Лунное затмение происходит, когда Луна оказывается в тени Земли, которая частично или полностью перекрывает освещение Луны Солнцем. Лунные затмения происходят, когда Солнце, Земля и Луна оказываются в сизигии (от древнегреческого σύζυγος, suzugos) – конфигурации, когда все три небесных тела находятся на одной линии. Луна пересекает эклиптику (плоскость орбиты Луны вокруг Земли) в позициях, называемых лунными узлами, два раза в месяц, и когда полнолуние совпадает с прохождением Луной узла, может произойти лунное затмение. Два лунных узла обеспечивают возможность наблюдения лунных затмений от двух до пяти раз в год.
Затмение Луны происходит только в полнолуние, и только тогда, когда Луна проходит через тень Земли, которая состоит из двух конусообразных частей, как бы вложенных друг в друга. Когда во время всего затмения Луна лишь частично входит в полутень Земли, то наблюдается частичное полутеневое затмение с затемнением лишь части лунного диска.
Разновидности затмений Луны
Когда Луна во время всего затмения перемещается полностью в полутени Земли, то наблюдается полное полутеневое затмение. Полные полутеневые затмения происходят редко, и когда они случаются, то часть Луны, которая находится ближе всего к центральному конусу тени Земли, может выглядеть несколько темнее, чем остальная часть лунного диска. Если вся Луна проходит через центральный конус тени Земли, то наблюдается полное лунное затмение. Тип и продолжительность лунного затмения зависят от положения Луны относительно ее орбитальных узлов в момент затмения.
Скорость Луны пересекающей тень Земли составляет около одного километра в секунду, и полное затмение может продолжаться более 100 минут. Однако, общее время между первым и последним контактами Луны с земной полутенью гораздо больше, и лунное затмение в различных фазах может наблюдаться до 4 часов. В отличие от солнечного затмения, которое можно наблюдать только с относительно небольшой площади земной поверхности, лунное затмение можно видеть в любом месте на ночной стороне Земли.
Лунное затмение длится в течение нескольких часов, в то время как полное солнечное затмение продолжается всего несколько минут из-за гораздо меньшего размера лунной тени. Полные затмения Луны, происходящие вблизи апогея орбиты Луны, где ее орбитальная скорость наименьшая, имеют наибольшую продолжительность. Внутренний конус земной тени (umbra) является областью, где Земля загораживает Луну от всех прямых солнечных лучей. Внешняя полутень (penumbra) является областью, где Земля экранирует только часть солнечных лучей.
Суперлуние 21 января 2019 года
Хотя во время полного лунного затмения Луна полностью экранирована Землей от прямого освещения Солнцем, Луна все же не перестает быть видимой, поскольку часть солнечного света проникает в тень Земли из-за преломления и рассеяния солнечного света в атмосфере Земли. Количество рассеянного и преломленного солнечного света, проникающего в земную тень, зависит от количества пыли и облаков в атмосфере Земли, что заметно влияет на цвет лунного диска во время затмения. Во время затмения диск Луны может живописно менять свой цвет, преображаясь от пепельного через темно-серый в оранжевый, а затем в медно-красный или даже темно-коричневый. Красные и оранжевые оттенки лунного диска во время затмения объясняются тем, что солнечный свет, проникающий в тень Земли, также как и на закатах и восходах Солнца, проходит значительный путь в земной атмосфере. При этом в атмосфере поглощается и рассеивается водяным паром и пылью преимущественно коротковолновое излучение. Поскольку земная атмосфера наиболее прозрачна для лучей красно-оранжевой части спектра, то именно эти лучи в большей мере достигают поверхности Луны при затмении, что и объясняет частые оранжевые и красные оттенки лунного диска во время затмения. Луну интенсивного темно-красного цвета во время затмения со времен средневековья часто называют «кровавой Луной».
