Луна видна вечером как серп который обращен. О фазах луны и затмениях

Луна движется вокруг Земли в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси. Отображением этого движения, как мы знаем, является видимое перемещение Луны на фоне звезд навстречу вращению неба. Каждые сутки Луна смещается к востоку относительно звезд примерно на 13°, а через 27,3 сут возвращается к тем же звездам, описав на небесной сфере полный круг.

Период обращения Луны вокруг Земли относительно звезд (в инерциальной системе отсчета) называется звездным или сидерическим (от лат. sidus - звезда) месяцем . Он составляет 27,3 сут.

Видимое движение Луны сопровождается непрерывным изменением ее вида - сменой фаз . Происходит это оттого, что Луна занимает различные положения относительно освещающего ее Солнца и Земли. Схема, поясняющая смену фаз Луны, показана на рисунке 20.

Когда Луна видна нам как узкий серп, остальная часть ее диска тоже слегка светится. Это явление называется пепельным светом и объясняется тем, что Земля освещает ночную сторону Луны отраженным солнечным светом.

Промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны называется синодическим месяцем (от греч. synodos - соединение); это период обращения Луны вокруг Земли относительно Солнца. Он равен (как показывают наблюдения) 29,5 сут.

Таким образом, синодический месяц длиннее сидерического. Это легко понять, зная, что одинаковые фазы Луны наступают при одинаковых ее положениях относительно Земли и Солнца. На рисунке 21 взаимное расположение Земли Т и Луны L соответствует моменту новолуния. Луна L через 27,3 сут, сделав полный оборот, займет прежнее положение относительно звезд. Земля Т за это время вместе с Луной пройдет по своей орбите относительно Солнца дугу ТТ 1 , равную почти 27°, так как каждые сутки она смещается примерно на 1°. Чтобы Луна L 1 заняла прежнее положение относительно Солнца и Земли Т 1 (пришла в новолуние), потребуется еще двое суток. Действительно, Луна проходит за сутки 360°:27,3 сут = 13°/сут, чтобы пройти дугу в 27°, ей необходимо. 27°: 13°/сут=2 сут. Так и получается, что синодический месяц Луны составляет около 29,5 земных суток.

Мы видим всегда только одно полушарие Луны. Это иногда воспринимается как отсутствие ее осевого вращения. На самом деле это объясняется равенством периодов вращения Луны вокруг оси и ее обращения вокруг Земли.

Проверьте это, обводя вокруг себя предмет и одновременно o поворачивая его вокруг оси с периодом, равным периоду обвода.

Вращаясь вокруг оси, Луна попеременно обращает к Солнцу разные свои стороны. Следовательно, на Луне происходит смена дня и ночи, и солнечные сутки равны синодическому периоду (ее обороту относительно Солнца). Таким образом, на Луне продолжительность дня равна двум земным неделям и две наши недели составляют там ночь.

Легко понять что фазы Земли и Луны взаимно противоположны. Когда Луна почти полная, Земля с Луны видна как узкий серп. На рисунке 42 представлена фотография неба и лунного горизонта с Землей, у которой видна лишь ее освещенная часть - меньше полукруга.

Упражнение 5

1. Серп Луны вечером обращен выпуклостью вправо и близок к горизонту. В какой стороне горизонта он находится?

2. Сегодня верхняя кульминация Луны произошла в полночь. Когда наступит следующая верхняя кульминация Луны?

3. Через какие промежутки времени звезды кульминируют на Луне?

2. Лунные и солнечные затмения

Земля и Луна, освещенные Солнцем (рис. 22), отбрасывают конусы тени (сходящиеся) и конусы полутени (расходящиеся). Когда Луна попадает в тень Земли полностью или частично, происходит полное или частное затмение Луны . С Земли оно видно одновременно отовсюду, где Луна над горизонтом. Фаза полного затмения Луны продолжается, пока Луна не начнет выходить из земной тени, и может длиться до 1 ч 40 мин. Солнечные лучи, преломляясь в атмосфере Земли, попадают в конус земной тени. При этом атмосфера сильно поглощает голубые и соседние с ними лучи (см. рис. 40), а пропускает внутрь конуса преимущественно красные, которые поглощаются слабее. Вот почему Луна при большой фазе затмения окрашивается в красноватый цвет, а не пропадает совсем. В старину затмения Луны боялись как страшного предзнаменования, считали, что "месяц обливается кровью". Лунные затмения бывают до трех раз в году, разделенные почти полугодовыми промежутками, и, конечно, лишь в полнолуние.

