Бачачи на небі неповний диск Місяця, не кожен безпомилково визначить, чи це молодий місяць, чи він уже на шкоді. Вузький серп місяця, що недавно народився, і серп старого Місяця відрізняються тільки тим, що звернені опуклістю в протилежні сторони. У північній півкулі молодий місяць завжди спрямований опуклою стороною праворуч, старий – ліворуч. Як запам'ятати надійно та безпомилково, куди який місяць дивиться?
Дозволю собі запропонувати таку прикмету.
За подібністю серпа або півмісяця з літерами Рабо Злегко визначити, чи зростає перед нами місяць (тобто молодий) або старий .
Мнемонічна прикмета є й у французів. Вони радять подумки приставляти до рогів півмісяця пряму лінію; виходять латинські літери d або р.Літера d –початкова у слові "dernier" (останній) - вказує на останню чверть, тобто старий місяць. Літера р -початкова у слові «premier» (перший) – вказує, що Місяць у фазі першої чверті, взагалі – молодий. У німців теж існує правило, яке зв'язує форму Місяця з певними літерами.
Цими правилами можна користуватися лише у північній півкулі Землі. Для Австралії або Трансвааля сенс прийме якраз зворотний. Але й у північній півкулі вони можуть виявитися непридатними – саме у південних широтах.
Вже в Криму і в Закавказзі серп і півмісяць сильно хилиться набік, а ще на південь вони зовсім лягають. Поблизу екватора серп Місяця, що висить на горизонті, здається або гондолою, що гойдається на хвилях («човник Місяця» арабських казок), або світлою аркою. Тут не годяться ні російська, ні французька прикмети - з дужки можна зробити за бажанням обидві пари букв: Рі З, рі d.
Щоб і в цьому випадку не помилитися у віці Місяця, треба звернутися до астрономічних ознак: молодий місяць видно увечері у західній частині неба; старий – ранком у східній частині неба.
Місяць на прапорахНа рис. 30 перед нами – прапор Туреччини (колишній). На ньому є зображення місячного серпу та зірки. Це наводить нас на такі питання:
1. Серп якого місяця зображений на прапорі – молодий чи старий?
2. Чи можуть місячний серп і зірка спостерігатися на небі у вигляді, в якому вони показані на прапорі?
Рис. 30. Прапор Туреччини (колишній).
1. Згадавши вказану щойно прикмету та взявши до уваги, що прапор належить країні північної півкулі, встановлюємо, що місяць на прапорі старий.
Рис. 31. Чому зірка не може бути видно між рогами місяця
2. Зірка не може бути видно всередині диска Місяця, доповненого до кола (мал. 31, а).Усі небесні світила набагато далі Місяця і, отже, повинні нею затулятися. Їх можна побачити лише за краєм неосвітленої частини Місяця, як показано на рис. 31,6.
Цікаво, що на сучасному прапорі Туреччини, що теж містить зображення місячного серпу та зірки, зірка відсунута від серпа саме так, як на рис. 31, б.
Загадки місячних фазМісяць отримує своє світло від Сонця, і тому опукла сторона місячних серпів має бути, зрозуміло, звернена до Сонця. Художники часто про це забувають. На виставках картин не рідкість побачити ландшафт із півмісяцем, зверненим до Сонця своєю прямою стороною; трапляється і місячний серп, повернутий до Сонця своїми рогами (рис. 32).
Рис. 32. На ландшафті допущена астрономічна помилка. Яка? (Відповідь у тексті).
Втім, треба зауважити, що правильно намалювати молодий місяць не так просто, як здається. Навіть досвідчені художники малюють зовнішню та внутрішню дуги місячного серпа у формі півколів (мал. 33, б).Тим часом напівкруглу форму має тільки зовнішня дуга, внутрішня ж є напівеліпс, тому що це півколо (кордон освітленої частини), видимий у перспективі (рис. 33, а).
Рис. 33. Як треба (а) та як не треба (б) зображати місячний серп
Нелегко дати місячному серпу та правильне положення на небі. Півмісяць і місячний серп нерідко розташовуються по відношенню до Сонця досить спантеличувальним чином. Здавалося б, раз Місяць освітлюється Сонцем, то пряма лінія, що з'єднує кінці місяця, повинна становити прямий кут з променем, що йде від Сонця до її середини (рис. 34).
Рис. 34. Положення місячного серпу щодо Сонця
Інакше кажучи, центр Сонця повинен перебувати на перпендикулярі, проведеному через середину прямої, що сполучає кінці місяця. Проте правило це дотримується лише вузького серпа, розташованого неподалік Сонця. На рис. 35 показано положення місяця у різних фазах щодо променів Сонця. Враження виходить таке, наче промені Сонця викривляються, перш ніж досягти Місяця.
Рис. 35. У якому становищі щодо Сонця ми бачимо Місяць у різних фазах.
Розгадка у наступному. Промінь, що йде від Сонця до Місяця, насправді перпендикулярний до лінії, що з'єднує кінці місяця, і в просторі є прямою лінією. Але око наше малює на небі не цю пряму, а її проекцію на увігнуте небесне склепіння, тобто криву лінію. Ось чому нам і видається, що Місяць на небі «повішений неправильно». Художник повинен вивчити ці особливості та вміти переносити їх на полотно.
Подвійна планетаПодвійна планета – це Земля із Місяцем. Вони мають право на цю назву тому, що наш супутник різко виділяється серед супутників інших планет значною величиною і масою по відношенню до своєї центральної планети. Є в сонячної системисупутники абсолютно більші і важчі, але в порівнянні зі своєю центральною планетою вони набагато дрібніші, ніж наш Місяць по відношенню до Землі. Насправді, діаметр нашого Місяця більше чверті земного, а діаметр відносно найбільшого супутника інших планет становить лише 10-у частку діаметра своєї планети (Тритон - супутник Нептуна). Далі маса Місяця становить 1/81 маси Землі; тим часом найважчий із супутників, який існує в сонячній системі, – ІІІ супутник Юпітера – становить менше 10 000-ї частки маси своєї центральної планети.
Яку частку від маси центральної планети становить маса великих супутників показує табличка на стор.
Третє, що дає системі Земля – Місяць право претендувати на найменування «подвійної планети», – це тісна близькість обох небесних тіл. Багато супутників інших планет крутяться на набагато більших відстанях: деякі супутники Юпітера (наприклад, дев'ятий, мал. 36) кружляють у 65 разів далі.
Рис. 36. Система Земля – Місяць у порівнянні з системою Юпітера (розміри самих небесних тіл показані без дотримання масштабу)
У зв'язку з цим є той цікавий факт, що шлях, який описує Місяць навколо Сонця, дуже мало відрізняється від шляху Землі. Це здасться неймовірним, якщо згадати, що Місяць рухається навколо Землі на відстані майже 400 000 км. Не забудемо, однак, що поки Місяць робить один оберт навколо Землі, сама Земля встигає перенестися разом з нею приблизно на 13-ту частку свого річного шляху, тобто на 70 000 000 км. Уявіть собі круговий шлях Місяця – 2 500 000 км – розтягнутим вздовж відстані, в 30 разів більшого. Що залишиться від кругової форми? Нічого. Ось чому шлях Місяця біля Сонця майже зливається з орбітою Землі, ухиляючись від нього лише 13-ма ледь помітними виступами. Можна довести нескладним розрахунком (яким ми не станемо тут обтяжувати виклади), що шлях Місяця при цьому скрізь звернений до Сонця свого увігнутістю . Грубо кажучи, він на вигляд схожий на опуклий тринадцятикутник з м'яко заокругленими кутами.
На рис. 37 ви бачите точне зображення шляхів Землі та Місяця протягом одного місяця. Пунктирна лінія – шлях Землі, суцільна – шлях Місяця. Вони так близькі один до одного, що для роздільного їх зображення довелося взяти дуже великий масштаб креслення: діаметр земної орбіти тут дорівнює? Дивлячись на цей креслення, ви наочно переконуєтеся, що Земля і Місяць рухаються навколо Сонця майже по тому самому шляху і що найменування подвійної планети присвоєне їм астрономами цілком справедливо.
Рис. 37. Місячний шлях Місяця (суцільна лінія) та Землі (пунктир) навколо Сонця
Отже, для спостерігача, розміщеного на Сонці, шлях Місяця представився б трохи хвилястою лінією, що майже збігається з орбітою Землі. Це анітрохи не суперечить тому, що стосовно Землі Місяць рухається невеликим еліпсом.
Причина, звичайно, в тому, що, дивлячись із Землі, ми не помічаємо переносного руху Місяця разом із Землею по земній орбіті, оскільки самі у ньому беремо участь.
Чому Місяць не падає на Сонце?Питання може здатися наївним. З якого дива Місяцю падати на Сонце? Адже Земля притягує її сильніше за далекого Сонця і, природно, змушує звертатися навколо себе.
Читачі, що так думають, будуть здивовані, дізнавшись, що справа навпаки: Місяць сильніше притягується саме Сонцем, а не Землею!
Що так, показує розрахунок. Порівняємо сили, що притягують Місяць: силу Сонця та силу Землі. Обидві сили залежать від двох обставин: від величини маси, що притягує, і від відстані цієї маси до Місяця. Маса Сонця більша за масу Землі в 330 000 разів; стільки ж Сонце притягувало б Місяць сильніше, ніж Земля, якби відстань до Місяця була в обох випадках однакова.
Але Сонце приблизно 400 разів далі від Місяця, ніж Земля. Сила тяжіння зменшується пропорційно квадрату відстані; тому тяжіння Сонця треба зменшити 400 2 , тобто в 160 000 разів. Отже, сонячне тяжіння сильніше земного в 330000/160000 т. е. вдвічі.
Отже, Місяць притягується Сонцем удвічі сильнішим за Землю. Чому ж тоді насправді Місяць не обрушується на Сонце? Чому Земля все ж таки змушує Місяць звертатися навколо нього, а не бере верх дію Сонця?
Місяць не падає на Сонце з тієї ж причини, через яку не падає на нього і Земля; Місяць звертається біля Сонця разом із Землею, і приваблива дія Сонця витрачається без залишку на те, щоб постійно переводити обидва ці тіла з прямого шляхуна викривлену орбіту, тобто перетворювати прямолінійний руху криволінійне. Достатньо кинути погляд на рис. 38, щоб переконатися у сказаному.
В інших читачів, можливо, залишився певний сумнів. Як це все-таки виходить? Земля тягне Місяць до себе. Сонце тягне Місяць з більшою силою, а Місяць, замість падати на Сонце, крутиться біля Землі? Це дійсно було б дивно, якби Сонце притягувало до себе тільки Місяць. Але воно притягує Місяць разом із Землею, всю «подвійну планету», і, так би мовити, не втручається у внутрішні стосунки членів цієї пари між собою. Власне, до Сонця притягується загальний центр тяжкості системи Земля – Місяць; цей центр (званий баріцентром) і звертається навколо Сонця під впливом сонячного тяжіння. Він знаходиться на відстані 2/3 земного радіусу від центру Землі у напрямку до Місяця. Місяць і центр Землі звертаються навколо барицентру, роблячи один оберт протягом місяця.
Видима і невидима сторони МісяцяСеред ефектів, які доставляють стереоскоп, ніщо не вражає так, як вигляд Місяця. Тут наочно бачиш, що Місяць справді кулястий, тим часом як на справжньому небі він здається плоским, як чайний піднос.
Але як важко отримати подібну стереоскопічну фотографію нашого супутника, багато хто навіть не підозрює. Для виготовлення її треба бути добре знайомим із особливостями примхливих рухів нічного світила.
Справа в тому, що Місяць обходить Землю так, що звернена до неї весь час однією і тією самою стороною. Обігаючи навколо Землі, Місяць обертається разом з тим і навколо своєї осі, причому обидва рухи завершуються в той самий проміжок часу.
На рис. 38 ви бачите еліпс, який має наочно зображати орбіту Місяця. Креслення навмисно посилює витягнутість місячного еліпса; насправді ексцентриситет місячної орбіти 0,055 чи 1/18. Уявити точно на маленькому кресленні місячну орбіту так, щоб око відрізнило її від кола, неможливо: при величині великої півосі навіть у цілий метр мала півось була б коротша за неї всього на 1 мм; Земля відстояла б від центру лише 5,5 див. Щоб легше було зрозуміти подальше пояснення, малюнку накреслено витягнутий еліпс.
Рис. 38. Як Місяць рухається навколо Землі своєю орбітою (подробиці у тексті)
Отже, уявіть, що еліпс на рис. 38 є шлях Місяця навколо Землі. Земля вміщена в точці Про –в одному із фокусів еліпса. Закони Кеплера ставляться як до рухів планет навколо Сонця, до рухам супутників навколо центральних планет, зокрема до звернення Місяця. Згідно з другим законом Кеплера Місяць за чверть місяця проходить такий шлях АЕ,що площа OABCDEдорівнює 1/4 площі еліпса, тобто площі MABCD(Рівність площ ОАЕі MADна нашому кресленні підтверджується приблизною рівністю площ MOQі EQD).Отже, за чверть місяця Місяць проходить шлях від Адо Є.Обертання ж Місяця, як і взагалі обертання планет, на відміну їх звернення навколо Сонця, відбувається рівномірно: за 1/4 місяці вона повертається рівно на 90°. Тому, коли Місяць опиняється в Е,радіус Місяця, звернений до Землі у точці А,опише дугу в 90 °, і буде направлений не до точки М,а до деякої іншої точки, ліворуч М,неподалік іншого фокусу Рмісячної орбіти. Через те, що Місяць трохи відверне своє обличчя від земного спостерігача, він зможе побачити з правого боку вузьку смужку раніше невидимої її половини. У точці Єлупапоказує земному спостерігачеві вже вужчу смужку свого зазвичай невидимого боку, бо кут OFPменше кута ОВР.У точці G –в апогеї орбіти – Місяць займає таке саме становище по відношенню до Землі, як і в перигеї А.При подальшому своєму русі Місяць відвертається від Землі вже в протилежний бік, показуючи нашій планеті іншу смужку свого невидимого боку: смужка ця спочатку розширюється, потім звужується, і в точці АМісяць займає колишнє становище.