Для того чтобы описывать освещенность и цвет Луны во время затмения, французский астроном Андре-Луи Данжон (1890–1967) предложил в 1930-х годах особую шкалу, которая иногда используется астрономами: L = 0: очень темное затмение с почти невидимой Луной; L = 1: темно-серый или коричневатый лунный диск; L = 2: лунный диск красный или цвета ржавчины; L = 3: кирпично-красный лунный диск с ярким ореолом; L = 4:очень яркий медно-красный или оранжевый лунный диск с ярким ореолом и голубоватым рефлексом в полутени.
Шкала Данжона
Момент максимального сближения Луны с Землей, совпадающий с полнолунием или новолунием, называют суперлунием. Термин был введен в 1979 году астрологом Ричардом Нолле для оценки влияния данного события на природные явления, поскольку он предположил, что моменты суперлуний будут связаны с сильными ураганами, извержениями вулканов и землятресениями. Опасения астролога не подтвердились, и со временем термин «суперлуние» закрепился исключительно за обозначением полнолуния, ближайшего к перигею, когда видимый диаметр полной Луны заметно больше обычного, а на побережьях океанов фиксируют более сильные приливы.
Размеры Луна в перигее и апогее
На движение Луны вокруг Земли оказывает влияние Солнце, также изменяя ее движение, это явление называется прецессией. Поэтому точка перигея постоянно изменяется. Достигая перигея, Луна может быть немного ближе к Земле или дальше по сравнению с тем, в какой точке перигея она находилась в предыдущий раз. Поэтому при наступлении суперлуния Луна в перигее далеко не всегда находится максимально близко к Земле. В последний раз такое событие произошло в 1912 году. Если ожидать максимального приближения Луны к Земле во время полнолуния, суперлуние можно считать очень редким астрономическим явлением. Но обычно астрономы объявляют о наступлении как минимум двух суперлуний в год, поскольку допускается прохождение Луной перигея в пределах 90% или Луна должна находиться на расстоянии 361 740 км или менее от Земли. Во время суперполнолуния Луна выглядит на 14% больше, чем обычно, и на 30% ярче, поэтому это явление интересует многих, особенно когда оно совпадает с лунным затмением.
«Селенелион» или «горизонтальное затмение» происходит, когда и Солнце и затмение Луны видимы одновременно, что случается либо перед закатом или сразу после восхода солнца и оба небесных тела видны над горизонтом почти в противоположных точках неба. На земле есть много высоких горных хребтов, с которых можно регулярно наблюдать «селенелион» на восходе или на закате Солнца. Хотя Луна во время затмения и находится в тени Земли, и Солнца в это время не должно быть видно, но из-за преломления солнечного света в атмосфере оба небесных тела видны над горизонтом и их кажущееся положение не соответствует их действительному геометрическому расположению.
Орбита Луны не является идеальной окружностью, а близка к эллипсу с эксцентриситетом примерно 0,055 и поэтому расстояние от Земли до Луны меняется в течение лунного цикла. Изменение расстояния от Луны до Земли изменяет видимый диаметр Луны и, соответственно, влияет на вероятность, продолжительность и тип затмения. Ориентация орбиты Луны не является постоянной и, в частности, положение линии апсид, соединяющей перигей и апогей лунной орбиты, описывает полную окружность (лунная прецессия) примерно за 3233 дней (8,85 лет). Необходим «аномалистический месяц» (примерно 27,55 дней) для того, чтобы Луна вернулась к тому же самому перигею или апогею своей орбиты. Луна движется быстрее, когда она ближе к Земле (363,3 тысячи километров вблизи перигея) и медленнее, когда он находится вблизи апогея на большем расстоянии от Земли (405,5 тысяч километров) таким образом, периодически меняя сроки наступления сизигий в пределах ± 14 часов (по отношению к их средним моментам). Меняется также в диапазоне примерно ± 6 % и видимый угловой диаметр Луны.
Лора Савлова©
