I. Фазы Луны

Луна - ближайшее к Земле небесное тело. Если мы понаблюдаем за Луной в мечение месяца, то заметим, что она постепенно меняет свой вид от полного диска до узкого серпа. Луна - не самосветящееся тело, она светит отраженным светом. В зависимости от положения, которое Луна занимает относительно Земли и Солнца, мы видим то полную луну (полнолуние), то половину видимого диска (первая или последняя четверть), то совсем не видим Луну (новолуние). Схема, поясняющая смену лунных фаз

Когда Луна находится между Солнцем и Землей на прямой, соединяющей эти два светила, в этом положении к Земле обращена неосвещенная часть лунной поверхности, и мы ее не видим. Эта фаза - новолуние, или "рождение" Луны. Вовремя еоволуния та часть Луны, которая не освещена прямыми солнечными лучами, все же слегка виднеется на темном фоне неба. Это явление назвали пепельным светом Луны. Правильно объяснил причину этого явления Леонардо да Винчи: пепельный свет дают солнечные лучи, отраженные от Земли, которая в это время обращена к Луне большей частью своего освещенного солнцем полушария.

Через неделю после новолуния терминатор-граница освещенной Солнцем и темной части лунного диска - преобретает для земного наблюдателя вид прямой линии. Освещенная часть Луны называется первой четвертью. Через две недели после новолуния Луна вновь находится на линии, соединяющей Солнце и Землю, но не между ними, а по другую сторону Земли. Натупает полнолуние. Две фазы луна - новолуние и полнолуние - носят общее название - сизый. Через 3 недели после новолуния мы вновь наблюдаем освещенным ровно половину диска Луны. Наблюдаемая фаза - последняя четверть.

II. Синодический и звездный периоды обращения Луны

Промежуток времени между последовательными одинаковыми фазами Луны называется синодическим месяцем (от греч. Synodos - соединение). Это период обращения Луны вокруг Земли относительно солнца. Он равен 29,5 суток.

Период обращения Луны вокруг вокруг Земли относительно звезд называется звездным или сидерическим месяцем (от лат. Sidus - звезда). Он составляет 27,3 суток. Таким образом, синодический месяц длиннее сидерического. Это легко понять, зная, сто одинаковые фазы Луны наступают при одинаковых ее положениях относительно Земли и Солнца.

Рисунок 7 На рис. 2 взаимное расположение Земли Т и Луны L соответствует моменту новолуния. Луна через 27,3 суток, сделав полный оборот, займет прежнее положение относительно звезд. Земля Т за это время вместе с Луной пройдет по своей орбите относительно Солнца дугу ТТ₁, равную почти 27^o, т.к. каждые сутки она смещается примерно на 1^o. Чтобы Луна L₁ заняла прежнее положение относительно Солнца и Земли Т₁ (пришла в новолуние), потребуется еще двое суток. Действительно, Луна проходит за сутки 360^o:27,3 суток=13^o/_суток, чтобы пройти дугу в 27^o, ей необходимо 27^o:12^o/_сут=2 суток. Так получается, что синодический месяц Луны составляет 29,5 земных суток.

Мы видим всегда только одно полушарие Луны. Это иногда воспринимается как отсутствия ее осевого вращения. На самом деле это объясняется равенством периодов вращения Луны вокруг оси и её обращения вокруг Земли.

III. Лунные и Солнечные затмения

С движением Луны вокруг Земли связаны явления, которые долгое время приводили в ужас суеверных людей, - это солнечные затмения. Земля и Луна, будучи непрозрачными телами, отбрасывают тень. Когда при движении вокруг Земли Луна оказывается между Землей и Солнцем, она загораживает Солнце и ее тень падает на поверхность Земли. Этим интересным зрелищем мы обязаны случайному обстоятельству: Луна ровно во столько раз ближе к нам, чем Солнце, во сколько раз лунный поперечник меньше солнечного. По этой причине наблюдаемые угловые размеры дисков Солнца и Луны одинаковы. Оттого-то, во-первых угловые размеры солнечного и лунного дисков одинаковы, во-вторых Луна ближе к нам, чем Солнце, она может полностью Закрыть от нас наше дневное светило и вызвать полное солнечное затмение. Движение солнечного затмения В это время лунная тень захватывает небольшую часть земной поверхности, поэтому полное солнечное затмение можно наблюдать на небольшой территории. Понятно, что оно может быть лишь в новолуние. Вследствие вращения Земли вокруг оси и движения Луны вокруг Земли лунная тень перемещается по поверхности Земли м полное солнечное затмение переходит из одного пункта Земли в другой, задерживаясь в каждом из них не более 7,5 мин.

Но может случиться и так, что Земля окажется между Луной и Солнцем и тогда Луна попадает в тень Земли. В этом случае происходит лунное затмение, которое может быть лишь в полнолуние. Лунное затмение хорошо видно по всей территории Земли, обращенной в это время к Луне, и т.к. диаметр тени Земли на расстоянии Луны в 2,5 раза больше лунного диаметра, то лунное затмение может длиться более трех часов.

