Фаза , в астрономии смена фаз происходит из-за периодич. изменения условий освещенности небесных тел по отношению к наблюдателю. Cмена Ф. Луны обусловлена изменением взаимного положения Земли, Луны и Солнца, а также тем, что Луна светит отраженным от него светом. Когда Луна находится между Солнцем и Землей на прямой, соединяющей их, к Земле обращена неосвещенная часть лунной поверхности, поэтому мы ее не видим. Эта Ф. - новолуние. Через 1- 2 суток Луна отходит от этой прямой, и с Земли виден узкий лунный серп. Во время новолуния та часть Луны, к-рая не освещена прямыми солнечными лучами, все же видна на темном небе. Это явление назвали пепельным светом. Через неделю наступает Ф. - первая четверть: освещенная часть Луны составляет половину диска. Затем наступает полнолуние - Луна находится опять на линии, соединяющей Солнце и Землю, но по др. сторону Земли. Виден освещенный полный диск Луны. Затем начинается убывание видимой части и наступает последняя четверть, т.е. опять можно наблюдать освещенным половину диска. Полный период смены Ф. Луны называется синодическим месяцем.
Затмение , астрономическое явление, при к-ром одно небесное тело полностью или частично закрывает др. или тень одного тела падает на др. Солнечные 3. происходят, когда Земля попадает в тень, отбрасываемую Луной, а лунные - когда Луна попадает в тень Земли. Тень Луны во время солнечного 3. состоит из центральной тени и окружающей ее полутени. При благоприятных условиях полное лунное 3. может длиться 1 час. 45 мин. Если Луна не полностью входит в тень, то наблюдатель на ночной стороне Земли увидит частное лунное 3. Угловые диаметры Солнца и Луны почти одинаковы, поэтому полное солнечное 3. продолжается всего неск. минут. Когда Луна находится в апогее, ее угловые размеры немного меньше, чем Солнца. Солнечное 3. может произойти, если линия, соединяющая центры Солнца и Луны, пересекает земную поверхность. Диаметры лунной тени при падении на Землю могут достигать неск. сотен километров. Наблюдатель видит, что темный лунный диск не полностью закрыл Солнце, оставив открытым его край в виде яркого кольца. Это т.н. кольцевое солнечное 3. Если же угловые размеры Луны больше, чем Солнца, то наблюдатель в окрестности точки пересечения линии, соединяющей их центры с земной поверхностью, увидит полное солнечное 3. Т.к. Земля вращается вокруг своей оси, Луна - вокруг Земли, а Земля - вокруг Солнца, лунная тень быстро скользит по земной поверхности от точки, где она на нее упала, до др., где ее покинет, и прочерчивает на Земле *полосу полного или кольцевого 3. Частное 3. можно наблюдать, когда Луна загораживает лишь часть Солнца. Время, длительность и картина солнечного или лунного 3. зависят от геометрии системы Земля-Луна-Солнце. Из-за наклона лунной орбиты относительно *эклиптики солнечные и лунные 3. происходят не в каждое новолуние или полнолуние. Сравнение предсказания 3. с наблюдениями позволяет уточнить теорию движения Луны. Поскольку геометрия системы почти точно повторяется каждые 18 лет 10 суток, 3. происходят с этим периодом, называемым саросом. Регистрации 3. с древних времен позволяют проверить воздействие приливов на лунную орбиту.
- Определение координат звезд по звездной карте.
Вероятно, первое из астрономических явлений, на которое обратил внимание первобытный человек, была смена фаз Луны. Она-то и позволяла ему учиться вести счет суткам. И не случайно, во многих языках слово «месяц» имеет общий корень, созвучный с корнями слов «мерить» и «Луна», например, латинское mensis - месяц и mensurа - мера, греческое «мэнэ» - Луна и «мэн» - месяц, английское moon - Луна и month - месяц. Да и русское общенародное название Луны - месяц.