Ми переконалися, що внаслідок еліптичної форми місячного шляху супутник наш звернений до Землі не строго однією і тією самою половиною. Місяць незмінно звернений однією і тією ж стороною не до Землі, а до іншого фокусу своєї орбіти. Для нас вона погойдується біля середнього становища на кшталт терезів; звідси і астрономічне найменування цього похитування: «лібрація» – від латинського слова «libra», що означає «ваги». Величина лібрації у кожній точці вимірюється відповідним кутом; наприклад у точці is лібрація дорівнює куту ОВР.Найбільша величина лібрації 7 ° 53?, тобто майже 8 °.
Цікаво простежити за тим, як наростає і зменшується кут лібрації з пересуванням Місяця орбітою. Поставимо в Dвістря циркуля і опишемо дугу, що проходить через фокуси Проі Р.Вона перетне орбіту в точках B та F.Кути ОВРі OFPяк вписані рівні половиніцентрального кута ODP.Звідси виводимо, що під час руху Місяця від Адо Dлібрація зростає спочатку швидко, у точці Вдосягає половини максимальної, потім продовжує наростати повільно; на шляху від Dдо FЛібрація зменшується спочатку повільно, потім швидко. На другій половині еліпса лібрація змінює свою величину тим самим темпом, але у зворотний бік. (Величина лібрації у кожній точці орбіти приблизно пропорційна відстані Місяця від великої осі еліпса.)
Те похитування Місяця, яке ми зараз розглянули, називається лібрацією за довготою. Супутник наш схильний до ще й іншої лібрації – по широті. Площина місячної орбіти нахилена до площини екватора Місяця на 6°. Тому ми бачимо Місяць із Землі в одних випадках трохи з півдня, в інших – з півночі, заглядаючи трохи у «невидиму» половину Місяця через її полюси. Ця лібрація за широтою досягає 6?
Пояснимо тепер, як користується астроном-фотограф описаними легкими похитуваннями Місяця близько середнього становища, щоб отримати його стереоскопічні знімки. Читач здогадується, мабуть, що для цього треба підстерегти два такі положення Місяця, при яких в одному вона була повернена по відношенню до іншого на достатній кут. У точках А і В, В і С, С і Dт. д. Місяць займає настільки різні по відношенню до Землі положення, що стереоскопічні знімки можливі. Але тут перед нами нове утруднення: у цих положеннях різниця у віці Місяця, 1-2 доби, занадто велика, так що смужка місячної поверхні біля кола освітлення на одному знімку вже виходить із тіні. Це для стереоскопічних знімків неприпустимо (смужка блищатиме, як срібна). Виникає важке завдання: підстерегти однакові фази Місяця, які відрізняються величиною лібрації (за довготою) так, щоб коло освітлення проходило по одним і тим самим деталям місячної поверхні. Але цього недостатньо: в обох положеннях повинні бути ще однакові лібрації по широті.
Наш читач навряд чи виготовлятиме місячні стереофотографії. Спосіб їх отримання пояснений тут, звичайно, не з практичною метою, а лише для того, щоб заради нього розглянути особливості місячного руху, що дають можливість астрономам побачити невелику смужку зазвичай недоступною спостерігачеві сторони нашого супутника. Завдяки обом місячним лібраціям бачимо, загалом, не половину всієї місячної поверхні, а 59 % її. До запуску у Радянському Союзі третій космічної ракетиу бік Місяця 41% місячної поверхні був недоступний до вивчення.
Як улаштована ця частина поверхні Місяця, ніхто не знав. Робилися дотепні спроби, продовживши назад частини місячних хребтів і світлі смуги, що переходять з невидимої частини Місяця на видиму, накидати деякі деталі недоступної нам половини. В результаті запуску 4 жовтня 1959 автоматичної міжпланетної станції «Місяць-3» отримані фотографії зворотної сторони Місяця. Радянські вчені отримали право дати назви знову відкритим місячним утворенням. Кратери названі іменами видатних діячівнауки і культури – Ломоносова, Ціолковського, Жоліо-Кюрі та інших, присвоєно назви двом новим морям – Морю Москви та Морю Мрії. Вдруге зворотний бік Місяця було сфотографовано радянською станцією «Зонд-3», запущеною 18 липня 1965 року.
У 1966 році «Місяць-9» м'яко прилунила і передала на Землю зображення місячного пейзажу. У 1969 році місячному Морю Спокою довелося пережити занепокоєння. На сухе дно цього «моря» опустилася американська посадкова кабіна космічного корабля"Аполлон-11". Астронавти Нейл Армстронг та Едвін Олдрін стали першими землянами, які ступили на поверхню Місяця. Вони встановили кілька приладів, взяли зразки місячного ґрунту і повернулися на корабель, який чекав на орбіті. Пілотував "Аполлон-11" Майкл Коллінз. До кінця 1972 року на Місяці відвідали ще п'ять американських експедицій.
Водночас у СРСР запускалися до Місяця автоматичні станції. У 1970 році «Місяць-16», опустившись на поверхню Місяця, вперше взяла зразки місячного ґрунту та доставила їх на Землю. У тому ж році «Місяць-17» випустила на поверхню нашого супутника самохідний «Місячник-1». Цей восьмиколісний робот, схожий одночасно на черепаху та на армійську польову кухню, за 301 добу пройшов майже 11 кілометрів і передав на Землю 20 000 знімків, 200 панорам та у 500 точках проводив дослідження ґрунту.
Трохи згодом «Місяць-20» привезла на Землю зразки ґрунту з гірського району Місяця, недоступного для астронавтів. У 1973 році «Місяць-21» відправила в похід «Місячник-2», який за 4,5 місяці проїхав 37 км, досліджуючи рельєф місцевості та склад ґрунту. Обидва колісні роботи керувалися із Землі по радіо і систематично передавали в ЦУП знімки місячних пейзажів, результати аналізу ґрунту. Автоматична станція «Місяць-24» (1976 р.) пробурила місячний грунтна глибину 2 м-коду і доставила 170 г його зразків на Землю.
Висловлювана нерідко думка про існування атмосфери та води на звороті Місяця не обґрунтована і суперечить законам фізики: якщо немає атмосфери та води на одному боці Місяця, то не може бути їх і на іншій (до цього питання ми ще повернемося).
Другий Місяць та місяць МісяцяУ пресі іноді з'являються повідомлення, що тому чи іншому спостерігачеві вдалося бачити другого супутника Землі, другий її Місяць.
Питання існування другого супутника Землі не нове. Він має довгу історію. Хто читав роман Жюля Верна "З гармати на Місяць", той пам'ятає, мабуть, що вже там згадується про другий Місяць. Вона така мала і швидкість її така велика, що жителі Землі спостерігати її не можуть. Французький астроном Пті, – каже Жуль Берн, – запідозрив її існування та визначив період її обігу навколо Землі о 3 год. 20 м. Відстань її від Землі дорівнює 8140 км. Цікаво, що англійський журнал «Знання» у статті про астрономію у Жюля Верна вважає посилання на Пті, як і самого Пті, просто вигаданими. У жодній енциклопедії про цей астроном дійсно не згадується. І все-таки повідомлення романіста не вигадане. Директор Тулузької обсерваторії Пті в 50-х роках минулого століття дійсно відстоював існування другого Місяця, – метеорита з періодом обігу о 3 год. Думка ця поділялася і тоді лише небагатьма астрономами, згодом було забуто. Теоретично у припущенні існування другого дуже дрібного супутника Землі немає нічого протинаукового. Але подібне небесне тіло мало б спостерігатися не тільки в ті рідкісні моменти, коли воно проходить (здається) по диску Місяця або Сонця. Навіть якщо воно звертається так близько до Землі, що має при кожному обороті занурюватися в широку земну тінь, то й у такому разі можна було б його бачити на ранковому та вечірньому небі сяючим яскравою зіркою у променях Сонця. Швидким рухом і частими поверненнями ця зірка привернула б до себе увагу багатьох спостерігачів. У моменти повного сонячного затемнення другий Місяць також не вислизнув би від погляду астрономів. Словом, якби Земля справді мала другий супутник, його траплялося б спостерігати досить часто. Тим часом безперечних спостережень не було жодного.
Строго кажучи, Земля має, крім Місяця, ще два супутники. Чи не штучних, а цілком природних. І не крихітних, а такого ж розміру, як і сам Місяць. Але, хоч ці «Місяця» були відкриті вже давно (1956 р., польським астрономом Кордилевським), бачити їх дуже мало кому вдавалося. Справа в тому, що ці супутники повністю складаються з пилу. Ці пилові «Місяця» переміщуються серед зірок тією ж трасою, що і справжній Місяць, і з тією ж швидкістю. Одна випереджає Місяць на 60 градусів, інша на стільки ж відстає. І від Землі їх відокремлює таку ж відстань, як і Місяць. Краї цих «Місяць» розмиті, що дуже ускладнює спостереження.
Поряд із проблемою другого Місяця ставилося також питання про те, чи немає у нашого Місяця свого маленького супутника – «місяця Місяця».
Але безпосередньо переконатися в існуванні такого місячного супутника дуже важко. Астроном Мультон висловлює про це такі міркування:
«Коли Місяць світить повним світлом, його світло чи світло Сонця не дозволяють розрізнити у сусідстві з нею дуже маленьке тіло. Тільки в моменти місячних затемнень супутник Місяця міг би висвітлюватися Сонцем, тоді як сусідні ділянки неба були б вільними від впливу розсіяного світла Місяця. Таким чином, лише під час місячних затемнень можна було б сподіватися відкрити невелике тіло, що обертається біля Місяця. Такі дослідження вже проводилися, але реальних результатів не дали».
Чому на Місяці немає атмосфери?Питання це належить до тих, які усвідомлюються, якщо спочатку їх, так би мовити, перевернути. Перш ніж говорити, чому Місяць не утримує навколо себе атмосферу, поставимо питання: чому утримується атмосфера навколо нашої власної планети? Згадаймо, що повітря, як і будь-який газ, є хаосом не пов'язаних між собою молекул, що стрімко рухаються в різних напрямках. Середня їх швидкість при t = 0 °C – близько? км за секунду (швидкість рушничної кулі). Чому ж вони не розлітаються у світовий простір? З тієї ж причини, чому не відлітає у світовий простір і рушнична куля. Виснаживши енергію свого руху на подолання сили тяжіння, молекули падають на Землю. Уявіть біля земної поверхні молекулу, що летить прямо нагору зі швидкістю? км за секунду. Як високо може вона злетіти? Неважко обчислити: швидкість v, висота підйому hта прискорення сили тяжіння gпов'язані наступною формулою:
v 2 = 2gh.
Підставимо замість v його значення – 500 м/с, замість g – 10 м/с 2 , маємо
h = 12500 м = 12?км.
Але якщо молекули повітря не можуть злітати вище за 12? км,то звідки беруться повітряні молекули вище за цей кордон? Адже кисень, що входить до складу нашої атмосфери, утворився поблизу земної поверхні (з вуглекислого газу внаслідок діяльності рослин). Яка ж сила підняла та утримує їх на висоті 500 і більше кілометрів, де безумовно встановлено присутність слідів повітря? Фізика дає тут ту саму відповідь, якою почули б ми від статистика, якби запитали її: «Середня тривалість людського життя 70 років; звідки ж беруться 80-річні люди похилого віку?» Справа в тому, що виконаний нами розрахунок відноситься до середньої, а не реальної молекули. Середня молекула має секундну швидкість в? км, але реальні молекули рухаються одні повільніше, інші швидше за середню. Щоправда, відсоток молекул, швидкість яких помітно відхиляється від середньої, невеликий і швидко зменшується зі зростанням величини цього відхилення. З усього числа молекул, що укладаються в даному обсязі кисню при 0°, тільки 20% мають швидкість від 400 до 500 м в секунду; приблизно стільки молекул рухається зі швидкістю 300–400 м/с, 17 % – зі швидкістю 200–300 м/с, 9 % – зі швидкістю 600–700 м/с, 8 % – зі швидкістю 700–800 м/с, 1% - зі швидкістю 1300-1400 м/с. Невелика частина (менша за мільйонну частку) молекул має швидкість 3500 м/с, а ця швидкість достатня, щоб молекули могли злетіти навіть на висоту 600 км.
Справді, 3500 2 = 20h, звідки h=12250000/20тобто понад 600 км.
Стає зрозумілою присутність частинок кисню на висоті сотень кілометрів над земною поверхнею: це випливає з фізичних властивостейгазів. Молекули кисню, азоту, водяної пари, вуглекислого газу не володіють, проте, швидкостями, які б їм зовсім залишити земну кулю. Для цього потрібна швидкість не менше 11 км в секунду, а подібні швидкості при невисоких температурах мають лише поодинокі молекули названих газів. Саме тому Земля так міцно утримує свою атмосферну оболонку. Обчислено, що для втрати половини запасу навіть найлегшого з газів земної атмосфери – водню – має пройти кількість років, що виражається 25 цифрами. Мільйони років не внесуть жодної зміни до складу та маси земної атмосфери.
