Как объяснить месяц на небе. Почему меняется облик луны

Движение Луны вокруг планеты Земля по орбите занимает примерно месяц. Кроме того, она движется и вокруг своей оси. Этот процесс занимает чуть больше 27 дней. Так как движение по орбите и вращение вокруг своей оси совершается одновременно, Луна всегда направлена к Земле одной стороной.

Сама по себе Луна не светит, как Солнце. Только создается впечатление, что она сияет, а на самом деле она лишь отражает солнечный свет. По мере того как Луна движется вокруг планеты, солнечный свет попадает на разные ее части. Это и является ответом на вопрос: "Почему Луна бывает разной?". Периодически мы видим полностью освещенную поверхность спутника, а время от времени освещена только его часть. Поэтому нам и кажется, что Луна меняет свою форму. Но это лишь трансформация светила - фазы, которые говорят о том, что нам видны различные его части.

Лунные фазы, или почему Луна бывает разной

Первая лунная фаза - новолуние. На ее момент светило находится между Солнцем и Землей. Такая Луна нам не видна. Затем наступает фаза при которой ее сторона освещается солнечным светом. Эта ее часть смотрится тонким кусочком круга.

Очень скоро сторона Луны, на которую попадает Солнце, растет и становится полукругом. И это длится до тех пор, пока Луна достигнет последней четверти, затем цикл завершается и начинается все сначала.

Земля и Луна

Движение Земли вокруг своей оси совпадает с периодами вращения Луны, или это всего лишь гравитационное воздействие одного небесного тела на другое? Ответ на данный вопрос искали многие пытливые умы.

Установлено, что все-таки гравитация становится причиной данного положения небесных тел. Все мы знаем, что такое приливы, которые регулярно возникают в океанах и поднимают воду на несколько метров.

А вопрос "почему Луна бывает разной" имеет простой ответ: Земля с разных сторон по-разному подвергается лунному притяжению. Та сторона, которая повернута к спутнику, больше подвергается воздействию, чем обратная.

В результате различные части Земли движутся в направлении стороны с разной скоростью. Поверхность, которая направлена в сторону Луны, вздувается, в центре Земля меньше смещается, а противоположная поверхность совсем отстает, образуя горб. Кора Земли неохотно изменяет форму, и на суше приливные силы незаметны. В море же под воздействием спутника образуются приливные горбы на разных сторонах планеты.

По мере поворачивается к Луне разными своими сторонами, в результате приливной горб тоже движется по ее поверхности. Вот почему Луна бывает разной.

Ученые рассчитали, что миллиард лет назад Луна была расположена значительно В это время в сутках было всего 20 часов. Всего несколько суток требовалось Луне, чтобы пройти вокруг Земли, и поэтому были выражены более ярко. Со временем происходит торможение движения спутника, а через пять миллиардов лет Земля будет вращаться настолько медленно, что сама будет повернута к Луне только одной стороной, и в году будет всего 9 суток, а не 365. В год будет совершать девять оборотов. Следовательно, в году будет не 12 месяцев, как сейчас, а только 9, и в каждом будет лишь один день.

Как известно, Луна не излучает свет, а лишь отражает его. И потому на небе всегда видна лишь та ее сторона, которая освещена Солнцем. Эту сторону называют дневной. Перемещаясь по небу запада на восток, Луна в продолжение месяца догоняет и перегоняет Солнце. Происходит изменение взаимного расположения Луны, Земли и Солнца. При этом солнечные лучи меняют угол падения на лунную поверхность и потому видимая с Земли часть Луны видоизменяется. Движение Луны по небу принято делить на фазы, напрямую связанные с ее видоизменением: новолуние, молодая луна, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.

Наблюдения Луны

Луна - небесное тело сферической формы. Именно поэтому при ее частичном освещении солнечным светом сбоку возникает видимость «серпа». Кстати, по освещенной стороне Луны всегда можно определить, в какой стороне находится Солнце, даже если оно скрыто за горизонтом.

Длительность полной смены всех лунных фаз принято называть синодическим месяцем и составляет она от 29,25 до 29,83 земных солнечных суток. Продолжительность синодического месяца варьируется по причине эллиптичности формы лунной орбиты.

В новолуние диска Луны на ночном небе не видно абсолютно, поскольку она в это время расположена максимально близко к Солнцу и при этом обращена к Земле ночной стороной.

Далее следует фаза молодой луны. В этот период времени Луна впервые за синодический месяц становится видна на ночном небе в виде узкого серпа и наблюдать ее можно в сумерках за несколько минут до ее захода.

Следом идет первая четверть. Это фаза, при которой освещена ровно половина видимой ее части, как и в последней четверти. Разница заключается лишь в том, что в первой четверти доля освещенной части в этот момент увеличивается.

Полнолуние - это фаза, при которой лунный диск видно четко и полностью. Во время полнолуния в течение нескольких часов можно наблюдать так называемый эффект противостояния, при котором заметно возрастает яркость лунного диска, при этом размер его остается прежним. Это явление объясняется довольно просто: для земного наблюдателя в это момент исчезают все тени на поверхности Луны.

Выделяют еще фазы растущей, убывающей и старой луны. Все они характеризуются очень узким серпом Луны типичного для этих фаз серовато-пепельного цвета.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что, по сути, Луну ничего не заслоняет. Просто изменяется угол ее освещенности солнечными лучами.

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)

Последовательное изменение видимой луны на небе

Луна проходит следующие фазы освещения :

• новолуние — состояние, когда Луна не видна. Новолуние - фаза Луны, при которой её эклиптическая долгота такая же, как у Солнца. Таким образом, в это время Луна находится между Землёй и Солнцем примерно на одной прямой с ними. Если они находятся точно на одной прямой, происходит солнечное затмение. Луна при новолунии не видна на ночном небе, поскольку она в это время очень близка к Солнцу на небесной сфере (не дальше 5°) и при этом повёрнута к нам ночной стороной. Но иногда её можно увидеть на фоне солнечного диска (солнечное затмение). Кроме того, спустя некоторое время (обычно около двух дней) после или до новолуния при очень ясной атмосфере всё-таки можно заметить диск Луны, освещённый отражённым от Земли слабым светом (пепельный свет Луны). Интервал между новолуниями составляет в среднем 29,530589 суток (синодический месяц). В новолуние начинаются еврейский Новый год и китайский (японский, корейский, вьетнамский) Новый год 60-летнего цикла.
• молодая луна — первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа.
• первая четверть — состояние, когда освещена половина Луны.
• прибывающая луна
• полнолуние — состояние, когда освещена вся Луна целиком. Полнолуние — фаза Луны, при которой разность эклиптических долгот Солнца и Луны равна 180°. Это означает, что плоскость, проведённая через Солнце, Землю и Луну, перпендикулярна плоскости эклиптики. Если все три объекта находятся на одной линии, происходит лунное затмение. Луна в полнолунии имеет вид правильного светящегося диска. В астрономии момент полнолуния рассчитывается с точностью до нескольких минут; в быту полнолунием называют обычно период нескольких суток, в течение которых Луна визуально почти не отличается от полной. Во время полнолуния в течение нескольких часов может происходить так называемый эффект противостояния, при котором заметно возрастает яркость диска, несмотря на его неизменные размеры. Эффект объясняется полным исчезновением (для земного наблюдателя) теней на поверхности Луны в момент противостояния. Максимальный блеск Луны во время полнолуния составляет -12,7m.
• убывающая луна
• последняя четверть — состояние, когда снова освещена половина луны.
• старая луна

Чтобы отличить первую четверть от последней, наблюдатель, находящийся в северном полушарии может использовать следующие мнемонические правила. Если лунный серп в небе похож на букву «С (d)», то это — луна «Стареющая» или "Сходящая", то есть это последняя четверть (по-французски dernier). Если же он повёрнут в обратную сторону, то, мысленно приставив к нему палочку, можно получить букву «Р (p)» — луна «Растущая», то есть это первая четверть (по-французски premier).

Растущий месяц обычно наблюдается вечером, а стареющий — утром.

Следует заметить, что вблизи экватора месяц всегда виден «лежа на боку», и данный способ не подходит для определения фазы. В Южном полушарии ориентация серпа в соответствующих фазах противоположная: растущий месяц (от новолуния до полнолуния) похож на букву «С» (Crescendo, <), а убывающий (от полнолуния до новолуния) похож на букву «Р» без палочки (Diminuendo, >). Интересные факты Обычно, на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуние за месяц, называемые голубой луной.

Чтобы понять, как происходит вращение Луны, возьми куклу (она будет Землей) и машинку (она будет Луной).
1) Посади куклу на стол, возьми машинку и провези ее вокруг куклы по кругу. Если бы ты оказался на месте куклы, то видел бы все время только одну сторону машинки.
2) А теперь убери куклу и снова провези машинку по кругу, но наблюдай за ней так, чтобы твои глаза находились на уровне стола. Машинка совершила полный оборот вокруг своей оси, а ты увидел все ее стороны.

Луна светится потому, что отражает солнечные лучи. Луна, вместе с Землей, обращается вокруг Солнца и вокруг самой Земли - поэтому видимая часть ее освещенной поверхности меняется — от полного диска до тонкого серпа, и зависит это от всех факторов сразу - и от положения Солнца, и от положения Земли, и конечно самой Луны, а так же от их взаимного расположения. В новолуние мы совсем не видим Луны, потому что она повернута к нам своей темной стороной. Потом на небе появляется тонкий серп, он растет и превращается в полумесяц. Находясь позади Земли (не попадая в ее тень), виден полный диск — наступает полнолуние. Затем все идет в обратном порядке. Когда Луна находится между полнолунием и новолунием, ее называют ущербной.

Что такое затмение?

Иногда, двигаясь вокруг Солнца планеты отбрасывают друг на друга тень. Луна, оказавшись между нашей и Землей, частично или полностью закрывает Солнце. Тень от нее падает на Землю, и тогда наступает солнечное затмение. Во время полного затмения небо темнеет, а от Солнца остается одна корона, которую можно увидеть через специальные фильтры. Лунное затмение происходит, когда Луна попадает в тень Земли. Однако Луна не исчезает, а приобретает красноватый оттенок, потому что на нее попадают рассеянные в атмосфере Земли солнечные лучи.

Лунный серп

Если серп Луны развернут горбом вправо и его можно превратить в букву «Р», приставив к кончикам «рогов» вертикальную палочку, значит, Луна «Р»астет. Если же серп имеет форму буквы «С», то Луна «С»тареет.

Почему нам видна только одна сторона луны

Луна обращается вокруг Земли в направлении против часовой стрелки, совершая полный оборот за 27,3 дня. Столько же времени ей нужно, чтобы обернуться вокруг собственной оси. Именно поэтому Луна всегда обращена к нам одной стороной, и нам кажется, что она не вращается вовсе. Но попытайся понаблюдать за Луной как бы со стороны.

Лунный месяц

Период между двумя новолуниями называется лунным месяцем. Он длится около 29,5 суток.

Желтым цветом окрашена сторона Луны, обращенная к Земле. Совершив полный оборот вокруг Земли, Луна совершила также полный оборот вокруг собственной оси.