Солнечное затмение как полное видно только там, где на Землю падает пятно лунной тени . Диаметр пятна не превышает 250 км, и поэтому одновременно полное затмение Солнца видно лишь на малом участке Земли. Когда Луна перемещается по своей орбите, ее тень движется по Земле с запада на восток, вычерчивая последовательно узкую полосу полного затмения (рис. 23).

Там, где на Землю падает полутень Луны, наблюдается частное затмение Солнца (рис. 24).

Вследствие небольшого изменения расстояний Земли от Луны и Солнца видимый угловой диаметр Луны бывает то немного больше, то немного меньше солнечного, то равен ему. В первом случае полное затмение Солнца длится до 7 мин 40 с, в третьем - только одно мгновение, а во втором случае Луна вообще не закрывает Солнца целиком, наблюдается кольцеобразное затмение . Тогда вокруг темного диска Луны виден сияющий ободок солнечного диска.

На основе точного знания законов движения Земли и Луны вычислены на сотни лет вперед моменты затмений и то, где и как они будут видны. Составлены карты, на которых показаны полоса полного затмения, линии (изофазы), где затмение будет видно в одинаковой фазе, и линии, относительно которых для каждой местности можно отсчитать моменты начала, конца и середины затмения.

Солнечных затмений в году для Земли может быть от двух до пяти, в последнем случае непременно частных. В среднем в одном и том же месте полное солнечное затмение бывает видно чрезвычайно редко - лишь однажды в течение 200-300 лет.

Особый интерес для науки представляют полные затмения Солнца, наводившие ранее суеверный ужас на невежественных людей. Такие затмения считали предзнаменованием войны, конца света.

Астрономы предпринимают экспедиции в полосу полного затмения, чтобы в течение секунд, редко минут полной фазы изучать внешние разреженные оболочки Солнца, невидимые непосредственно вне затмения. Во время полного солнечного затмения небо темнеет, вдоль горизонта горит заревое кольцо - свечение атмосферы, освещенной лучами Солнца в местностях, где затмение неполное, вокруг черного солнечного диска простираются жемчужные лучи так называемой солнечной короны (см. рис. 69).

Если бы плоскость лунной орбиты совпадала с плоскостью, эклиптики, то в каждое новолуние происходило бы солнечное, а в каждое полнолуние - лунное затмение. Но плоскость лунной орбиты пересекает плоскость эклиптики под углом 5°9". Поэтому Луна обычно проходит севернее или южнее плоскости эклиптики, и затмений не происходит. Лишь в течение двух периодов в году, разделенных почти полугодом, когда в полнолунии и новолунии Луна находится вблизи эклиптики, возможно наступление затмения.

Плоскость лунной орбиты вращается в пространстве (это один из видов возмущений в движении Луны, производимых притяжением Солнца) * и за 18 лет делает полный поворот. Поэтому периоды возможных затмений смещаются по датам года. Ученые древности подметили периодичность в затмениях, связанную с этим 18-летним периодом, и могли поэтому приближенно предсказывать наступление затмений. Сейчас ошибки предвычисления моментов затмения составляют менее 1 с.

Сведения о предстоящих затмениях и об условиях их видимости даются в "Школьном астрономическом календаре".

Упражнение 6

1. Вчера было полнолуние. Может ли быть затмение Солнца завтра? через неделю?

2. Послезавтра будет солнечное затмение. Будет ли сегодня лунная ночь?

3. Можно ли с Северного полюса Земли наблюдать солнечное затмение 15 ноября? 15 апреля? Ответ пояснить.

4. Можно ли с Северного полюса Земли видеть лунные затмения, происходящие в июне и ноябре? Ответ пояснить.