Щоб роз'яснити тепер, чому Місяць не може утримувати навколо себе подібної атмосфери, залишається довести трохи.
Напруга сили тяжіння на Місяці у шість разів слабша, ніж на Землі; відповідно до цього швидкість, необхідна для подолання там сили тяжіння, теж менша і дорівнює всього 2360 м/с. Оскільки швидкість молекул кисню і азоту при помірної температурі може перевищувати цю величину, то зрозуміло, що Місяць мав би безперервно втрачати свою атмосферу, якби вона у неї утворювалася.
Коли зникнуть найшвидші з молекул, критичну швидкість придбають інші молекули (таке наслідок закону розподілу швидкостей між частинками газу), і у світовий простір повинні безповоротно вислизати все нові і нові частки атмосферної оболонки.
Після закінчення достатнього проміжку часу, мізерного в масштабі світобудови, вся атмосфера покине поверхню настільки слабкого небесного тіла.
Можна довести математично, що й середня швидкість молекул в атмосфері планети навіть утричі менша за граничну (тобто становить для Місяця 2360: 3 = 790 м/с), то така атмосфера повинна наполовину розсіятися протягом кількох тижнів. (Стійко зберігатися атмосфера небесного тіла може лише за умови, що середня швидкість її молекул менше однієї п'ятої частки від граничної швидкості.) Висловлювалася думка – вірніше, мрія, – що з часом, коли земне людство відвідає і підкорить Місяць, воно оточить його штучною атмосферою. і зробить таким чином придатною для проживання. Після сказаного читачеві має бути ясна нездійсненність такого підприємства.
Відсутність атмосфери нашого супутника – не випадковість, не примха природи, а закономірне наслідок фізичних законів.
Зрозуміло також, що причини, через які неможливе існування атмосфери на Місяці, повинні обумовлювати її відсутність взагалі на всіх світових тілах зі слабкою напругою сили тяжіння: на астероїдах і більшості супутників планет.
Розміри місячного світуПро це, звичайно, з повною визначеністю свідчать числові дані: величина діаметра Місяця (3500 км), поверхні, обсягу. Але числа, незамінні при розрахунках, безсилі дати наочне уявлення про розміри, якого вимагає наша уява. Корисно буде звернутися при цьому до конкретних зіставлень.
Порівняємо місячний материк (адже Місяць – суцільний материк) із материками земної кулі (рис. 39). Це скаже нам більше, ніж абстрактне твердження, що повна поверхня місячної кулі в 14 разів менша за земну поверхню. За кількістю квадратних кілометрів поверхня нашого супутника лише трохи менша за поверхню обох Америк. А та частина Місяця, яка звернена до Землі і доступна нашому спостереженню, майже точно дорівнює площі Південної Америки.
Рис. 39. Розміри Місяця порівняно з материком Європи (не слід, однак, укладати, що поверхня місячної кулі менша за поверхню Європи)
Щоб зробити наочними розміри місячних "морів" порівняно із земними, на рис. 40 на карту Місяця накладені в тому ж масштабі контури Чорного та Каспійського морів. Відразу видно, що місячні «моря» не дуже великі, хоч і займають помітну частину диска. Море Ясності, наприклад (170 000 км 2 ), приблизно в 2? рази менше за Каспійський.
Зате серед кільцевих гір Місяця є справжні гіганти, яких немає Землі. Наприклад, круговий вал гори Грімальді охоплює більшу поверхню, ніж площа озера Байкал. Усередині цієї гори могла б цілком поміститися невелика держава, наприклад, Бельгія, або Швейцарія.
Рис. 40. Земні моря проти місячними. Чорне та Каспійське моря, перенесені на Місяць, були б там найбільше місячних морів (цифрами позначені: 1 – Море Дощів, 2 – Море Ясності, 3 – Море Спокою, 4 – Море Достатку, 5 – Море Нектару)
Місячні краєвидиФотографії місячної поверхні відтворюються в книгах так часто, що вид характерних рис місячного рельєфу – кільцевих гір (рис. 41), «кратерів» – знайомий, ймовірно, кожному з наших читачів. Можливо, інші спостерігали місячні гори й у невелику трубу; для цього достатня труба з об'єктивом 3 см.
Рис. 41. Типові кільцеві гори Місяця
Але ні фотографії, ні спостереження в телескоп не дають уявлення про те, якою здавалася б місячна поверхня спостерігачеві на самому Місяці. Стоячи безпосередньо біля місячних гір, спостерігач бачив би їх в іншій перспективі, ніж телескоп. Одна справа розглядати предмет з великої висотиі зовсім інше – збоку поблизу. Покажемо на кількох прикладах, у чому проявляється ця відмінність. Гора Ератосфен представляється із Землі у вигляді кільцевого валу з піком усередині. У телескоп вона вимальовується рельєфно та різко завдяки чітким, нерозмитим тіням. Погляньте, однак, на її профіль (мал. 42): ви бачите, що порівняно з величезним діаметром кратера – 60 км – висота валу та внутрішнього конуса дуже мала; пологість схилів ще більше приховує їхню висоту.
Рис. 42. Профіль великої кільцевої гори
Уявіть себе тепер бродячим усередині цього кратера і пам'ятайте, що діаметр його дорівнює відстані від Ладозького озера до Фінської затоки. Чи вловите ви тоді кільцеподібну форму валу; до того ж опуклість грунту приховає від вас його нижню частину, оскільки місячний горизонт удвічі вже земного (відповідно вчетверо меншому діаметру місячної кулі). На Землі людина середнього зросту, стоячи на рівній місцевості, може бачити довкола себе не далі 5 км. Це випливає з формули дальності горизонту
де D –дальність у км, h –висота ока в км, R –радіус планети у км.
Підставивши в неї дані для Землі та для Місяця, дізнаємося, що для людини середнього зросту дальність горизонту
на Землі………,4,8 км,
на Місяці……….2,5 км.
Яка картина представилася б спостерігачеві всередині великого кратера місячного, показує рис. 43. (Ландшафт зображений для іншого великого кратера - Архімеда.) Чи неправда: велика рівнина з ланцюгом пагорбів на горизонті мало схожа на те, що зазвичай уявляють при словах "місячний кратер"?
Рис. 43. Яку картину побачив би спостерігач, що стоїть у центрі великої кільцевої гори на Місяці.
Опинившись з іншого боку валу, поза кратером, спостерігач також побачив би те, що чекає. Зовнішній скат кільцевої гори (пор. мал. 42) піднімається настільки відлогого, що мандрівникові вона зовсім не представиться горою, а головне, він не зможе переконатися, що видима ним горбиста гряда є кільцева гора, що має круглу улоговину. Для цього доведеться перебратися через її гребінь, та й тут, як ми вже пояснили, місячного альпініста і не чекає нічого примітного.
Крім величезних кільцевих місячних гір, на Місяці є, щоправда, і безліч дрібних кратерів, які легко охопити поглядом, навіть стоячи поблизу. Але висота їх мізерна; спостерігач навряд чи буде тут вражений чимось надзвичайним. Зате місячні гірські хребти, що мають назву земних гір: Альпи, Кавказ, Апенніни і т. д., змагаються із земними по висоті і досягають 7-8 км. На порівняно маленькому Місяці вони виглядають дуже переконливо.
Рис. 44. Половина горошини відкидає при косому освітленні довгу тінь
Відсутність атмосфери на Місяці і пов'язана з цим різкість тіней створюють при спостереженні в трубу цікаву ілюзію: найменші нерівності ґрунту посилюються і вельми рельєфні. Покладіть половину горошини опуклістю нагору. Чи велика вона? А подивіться, яку довгу тінь вона відкидає (мал. 44). При бічному освітленні на Місяці тінь буває в 20 разів більше висоти того тіла, яке її відкидає, і це послужило астрономам гарну службу: завдяки довгим тіням можна спостерігати в телескоп на Місяці предмети заввишки 30 м. Але та сама обставина змушує нас перебільшувати нерівності місячної ґрунту. Гора Піко, наприклад, так різко змальовується в телескоп, що мимоволі уявляєш її собі у вигляді гострої та крутої скелі (рис. 45). Так її і зображували в минулому. Але, спостерігаючи її з місячної поверхні, ви побачили б зовсім іншу картину - те, що зображено на рис. 46.
Натомість інші особливості місячного рельєфу нами, навпаки, недооцінюються. У телескоп ми спостерігаємо на поверхні Місяця тонкі, ледь помітні тріщини, і нам здається, що вони не можуть грати. суттєвої роліу місячному пейзажі.
Рис. 45. Гору Піко раніше вважали крутою та гострою
Рис. 46. Насправді гора Піко має дуже пологі схили.
Рис. 47. Так звана "Пряма стіна" на Місяці; вид на телескоп
Але перенесені на поверхню нашого супутника, ми побачили б у цих місцях біля своїх ніг глибоку чорну прірву, що тягнеться далеко за обрій. Ще приклад. На Місяці є так звана «Пряма стіна» – прямовисний уступ, що прорізує одну з її рівнин. Бачачи цю стіну в телескопі (рис. 47), ми забуваємо, що вона має 300 м висоти; перебуваючи біля основи стіни, ми були б пригнічені її грандіозністю. На рис. 48 художник спробував зобразити цю стрімку стіну, видиму знизу: її кінець губиться десь за обрієм: адже вона тягнеться на 100 км! Так само і тонкі тріщини, що розрізняються в сильний телескоп на місячній поверхні, повинні в натурі представляти величезні провали (мал. 49).
Рис. 48. Якою має здаватися «Пряма стіна» спостерігачеві, що знаходиться біля її заснування
Рис. 49. Одна з місячних «тріщин», що спостерігається у безпосередній близькості.
Місячне небо
Чорний небозвід
Якби житель Землі міг опинитися на Місяці, увагу його привернули б перш за інші три надзвичайні обставини.
Одразу ж кинувся б у вічі дивний колір денного неба на Місяці: замість звичного блакитного купола розстилався б зовсім чорний небосхил, засіяний – при яскравому сяйві Сонця! – безліччю зірок, що чітко виділяються, але зовсім не мерехтять. Причина цього явища полягає у відсутності на Місяці атмосфери.
«Блакитне склепіння ясного і чистого неба, – каже Фламмаріон властивою йому мальовничою мовою, – ніжний рум'янець зір, велична заграва вечірніх сутінків, чарівна краса пустель, туманна далечінь полів і лугів, і ви, дзеркальні води озер, що здавна відбивають у собі так , що вміщають цілу нескінченність у своїх глибинах, – ваше існування і вся краса ваша залежать лише від тієї легкої оболонки, яка простягається над земною кулею. Без неї жодної з цих картин, жодної з цих пишних фарб не було б. Замість блакитно-блакитного неба вас оточував би безмежний чорний простір; замість величних сходів і заходів Сонця дні різко, без переходів, змінювалися б ночами та ночі – днями. Замість ніжного напівсвітла, що панує всюди, куди прямо не потрапляють сліпучі промені Сонця, яскраве світло було б лише в місцях, прямо осяяних денним світилом, а в усіх інших панувала б густа тінь».
Земля на небі Місяця
Друга пам'ятка на Місяці – величезний диск Землі, що висить у небі. Мандрівнику здасться дивним, що та земна куля, яка при відльоті на Місяць була залишена внизу , несподівано опинився тут вгорі .
У всесвіті немає одного для всіх світів верху і низу, і вас не повинно дивувати, що залишивши Землю внизу, ви побачили б її вгорі, перебуваючи на Місяці.
Висний у місячному небі диск Землі величезний: діаметр його приблизно вчетверо більше діаметра знайомого нам місячного диска на земному небі. Це – третій вражаючий факт, який очікує на місячного мандрівника. Якщо в місячні ночі ландшафти наші досить добре освітлені, то ночі на Місяці, при променях повної Землі з диском, в 14 разів більшим за місячний, повинні бути надзвичайно світлі. Яскравість світила залежить як від його діаметра, а й від відбивної спроможності його поверхні. У цьому відношенні земна поверхня у шість разів перевищує місячну; тому світло повної Землі має висвітлювати Місяць у 90 разів сильніше, ніж повний місяць висвітлює Землю. У «земні ночі» на Місяці можна було б читати дрібний друк. Освітлення місячного ґрунту Землею настільки яскраво, що дозволяє нам з відстані 400 000 км розрізняти нічну частину місячної кулі у вигляді неясного мерехтіння всередині вузького серпу; воно зветься «попелястого світла» Місяця. Уявіть 90 повних місяців, що ллють з неба своє світло, та прийміть ще до уваги відсутність на нашому супутнику атмосфери, що поглинає частину світу, і ви отримаєте деяке уявлення про феєричну картину місячних пейзажів, залитих серед ночі сяйвом повної Землі.
