Лунный цикл и его фазы

Лунный цикл — это последовательная смена форм освещённости Луны Солнцем при наблюдении с Земли, обусловленная изменением взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. Полный цикл смены фаз, называемый синодическим месяцем, длится в среднем 29,53059 суток (29 дней 12 часов 44 минуты 2,9 секунды). В отличие от сидерического периода обращения Луны вокруг Земли (27,3217 суток), синодический месяц отсчитывается от одного новолуния до следующего и является основой многих календарных систем.

Физическая природа явления

Луна — естественный спутник Земли, не излучающий собственного света. Видимая освещённость её поверхности зависит от угла между направлениями на Солнце и на Луну с точки зрения земного наблюдателя. Поскольку плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики примерно на 5,1°, Луна в своём движении то поднимается выше, то опускается ниже плоскости земной орбиты, что приводит к сложной картине смены фаз и возможности затмений.

Разность между синодическим и сидерическим месяцами возникает из-за движения Земли по орбите вокруг Солнца: за время полного оборота Луны вокруг Земли наша планета смещается на значительную дугу, и Луне требуется дополнительное время, чтобы вновь занять ту же позицию относительно Солнца.

Основные фазы Луны

Принято выделять четыре главные фазы и четыре промежуточные. Главные фазы соответствуют моментам, когда угол между направлениями на Солнце и Луну (элонгация) кратен 90°.

Новолуние — Луна находится между Землёй и Солнцем, обращена к Земле неосвещённой стороной и невидима. В этот момент возможны солнечные затмения, если Луна попадает в плоскость эклиптики.

Первая четверть — Луна видна с Земли как освещённый правый полудиск (в Северном полушарии). Элонгация составляет 90°, Луна находится в квадратуре и видна в вечернее время.

Полнолуние — Луна и Солнце находятся по разные стороны от Земли, спутник обращён к планете полностью освещённым полушарием. В этот момент возможны лунные затмения.

Последняя четверть — освещён левый полудиск, Луна видна в утренние часы.

Промежуточные фазы: растущий серп (молодая Луна), растущий полумесяц (выпуклая Луна), убывающий полумесяц (выпуклая Луна) и убывающий серп (старая Луна). Термины «растущая» и «убывающая» Луна описывают изменение видимой площади освещённой поверхности.

Продолжительность и вариации

Средняя продолжительность синодического месяца составляет 29,53059 суток, однако реальные интервалы между новолуниями колеблются от 29,27 до 29,83 суток. Эти колебания вызваны эллиптичностью лунной орбиты (эксцентриситет около 0,0549) и изменением скорости движения Луны: в перигее (ближайшей к Земле точке) Луна движется быстрее, в апогее — медленнее.

Существуют также другие типы лунных периодов:

• сидерический месяц — 27,3217 суток (относительно звёзд);
• драконический месяц — 27,2122 суток (относительно узлов орбиты, важен для расчёта затмений);
• аномалистический месяц — 27,5545 суток (относительно перигея);
• тропический месяц — 27,3216 суток (относительно точки весеннего равноденствия).

Наблюдение и видимость

Видимость Луны зависит от фазы и времени суток. Новолуние не наблюдается невооружённым глазом (за исключением редких случаев, когда Луна закрывает Солнце). Первая четверть восходит около полудня и заходит около полуночи. Полнолуние восходит на закате и заходит на рассвете. Последняя четверть восходит около полуночи и заходит около полудня.

Луна движется по небесной сфере с запада на восток относительно звёзд, совершая полный оборот за сидерический месяц. Вследствие вращения Земли Луна восходит примерно на 50 минут позже каждый день, что связано с её суточным смещением на 13,2°.

Влияние на Землю

Основное влияние Луны на Землю — приливообразующая сила. Гравитационное взаимодействие Земли и Луны порождает приливы и отливы в Мировом океане, а также деформации земной коры (земные приливы). В периоды новолуния и полнолуния, когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются почти по прямой, приливы достигают максимальной амплитуды (сизигийные приливы). В квадратурах (первая и последняя четверти) приливы минимальны (квадратурные приливы).

Приливное взаимодействие постепенно замедляет вращение Земли и одновременно удаляет Луну от Земли примерно на 3,8 сантиметра в год.

Лунный цикл в культуре и календарях

Лунный цикл положен в основу многих календарных систем. Исламский календарь — чисто лунный, его месяцы не привязаны к сезонам года. Еврейский календарь — лунно-солнечный, в нём лунные месяцы согласуются с солнечным годом через вставку дополнительных месяцев. В традиционном китайском и индийском календарях также используются лунные месяцы.

В русской народной традиции фазы Луны связывали с сельскохозяйственными работами: считалось, что растущая Луна благоприятна для посадки культур, дающих надземные плоды, а убывающая — для корнеплодов. Эти представления не имеют научного подтверждения, но сохраняются в народных приметах.

Лунные затмения

Лунное затмение происходит в полнолуние, когда Луна попадает в конус земной тени. Полные лунные затмения наблюдаются в среднем раз в 2,5 года в данной местности. Во время полного затмения Луна не исчезает полностью, а приобретает красноватый оттенок из-за рассеяния солнечного света в земной атмосфере (эффект «кровавой луны»). Частичные и полутеневые затмения происходят чаще.

Научное значение

Изучение лунного цикла имеет значение для астрономии, геофизики и космических исследований. Смена фаз учитывается при планировании наблюдений глубокого космоса (в полнолуние небо засвечивается). Лунный цикл используется для калибровки астрономических инструментов и проверки теорий небесной механики. Данные о лунных приливах применяются в океанографии и при прогнозировании морских навигационных условий.

Лунный цикл также рассматривается в хронобиологии: ряд исследований указывает на возможную корреляцию фаз Луны с поведением некоторых морских организмов, однако влияние на человека научно не подтверждено.

Источники

• Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс астрономии. — М.: Едиториал УРСС, 2004.
• Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии. — М.: Наука, 1971.
• Жаров В. Е. Сферическая астрономия. — Фрязино: Век-2, 2006.
• Большая российская энциклопедия: статьи «Луна», «Синодический месяц», «Приливы и отливы».