5. Как отличить фазу затмения Луны от одной из ее обычных фаз?

6. Какова продолжительность солнечных затмений на Луне по сравнению с продолжительностью их на Земле?

Еще в древности астрономия помогала людям находить дорогу. Несложные приемы определения направления в незнакомом месте могут и сегодня пригодиться Вам в походе или на прогулке.
Направление на стороны света можно определить по солнцу, луне и звездам даже точнее, чем по компасу.

Ориентирование по солнцу

Для определения сторон света по солнцу можно использовать обычные . Если вы направите в час дня стрелку часов на солнце, то она покажет вам направление на юг, потому что солнце в полдень находится в южной части неба. (Астрономический полдень наступает около 13 часов). Чтобы определить направление на стороны света в другое время, нужно направить часовую стрелку на солнце и угол, образованный между этой стрелкой и цифрой «1», разделить пополам. Полученная линия покажет направление на юг. До полудня она будет расположена слева от цифры «1», после полудня - справа (рис. 1).
Для более точного наведения часовой стрелки на солнце поставьте перпендикулярно плоскости часов в центр циферблата палочку, например карандаш. Теперь поворачивайте часы так, чтобы тень от палочки и часовая стрелка составили прямую линию. При таком положении часовая стрелка будет направлена точно на солнце.

Ориентирование по луне

Ночью и вечером можно ориентироваться по луне. Для этого нужно знать, как выглядят основные фазы луны.
Различают четыре основные фазы луны.
Новолуние. Луна находится между Землей и Солнцем, в это время к земле обращена теневая сторона Луны, и мы ее не видим.
Первая четверть. Луна видна вечером в юго-западной стороне неба в виде светлого полукруга, обращенного выпуклостью вправо.

Полнолуние. Луна освещена вся полностью и имеет вид яркого диска.
Последняя четверть. Луна видна под утро в юго-восточной стороне неба в виде светлого полукруга, обращенного выпуклостью влево (рис. 2).
Сведения о наступлении лунных фаз вы найдете в отрывных и настольных календарях, по средствам Internet.
Чтобы иметь возможность ориентироваться по луне, нужно запомнить следующее. Серп «молодой» луны, изогнутый в правую сторону, виден вечером в западной стороне неба и заходит вскоре после захода солнца. В первой четверти луна бывает на юге около 7 часов вечера. Полная луна в южном направлении наблюдается около 1 часа ночи. В 10 часов вечера она бывает в юго-восточной стороне неба, а в 4 часа утра - на юго-западе. Луна в последней четверти находится на юге в 7 часов утра. Серп «старой» луны, напоминающий букву «С», виден утром, незадолго до восхода солнца, в восточной стороне неба. Зная это, вы по положению луны и ее фазе легко определите точки горизонта.

Ориентирование по звездам

Луна не всегда видна на небе. Зато каждую ночь, когда небо не закрыто облаками, на нем видны звезды, по которым также можно определить направление.
Наиболее просто ориентироваться по Полярной звезде, которая всегда стоит над Северным полюсом. Полярную звезду находят по созвездию Большой медведицы. Это созвездие известно каждому и видно в течении всей ночи. Полярная звезда является концом ручки «ковшика» созвездия Малой Медведицы.

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.

Звездное небо намного потеряло бы в своей привлекательности, если бы иногда на его фоне не появлялось такое великолепное ночное светило, как Луна. В прошлом некоторые авторы астрономических трактатов высказывали даже сожаление, что жители других планет лишены подобного зрелища. Сегодня мы знаем, что это сожаление адресовать некому: мы, люди — единственные разумные обитатели Солнечной системы.

Как светило Луна прежде всего характерна своим непостоянством. Непрерывно меняется ее видимый облик, ее фазы и соответственно изменяется и освещенность, создаваемая Луной на земной поверхности.