Чи міг би місячний спостерігач розрізняти на земному диску контури материків і океанів? Поширена помилкова думка, ніби Земля в небі Місяця є чимось схожим на шкільний глобус. Так її і зображають художники, коли їм доводиться малювати земну кулю у світовому просторі: з контурами материків, зі сніговою шапкою у полярних областях тощо подробицями. Все це треба зарахувати до галузі фантазії. На земній кулі при спостереженні ззовні не можна розрізняти такі деталі. Не кажучи вже про хмари, які зазвичай застилають половину земної поверхні, сама атмосфера наша сильно розсіює сонячні промені; тому Земля повинна здаватися настільки ж яскравою і такою ж непроникною для погляду, як Венера. Пулковський астроном Г.А. Тихов писав:
«Дивлячись на Землю з простору, ми побачили б диск кольору сильно білуватого неба і навряд чи розрізнили б якісь подробиці самої поверхні. Значна частка сонячного світла, що падає на Землю, встигає розсіятися в просторі атмосферою і всіма її домішками раніше, ніж дійде до поверхні самої Землі. А те, що відбивається самою поверхнею, встигне знов-таки сильно послабшати внаслідок нового розсіювання в атмосфері».
Отже, коли Місяць чітко показує нам всі подробиці своєї поверхні, Земля приховує своє обличчя від Місяця, та й від усього всесвіту під сяючим покривалом атмосфери.
Але не тільки цим відрізняється місячне нічне світило від земного. На нашому небі місяць сходить і заходить, описуючи свій шлях разом із зоряним куполом. На місячному небі Земля такого руху не робить. Вона не сходить там і не заходить, не бере участі в стрункій, надзвичайно повільній ході зірок. Майже нерухомо висить вона на небі, займаючи для кожного пункту Місяця певне становище, тоді як зірки повільно ковзають за ним. Це – наслідок вже розглянутої нами особливості місячного руху, яка полягає в тому, що Місяць звернений до Землі завжди однією і тією ж частиною своєї поверхні. Для місячного спостерігача Земля майже нерухомо висить на небі. Якщо Земля стоїть у зеніті якогось місячного кратера, вона ніколи не залишає свого зенітного становища. Якщо з якогось пункту вона видно на горизонті, вона завжди залишається на горизонті цього місця. Тільки місячні лібрації, про які ми вже розмовляли, дещо порушують цю нерухомість. Зоряне небо здійснює позаду земного диска своє повільне, в 27 1/3 нашої доби, обертання, Сонце обходить небо в 29? доби, планети здійснюють подібні ж рухи, і лише одна Земля майже нерухомо спочиває на чорному небі.
Але, залишаючись на одному місці, Земля швидко, о 24 годині, обертається навколо своєї осі, і якби наша атмосфера була прозора, Земля могла б служити для майбутніх пасажирів міжпланетних кораблів найзручнішим небесним годинником. Крім того, Земля має такі самі фази, які показує Місяць на нашому небі. Отже, наш світ не завжди сяє на місячному небі повним диском: він з'являється то у вигляді півкола, то у вигляді серпа, більш-менш вузького, то у вигляді неповного кола, дивлячись на те, яка частина осяяної Сонцем половини Землі звернена до Місяця. Накресливши взаємне розташуванняСонця, Землі та Місяця, ви легко переконаєтеся, що Земля та Місяць повинні показувати один одному протилежні фази.
Коли ми спостерігаємо молодий місяць, місячний спостерігач повинен бачити повний диск Землі – «повноземле»; навпаки, коли в нас повний місяць, на Місяці «новоземліє» (рис. 50). Коли ми бачимо вузький серп молодого місяця, з Місяця можна було б милуватися Землею на шкоду, причому до повного диска не вистачає саме такого серпа, який показує нам у цей момент Місяць. Втім, фази Землі окреслені не так різко, як місячні: земна атмосфера розмиває межу світла, створює той поступовий перехід від дня до ночі і назад, який ми на Землі спостерігаємо як сутінки.
Рис. 50. "Новоземлі" на Місяці. Чорний диск Землі оточений яскравою облямівкою сяючої земної атмосфери
Інша відмінність земних фаз від місячних полягає у наступному. На Землі ми ніколи не бачимо Місяць у момент молодика. Хоча вона зазвичай стоїть при цьому вище або нижче Сонця (іноді на 5°, тобто на 10 своїх діаметрів), так що вузький, осяяний Сонцем край місячної кулі міг би бути видно, - він все ж таки недоступний нашому зору: блиск Сонця забиває скромне сяйво срібної нитки нового Місяця. Ми помічаємо новий Місяць зазвичай лише у віці двох діб, коли він встигає відійти на достатню відстань від Сонця, і лише в окремих випадках (навесні) – у віці однієї доби. Не те буває при спостереженні «новоземлія» з Місяця: там немає атмосфери, що розсіює навколо денного світила сяючий ореол. Зірки та планети не губляться там у променях Сонця, а чітко виділяються на небі у безпосередньому сусідстві з ним. Тому, коли Земля виявляється не прямо перед Сонцем (тобто не в моменти затемнень), а дещо вище або нижче за нього, вона завжди видно на чорному, усеяному зірками небі нашого супутника у формі тонкого серпа з рогами, зверненими від Сонця (рис. 51). У міру відходу від Землі вліво від Сонця серп ніби перекочується праворуч.
Рис. 51. "Молода" Земля на небі Місяця. Білий гурток під земним серпом – Сонце
Явище, що відповідає зараз описаному, можна бачити, спостерігаючи Місяць у невелику трубу: у повний місяць диск нічного світила не вбачається нами у вигляді повного кола; Оскільки центри Місяця і Сонця не лежать на одній прямій з оком спостерігача, то на місячному диску не вистачає вузького серпа, який темною смужкою ковзає біля краю освітленого диска вліво в міру відходу Місяця вправо. Але Земля та Місяць завжди показують один одному протилежні фази; тому в описаний момент місячний спостерігач мав би бачити тонкий серп «новоземлія».
Рис. 52. Повільні рухи Землі поблизу місячного горизонту внаслідок лібрації. Пунктирні лінії – шлях центру земного диска
Ми помітили вже мимохіть, що лібрації Місяця повинні позначатися на тому, що Земля не зовсім нерухома на місячному небі: вона коливається близько середнього становища у північно-південному напрямку на 14°, а західно-східному – на 16°. Для тих пунктів Місяця, де Земля видно на самому горизонті, наша планета повинна тому здаватися іноді заходить і незабаром потім знову висхідною, описуючи дивні криві (рис. 52). Такий своєрідний схід або захід Землі в одному місці горизонту, без обходу всього неба, може тривати багато земної доби.
Затемнення на Місяці
Накинуту зараз картину місячного неба доповнимо описом тих небесних видовищ, які називаються затемненнями. На Місяці бувають затемнення двох пологів: сонячні та «земні». Перші не схожі на знайомі нам сонячні затемнення, але надзвичайно ефектні. Вони відбуваються на Місяці в ті моменти, коли на Землі бувають затемнення місячні, тому що тоді Земля міститься на лінії, що з'єднує центри Сонця та Місяця. Наш супутник поринає в ці моменти всередину тіні, що відкидається земною кулею. Кому траплялося бачити Місяць у такі моменти, той знає, що він не зовсім позбавляється світла, не зникає для ока; вона буває видно зазвичай у вишнево-червоних променях, що проникають усередину конуса земної тіні. Якби ми перенеслися в цей момент на поверхню Місяця і подивилися звідти на Землю, то ясно зрозуміли б причину червоного освітлення: на небі Місяця земна куля, поміщаючись попереду яскравого, хоч і набагато меншого Сонця, представляється чорним диском, оточеним багряною облямівкою своєї атмосфери. Це облямівка і висвітлює червонуватим світлом занурений у тінь Місяць (рис. 53).
Рис. 53. Хід сонячного затемнення на Місяці: Сонце С поступово заходить за земний диск 3, що нерухомо висить на місячному небі.
Затьмарення Сонця тривають на Місяці не кілька хвилин, як на Землі, а більше 4 годин, – стільки, скільки в нас місячні, тому що, по суті, це і є наші місячні затемнення, що тільки не спостерігаються з Землі, а з Місяця.
Що ж до затемнень «земних», то вони такі мізерні, що ледве заслуговують на найменування затемнень. Вони відбуваються в ті моменти, коли на Землі видно сонячні затемнення. На великому диску Землі місячні спостерігачі бачили б тоді маленький чорний гурток, що рухається, - то щасливі ділянки земної поверхні, звідки можна милуватися затемненням Сонця.
Потрібно зауважити, що таких затемнень, як наші сонячні, не можна спостерігати взагалі в жодному іншому місці планетної системи. Цим винятковим видовищем зобов'язані ми випадковій обставині: Місяць, що затуляє від нас Сонце, рівно стільки разів ближче до нас, ніж Сонце, у скільки разів місячний діаметр менше сонячного, - збіг, що не повторюється на жодній іншій планеті.
Навіщо астрономи спостерігають затемнення?Завдяки зараз зазначеній випадковості довгий конус тіні, яку постійно тягне за собою наш супутник, доходить саме до земної поверхні (рис. 54). Власне кажучи, середня довжина конуса місячної тіні менша за середню відстань Місяця від Землі, і якби ми мали справу тільки із середніми величинами, то дійшли б висновку, що повних сонячних затемненьу нас ніколи не буває. Вони трапляються насправді тому, що Місяць рухається навколо Землі еліпсом і в одних частинах орбіти буває на 42 200 км ближче до поверхні Землі, ніж в інших: відстань Місяця змінюється від 363 300 до 405 500 км.
Рис. 54. Кінець конуса місячної тіні ковзає по земній поверхні; у покритих ним місцях спостерігається сонячне затемнення
Ковзаючи по земній поверхні, кінець місячної тіні креслить на ній «смугу видимості сонячного затемнення». Смуга ця не ширша за 300 км, тому кількість населених місць, що нагороджуються видовищем сонячного затемнення, щоразу досить обмежена. Якщо додати, що тривалість повного сонячного затемнення обчислюється хвилинами (не більше восьми), то стане зрозумілим, що повне сонячне затемнення – видовище надзвичайно рідкісне. Для кожного даного пункту земної кулі воно трапляється один раз на два-три століття.
Вчені буквально полюють тому за сонячними затемненнями, споряджаючи спеціальні експедиції в ті, іноді дуже віддалені для них місця земної кулі, звідки це явище можна спостерігати. Затемнення Сонця 1936 (19 червня) видно було як повне тільки в межах Радянського Союзу, і заради двохвилинного спостереження його до нас приїхало 70 іноземних вчених із десяти різних держав. При цьому праці чотирьох експедицій зникли задарма через похмуру погоду. Розмах робіт радянських астрономів щодо спостереження цього затемнення був надзвичайно великим. Радянських експедицій у смугу повного затемнення було надіслано близько 30.
У 1941 р., незважаючи на війну, Радянський уряд організував ряд експедицій, що розташувалися вздовж смуги повного затемнення від Азовського моря до Алма-Ати. А 1947 р. радянська експедиція вирушила до Бразилії для спостереження повного затемнення 20 травня. Особливо великий розмах прийняли в СРСР спостереження сонячних затемнень 25 лютого 1952, 30 червня 1954 і 15 лютого 1961 30 травня 1965 радянська експедиція спостерігала затемнення на крихітному острові Мануае в південно-західній частині Тих.
затемнення місячні хоча і трапляються в півтора рази рідше сонячних, але спостерігаються набагато частіше. Цей астрономічний феномен пояснюється дуже просто.
Сонячне затемнення можна спостерігати на нашій планеті лише в обмеженій зоні, на яку Сонце заступається Місяцем; в межах цієї вузької смуги воно для одних точок – повне, для інших – приватне (тобто Сонце закривається лише частково). Момент настання сонячного затемнення також є неоднаковим для різних пунктів смуги не тому, що існує відмінність у рахунку часу, а тому, що місячна тінь переміщається по земній поверхні та різні точки покриваються нею у різний час.
Зовсім інакше протікає місячне затемнення. Воно спостерігається відразу по всій половині земної кулі, де в цей час Місяць видно, тобто стоїть над горизонтом.
Послідовні фази місячного затемнення наступають для всіх точок земної поверхні в той самий момент; різниця обумовлена лише різницею у рахунку часу.
Ось чому за місячними затемненнями астроному не треба "полювати": вони є до нього самі. Але, щоб «зловити» затемнення сонячне, доводиться робити іноді дуже далекі подорожі. Астрономи споряджають експедиції на тропічні острови, далеко на захід або на схід для того, щоб протягом декількох хвилин спостерігати покриття сонячного диска чорним колом Місяця.
Чи є сенс заради таких швидкоплинних спостережень споряджати дорогі експедиції? Хіба не можна робити ті ж спостереження, не чекаючи на випадкове заслонення Сонця Місяцем? Чому астрономи не виробляють сонячного затемнення штучно, затуляючи у телескопі зображення Сонця непрозорим кружком? Тоді можна буде, здавалося б, спостерігати без клопоту ті околиці Сонця, які так цікавлять астрономів під час затемнень.
Таке штучне сонячне затемнення не може, однак, дати того, що спостерігається при заслінці Сонця Місяцем. Справа в тому, що промені Сонця, перш ніж досягти нашого ока, проходять через земну атмосферу і розсіюються частинками повітря. Тому небо вдень і здається нам світлим блакитним склепінням, а не чорним, усеяним зірками, яким уявлялося б воно навіть днем за відсутності атмосфери. Закривши Сонце кружком, але залишаючись на дні повітряного океану, ми хоч і захищаємо око від прямих променів денного світила, проте атмосфера над нами, як і раніше, залита сонячним світлом і продовжує розсіювати промені, затьмарюючи зірки. Цього не буває, якщо екран, що закриває, знаходиться за межами атмосфери. Місяць є саме такий екран, що знаходиться в сто разів далі відчутної межі атмосфери. Промені Сонця затримуються цим екраном до того, як проникають у земну атмосферу, і розсіювання світла у затіненій смузі тому не відбувається. Правда, не повністю: в область тіні проникають все ж таки небагато променів, що розсіюються навколишніми світлими областями, і тому небо в момент повного сонячного затемнення ніколи не буває так чорно, як опівночі; зірки видно лише найяскравіші.
Які завдання ставлять собі астрономи під час спостереження повного сонячного затемнення? Зазначимо головні їх.
Перша – спостереження про «звернення» спектральних ліній у зовнішній оболонці Сонця. Лінії сонячного спектру, за звичайних умов темні на світлій стрічці спектра, на кілька секунд стають світлими на темному тлі після моменту повного покриття Сонця диском Місяця: спектр поглинання перетворюється на спектр випромінювання. Це так званий "спектр спалаху". Хоча це явище, що дає дорогоцінний матеріал для судження про природу зовнішньої оболонки Сонця, може за певних умов спостерігатися і не тільки під час затемнення, воно виявляється при затемненнях настільки чітко, що астрономи прагнуть не упускати такого випадку.
Рис. 55. В момент повного сонячного затемнення навколо чорного диска Місяця спалахує «сонячна корона»
Друге завдання – дослідження сонячної корони . Корона - найпрекрасніше з явищ, що спостерігаються в моменти повного сонячного затемнення: навколо абсолютно чорного кола Місяця, обрамленого вогненними виступами (протуберанцями) зовнішньої оболонки Сонця, сяє перловий ореол різних розмірів і форми в різні затемнення (рис. 55). Довгі промені цього сяйва часто в кілька разів більше сонячного діаметра, а яскравість становить зазвичай лише половину яскравості повного Місяця.
Під час затемнення 1936 р. сонячна корона виявилася винятковою яскравістю, яскравішою за повний Місяць, що буває рідко. Довгі, дещо розмиті, промені корони сягали три і більше сонячних діаметра; вся корона представлялася у вигляді п'ятикутної зірки, центр якої був зайнятий темним диском Місяця.
Астрономи під час затемнень фотографують корону, вимірюють її яскравість, досліджують її спектр. Усе це допомагає вивченню її фізичної будови.
Рис. 56. Один із наслідків загальної теоріївідносності - відхилення світлових променів під впливом сили тяжіння Сонця. Згідно з теорією відносності земний спостерігач у Г бачить зірку в точці Е за напрямом прямої TDFE, тим часом як насправді зірка знаходиться в точці Е і посилає свої промені по викривленому шляху EBFDT. За відсутності Сонця світловий промінь від зірки is до Землі Т прямував би прямою лінією
Третє завдання, висунуте лише останні десятиліття, полягає у перевірці однієї з наслідків загальної теорії відносності. Відповідно до теорії відносності промені зірок, проходячи повз Сонце, зазнають впливу його могутнього тяжіння і зазнають відхилення, яке має виявитися у зміщенні зірок поблизу сонячного диска (рис. 56). Перевірка цього слідства можлива лише у моменти повного сонячного затемнення.
Вимірювання під час затемнень 1919, 1922, 1926 та 1936 гг. не дали, строго кажучи, вирішальних результатів, і питання про досвідчене підтвердження зазначеного слідства з теорії відносності залишається досі відкритим.
Такі головні цілі, заради яких астрономи залишають свої обсерваторії і вирушають у віддалені, іноді дуже непридатні місця для спостереження сонячних затемнень.
Що стосується самої картини повного сонячного затемнення, то в нашій художній літературі є прекрасний опис цього рідкісного явища природи (В.Г. Короленко «На затемненні»; опис відноситься до затемнення в серпні 1887; спостереження проводилося на березі Волги, в місті Юріївці .) Наводимо витримку з розповіді Короленка з несуттєвими перепустками:
«Сонце тоне на хвилину в широкій імлистій плямі і показується з хмари вже значно ущербленим.
Тепер це видно простим оком, чому допомагає тонка пара, яка все ще куриться в повітрі, пом'якшуючи сліпучий блиск.
Тиша. Подекуди чути нервове, важке дихання.
Минає півгодини. День сяє майже так само, хмаринки закривають і відкривають сонце, що тепер пливе у висоті у вигляді серпа.
Серед молоді панує безтурботне пожвавлення та цікавість.
Літні люди зітхають, баби якось істерично охають, а хтось навіть скрикує і стогне, наче від зубного болю.
День починає помітно бліднути. Особи людей набувають переляканого відтінку, тіні людських фігур лежать на землі бліді, неясні. Пароплав, що йде вниз, пропливає якоюсь примарою. Його контури стали легшими, втратили визначеність фарб. Кількість світла, мабуть зменшується, але оскільки немає згущених тіней вечора, немає гри відбитого на нижчих шарах атмосфери світла, то ці сутінки здаються незвичайними та дивними. Пейзаж ніби розпливається у чомусь; трава втрачає зелень, гори ніби втрачають свою важку щільність.
Однак поки що залишається тонкий серповидний обідок сонця, все ще панує враження сильно зблідлого дня, і мені здавалося, що розповіді про темряву під час затемнення перебільшені. «Невже, – думалося мені, – ця нікчемна іскорка сонця, що залишається, що горить, як остання забута свічка у величезному світі, так багато значить?.. Невже, коли вона згасне, раптом має наступити ніч?»
Але ця іскра зникла. Вона якось поривчасто, ніби вирвавшись із зусиллям через темну заслінку, блиснула ще золотою бризкою і згасла. І разом із цим пролилася на землю густа темрява. Я вловив мить, коли серед темряви набігла повна тінь. Вона з'явилася на півдні і, мов величезне покривало, швидко пролетіла горами, річками, полями, обмахнувши весь небесний простір, укутала нас і в одну мить зімкнулась на півночі. Я стояв тепер унизу, на березовій мілини, і озирнувся на натовп. У ній панувала трунова мовчанка... Фігури людей зливалися в одну темну масу...
Але це була звичайна ніч. Було настільки світло, що око мимоволі шукало сріблястого місячного сяйва, що пронизує наскрізь синю темряву звичайної ночі. Але ніде не було сяйва, не було синя. Здавалося, тонкий, невиразний для очей попіл розсипався зверху над землею або ніби найтонша і густа сітка повисла в повітрі. А там, десь по боках, у верхніх шарах відчувається осяяна повітряна далечінь, яка простягається в нашу темряву, зливаючи тіні, позбавляючи темряву її форми та густоти. І над усією збентеженою природою дивовижною панорамою біжать хмари, а серед них відбувається захоплююча боротьба… Кругле, темне, вороже тіло, мов павук, вп'ялося в яскраве сонце, і вони мчать разом у захмарній висоті. Якесь сяйво, що ллється мінливими переливами через темний щит, надає видовищу рух і життя, а хмари ще посилюють ілюзію своїм тривожним безшумним бігом».
затемнення місячні не представляють для сучасних астрономів того виняткового інтересу, який пов'язаний із сонячними. Наші предки бачили у затемненнях Місяця зручні випадки переконатися у кулястій формі Землі. Повчально нагадати про ту роль, яку зіграв цей доказ в історії навколосвітнього плавання Магеллана. Коли після втомливої довгої подорожі пустельними водами Тихого океану матроси прийшли у відчай, вирішивши, що вони безповоротно пішли від твердої землі у водний простір, якому не буде кінця, один Магеллан не втрачав мужності. «Хоча церква постійно твердила на підставі священного писання, що Земля – велика рівнина, оточена водами, – розповідає супутник великого мореплавця, – Магеллан черпав твердість у наступному міркуванні: при затемненнях Місяця тінь, що кидається Землею, – кругла, а як бути і предмет, що її кидає…». У старовинних книгах з астрономії ми бачимо навіть малюнки, які пояснюють залежність форми місячної тіні від форми Землі (рис. 57).
Рис. 57. Старовинний малюнок, який пояснює думку, що у вигляді земної тіні на диску Місяця можна будувати висновки про формі Землі
Тепер ми таких доказів вже не потребуємо. Зате місячні затемнення дозволяють судити про будову верхніх шарів. земний атмосфери за яскравістю та забарвленням Місяця. Як відомо, Місяць не безслідно зникає в земній тіні, а продовжує бути видимим у сонячних променях, що загинаються всередину тіньового конуса. Сила освітлення Місяця у ці моменти та його колірні відтінки становлять для астрономії великий інтерес і перебувають, як встановлено, у несподіваному зв'язку з числом сонячних плям. Крім того, останнім часом користуються явищами місячних затемнень, щоб вимірювати швидкість остигання місячного ґрунту, коли вона втрачає сонячне тепло (ми ще повернемося до цього далі).
Чому затемнення повторюються через 18 років?Задовго до нашої ери вавилонські спостерігачі неба помітили, що ряд затемнень – і сонячних, і місячних – повторюється кожні 18 років та 10 днів. Цей період називали «саросом». Користуючись ним, давні пророкували настання затемнень, але вони не знали, чим обумовлюється така правильна періодичність і чому «сарос» має саме таку, а не іншу тривалість. Обґрунтування періодичності затемнень було знайдено набагато пізніше, внаслідок ретельного вивчення руху Місяця.
Чому дорівнює час навернення Місяця по її орбіті? Відповідь це запитання може бути різний залежно від цього, коли вважати закінченим оборот Місяця навколо Землі. Астрономи розрізняють п'ять пологів місяців, з яких нас цікавлять зараз лише два:
1. Так званий «синодичний» місяць, тобто проміжок часу, протягом якого Місяць здійснює за своєю орбітою повний обіг, якщо стежити за цим рухом із Сонця. Це період часу, що протікає між двома однаковими фазами Місяця, наприклад, від молодика до молодика. Він дорівнює 29,5306 діб.
2. Так званий драконічний місяць, тобто проміжок, після якого Місяць повертається до того ж «вузла» своєї орбіти ( вузол - Перетин місячної орбіти з площиною земної орбіти). Тривалість такого місяця – 27,2122 доби.
Затемнення, як легко збагнути, відбуваються тільки в моменти, коли Місяць у фазі повного місяця або молодика буває в одному зі своїх вузлів: тоді його центр знаходиться на одній прямій з центрами Землі та Сонця. Очевидно, що якщо сьогодні сталося затемнення, воно має наступити знову через такий проміжок часу, який укладає ціла кількість синодичних і драконічних місяців : тоді повторяться умови, за яких бувають затемнення.
Як знаходити такі проміжки часу? Для цього треба вирішити рівняння
де хі у –цілі числа. Подавши його у вигляді пропорції
бачимо, що найменші точні розв'язки цього рівняння такі:
х = 272122………. у = 295306.
Виходить величезний, у десятки тисячоліть, період часу, практично марний. Стародавні астрономи задовольнялися рішенням наближеним . Найбільш зручний засіб для відшукання наближень у подібних випадках дають безперервні дроби. Розгорнемо дріб
у безперервну. Виконується це так. Виключивши ціле число, маємо
В останньому дробі ділимо чисельник і знаменник на чисельник:
Чисельник і знаменник дробу
ділимо на чисельник і так чинимо надалі. Отримуємо зрештою
З цього дробу, беручи перші його ланки і відкидаючи інші, отримуємо такі послідовні наближення:
П'ятий дріб у цьому ряду дає достатню точність. Якщо зупинитися на ній, тобто прийняти х = 223, а у = 242, то період повторюваності затемнень вийде рівним 223 синодичним місяцям, або 242 драконічним.
Це становить 6585 1/3 діб, тобто 18 років 11,3 діб (або 10,3 діб).
Таке походження сароса. Знаючи, звідки він стався, ми можемо усвідомити і в тому, наскільки точно можна з його допомогою передбачати затемнення. Ми, що, вважаючи сарос рівним 18 років 10 діб, відкидають 0,3 діб. Це має позначитися на тому, що затемнення, передбачені за таким укороченим періодом, будуть наступати в інший годинникдня, ніж у попередній раз (приблизно на 8 годин пізніше), і тільки при користуванні періодом, що дорівнює потрійному точному саросу, затемнення будуть повторюватися майже в ті самі моменти дня. Крім того, сарос не враховує змін відстані Місяця від Землі та Землі від Сонця, змін, що мають свою періодичність; від цих відстаней залежить, чи буде сонячне затемнення повним чи ні. Тому сарос дає можливість передбачити лише те, що у певний день має статися затемнення, але чи буде воно повне, приватне чи кільцеподібне, а також чи можна буде його спостерігати у тих самих місцях, як і в попередній раз, затверджувати не можна.
Нарешті, буває так, що незначне приватне затемнення Сонця через 18 років зменшує свою фазу до нуля, тобто не спостерігається зовсім; і, навпаки, іноді стають видимими невеликі приватні затемнення Сонця, що раніше не спостерігалися.
У наші дні астрономи не користуються саросом. Примхливі рухи земного супутника вивчені так добре, що затемнення передраховуються зараз із точністю до секунди. Якби передбачене затемнення не відбулося, сучасні вчені готові були б допустити все, що завгодно, тільки не помилковість розрахунків. Це вдало помічено у Жюля Верна, який у романі «Країна хутра» розповідає про астроном, що вирушив у полярну подорож для спостереження сонячного затемнення. Попри передбачення, воно не відбулося. Який висновок зробив з цього астроном? Він оголосив оточуючим, що крижане поле, на якому вони знаходяться, є не материк, а плавуча крижина, винесена морською течієюза смугу затемнення. Твердження це незабаром виправдалося. Ось приклад глибокої віри у силу науки!