Сидерический месяц
Наблюдая за положением Луны на небе на протяжении нескольких вечеров, легко убедиться в том, что она передвигается среди звезд с запада на восток со средней скоростью 13°,2 в сутки. Угловой диаметр Луны (так же, как и Солнца) равен примерно 0°,5. Можно сказать поэтому, что за каждые сутки Луна сдвигается к востоку на 26 своих поперечников, а за один час - более чем на величину своего диаметра. Сделав полный круг на небесной сфере, Луна спустя 27,321661 суток (=27 d 07 h 43 m ll s ,5) возвращается к той же звезде. Этот промежуток времени называется сидерическим (т. е. звездным: sidus - звезда по-латыни) месяцем.
Конфигурации и фазы Луны
Как известно, Луна, диаметр которой почти в 4, а масса - в 81 раз меньше, чем у Земли, обращается вокруг нашей планеты на среднем расстоянии в 384 000 км. Поверхность Луны холодна и светится она отраженным солнечным светом. При обращении Луны вокруг Земли или, как принято говорить, при смене конфигураций Луны (от латинского configuro - придаю правильную форму) - ее положений относительно Земли и Солнца та часть ее поверхности, которую видно с нашей планеты, освещается Солнцем неодинаково. Следствием этого является периодическое изменение фаз Луны. Когда Луна при своем движении оказывается между Солнцем и Землей (это положение называется конъюнкцией - соединением), к Земле она обращена неосвещенной стороной, и тогда ее вообще не видно. Это - новолуние.
Появившись затем на вечернем небе сначала в виде узкого серпа, Луна приблизительно через 7 суток уже видна в форме полукруга. Эта фаза называется первой четвертью. Еще примерно через 8 дней Луна занимает положение прямо противоположное Солнцу и ее обращенная к Земле сторона полностью освещается им. Наступает полнолуние, в это время Луна восходит при заходе Солнца и видна на небе всю ночь. Через 7 суток после полнолуния наступает последняя четверть, когда Луна снова видна в форме полукруга, обращенного выпуклостью уже в другую сторону, и восходит после полуночи. Напомним, что если в момент новолуния тень Луны падает на Землю (чаще она проскальзывает «выше» или «ниже» нашей планеты), происходит солнечное затмение. Если же Луна в полнолунии погружается в тень Земли, наблюдается лунное затмение.
Синодический месяц
Промежуток времени, спустя который фазы Луны снова повторяются в том же порядке, называется синодическим месяцем. Он равен 29,53058812 суток = 29 d 12 h 44 m 2 s ,8. Двенадцать же синодических месяцев составляют 354,36706 суток. Таким образом, синодический месяц несоизмерим ни с сутками, ни с тропическим годом: он не состоит из целого числа суток и не укладывается без остатка в тропическом году.
Указанная продолжительность синодического месяца является его средним значением, которое получают так: подсчитывают, сколько времени протекло между двумя далеко отстоящими друг от друга затмениями, сколько раз за это время Луна сменила свои фазы, и делят первую величину на вторую (причем выбирают несколько пар и находят среднее значение). Так как Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите, то линейная и наблюдаемая угловая скорости ее движения в различных точках орбиты различны. В частности, эта последняя изменяется в пределах примерно от 11° до 15° в сутки. Очень усложняется движение Луны и силой притяжения, действующей на нее со стороны Солнца, ведь величина этой силы непрерывно меняется как по ее численному значению, так и по направлению: она имеет наибольшее значение в новолунии и наименьшее - в полнолунии. Реальная продолжительность синодического месяца меняется от 29 d 6 h 15 m до 29 d 19 h 12 m
Вероятно, первое из астрономических явлений, на которое обратил внимание первобытный человек, была смена фаз Луны. Она-то и позволяла ему учиться вести счет суткам. И не случайно, по-видимому, во многих языках слово «месяц» имеет общий корень, созвучный с корнями слов «мерить» и «Луна», например, латинское mensis - месяц и mensuга - мера, греческое «мэнэ» - Луна и «мэн» - месяц, английское moon - Луна и month - месяц. Да и русское общенародное название Луны - месяц! В украинском языке эти названия тождественны: „мкяць».
