября 2015 года. К тому же, лунное затмение может совпасть с днем летнего или зимнего солнцестояния. 21 декабря 2010 года впервые за 372 года лунное затмение совпало с днем зимнего солнцестояния. В следующий раз подобное произойдет только 21 декабря 2094 года.
Когда следующее Лунное затмение?
В следующем 2016 году будет два лунных затмения: 9 марта в 5:57 утра и 1 сентября в 13:06 по Московскому времени. Мало того, что в обоих случаях насладится затмением помешает дневная засветка, так и сами затмения будут лишь полутеневыми.
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.
Лунное затмение 8 октября 2014 года
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.
Лунные затмения 2014 года
Лунные затмения 2015 года
Лунные затмения 2016 года
Лунные затмения 2017 года
Лунные затмения 2018 года
Лунные затмения 2019 года
Лунные затмения 2020 года
Лунное затмение: основные понятия
Полное лунное затмение 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.
Частичное (частное) лунное затмение происходит в тот момент, когда Луна погружается в тень только одним краем, а часть ее поверхности остается освещенной.
Полутеневое лунное затмение. 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.
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.
Лунное затмение 16 июля 2000 года
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.
Фазы лунного затмения
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.
Изменение цвета Луны в различных фазах затмения
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:
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.
Положение Луны на небосклоне во время лунного затмения
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.).
Зарисовка события 1504 года.
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.
Жители Пекина наблюдают за лунным затмением
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.
Показания следует снимать каждые 2-5 минут на протяжении всего затмения. Обычно они заносятся в тот же журнал в виде таблицы, в которой присутствует информация о порядковом номере замера, времени его проведения и яркости лунного диска в этот период. Впоследствии используя эти данные, можно составить график яркости луны. Иногда для этого астрономы-любители пользуются обычным фотоаппаратом. Главное, чтобы в нем была предусмотрена функция автоматического экспонирования, снабженная шкалой экспозиций.
Вид на Луну через любительский телескоп до и после лунного затмения
Помимо этого, фотографировать моменты протекания лунного затмения можно с помощью любого фотоаппарата, на котором есть съемный объектив. Перед съемкой объектив следует снять, а корпус фотоаппарата соединить с телескопом при помощи специального переходника. Получатся снимки с окулярным увеличением. Если же нет возможности снять объектив, то можно просто поднести его к окуляру телескопа. Естественно качество подобного снимка будет гораздо хуже.
Если же фотоаппарат или видеокамера обладает функцией Zoom, то отпадает даже необходимость в использовании телескопа. Самостоятельного максимального увеличения подобной камеры вполне достаточно. Следует отметить, что наиболее качественные снимки получаются при съемке в прямом фокусе телескопа, объектив которого выступает в качестве объектива фотоаппарата, имеющего гораздо большее фокусное расстояние. В следующий раз вы сможете самостоятельно сделать качественное фото лунного затмения, а пока насладитесь этими изображениями.
Фотографии лунного затмения, сделанные астрономами любителями:
