Лунное затмение¶

Лунное затмение — астрономическое явление, при котором Луна входит в конус тени, отбрасываемой Землёй, и вследствие этого перестаёт полностью освещаться Солнцем. Затмение наблюдается в момент противостояния, когда Земля располагается между Солнцем и Луной, при условии, что все три тела находятся вблизи линии пересечения плоскостей лунной и земной орбит (узлов лунной орбиты). В отличие от солнечных затмений, лунные затмения видны на всей ночной половине Земли, где Луна в этот момент находится над горизонтом, что делает их более частыми для наблюдения с конкретной территории.

¶Механизм и условия возникновения

Орбита Луны наклонена к плоскости эклиптики примерно на 5,1 градуса. Если бы наклон отсутствовал, лунное затмение происходило бы каждые 29,5 суток (в каждое полнолуние). Однако из-за наклона Луна в большинстве полнолуний проходит выше или ниже земной тени. Затмение реализуется только тогда, когда полнолуние совпадает с прохождением Луны вблизи одного из двух узлов её орбиты — точек пересечения с эклиптикой. В среднем за календарный год происходит от двух до четырёх лунных затмений, из которых полных — не более двух.

Тень Земли имеет форму конуса, направленного в сторону от Солнца. Различают полную тень (умбру) и частичную полутень (пенумбру). Поперечник земной тени на расстоянии орбиты Луны примерно в 2,5 раза превышает диаметр самой Луны, поэтому Луна может полностью погрузиться в умбру, находясь внутри неё до 108 минут.

¶Виды затмений

Классификация основана на характере пересечения Луной областей тени и полутени.

• Полное затмение — Луна целиком входит в умбру. В этот момент диск Луны не исчезает, а приобретает тёмно-красный или медно-красный оттенок. Причина — рефракция (преломление) солнечного света в земной атмосфере: атмосфера пропускает длинноволновую (красную) часть спектра, рассеивая коротковолновую (синюю), и отклоняет красные лучи внутрь конуса тени.
• Частичное затмение — в умбру погружается лишь часть лунного диска. Остальная часть Луны остаётся яркой, освещённой прямым солнечным светом. Граница между освещённой и затемнённой областями выглядит как резкая кривая линия — край земной тени.
• Полутеневое затмение — Луна проходит только через пенумбру, не касаясь умбры. Яркость Луны снижается незначительно и постепенно; визуально такое затмение заметно лишь при глубоком погружении в полутень, когда наблюдается лёгкое потемнение одного края диска. Для невооружённого глаза различие часто неуловимо.

¶Характеристики и фазы

Продолжительность и внешний вид затмения зависят от того, насколько глубоко Луна проходит через тень. Ключевым параметром является величина фазы — доля диаметра Луны, перекрытая умброй в момент максимальной фазы.

Последовательность полного затмения включает несколько контактов:

1. Начало входа Луны в полутень (визуально почти не фиксируется).
2. Начало входа в умбру — начало частного затмения; на диске появляется тёмный сегмент.
3. Момент полного покрытия Луны умброй — начало полной фазы.
4. Максимум затмения — момент наибольшего погружения Луны в тень.
5. Выход Луны из умбры — окончание полной фазы и начало обратной частной фазы.
6. Полный выход из умбры.
7. Полный выход из полутени.

Цвет и яркость Луны во время полной фазы оцениваются по шкале Данжона — пятибалльной системе, где 0 соответствует почти невидимой, очень тёмной Луне, а 4 — яркой Луне с оранжево-медным оттенком. На окраску влияет состояние земной атмосферы: после крупных вулканических извержений, выбрасывающих аэрозоли в стратосферу, затмения становятся заметно темнее.

¶Периодичность и циклы

Лунные затмения подчиняются циклической повторяемости — саросу. Сарос составляет 6585,3 суток (около 18 лет и 11 дней) и соответствует возвращению системы Земля — Луна — Солнце в почти одинаковую геометрическую конфигурацию. За один сарос происходит в среднем 28 лунных затмений, включая полутеневые. Последовательность затмений внутри сароса сдвигается на треть суток по долготе, поэтому каждое следующее затмение серии наблюдается в другом географическом поясе.

¶Наблюдение и значение

Лунные затмения безопасны для наблюдения невооружённым глазом, в бинокль или телескоп — в отличие от солнечных, они не требуют светофильтров. Полная фаза позволяет рассмотреть детали лунной поверхности в условиях красноватой подсветки, а также наблюдать падение температуры поверхности Луны (лунные породы быстро остывают в тени).

В научном отношении затмения исторически использовались для оценки размеров земной тени и уточнения параметров лунной орбиты. В древности по лунным затмениям определяли географическую долготу: разница местного времени наступления максимума в разных пунктах позволяла вычислить расстояние между ними по долготе. Современная наука использует наблюдения затмений для изучения термических свойств реголита и состояния верхних слоёв земной атмосферы.

¶История наблюдений

Первые письменные упоминания лунных затмений относятся к древнекитайским и вавилонским хроникам II тысячелетия до н. э. Древнегреческий философ Аристотель в IV веке до н. э. приводил форму круглой земной тени на Луне как одно из доказательств шарообразности Земли. В Средние века арабские астрономы использовали затмения для проверки астрономических таблиц. В 1504 году экипаж Христофора Колумба, по преданию, использовал предсказанное лунное затмение для устрашения коренных жителей Ямайки, которые снабдили моряков провизией.

¶Интересные факты

• Во время полного лунного затмения Луна не исчезает полностью; её видимость обусловлена светом, прошедшим через земную атмосферу по касательной.
• Полные лунные затмения происходят чаще полных солнечных, но для конкретной точки земной поверхности полное солнечное затмение — более редкое событие, чем полное лунное.
• В 2018 году наблюдалось самое продолжительное полное лунное затмение XXI века: полная фаза длилась 103 минуты.
• Цвет Луны при затмении может варьироваться от серо-коричневого до ярко-оранжевого в зависимости от облачности и загрязнения атмосферы в момент события.