Сидерический месяц. Наблюдая за положением Луны на небе на протяжении нескольких вечеров, легко убедиться в том, что она передвигается среди звезд с запада на восток со средней скоростью 13°,2 в сутки. Угловой диаметр Луны (так же, как и Солнца) равен примерно 0°,5. Можно сказать поэтому, что за каждые сутки Луна сдвигается к востоку на 26 своих поперечников, а за один час - более чем на величину своего диаметра. Сделав полный круг на небесной сфере, Луна спустя 27,321661 суток возвращается к той же звезде. Этот промежуток времени называется сидерическим (т. е. звездным: sidus - звезда по-латыни) месяцем.
Конфигурации и фазы Луны. Как известно, Луна, диаметр которой почти в 4, а масса - в 81 раз меньше, чем у Земли, обращается вокруг нашей планеты на среднем расстоянии в 384 000 км. Поверхность Луны холодна и светится она отраженным солнечным светом. При обращении Луны вокруг Земли или, как принято говорить, при смене конфигураций Луны (от латинского configuro - придаю правильную форму) - ее положений относительно Земли и Солнца та часть ее поверхности, которую видно с нашей планеты, освещается Солнцем неодинаково. Следствием этого является периодическое изменение фаз Луны (рис.).
Рис. Конфигурация (1 - конъюнкция, 3 и 7 - квадратура, 5 - противостояние) и фазы Луны (1 - новолуние, 3-первая четверть, 5 - полнолуние, 7-последняя, или третья четверть; 2, 4, 6, 8 - промежуточные фазы)
Когда Луна при своем движении оказывается между Солнцем и Землей (это положение называется конъюнкцией - соединением), к Земле она обращена неосвещенной стороной, и тогда ее вообще не видно. Это - новолуние.
Появившись затем на вечернем небе сначала в виде узкого серпа, Луна приблизительно через 7 суток уже видна в форме полукруга. Эта фаза называется первой четвертью. Еще примерно через 8 дней Луна занимает положение прямо противоположное Солнцу и ее обращенная к Земле сторона полностью освещается им. Наступает полнолуние, в это время Луна восходит при заходе Солнца и видна на небе всю ночь. Через 7 суток после полнолуния наступает последняя четверть, когда Луна снова видна в форме полукруга, обращенного выпуклостью уже в другую сторону, и восходит после полуночи. Напомним, что если в момент новолуния тень Луны падает на Землю (чаще она проскальзывает «выше» или «ниже» нашей планеты), происходит солнечное затмение. Если же Луна в полнолунии погружается в тень Земли, наблюдается лунное затмение.
Синодический месяц. Промежуток времени, спустя который фазы Луны снова повторяются в том же порядке, называется синодическим месяцем. Он равен 29,53058812 суток. Двенадцать же синодических месяцев составляют 354,36706 суток. Таким образом, синодический месяц несоизмерим ни с сутками, ни с тропическим годом: он не состоит из целого числа суток и не укладывается без остатка в тропическом году.
Указанная продолжительность синодического месяца является его средним значением, которое получают так: подсчитывают, сколько времени протекло между двумя далеко отстоящими друг от друга затмениями, сколько раз за это время Луна сменила свои фазы, и делят первую величину на вторую (причем выбирают несколько пар и находят среднее значение). Так как Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите, то линейная и наблюдаемая угловая скорости ее движения в различных точках орбиты различны. В частности, эта последняя изменяется в пределах примерно от 11° до 15° в сутки. Очень усложняется движение Луны и силой притяжения, действующей на нее со стороны Солнца, ведь величина этой силы непрерывно меняется как по ее численному значению, так и по направлению она имеет наибольшее значение в новолунии и наименьшее - в полнолунии.
Рис. Отклонение продолжительности синодических месяцев в 1967-1986 гг. от среднего значения
Неомения. В среднем промежуток времени от исчезновения Луны в лучах восходящего Солнца и ее появления вечером после захода Солнца, составляет 2-3 дня. За эти дни Луна переходит (по отношению к Солнцу) с западной стороны неба в восточную, превращаясь тем самым из утреннего светила в вечернее. Первое появление Луны на вечернем небе («рождение новой Луны») древнегреческие астрономы назвали неоменией («новая Луна»). От неомении и было удобным начинать счет времени в месяце.