Когда Луна находится между Землей и Солнцем, но не заслоняет собой солнечный диск, земному наблюдателю Луна невидна. Эта фаза Луны называется новолунием. Спустя 1—2 дня после новолуния в лучах вечерней зари появляется узенький серпик «молодой», растущей Луны. С каждым вечером этот серпик утолщается, и спустя примерно неделю после новолуния наступает первая четверть. В этой фазе Луна выглядит светлым полукругом, обращенным выпуклостью вправо. Далее Луна продолжает расти, и еще спустя неделю наступает полнолуние, когда земному наблюдателю становится видно все освещенное полушарие Луны.

После полнолуния смена лунных фаз происходит в обратном порядке. Луна «ущербляется» справа, через неделю наступает последняя четверть (светлый полудиск с выпуклостью, обращенной влево), а затем «старая» Луна становится похожей на букву «С» и, с каждым днем приближаясь на небе к Солнцу, в конца концов теряется в лучах утренней зари.

Когда серп Луны достаточно узок, часто удается наблюдать пепельный свет Луны — слабое свечение ее неосвещенной части. Собственно при этом мы видим свет не Луны, а Земли, рассеянный лунной поверхностью. Любопытно, что, когда к Луне обращен Тихий океан, пепельный свет приобретает заметный голубоватый оттенок, а когда Земля повернута к Луне Азиатским континентом, пепельный свет становится желтоватым. Так в «кривом» шероховатом лунном зеркале отражается наша богатая красками планета!

Обращаясь вокруг Земли, Луна перемещается на фоне созвездий, за сутки смещаясь к востоку примерно на 13°. Промежуток времени, за который Луна совершает полный оборот вокруг Земли, называется сидерическим месяцем. Он равен 27,3 земных суток. Полный цикл изменения лунных фаз занимает несколько больший промежуток времени. Он называется синодическим месяцем и равен 29,5 земных суток.

Причина, по которой сидерический месяц не равен синодическому, достаточно ясна. Когда Луна, завершив полностью оборот вокруг Земли, снова вернется в прежнее положение относительно звезд, Солнце (благодаря орбитальному движению Земли) сместится на небе к востоку в, следовательно, фаза Луны будет иной, чем в начале сидерического месяца. Лишь через два с небольшим земных дня Луна, догоняя Солнце в их видимом движении по небосводу, снова достигнет первоначальной фазы и тем самым синодический месяц будет завершен.

Если бы не было никаких лунных неравенств, путь Луны на фоне звездного неба всегда был одним и тем же. На самом деле, строго говоря, он никогда не повторяется и можно отметить лишь тот пояс созвездий, через которые может пройти (и иногда проходит) Луна. В этот пояс, кроме зодиакальных созвездий {Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей), входят и некоторые созвездия, граничащие с ними.

Условия видимости Луны зависят от сезона. Например, зимой, когда суточный путь Солнца в северных широтах невысок над горизонтом, полная Луна, противостоящая на небе Солнцу, наоборот, около полуночи ярко сияет высоко в небе. Летом же наблюдается обратная картина — видимый путь полной Луны над горизонтом очень низок. Для всех сезонов восход полной Луны совпадает с заходом Солнца и, наоборот, с восходом Солнца уходит под горизонт полная Луна.

Зная, как располагаются на небе видимый годовой путь Солнца и видимый месячный путь Луны, можно, например, сообразить, что «молодая» Луна лучше всего видна в весенние вечера — тогда ее суточный путь над горизонтом высок и длинен. Наоборот, в осенние вечера «молодая» Луна поднимается над горизонтом невысоко и заходит рано. Желающие самостоятельно наблюдать Луну сведения о се видимости смогут найти но только в астрономических ежегодниках, но и в обычном отрывном календаре, где указываются на каждый день фаза Луны и время ее восхода и захода.

На светлой поверхности лунного диска глаз без труда различает сероватые пятна постоянных очертаний — так называемые лунные «моря». То, что они всегда одинаковы, было подмечено еще в древности. Этот факт свидетельствует о том, что Луна всегда обращена к нам одним и тем же полушарием. Второе, не видимое с Земли полушарие стало доступным изучению лишь с помощью космических аппаратов.

Сохраняя постоянную ориентацию по отношению к Земле, лунный шар в то же время вращается вокруг оси так, что время оборота Луны вокруг оси в точности равно периоду ее обращения вокруг Земли. Такое движение называется синхронным, и оно, по-видимому, свойственно и некоторым спутникам других планет. Заметим, что ось вращения Луны почти перпендикулярна плоскости земной орбиты.