Чи можливо?Очевидці розповідають, що під час місячного затемнення їм траплялося спостерігати з одного боку неба біля горизонту диск Сонця і водночас з іншого боку – затемнений диск Місяця.
Спостерігалися подібні явища й у 1936 р. – у день приватного місячного затемнення 4 липня. «4 липня ввечері о 20 год. 31 хв. зійшов Місяць, а о 20 год. 46 хв. сідало Сонце, і в момент сходу Місяця відбулося місячне затемнення, хоча Місяць і Сонце було видно одночасно над горизонтом. Я дуже здивувався цьому, тому що промені світла поширюються прямолінійно», – писав мені один із читачів цієї книги.
Картина справді загадкова: хоча, попри переконання чеховської дівчини, не можна крізь закопчене скло «побачити лінію, що з'єднує центр Сонця і Місяця», але подумки провести її повз Землю за такого розташування цілком можливо. Чи може наступити затемнення, якщо Земля не заступає Місяця від Сонця? Чи можна вірити в свідчення очевидця?
Насправді, в такому спостереженні немає нічого неймовірного. Те, що Сонце та затемнений Місяць видно на небі одночасно, обумовлено викривленням променів світла у земній атмосфері. Завдяки такому викривленню, що називається «атмосферною рефракцією», кожне світило здається нам вище свого істинного становища (стор. 48, рис. 15). Коли бачимо Сонце чи Місяць поблизу самого горизонту, вони геометрично перебувають нижче горизонту. Нічого тому немає неможливого в тому, що диск Сонця і затемнений Місяць видно обидва над горизонтом в один час.
«Зазвичай, – каже з цього приводу Фламмаріон, – вказують на затемнення 1666, 1668 та 1750 рр., коли ця дивна особливість виявилася найрізче. Однак немає потреби забиратися так далеко. 15 лютого 1877 р. Місяць сходив у Парижі о 5 год. 29 хв. Сонце ж закочувалося о 5 год. 39 хв., а, тим часом, повне затемнення вже почалося. 4 грудня 1880 р. відбулося повне місячне затемнення в Парижі: у цей день Місяць зійшов о 4 годині, а Сонце закотилося о 4 годині 2 хв., і це було майже в середині затемнення, що тривало від 3 год. 3 хв. до 4 год. 33 хв. Якщо це не спостерігається набагато частіше, то лише за нестачею спостерігачів. Щоб бачити Місяць у повному затемненні до заходу Сонця або після його сходу, треба лише вибрати таке місце на Землі, щоб Місяць знаходився на горизонті біля середини затемнення».
Що не всім відомо про затемнення1. Скільки часу можуть тривати сонячні та скільки місячні затемнення?
2. Скільки всіх затемнень може статися протягом одного року?
3. Чи бувають роки без сонячних затемнень? А без місячних?
4. Коли буде найближче повне сонячне затемнення, видиме у Росії?
5. З якого боку при затемненні насувається на Сонце чорний диск Місяця – праворуч чи ліворуч?
6. На якому краї починається затемнення Місяця – правому чи лівому?
7. Чому плями світла у тіні листя мають під час сонячного затемнення форму серпів (рис. 58)?
8. Яка різниця між формою сонячного серпу під час затемнення та формою звичайного місячного серпу?
9. Чому на сонячне затемнення дивляться через закопчене скло?
1. Найбільша тривалість повної фази сонячного затемнення 7 3 / 4 м. (на екваторі; у ви ших широтах – менше). Все ж таки фази затемнення можуть захопити до 3? ч. (на екваторі).
Тривалість усіх фаз місячного затемнення - До 4 год.; час повного потемніння Місяця триває трохи більше 1 год. 50 м.
2. Число всіх затемнень протягом року – і сонячних та місячних – не може бути більше 7 і менше 2. (У 1935 р. налічувалося 7 затемнень: 5 сонячних та 2 місячних.)
Рис. 58. Плями світла в тіні листя дерева під час приватної фази затемнення мають серпоподібну форму.
3. Без сонячних затемнень не минає жодного року: щороку трапляється не менше 2 сонячних затемнень. Роки без місячних затемнень бувають досить часто, приблизно кожні 5 років.
4. Найближче повне сонячне затемнення, видиме у Росії, відбудеться 1 серпня 2008 р. Смуга повного затемнення пройде через Гренландію, Арктику, Східний Сибір, Китай.
5. У північній півкулі Землі диск Місяця насувається на Сонце з прав а н а л е в о. Першого дотику Місяця з Сонцем слід завжди чекати правою сторони. У південній півкулі – з лівий (Рис. 59).
Рис. 59. Чому для спостерігача у північній півкулі Землі диск Місяця під час затемнення насувається на Сонце справа, а для спостерігача у південній півкулі – ліворуч?
6. У північній півкулі Місяць вступає у земну тінь своїм лівим краєм, у південному – правим.
7. Плями світла в тіні листя є не що інше, як зображення Сонця. Під час затемнення Сонце має вигляд серпа і такий самий вид повинні мати його зображення в тіні листя (рис. 58).
8. Місячний серп обмежений зовні півколом, зсередини – напівеліпсом. Сонячний серп обмежений двома дугами кола одного радіусу (див. стор. 59, «Загадки місячних фаз»).
9. На Сонце, хоча б і частково заслонене Місяцем, не можна дивитися незахищеними очима. Сонячні промені обпалюють найбільш чутливу частину сітчастої оболонки ока, помітно знижуючи гостроту зору тривалий час, котрий іноді протягом усього життя.
Ще на початку ХІІІ ст. новгородський літописець зазначив: «Від цього ж знамення у Великому Новгороді ледь хтось від людини бачити втратив». Уникнути опіку, однак, легко, якщо запастись густо закопченим склом. Закоптити його треба на свічці так густо, щоб диск Сонця здавався через таке скло різко окресленим кружком , без променів та ореолу; для зручності закопчену сторону покривають іншим, чистим склом і обклеюють по краях папером. Так як не можна заздалегідь передбачати, якими будуть умови видимості Сонця в години затемнення, то корисно заготовити кілька стекол з різною густотою затемнення.
Можна користуватися також і кольоровим склом, якщо скласти разом два стекла різних кольорів (бажано «додаткових»). Прості темні окуляри-консерви недостатні для цієї мети.
Яка погода на Місяці?Власне, на Місяці немає жодної погоди, якщо це слово розуміти у звичайному розумінні. Яка може бути погода там, де немає атмосфери, хмар, водяної пари, опадів, вітер? Єдине, що може бути мова, – це температура грунту.
Отже, наскільки нагрітий ґрунт Місяця? Астрономи мають у своєму розпорядженні прилад, що дає можливість вимірювати температуру не тільки далеких світил, але і окремих їх ділянок. Пристрій приладу заснований на явищі термоелектрики: у провіднику, спаяному з двох різнорідних металів, пробігає електричний струмколи один спай тепліший за інший; сила струму залежить від різниці температур і дозволяє виміряти кількість поглиненої теплоти.
Чутливість приладу вражаюча. При мікроскопічних розмірах (відповідальна частина приладу не більше 0,2 мм і важить 0,1 мг) він відгукується навіть на гріючу дію зірок 13-ї величини, що підвищує температуру на десятимільйонні частки градуса . Ці зірки не видно без телескопа; вони світять у 600 разів слабше, ніж зірки, що знаходяться на межі видимості простим оком. Вловити таку мізерну кількість тепла – все одно, що виявити теплоту свічки з відстані кількох кілометрів.
Маючи в своєму розпорядженні таким майже чудовим вимірювальним приладом, астрономи вводили його в окремі ділянки телескопічного зображення Місяця, вимірювали одержуване ним тепло і на цій підставі оцінювали температуру різних частин Місяця (з точністю до 10 °). Ось результати (рис. 60): у центрі диска повного Місяця температура вище 100 °; вилита тут на місячний ґрунт вода скипала б навіть під нормальним тиском. «На Місяці нам не довелося б готувати собі обід на плиті, – пише один астроном, – її роль могла б виконати будь-яка найближча скеля». Починаючи від центру диска, температура поступово зменшується на всі боки, але ще в 2700 км від центральної точки вона не нижче 80 °. Потім падіння температури йде швидше, і поблизу краю освітленого диска панує мороз -50°. Ще холодніше на темному, відвернутому від Сонця боці Місяця, де мороз сягає -170°.
Рис. 60. Температура на Місяці досягає в центрі видимого диска в місяць +125 °C і швидко падає до країв до -50 ° і нижче
Раніше було згадано, що під час затемнень, коли місячна куля занурюється в земну тінь, ґрунт Місяця, позбавлений сонячного світла, швидко охолоджується. Було виміряно, наскільки велике це остигання: в одному випадку встановлено падіння температури під час затемнення з +125 до -115 °, тобто майже на 240 ° протягом яких-небудь I 1 / -2 годин. Тим часом, на Землі, за подібних умов, тобто при сонячному затемненні, відзначається зниження температури всього на два, багато - на три градуси. Цю відмінність треба віднести за рахунок земної атмосфери, порівняно прозорої для видимих променів Сонця та затримуючої невидимі «теплові» промені нагрітого ґрунту.
Те, що ґрунт Місяця так швидко втрачає накопичене нею тепло, вказує одночасно і на малу теплоємність і на погану теплопровідність місячного ґрунту, внаслідок чого при її нагріванні встигає накопичитися лише невеликий запас теплоти.
Місяць – найближче до Землі небесне тіло, його єдиний природний супутник. Перебуваючи з відривом близько 380 тис. км від Землі, Місяць звертається навколо неї у тому напрямі, у якому Земля обертається навколо своєї осі. Кожної доби вона переміщається щодо зірок приблизно на 13°, здійснюючи повний оборот за 27,3 діб. Цей проміжок часу - період обігу Місяця навколо Землі в системі відліку, пов'язаної із зірками, - називається зоряним або сидеричним (від латів. sidus - зірка) місяцем.
Власного світіння Місяць не має, а Сонце висвітлює лише половину місячної кулі. Тому в міру її руху орбітою навколо Землі відбувається зміна виду Місяця - зміна місячних фаз. В який час доби Місяць буває над горизонтом, яким ми бачимо звернене до Землі півкуля Місяця - повністю освітленим або частково освітленим - все це залежить від положення Місяця на орбіті.
Якщо вона розташована так, що звернена до Землі своєю темною, неосвітленою стороною (положення 1), то ми не можемо бачити Місяць, але знаємо, що вона знаходиться на небі поряд із Сонцем. Ця фаза Місяця називається молодим місяцем. Рухаючись по орбіті навколо Землі, Місяць приблизно через три доби прийде в положення 2. У цей час її можна буде бачити вечорами неподалік заходу Сонця у вигляді вузького серпа, зверненого опуклістю вправо. При цьому нерідко буває видно й решту Місяця, який світиться значно слабше, так званим попелястим світлом. Це наша планета, відбиваючи сонячні промені, висвітлює нічний бік свого супутника.
Щодня серп Місяця збільшується по ширині, і його кутова відстань від Сонця зростає. Через тиждень після молодика ми бачимо половину освітленої півкулі Місяця – настає фаза, звана першою чвертю. Надалі частка освітленої півкулі Місяця, видима із Землі, продовжує збільшуватися доти, доки не настане повний місяць. У цій фазі Місяць знаходиться на небі осторонь, протилежній Сонцю, і видно над горизонтом усю ніч – від його заходу до сходу сонця. Після повного місяця Місяць починає зменшуватися. Скорочується та її кутова відстань від Сонця. Спочатку на правому краї місячного диска з'являється невелика шкода, яка має форму серпу. Поступово ця шкода зростає (положення 6), а через тиждень після повні настає фаза останньої чверті. У цій фазі, як і в першій чверті, ми знову бачимо половину освітленої півкулі Місяця, але тепер уже іншу, яка в першій чверті була неосвітленою. Місяць сходить пізно і видно в цій фазі вранці. Надалі серп, звернений тепер опуклістю вліво, стає дедалі вужчим (становище 8), поступово зближуючись із Сонцем. Зрештою він ховається в променях Вранішнього Сонця - знову настає молодик.
Повний циклзміни місячних фаз становить 29,5 діб. Цей проміжок часу між двома послідовними однаковими фазами називається синодичним місяцем (від грец. synodos – з'єднання). Ще в давнину у багатьох народів місяць, поряд з добою і роком, став однією з основних календарних одиниць. Зрозуміти, чому синодичний місяць довший за сидеричний, неважко, якщо згадати, що Земля рухається навколо Сонця. Через 27,3 діб Місяць займе на небі колишнє положення щодо зірок і перебуватиме у точці L1. За цей час Земля, переміщуючись на 1 ° на добу, пройде по орбіті дугу 27 ° і опиниться в точці Т1. Місяцю, для того щоб знову опинитися в молодому місяці L2, доведеться пройти по орбіті таку ж дугу (27 °). На це знадобиться трохи більше двох діб, оскільки за добу Місяць зміщується на 13°. З Землі видно лише один бік Місяця, однак це не означає, що він не обертається навколо своєї осі. Проведемо досвід із глобусом Місяця, переміщуючи його навколо глобуса Землі так, щоб до нього завжди була звернена одна сторона місячного глобуса. Цього можна досягти лише в тому випадку, якщо ми його повертатимемо по відношенню до всіх інших предметів, що знаходяться в класі.