В своем движении Луна перемещается из одного созвездия в другое. Это созвездие зодиака. Напрашивается вывод, что плоскости орбит Луны и Земли совпадают, ежемесячно: солнечное - в каждое новолуние, а лунные - в каждое полнолуние. Однако этого не поисходит. В чем тут дело?

Рисунок 4 А дело в том, что плоскость обиты луны не совпадает с плоскостью эклиптики, а наклонена к ней под углом 5^o. Наклон мал, но если учесть, что диск Луны, достаточен, чтобы в полнолунии луна проскользнула под земной тенью, а в новолуние тень Луны прошла мимо Земли над северным или южным полюсом (рис 4).

По этой причине не часто Луна, Земля, Солнце оказываются на одной линии и не часто происходит затмение. Чаще всего бывает в году 4^е затмения: два лунных и два солнечных. Еще до нашей эры было сделано важное открытие: затмения повторяются. Ученые вычислили срок повторяемости. Он равен 6585,3 сут. Это число назвали саросом, что в переводе с египетского означает "повторение".

Солнечная корона Солнечное затмение - великолепное зрелище. Когда Луна закрывает солнечный диск, вокруг замившегося солнца вспыхивает жемчуженно-серебристое сияние и Солнце окаймляется ярким оранжево-красным кольцом с отдельными выступами, наполняющими язычки пламени, так называемой солнечной короной. Это светится солнечная атмосфера.

Лунные затмения продолжаются дольше, поэтому есть возможность рассмотреть окраску земной тени. Дело в том, что часть солнечных лучей, преломившись в земной атмосфере, входит внутрь конуса земной тени, поэтому во время полного лунного затмения тень на Луне имеет красно-бурый оттенок.

IV. Луна естественный спутние Земли

Поэтов всегда очаровывала полная Луна. Вспомните знаменитые пушкинские строки: За хором звезд Луна восходит,Она с безоблачных небесНа долы, на холмы, на лесСияние томное наводит.

Сегодня мы знаем о Луне больше, чем о каком-либо другом космическом теле. Это самое близкое небесное тело, расположенное на среднем расстоянии 384 404,371 км от Земли. Альбедо Луны, или часть падающего на нее солнечного света, который она отражает обратно в космос, составляет только 0,07. Большая часть солнечного света, падающего на безатмосферную Луну, поглощается ее поверхностью. Сила притяжения Земли является причиной синхронного вращения Луна. Диаметр Луны 3 476 км. Масса Луны составляет ¹/₈₁ Массы Земли. На Луне нет атмосферы, нет воды и нет магнитного поля. Яркие звезды видны днем, поэтому космонавты могут ориентироваться по звездам днем и ночью. На протяжении лунного дня, длящегося около двух земных недель, поверхность Луны сильно нагревается, а затем охлаждается в ночное время (+130^oC, -170^oC). Резкие колебания температуры, происходящие на Луне, относятся только к ее поверхности. Уже на глубине в несколько десятков сантиметров температура не меняется в течение суток, т.к. у лунного грунтаплохая теплопроводность.

Даже невооруженных глазом на Луне видны обширные темные участки (моря - 30%) и светлые (материки). Характерная особенностьлунного грунта - кольцевые кратеры. На Луне внутренняя часть кратера ("круглая равнина") лежит ниже окружающей местности. На Земле углубление кратера находятся на вершине горы.

При составлении Лунных карт многие детали лунного рельефа получали собственные имена. Для хребтов употребляли названия земных горных систем, кратерам присваивали имена астрономов, математиков, физиков. На картах Луны появились океан Бурь, Море Дождей, Моря спокойствия и т.д. На невидимом с Земли полушарии Луны преобладают материки. Средний диаметр крупного моря - моря Москвы - достигает 460 км. Обнаружены мореподобные круглые или овальные образования, занимающие пормежуточное место между лунными морями и крупнейшими кратерами. Много на обратной стороне Луны и кратеров. Самым крупным присвоены имена выдающихся ученых - Ломоносов, Джордано Бруно, Циолковский и др.

Первая карта обратной стороны Луны и первый глобус был составлен в XII веке русскими астрономами. В 1959 станция "Луна-3", совершив облет Луны, сфотографировала его обратную сторону. Фотографирование обратной стороны было завершено к 1965 г. Особенно большое значание для понимания природы Луны имела доставка на Землю образцов лунного грунта. Когда американский астронавт Армстронг 20.07.1965 г. впервые ступил на поверхность Луны, он попал в незнакомый, необитаемый мир. Оказалось, что поверхности морей Луны покрыта базальтами или застывшей лавой. Выяснилось, что материковые породы старше морских.

Микрометеориты - маленькие каменные и металлические частицы, которые врезаются в Луну со скорость до 110 000 км/ч, являются причиной эрозии лунной поверхности. Лунный реголит представляет собой рыхлый покров, состоящий из частиц вещества различного размера, включая и мелкую пыль. Лунные породы относятся к древним - их возраст примерно 4 млрд. лет. По составу близки к земным. Данные приборов позволили исследовать внутреннее строение Луны: кора (толщина около 60 км.), мантия (до 1000 км.), ядро (радиус около 750 км.). Еще и сейчас происходят лунотрясения.