Период полного оборота Луны вокруг оси можно назвать лунными звездными сутками, так как движение Луны в этом случае рассматривается относительно звезд. Солнечные же сутки на Луне несколько длиннее, и они, как нетрудно сообразить, равны синодическому месяцу (29 земных суток). Действительно, в этом случае по завершении солнечных суток терминатор возвращается в исходное положение, а значит, повторяется первоначальная лунная фаза. Таким образом, солнечные сутки па Луне длятся почти месяц, а день и ночь — по две земные недели. Эта особенность лунного мира приводит к тому, что поверхность Луны периодически испытывает длительный нагрев, сменяющийся столь же продолжительным охлаждением.

Казалось бы, из синхронного движения Луны неизбежно следует, что земному наблюдателю всегда доступна лишь половина лунной поверхности. На самом деле это не совсем так. По некоторым причинам, которые мы сейчас рассмотрим, Луна слегка «покачивается», чуть-чуть приоткрывая нам часть невидимого своего полушария. Благодаря этому «покачиванию» или либрации земной наблюдатель видит не половину, а около 60% всей лунной поверхности. Различают четыре типа либрации.

Либрация по долготе. Она вызвана тем, что вращение Луны вокруг оси совершается равномерно, а обращение Луны вокруг Земли по эллипсу происходит неравномерно (второй закон Кеплера). Из-за этого создается впечатление, что Луна слегка покачивается, попеременно приоткрывая земному наблюдателю то восточную, то западную часть своего невидимого полушария. В течение сидерического месяца вид краевых зон Луны заметно меняется, что легко проверить, наблюдая Луну хотя бы в бинокль.

Лунный свет и лунные ночи восторженно описаны многими поэтами и прозаиками. И с ними трудно не согласиться — Луна как светило изумительно красива. Но она кажется в темные ночи ослепительно яркой лишь по контрасту с черным фоном ночного неба — днем Луна выглядит куда менее эффектно.

Самое парадоксальное, пожалуй, то, что на самом деле Луна — очень плохое «зеркало». Она отражает лишь 7% падающего на псе солнечного света. По своим отражательным способностям Луна напоминает сухой чернозем, мокрый суглинок и очень темные горные породы типа базальта и диабаза. Иначе говоря, в целом Луна темно-серая, а не ослепительно серебристая, какой кажется нашим, подверженным различным оптическим обманам, глазам.

Если изучить более детально, как отражает Луна лучи разного цвета, то окажется, что с увеличением длины волны отражательная способность лунной поверхности возрастает. Так, например, Луна отражает 4 % падающих на нее фиолетовых лучей, 7 % желтых и 9% красных. Вещество с такими оптическими свойствами воспринимается вашим глазом, как темно-серое с коричневатым оттенком.

Первые фотоснимки Луны были получены вскоре после изобретения фотографии. Позже Луну фотографировали через разные светофильтры. На цветных фотографиях Луны цветовые контрасты усилены — при наблюдении Луны в телескоп лишь иногда удается различить очень слабую окраску какого-нибудь участка Луны. В целом лунная поверхность, в отличие от земной, отличается однообразием окраски. Тем необычнее облик разноцветной Луны, созданный средствами химии.

Впрочем, даже слабые цветовые оттенки лунных объектов указывают на их разную природу и, возможно, на различное происхождение. Но это относится уже к деталям лунного мира, а не к свойствам Луны как ночного светила.

Луна - ближайшее к Земле небесное тело, ее единственный естественный спутник. Находясь на расстоянии около 380 тыс. км от Земли, Луна обращается вокруг нее в том же направлении, в котором Земля вращается вокруг своей оси. За каждые сутки она перемещается относительно звезд примерно на 13°, совершая полный оборот за 27,3 суток. Этот промежуток времени - период обращения Луны вокруг Земли в системе отсчета, связанной со звездами, - называется звездным или сидерическим (от лат. sidus - звезда) месяцем.