Повний оборот глобуса Місяця навколо осі завершиться одночасно з тим, як завершиться один оберт навколо глобуса Землі. Це доводить, що період обертання Місяця навколо своєї осі дорівнює сидеричному періоду його обертання навколо Землі – 27,3 діб. Якби площина орбіти, за якою Місяць рухається навколо Землі, збігалася з площиною орбіти, за якою Земля звертається навколо Сонця, то щомісяця в момент молодика відбувалося б сонячне затемнення, а в момент повного місяця - місячне. Цього не буває тому, що площина місячної орбіти нахилена до площини Землі під кутом близько 5°. Саме тому, тінь Місяця в молодик може пройти вище Землі, а в місяць Місяць може пройти нижче земної тіні. У цей час становище орбіти Місяця таке, що вона перетинає площину орбіти Землі у фазах першої та останньої чверті. У яких випадках затемнення Сонця і Місяця можуть статися? Ви вже знаєте, що напрямок осі обертання Землі в просторі залишається при русі нашої планети навколо Сонця незмінним.
Майже не змінюється протягом року і положення поверхні місячної орбіти. Розглянемо, як це вплине на можливість настання затемнень. За три місяці Земля пройде чверть свого шляху навколо Сонця і займе становище. Тепер площину місячної орбіти буде так, що лінія її перетину з площиною земної орбіти спрямовано Сонце. Тому Місяць перетинатиме площину орбіти Землі (або перебуватиме біля неї) в молодик і повний місяць. Інакше кажучи, рухаючись небом, Місяць приходить у ту точку екліптики, де в цей момент знаходиться Сонце, і загороджує його від нас. Якщо Сонце повністю закрите Місяцем, затемнення називається повним. Якщо ж станеться так, що вона закриє лише частину Сонця, то затемнення буде приватним. Коли Місяць перетинає екліптику в точці, діаметрально протилежній Сонцю, вона сама повністю або частково ховається у тіні Землі.
Місячні затемнення, як і сонячні, можуть бути повними або приватними. Умови, сприятливі настання затемнень, зберігаються приблизно протягом місяця. За цей час може статися принаймні одне сонячне затемнення або два сонячні та одне місячне. Наступне необхідне наступу затемнень розташування місячної орбіти повториться знову лише приблизно через півроку (177 - 178 діб), коли Земля пройде половину свого шляху навколо Сонця. Протягом року на Землі зазвичай відбувається два-три сонячні затемнення та одне-два місячні. Максимальна кількість затемнень за рік – сім. Місячні затемнення, хоч і відбуваються рідше за сонячні, але видно частіше. Місяць, що потрапив при затемненні в земну тінь, видно на всій півкулі Землі, де вона в цей час знаходиться над горизонтом.
Занурюючись у земну тінь, Місяць набуває червоне забарвлення різних відтінків. Колір залежить від стану земної атмосфери, яка, заломлюючи промені Сонця і розсіюючи їх, все ж таки пропускає червоні промені всередину конуса тіні. Кілька годин витрачає Місяць, щоб перетнути тінь Землі. Повна фаза затемнення триває близько півтори години. Повне затемнення Сонця можна спостерігати лише там, де Землю падає невелике за розмірами (діаметром трохи більше 270 км) пляма місячної тіні. Тінь Місяця зі швидкістю приблизно 1 км/с рухається земною поверхнею із заходу Схід, у кожному пункті Землі повне затемнення триває лише кілька хвилин (на екваторі максимальна тривалість становить 7 хв 40 з). Шлях, що проходить тінь Місяця, називається смугою повного сонячного затемнення.
У різні роки місячна тінь пробігає по різних районах земної кулі, тому повні сонячні затемнення видно рідше за місячні. Так, наприклад, на околицях Москви востаннє затемнення було 19 серпня 1887 р., а наступного разу відбудеться лише 16 вересня 2126 р. Півмісяця Місяця має діаметр значно більше тіні - близько 6000 км. Там, куди потрапила півтінь Місяця, відбувається приватне затемнення Сонця. Їх можна бачити кожні два-три роки. Через кожні 6585,3 діб (18 років 11 діб 8 годин) затемнення повторюються в колишньому порядку. Такий проміжок часу, протягом якого площина місячної орбіти робить повний обіг у просторі. Знання закономірностей руху Місяця та Землі дозволяє вченим з високим ступенемточності на сотні років уперед обчислювати моменти настання затемнень і знати, де на земній кулі вони будуть видні. Відомості про затемнення на найближчий рік та умови їх видимості містяться в «Астрономічному календарі», а тут на більш тривалий період. Маючи в своєму розпорядженні необхідні дані про майбутні затемнення, вчені отримують можливість організувати експедиції в смугу повного сонячного затемнення. У момент повної фази можна спостерігати зовнішні, найбільш розріджені шари атмосфери Сонця – сонячну корону, яка у звичайних умовах не видно. У минулому багато важливих відомостей про природу Сонця було отримано саме під час повних затемнень.
Як відомо, Місяць не випромінює світло, а лише відбиває його. І тому на небі завжди видно лише той її бік, який освітлений Сонцем. Цю сторону називають денною. Переміщаючись небом заходу на схід, Місяць протягом місяця наздоганяє і переганяє Сонце. Відбувається зміна взаємного розташування Місяця, Землі та Сонця. У цьому сонячні промені змінюють кут падіння на місячну поверхню і тому видима із Землі частина Місяця видозмінюється. Рух Місяця по небу прийнято ділити на фази, безпосередньо пов'язані з її видозміною: молодик, молодий місяць, перша чверть, повний місяць і остання чверть.
Спостереження Місяця
Місяць – небесне тіло сферичної форми. Саме тому при її частковому освітленні сонячним світлом збоку виникає видимість серпу. До речі, по освітленому боці Місяця завжди можна визначити, в якому боці знаходиться Сонце, навіть якщо воно приховано за обрієм.
Тривалість повної зміни всіх місячних фаз прийнято називати синодичним місяцем і становить вона від 29,25 до 29,83 земної сонячної доби. Тривалість синодичного місяця варіюється через еліптичність форми місячної орбіти.
У молодик диска Місяця на нічному небі не видно абсолютно, оскільки він у цей час розташований максимально близько до Сонця і при цьому звернений до Землі нічною стороною.
Далі йде фаза молодого місяця. У цей період часу Місяць вперше за синодичний місяць стає видно на нічному небі у вигляді вузького серпа і спостерігати його можна в сутінках за кілька хвилин до заходу.
Далі йде перша чверть. Це фаза, за якої освітлена рівно половина видимої її частини, як і в останній чверті. Різниця полягає лише в тому, що у першій чверті частка освітленої частини у цей момент збільшується.
Повний місяць - це фаза, при якій місячний диск видно чітко і повністю. Під час повні протягом кількох годин можна спостерігати так званий ефект протистояння, при якому помітно зростає яскравість місячного диска, при цьому розмір залишається незмінним. Це пояснюється досить просто: для земного спостерігача у цей час зникають усі тіні на поверхні Місяця.
Виділяють ще фази зростаючого, спадного і старого місяця. Всі вони характеризуються дуже вузьким серпом Місяця типового для цих фаз сірувато-попелястого кольору.
З усього перерахованого вище можна зробити висновок, що, по суті, Місяць нічого не заступає. Просто змінюється кут її освітленості сонячним промінням.
Джерела:
- Ритуали на повний місяць і місяць, що росте.
Всім відомо, що успіх того чи іншого підприємства залежить не тільки від наявності всіх необхідних умов та психологічного налаштування людей, які готові взятися за справу. Успіх також залежить від правильності обраного моменту реалізації справи. Давні завжди орієнтувалися на становище небесних тіл, перш ніж приступали до будь-якої справи. Особливо вони звертали увагу на фазу Місяця.
Вам знадобиться
- - астрологічні журнали та сайти;
- - Спостереження за Місяцем.
Інструкція
Загляньте в . Це буде найнадійнішим способом визначення фази Місяця. Зазвичай такі календарі можна знайти на спеціальних сайтах або новинах (дивіться розділ «Погода»). Також можуть допомогти різноманітні видання для садівників. Місяць допомагає садівникам вибрати правильний день для посадки квітів, овочів чи дерев. Вважається, що й дерева найкраще на Місяць, бо так вони швидше виростуть.
Використовуйте знайомий усім з дитинства спосіб. Визначте фазу Місяця методом пальця. "Підставте" вказівний палець до півмісяця. Якщо отримана фігура утворює літеру «Р» (у ролі «дужки» півмісяць), значить, Місяць росте. Якщо ж півмісяць розгорнуть в інший бік і нагадує літеру «С», значить, Місяць зменшується. півмісяць.
Не починайте нових справ на спадний Місяць. Положення нічного світила впливає на повсякденні заняття будь-якої людини набагато більше, ніж становище Сонця. Щоразу, коли вам належить якесь серйозне підприємство, звертайте увагу на фазу Місяця. Вибирайте момент, коли вона росте. Але в той же час є ситуації, в яких спадаючий Місяць є сприятливим. Краще ростуть «підземні» овочі, також сприятливо дозволяються операції, добре складаються всі домашні відносини.
Аналізуйте сни, які вам знятимуться на стадії, коли Місяць убуває. Можуть снитися речі, які потрібно закінчити. Звертайте увагу такі сновидіння, використовуйте їх як путівник собі. На спадний Місяць часто сняться дуже емоційні, пронизані ліричним настроєм сни. Ця місячна фаза провокує активну роботу нервової системи. Саме в цю половину місяця людині (через почуття та емоції) приходять рішення та відповіді, яких вона не могла знайти раніше, за допомогою розуму.
Відео на тему
Зверніть увагу
Займайтеся оздоровленням організму з огляду на місячні фази. Їх існує 4. Ретельно вивчіть особливості кожної задля досягнення кращого ефекту оздоровлення.
Звертайте увагу на значення місячних днів, кожен із них сприятливий для певного виду діяльності.
Джерела:
- Все про місячний календар
- який місяць росте або спадає
Місяць – природний супутник Землі, радіус якого становить приблизно чверть земного. У темний час доби бачимо її диск, по-різному освітлений невидимим у цей час Сонцем. Ступінь освітленості залежить від взаємного розташування Землі, Місяця та Сонця. Усього розрізняють чотири ступені освітленості, які називаються "фазами".
Цикл місячних фаз повторюється приблизно через 30 днів – точніше, від 29,25 до 29,83 діб. Лінія освітленості - термінатор - у своїй переміщається поверхнею природного супутника Землі плавно, але розрізняти прийнято лише чотири становища, відносячи всі проміжні варіанти однієї з них. Тому вважається, що за кожен цикл змінюються чотири місячні фази, які також називають «четвертями». Визначити, в якій із фаз знаходиться Місяць в даний момент, можна візуально – для цього існують нескладні менімонічні правила.
Кожен новий цикл починається з молодика - у західного краювидимого диска першого дня видно дуже вузький освітлений серп, і з кожної наступної його ширина збільшується. Протягом цієї першої фази циклу, як і в наступній за нею другої, Місяць називають зростаючим. Якщо до видимого серпу умовно намалювати вертикальну лінію, вийде «Р» - перша в «». Коли видимий серп природного супутника зросте до половини диска у найширшій частині, закінчиться перша фаза і почнеться друга – це відбувається приблизно через 7,5 діб. Друга фаза - або друга чверть - триває стільки ж і до її завершення світиться виявляється весь видимий диск супутника Землі. В останній день другої фази настає повний місяць, і природний супутник найбільшою мірою виправдовує «нічного світила».
Наступні дві чверті Місяць називається «убуваючим» або «старіючим». У цей період її область, що світиться, з кожною ніччю все більше нагадує букву «С» - першу в слові «старіюча». Процес відбувається у зворотному порядку – ширина освітленої частини диска зменшується з кожною ніччю, і коли від неї залишиться лише половина, закінчиться третя фаза і почнеться остання. По завершенні четвертої чверті Місяць звернений до Землі своєю неосвітленою стороною.
Відео на тему
Місяць, або місяць, як його називають у простолюді, завжди притягував людину, манив своєю загадковістю, їй та її здатності змінювати розмір та обрис надавали містичного значення. Різні фази Місяця мають значення й у астрології, й у магії, й у релігії, й у науці.
Будучи нічним світилом, фактично Місяць не світить, і це доведено багато століть тому. Те, що людина бачить уночі на небі – це відображення променів сонця від її поверхні. У міру того, як Місяць переміщається в просторі щодо Землі та Сонця, вона змінює своє обрис, проходячи шлях від зростаючої до спадної. Кожною з трьох фаз видимості та світіння Місяця в астрономії та астрології відповідає календарне значення місячного дня. У містиці та магії ці фази мають свої імена, їм відповідають дозволені у той чи інший період обряди та повір'я. Не оминули своєю увагою місячні фази та науковці з різних областей, і всі вони трактували її зміни як ракурс, у якому вона видна із Землі.
Як визначити «вік» місяця
Практично кожну людину зачаровує нічне небо, освітленим Місяцем, і він з цікавістю спостерігає за змінами контурів цього нічного світила, але не всі знають, в якій фазі знаходиться зараз Місяць і навіть уявлення не мають про те, «молодий місяць».Трактувань цьому вислову щодо Місяця можна знайти багато. Але, по суті, воно означає, що нічне світило лише починає виходити через тінь планети Земля, і променям Сонця доступна лише невелика частина його поверхні. У цей період із Землі можна спостерігати лише тонку напівкруглу смужку із загостреними краями, зверненими вліво, у формі півкола від літери Р.