Но, как только что было сказано, продолжительность синодического месяца может быть более чем на шесть часов короче или длиннее его среднего значения. Поэтому неомения может наступить как днем раньше, так и днем позже относительно средней ожидаемой даты появления новой Луны (рис.). Отклонение дат новолуний от рассчитанных по средней продолжительности синодического месяца и показано на рис.
Рис. Отклонение моментов новолуний в 1967-1986 гг. от рассчитанных по средней длительности синодического месяца
Луна «высокая» и «низкая». Условия видимости на вечернем небе узкого серпа «новой» Луны в немалой степени определяются и особенностями ее движения вокруг Земли. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики под углом i = 5°9. Следовательно, Луна то «поднимается» над эклиптикой («приближается» к северному полюсу мира) на десять своих видимых угловых диаметров, то «опускается» под эклиптику на столько же. Дважды на протяжении периода в 27,2122 суток (этот промежуток времени называется драконическим месяцем) путь Луны на небе пересекается с эклиптикой в точках, которые называются узлами лунной орбиты.
Узел, переходя через который Луна приближается к северному полюсу мира, называется восходящим узлом, противоположный -нисходящим. Линия, проходящая через центр Земли и соединяющая узлы лунной орбиты, называется линией узлов. Как нетрудно убедиться путем наблюдения за Луной и сопоставления ее положений среди звезд на карте звездного неба, лунные узлы непрерывно перемещаются навстречу Луне, т. е. к западу, совершая полный оборот за 18,61 года. Ежегодно расстояние восходящего узла от. точки весеннего равноденствия уменьшается примерно на 20°, а за один драконический месяц -на 1°,5.
Посмотрим теперь, как же эффект наклона плоскости лунной орбиты влияет на высоту Луны в верхней кульминации. Если восходящий узел совпадает («почти совпадает») с точкой весеннего равноденствия (а это повторяется каждые 18,61 года), то угол наклонения плоскости лунной орбиты к небесному экватору равен ε + i (28°,5). В этот период времени склонение Луны на протяжении 27,2 суток изменяется от +28°,5 до -28°,5 (рис.).
Рис. Пределы изменения склонения Луны на протяжении 18,61 года
Спустя 14 суток склонение Луны уже равно своему наименьшему значению -28°,5, а ее высота в верхней кульминации для той же широты 50° составляет всего 11°,5. Таким будет положение «низкой» Луны: она даже в верхней кульминации едва видна над горизонтом...
Легко сообразить, что весной этого высшего положения на небе Луна достигает в момент первой четверти вечером, а самого низкого - в последней четверти утром. И наоборот, осенью, когда Солнце находится вблизи точки осеннего равноденствия, дуга эклиптики на вечернем небе находится ниже небесного экватора, а орбита Луны еще ниже. Поэтому и Луна достигает указанного наиболее низкого положения в первой четверти, тогда как в последней четверти утром она стоит наиболее высоко.
Благодаря непрерывному перемещению узлов лунной орбиты через 9,3 года вблизи точки весеннего равноденствия будет уже находиться нисходящий узел. Угол наклона плоскости лунной орбиты к небесному экватору составит уже ε - i (18°,5). На широте 50° высота Луны в верхней кульминации при наибольшем 18°,5 равна уже 58°,5 (весной -в первой четверти, осенью -в последней), наименьшая, 14 суток спустя - 21°,5 (весной - в последней четверти, осенью - в первой). В промежуточные годы узлы лунной орбиты проходят дуги эклиптики, на которых расположены точки солнцестояний. При этом склонение Луны на протяжении месяца колеблется примерно от +23°,5 до -23°,5, как показано на рис. Соответственно изменяются и высоты Луны в верхней кульминации.
В целом условия видимости Луны на вечернем небе в первую очередь определяются все же положением эклиптики относительно горизонта: весной Луна всегда гораздо выше, чем осенью (рис.).
Рис. Положение молодой Луны на вечернем небе: а) весной, б) осенью при одинаковом угловом расстоянии от Солнца, 1 - положение «верхней» Луны, 2- положение «нижней» Луны
Этот эффект, однако, существенно усиливается благоприятной ориентацией плоскости лунной орбиты: высота Луны в момент верхней кульминации на весеннем вечернем небе при φ= 50° равна от 58°,5 до 68°,5, тогда как осенью - от 11°,5 до 21°,5.