Собственного свечения Луна не имеет, а Солнце освещает только половину лунного шара. Поэтому по мере ее движения по орбите вокруг Земли происходит изменение вида Луны - смена лунных фаз. В какое время суток Луна бывает над горизонтом, каким мы видим обращенное к Земле полушарие Луны - полностью освещенным или освещенным частично - все это зависит от положения Луны на орбите.

Если она расположена так, что обращена к Земле своей темной, неосвещенной стороной (положение 1), то мы не можем видеть Луну, но знаем, что она находится на небе где-то рядом с Солнцем. Эта фаза Луны называется новолунием. Двигаясь по орбите вокруг Земли, Луна примерно через трое суток придет в положение 2. В это время ее можно будет видеть по вечерам неподалеку от заходящего Солнца в виде узкого серпа, обращенного выпуклостью вправо. При этом нередко бывает видна и остальная часть Луны, которая светится значительно слабее, так называемым пепельным светом. Это наша планета, отражая солнечные лучи, освещает ночную сторону своего спутника.

День ото дня серп Луны увеличивается по ширине, и его угловое расстояние от Солнца возрастает. Через неделю после новолуния мы видим половину освещенного полушария Луны - наступает фаза, называемая первой четвертью. В дальнейшем доля освещенного полушария Луны, видимая с Земли, продолжает увеличиваться до тех пор, пока не наступит полнолуние. В этой фазе Луна находится на небе в стороне, противоположной Солнцу, и видна над горизонтом всю ночь - от его захода до восхода. После полнолуния фаза Луны начинает уменьшаться. Сокращается и ее угловое расстояние от Солнца. Сначала на правом крае лунного диска появляется небольшой ущерб, который имеет форму серпа. Постепенно этот ущерб растет (положение 6), а через неделю после полнолуния наступает фаза последней четверти. В этой фазе, как и в первой четверти, мы снова видим половину освещенного полушария Луны, но теперь уже другую, которая в первой четверти была неосвещенной. Луна восходит поздно и видна в этой фазе по утрам. В последующем ее серп, обращенный теперь выпуклостью влево, становится все более и более узким (положение 8), постепенно сближаясь с Солнцем. В конце концов он скрывается в лучах восходящего Солнца - снова наступает новолуние.

Полный цикл смены лунных фаз составляет 29,5 суток. Этот промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами называется синодическим месяцем (от греч. synodos - соединение). Еще в глубокой древности у многих народов месяц, наряду с сутками и годом, стал одной из основных календарных единиц. Понять, почему синодический месяц длиннее сидерического, нетрудно, если вспомнить, что Земля движется вокруг Солнца. Через 27,3 суток Луна займет на небе прежнее положение относительно звезд и будет находиться в точке L1. За это время Земля, перемещаясь на 1° в сутки, пройдет по орбите дугу в 27° и окажется в точке Т1. Луне, для того чтобы снова оказаться в новолунии L2, придется пройти по орбите такую же дугу (27°). На это потребуется немногим более двух суток, поскольку за сутки Луна смещается на 13°. С Земли видна лишь одна сторона Луны, однако это не означает, что она не вращается вокруг своей оси. Проведем опыт с глобусом Луны, перемещая его вокруг глобуса Земли так, чтобы к нему всегда была обращена одна сторона лунного глобуса. Этого можно достичь лишь в том случае, если мы будем его поворачивать по отношению ко всем другим предметам, находящимся в классе.

Полный оборот глобуса Луны вокруг оси завершится одновременно с тем, как завершится один оборот вокруг глобуса Земли. Это доказывает, что период вращения Луны вокруг своей оси равен сидерическому периоду ее обращения вокруг Земли - 27,3 суток. Если бы плоскость орбиты, по которой Луна движется вокруг Земли, совпадала с плоскостью орбиты, по которой Земля обращается вокруг Солнца, то ежемесячно в момент новолуния происходило бы солнечное затмение, а в момент полнолуния - лунное. Этого не случается потому, что плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости орбиты Земли под углом около 5°. Именно поэтому, тень Луны в новолуние может пройти выше Земли, а в полнолуние сама Луна может пройти ниже земной тени. В это время положение орбиты Луны таково, что она пересекает плоскость орбиты Земли в фазах первой и последней четверти. В каких же случаях затмения Солнца и Луны могут произойти? Вы уже знаете, что направление оси вращения Земли в пространстве остается при движении нашей планеты вокруг Солнца неизменным.