У релігійному понятті молодий місяць символізує початок нового періоду. Фаза молодого місяця, згідно з церковними канонами, найбільш вдала для хрещення, вінчання, постригу в ченці та прийняття обітниць.
У різних астрологічних календарях молодий місяць сприяє зростанню та становленню, і саме в цей період найкраще щось змінювати у своєму житті, наприклад, місце роботи чи проживання. Навіть, проведені у фазу зростаючого Місяця, принесуть найбільшу користь, а насіння рослин, закладені в ґрунт, дадуть дружні сходи, які принесуть великий урожай.
У магії в період зародження місяця та його зростання проводять різні обряди, читають на молодий Місяць змови на приворот і поліпшення фінансового стану, здійснюють інші магічні дії.
Інші значення виразу «молодий місяць»
Великою популярністю Луна, що росте, користується не тільки серед астрологів, у шанувальників чорної або білої магії і служителів релігії, а й у ліричних поетів. Можна знайти безліч прикладів серед творів класиків, де закоханий порівнював себе або предмет своєї пристрасті з молодим місяцем, або де той, хто страждає від нерозділеного кохання, ділився своїми прикростями з Місяцем, що зароджується.У народі цим епітетом нагороджували улюблених дітей, юних обдарувань, на яких покладалися великі надії, так називали надзвичайно красивих юнаків і дівчат.
Джерела:
- Що таке молодий місяць
- Три фази місяця
Послідовна зміна видимого місяцяна небі
Місяць проходить наступні фази освітлення:
- молодик— стан, коли Місяць не видно. Молодий місяць - фаза Місяця, при якій її еліптична довгота така ж, як у Сонця. Таким чином, у цей час Місяць знаходиться між Землею та Сонцем приблизно на одній прямій із ними. Якщо вони знаходяться точно на одній прямій, відбувається сонячне затемнення. Місяць при молодому місяці не видно на нічному небі, оскільки він у цей час дуже близький до Сонця на небесній сфері(не далі 5°) і при цьому повернена до нас нічною стороною. Але іноді її можна побачити на тлі сонячного диска (сонячне затемнення). Крім того, через деякий час (зазвичай близько двох днів) після або до молодика при дуже ясній атмосфері все-таки можна помітити диск Місяця, освітлений відбитим від Землі слабким світлом (попелястий світло Місяця). Інтервал між новолуннями становить середньому 29,530589 діб (синодичний місяць). У молодик починаються єврейський Новий рікта китайський (японський, корейський, в'єтнамський) Новий рік 60-річного циклу.
- молодий місяць— перша поява Місяця на небі після молодика у вигляді вузького серпа.
- перша чверть- Стан, коли освітлена половина Місяця.
- місяць, що прибуває
- повний місяць— стан, коли весь місяць освітлений повністю. Повня - фаза Місяця, при якій різниця екліптичних довгот Сонця і Місяця дорівнює 180 °. Це означає, що площина, проведена через Сонце, Землю та Місяць, перпендикулярна до площини екліптики. Якщо всі три об'єкти знаходяться на одній лінії, відбувається місячне затемнення. Місяць у повні має вигляд правильного диска, що світиться. В астрономії момент повні розраховується з точністю до декількох хвилин; у побуті повним місяцем називають зазвичай період кількох діб, протягом яких Місяць візуально майже не відрізняється від повної. Під час повні протягом декількох годин може відбуватися так званий ефект протистояння, при якому помітно зростає яскравість диска, незважаючи на його незмінні розміри. Ефект пояснюється повним зникненням (для земного спостерігача) тіней на поверхні Місяця у момент протистояння. Максимальний блиск Місяця під час повні становить -12,7m.
- Старий місяць
- остання чверть— стан, коли знову висвітлено половину місяця.
- старий місяць
Щоб відрізнити першу чверть від останньої, спостерігач, що у північній півкулі може використовувати такі мнемонические правила. Якщо місячний серп у небі схожий на літеру «С(d)», то це місяць «Старає» або «Східний», тобто це остання чверть (французькою dernier). Якщо ж він повернутий у зворотний бік, то, подумки приставивши до нього паличку, можна отримати літеру «Р(p)» — місяць «Зростаюча», тобто це перша чверть (французькою premier).
Місяць зазвичай спостерігається ввечері, а старіючий - вранці.
Слід зазначити, що поблизу екватора місяць завжди видно «лежачи на боці», і цей спосіб не підходить визначення фази. У Південній півкулі орієнтація серпа у відповідних фазах протилежна: зростаючий місяць (від молодика до повного місяця) схожий на букву «С» (Crescendo,<), а убывающий (от полнолуния до новолуния) похож на букву «Р» без палочки (Diminuendo, >). Цікаві фактиЗазвичай, на кожен календарний місяць випадає по одному повні, але так як фази Місяця змінюються трохи швидше, ніж 12 разів на рік, іноді трапляються і другі повний місяць за місяць, звані блакитним місяцем.
Місяць рухається навколо Землі у той самий бік, в яку Земля обертається навколо своєї осі. Відображенням цього руху, як знаємо, є видиме переміщення Місяця і натомість зірок назустріч обертанню неба. Щодобово Місяць зміщується на схід щодо зірок приблизно на 13°, а через 27,3 діб повертається до тих самих зірок, описавши на небесній сфері повне коло.
Період обігу Місяця навколо Землі щодо зірок(у інерційної системивідліку) називається зоряним або сидеричним(від лат. sidus – зірка) місяцем. Він становить 27,3 діб.
Видимий рух Місяця супроводжується безперервною зміною її виду - зміною фаз. Відбувається це тому, що Місяць займає різні положення щодо Сонця і Землі, що її висвітлює. Схема, що пояснює зміну фаз Місяця, показано малюнку 20.
Коли Місяць видно нам як вузький серп, решта його диска теж трохи світиться. Це явище називається попелястим світломі пояснюється тим, що Земля висвітлює нічний бік Місяця відбитим сонячним світлом.
Проміжок часу між двома послідовними однаковими фазами Місяця називається синодичним місяцем(Від грец. Synodos - з'єднання); це період навернення Місяця навколо Землі щодо Сонця. Він дорівнює (як показують спостереження) 29,5 діб.
Таким чином, синодичний місяць довший за сидеричний. Це легко зрозуміти, знаючи, що однакові фази Місяця наступають при однакових її положеннях щодо Землі та Сонця. На малюнку 21 взаємне розташування Землі Т і Місяця L відповідає моменту молодого місяця. Місяць L через 27,3 діб, зробивши повний оборот, займе колишнє положення щодо зірок. Земля Т за цей час разом з Місяцем пройде по своїй орбіті щодо Сонця дугу ТТ 1 , рівну майже 27 °, так що кожної доби вона зміщується приблизно на 1 °. Щоб Місяць L 1 зайняв колишнє положення щодо Сонця і Землі Т 1 (прийшов у молодик), знадобиться ще дві доби. Справді, Місяць проходить за добу 360 ° : 27,3 діб = 13 ° / добу, щоб пройти дугу в 27 °, їй необхідно. 27 °: 13 ° / добу = 2 добу. Так і виходить, що синодичний місяць Місяця становить близько 29,5 земної доби.
Ми бачимо завжди лише одну півкулю Місяця. Це іноді сприймається як відсутність її осьового обертання. Насправді це пояснюється рівністю періодів обертання Місяця навколо осі та її навернення навколо Землі.
Перевірте це, обводячи навколо себе предмет і одночасно повертаючи його навколо осі з періодом, що дорівнює періоду обведення.
Обертаючись навколо осі, Місяць поперемінно звертає до Сонця різні свої сторони. Отже, на Місяці відбувається зміна дня і ночі, і сонячна доба дорівнює синодичного періоду (її обороту щодо Сонця). Таким чином, на Місяці тривалість дня дорівнює двом земним тижням і два наші тижні становлять там ніч.
Легко зрозуміти що фази Землі та Місяця взаємно протилежні. Коли Місяць майже повний, Земля з Місяця видно, як вузький серп. На малюнку 42 представлена фотографія неба і місячного горизонту із Землею, яка має лише її освітлена частина - менше півкола.
Вправа 5
1. Серп Місяця увечері звернений опуклістю вправо та близький до горизонту. У якому боці горизонту він?
2. Сьогодні верхня кульмінація Місяця відбулася опівночі. Коли наступить наступна верхня кульмінація Місяця?
3. Через які проміжки часу зірки кульмінують на Місяці?
2. Місячні та сонячні затемнення
Земля і Місяць, освітлені Сонцем (рис. 22), відкидають конуси тіні (що сходяться) і конуси півтіні (що розходяться). Коли Місяць потрапляє в тінь Землі повністю або частково, відбувається повнеабо приватне затемнення Місяця. З Землі воно видно звідусіль, де Місяць над горизонтом. Фаза повного затемнення Місяця продовжується, поки Місяць не почне виходити із земної тіні, і може тривати до 1 год 40 хв. Сонячні промені, переломлюючись в атмосфері Землі, потрапляють у конус земної тіні. При цьому атмосфера сильно поглинає блакитні та сусідні з ними промені (див. рис. 40), а пропускає всередину конуса переважно червоні, які поглинаються слабше. Ось чому Місяць при великій фазі затемнення забарвлюється в червоний колір, а не зникає зовсім. За старих часів затемнення Місяця боялися як страшної ознаки, вважали, що "місяць обливається кров'ю". Місячні затемнення бувають до трьох разів на рік, розділені майже піврічними проміжками, і, звичайно, лише в повний місяць.
Сонячне затемнення як повне видно тільки там, де на Землю падає пляма місячної тіні. Діаметр плями вбирається у 250 км, і тому одночасно повне затемнення Сонця видно лише з малому ділянці Землі. Коли Місяць переміщається своєю орбітою, її тінь рухається Землі із заходу Схід, креслячи послідовно вузьку смугу повного затемнення (рис. 23).
Там, де на Землю падає півтінь Місяця, спостерігається приватне затемнення Сонця(Рис. 24).
Внаслідок невеликої зміни відстаней Землі від Місяця та Сонця видимий кутовий діаметр Місяця буває то трохи більше, то трохи менше сонячного, то дорівнює йому. У першому випадку повне затемнення Сонця триває до 7 хв 40 с, у третьому – лише одну мить, а у другому випадку Місяць взагалі не закриває Сонця повністю, спостерігається кільцеподібне затемнення. Тоді навколо темного диска Місяця видно сяючий обідок сонячного диска.
На основі точного знання законів руху Землі та Місяця обчислені на сотні років уперед моменти затемнень і те, де і як вони будуть видні. Складено карти, на яких показані смуга повного затемнення, лінії (ізофази), де затемнення буде видно в однаковій фазі, і лінії, щодо яких для кожної місцевості можна відрахувати моменти початку, кінця та середини затемнення.
Сонячних затемнень на рік для Землі може бути від двох до п'яти, у разі обов'язково приватних. В середньому в тому самому місці повне сонячне затемнення буває видно надзвичайно рідко - лише одного разу протягом 200-300 років.
Особливий інтерес для науки становлять повні затемнення Сонця, що наводили раніше забобонний страх на неосвічених людей. Такі затемнення вважали ознакою війни, кінця світу.
Астрономи роблять експедиції в смугу повного затемнення, щоб протягом секунд, рідко хвилин повної фази вивчати зовнішні розріджені оболонки Сонця, невидимі безпосередньо поза затемненням. Під час повного сонячного затемнення небо темніє, вздовж горизонту горить заграва кільце - світіння атмосфери, освітленої променями Сонця в місцевостях, де затемнення неповне, навколо чорного сонячного диска простягаються перлинні промені так званої сонячної корони (див. рис. 6).
Якби площина місячної орбіти збігалася з площиною, екліптики, то в кожен молодик відбувався б сонячний, а в кожен повний місяць - місячне затемнення. Але площина місячної орбіти перетинає площину екліптики під кутом 5°9". Тому Місяць зазвичай проходить на північ або південніше площини екліптики, і затемнень не відбувається. Лише протягом двох періодів у році, розділених майже півроком, коли в повні та молоді Місяць знаходиться поблизу екліптики , можливе настання затемнення.
Площина місячної орбіти обертається у просторі (це з видів обурень у русі Місяця, вироблених тяжінням Сонця) * і за 18 років робить повний поворот. Тому періоди можливих затемнень зміщуються за датами року. Вчені давнини помітили періодичність у затемненнях, пов'язану з цим 18-річним періодом, і могли приблизно прогнозувати настання затемнень. Наразі помилки передрахування моментів затемнення становлять менше 1 с.
Відомості про майбутні затемнення та умови їх видимості даються в "Шкільному астрономічному календарі".
Вправа 6
1. Вчора був повний місяць. Чи може бути затемнення Сонця завтра? через тиждень?
2. Післязавтра буде сонячне затемнення. Чи буде сьогодні місячна ніч?
3. Чи можна з Північного полюса Землі спостерігати сонячне затемнення 15 листопада? 15 квітня? Відповідь пояснити.
4. Чи можна з Північного полюса Землі бачити місячні затемнення, що відбуваються у червні та листопаді? Відповідь пояснити.
5. Як відрізнити фазу затемнення Місяця від однієї з її звичайних фаз?
6. Яка тривалість сонячних затемнень на Місяці порівняно з їх тривалістю на Землі?