Угловое расстояние восходящего узла лунной орбиты от точки весеннего равноденствия на 1 января 1900 г. было равным 259°,18. Пользуясь формулой W = 259°,18-19°,34t, где t - время в годах, нетрудно рассчитать моменты совпадения этих точек; 1913,4, 1932,0, 1950,6, 1969,2 и 1987,8. Таким образом, последняя «высокая Луна» наблюдалась в начале 1969 г. Обычно, как это видно и из рис. вблизи этих моментов склонение Луны от месяца к месяцу изменяется очень медленно. Поэтому Луна бывает «высокой» около трех лет, в данном случае - в 1968-1970 гг. Такое событие повторится снова в 1986-1988 гг. «Низкая» Луна наблюдалась вблизи средних моментов 1904,1, 1922,7, 1941,3, 1959,9, 1978,5 , 1997,1 и т.д.
Из всего здесь сказанного следует, что весной наблюдатель может заметить узкий серп Луны после новолуния на сутки раньше, чем осенью. Этот эффект к тому же еще зависит и от географических координат наблюдателя. В частности, на широте 32°,5 (это широта Древнего Вавилона) промежуток времени между конъюнкцией и неоменией меняется в пределах от 16 ч 30 мин в марте до 42 ч в сентябре. На широте 38° (широта Афин)-от 23 до 69 ч. Опытный польский астроном, составитель первой карты видимой стороны Луны Ян Гевелий (1611-1687), наблюдая Луну в Гданьске, никогда не видел ее ни позже чем за 27 часов до конъюнкции, ни раньше чем через 40 часов после нее.
Таким образом, использовать для построения календаря такое, казалось бы, легко заметное явление, как смена фаз Луны,- все же дело довольно трудное...
Фазы Луны — периодически меняющиеся состояния освещения Луны Солнцем.
Смена фаз происходит из-за периодического изменения условий освещенности небесных тел по отношению к наблюдателю. Смена фазы Луны обусловлена изменением взаимного положения Земли, Луны и Солнца, а также тем, что Луна светит отраженным от него светом.
Когда Луна находится между Солнцем и Землей на прямой, соединяющей их, к Земле обращена неосвещенная часть лунной поверхности, поэтому мы ее не видим. Эта новолуние. Через 1— 2 суток Луна отходит от этой прямой, и с Земли виден узкий лунный серп.
Через неделю наступает фаза — первая четверть: освещенная часть Луны составляет половину диска. Затем наступает полнолуние — Луна находится опять на линии, соединяющей Солнце и Землю, но по другую сторону Земли. Виден освещенный полный диск Луны.
Затем начинается убывание видимой части и наступает последняя четверть, т. е. опять можно наблюдать освещенным половину диска. Полный период смены фаз Луны называется синодическим месяцем.
Поделитесь статьей с друзьями
С помощью лунного календаря вы сможете выстроить график активности в течение месяца, используя благоприятные моменты для начала важных дел. Лунный календарь дает направление - подсказывает, как и когда лучше действовать, для того чтобы начинания были успешными.
Смена лунных фаз целиком зависит от того, какое положение относительно Земли и Солнца занимает Луна. Луна собственного света не имеет. Ее освещает Солнце. Мы и видим с Земли только те части лунной поверхности, которые обращены к нам и освещены Солнцем.
Очевидно, что в тот момент, когда Луна находится между Землей и Солнцем, Солнце освещает ту сторону Луны, которую мы с Земли видеть не можем. К Земле же обращена темная, не освещаемая Солнцем сторона Луны. Значит, Луна в это время находится в той же стороне, где и Солнце, и ее темный диск нельзя различить через ярко освещенную Солнцем земную атмосферу.
В это именно время и имеет место та фаза Луны, которая называется новолунием.
Через 14-15 дней после этого Луна окажется по другую сторону от Земли и Солнца. В это время (см. 12) все обращенное к Земле полушарие Луны будет освещено Солнцем. По одну от нас сторону будет находиться Солнце, по другую-Луна, восхо
дящая на смену Солнцу. Освещенное Солнцем полушарие Луны будет казаться нам полным блестящим диском. В это время Луна всю ночь ярко светит и заходит с наступлением утра.