Практически не меняется в течение года и положение плоскости лунной орбиты. Рассмотрим, как это повлияет на возможность наступления затмений. За три месяца Земля пройдет четверть своего пути вокруг Солнца и займет положение. Теперь плоскость лунной орбиты будет расположена так, что линия ее пересечения с плоскостью земной орбиты направлена на Солнце. Поэтому Луна будет пересекать плоскость орбиты Земли (или находиться близ нее) в новолуние и полнолуние. Иначе говоря, двигаясь по небу, Луна приходит в ту точку эклиптики, где в этот момент находится Солнце, и загораживает его от нас. В том случае, если Солнце целиком закрыто Луной, затмение называется полным. Если же случится так, что она закроет лишь часть Солнца, то затмение будет частным. Когда Луна пересекает эклиптику в точке, диаметрально противоположной Солнцу, она сама полностью или частично скрывается в тени Земли.

Лунные затмения, как и солнечные, могут быть полными или частными. Условия, благоприятные для наступления затмений, сохраняются примерно на протяжении месяца. За это время может произойти по крайней мере одно солнечное затмение или два солнечных и одно лунное. Следующее необходимое для наступления затмений расположение лунной орбиты повторится снова лишь спустя примерно полгода (177 - 178 суток), когда Земля пройдет половину своего пути вокруг Солнца. В течение года на Земле обычно происходит два-три солнечных затмения и одно-два лунных. Максимальное число затмений за год - семь. Лунные затмения, хотя и происходят реже солнечных, но видны чаще. Луна, попавшая при затмении в земную тень, видна на всем полушарии Земли, где она в это время находится над горизонтом.

Погружаясь в земную тень, Луна приобретает красноватую окраску различных оттенков. Цвет зависит от состояния земной атмосферы, которая, преломляя лучи Солнца и рассеивая их, все же пропускает красные лучи внутрь конуса тени. Несколько часов затрачивает Луна, чтобы пересечь тень Земли. Полная фаза затмения длится около полутора часов. Полное затмение Солнца можно наблюдать лишь там, где на Землю падает небольшое по размерам (диаметром не более 270 км) пятно лунной тени. Тень Луны со скоростью примерно 1 км/с движется по земной поверхности с запада на восток, поэтому в каждом пункте Земли полное затмение продолжается лишь несколько минут (на экваторе максимальная продолжительность составляет 7 мин 40 с). Путь, который проходит тень Луны, называется полосой полного солнечного затмения.

В разные годы лунная тень пробегает по различным районам земного шара, поэтому полные солнечные затмения видны реже лунных. Так, например, в окрестностях Москвы в последний раз затмение было 19 августа 1887г., а в следующий раз произойдет только 16 сентября 2126 г. Полутень Луны имеет диаметр значительно больше тени - около 6000 км. Там, куда попала полутень Луны, происходит частное затмение Солнца. Их можно видеть каждые два-три года. Через каждые 6585,3 суток (18 лет 11 суток 8 часов) затмения повторяются в прежнем порядке. Таков промежуток времени, в течение которого плоскость лунной орбиты делает полный оборот в пространстве. Знание закономерностей движения Луны и Земли позволяет ученым с высокой степенью точности на сотни лет вперед вычислять моменты наступления затмений и знать, где на земном шаре они будут видны. Сведения о затмениях на ближайший год и условия их видимости содержатся в «Астрономическом календаре», а здесь на более длительный период. Располагая необходимыми данными о предстоящих затмениях, ученые получают возможность организовать экспедиции в полосу полного солнечного затмения. В момент полной фазы можно наблюдать внешние, наиболее разреженные слои атмосферы Солнца - солнечную корону, которая в обычных условиях не видна. В прошлом многие важные сведения о природе Солнца были получены именно во время полных затмений.