Это - полнолуние.
Дней через семь после полнолуния Луна будет занимать положение, показанное на 13. Как и во всяком другом положении, Солнце освещает в это время половину лунного шара. Но из этой половины с Земли можно увидеть опять-таки только ту часть, которая обращена в этот момент к Земле. Нетрудно сообразить, что к Земле обращена в это время ровно половина освещенного Солнцем полушария Луны, то есть четверть всего ее шара. Другая же обращенная к Земле четверть лунного шара - темная.
Значит, в это время Луна будет иметь вид половинки круга, с выпуклостью, обращенной влево, к востоку, к Солнцу, как бы идущему вслед за Луной при вращении Земли. Эта фаза носит название последней четверти. Название это говорит о том, что до полного завершения одного цикла лунных фаз, до очередного новолуния осталось ровно четверть периода и что мы видим в это время четверть лунного шара.
При прямо противоположном последней четверти положении Луны на орбите мы также видим четверть лунного шара: Луна в это время вновь имеет вид половинки круга. В этом случае Солнце для нас будет оказываться справа от Луны, в западной стороне. В своем суточном движении Солнце будет предшествовать Луне, Луна же будет подвигаться вслед за Солнцем. Выпуклая сторона Луны в это время будет обращена вправо, к западу.
Эта фаза также носит название четверти, но четверти п е р в о й, что означает: прошла одна четверть лунного периода (от новолуния).
Итак, периодическая и постоянная смена лунных фаз объясняется тем, что Луна не имеет собственного света: ее освещает Солнце. Только те части освещенной Солнцем ее поверхности, которые обращены к нам, мы видим с Земли. А так как Луна имеет форму шара, то и видимая форма освещенных Солнцем частей Луны всегда имеет округлые очертания. При этом Луна движется вокруг Земли, то есть меняет свои места относительно Земли и Солнца. Меняется ее положение на фоне звезд относительно земного наблюдателя, меняется и ее вид (фазы).
Чтобы еще яснее в целом представить себе цикл лунных фаз, надо вникнуть в рисунок 15, где показаны положения Луны на ее орбите и последовательно вид Луны в течение целого лунного месяца.
Скажем теперь, почему разнятся по длительности периоды смены лунных фаз и полного оборота Луны вокруг Земли.
Полный оборот Луны вокруг Земли происходит именно за 271/3 суток . За этот промежуток времени Луна один раз обернется вокруг Земли и вернется в исходное положение на своей орбите,
А как это заметить? Сигнальными вехами для нас в этом случае будут звезды, находящиеся дальше Луны. Когда Луна в своем движении вокруг Земли обойдет все небо, то есть пройдет весь свой путь, она окажется в точности в том же положении относительно определенных звезд, в каком мы ее заметили, начав наблюдения.
Промежуток времени, в течение которого Луна сделает ровно один оборот вокруг Земли и вернется в то же место неба, носит название сидерического (от латинского слова «сидус» - звезда), то есть звездного месяца.
Длительность же синодического месяца, то есть промежуток времени, в течение которого сменятся все лунные фазы и Луна вновь вернется в то же самое положение относительно
Земли и Солнца, с какого мы начали счет месяца, несколько превышает длительность сидерического месяца. За месяц Земля успевает значительно продвинуться на своем пути относительно Солнца, (почти на одну двенадцатую длины земной орбиты). Значит, Луна как бы несколько отстанет за это время и ей придется затратить еще около двух суток на то, чтобы оказаться в исходном положении относительно Солнца и Земли.
Рисунок 16 поясняет наглядно это обстоятельство. Буквой С обозначено Солнце, 3 - Земля, JI - Луна. Стрелки показывают направление движений Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли. Цифры г и 2 при ЗиЛ отмечают два последовательных положения, занимаемых Землей и Луной в течение месяца. В Ла Луна уже завершила полный оборот, но ту же фазу, что и в Я^ она будет иметь, только придя в Л3.
