Фазы луны. Охарактеризуйте полные, частные и кольцеобразные солнечные затмения

Утреннее небо в первой половине февраля 2018 года очень красивое. Хотя обычно оно довольно темное и беззвездное - в это время года южную сторону неба занимают тусклые весенние созвездия, - сейчас его украшают сразу три планеты - Юпитер, Марс и Сатурн.

Юпитер восходит первым - примерно за 5 часов до восхода Солнца на юго-востоке. Эта планета привлекает к себе внимание сразу, как только появляется на небе. Еще бы - ни одна из звезд не сравнится с Юпитером по яркости! Вплоть до рассвета Юпитер виден не высоко в южной стороне неба.

В первой половине февраля 2018 года Юпитер восходит примерно за 5 часов до восхода Солнца на юго-востоке. Планета образует на небе большой треугольник вместе с яркими звездами Арктур и Спика. Рисунок: Stellarium

Планета Марс восходит также на юго-востоке, но на 2 часа позже Юпитера. Внешне Марс похож на не очень яркую звезду красноватого цвета (блеск планеты составляет 1,1 m). Для того, чтобы найти Марс, нужно хотя бы в общих чертах знать очертания созвездий… или воспользоваться советом, который мы приводим ниже. Кстати, совсем скоро, летом 2018 года, состоится Великое противостояние Марса, и в это время Красная планета будет на нашем небе очень ярка - даже ярче Юпитера!

Наконец, еще через 2 часа после восхода Марса (и примерно за 1,5 часа до восхода Солнца) на небе появляется планета Сатурн - также на юго-востоке. Сатурн сейчас несколько ярче Марса (его блеск равен 0,6 m), но внешне все равно не отличим от яркой звезды.

С началом рассвета все три планеты выстраиваются вдоль одной линии с юго-востока на юг. Марс при этом находится в центре, примерно на полпути между Сатурном и Юпитером .

На утреннем февральском небе 2018 года три планеты, Юпитер, Марс и Сатурн выстроились вдоль одной линии на юге. 11 февраля к ним добавится Луна - тонкий серп укажет на планету Сатурн. Рисунок: Stellarium

Увидеть эти планеты в такой конфигурации можно не только 11 февраля, но и в течение ближайших нескольких недель. Почему же мы обращаем внимание на завтрашнее утро? Потому что утром 11 февраля рядом с Сатурном на небе расположится Луна , которая поможет найти Сатурн, а вместе с ним и Марс (и Юпитер!) на небе.

Сейчас Луна пребывает в стадии убывающего или, как говорят в народе, стареющего месяца. До конца очередного лунного года осталось несколько дней и потому ее серп уже узок. Только представьте себе восход Луны, похожей на букву С на фоне первых лучей утренней зари!

Сатурн вы найдете всего в 4,5° восточнее и ниже Луны. По сути, планета расположится на угловом расстоянии в 9 видимых размеров Луны от нашего спутника. Марс вы найдете в 25° правее Сатурна - планета будет находиться в небе чуть выше над горизонтом, чем Луна. Еще на 17° западнее Марса расположится Юпитер - еще немного выше в небе. Итак, Юпитер вы найдете просто потому, что планета будет ярче других звезд на небе; Сатурн - по Луне. А Марс по месту его расположения между Сатурном и Юпитером.

Марс и Антарес на утреннем небе февраля. Так светила видны на широте Петербурга. Рисунок: Stellarium

Если вы живете на широте Москвы или Санкт-Петербурга, то этих описаний будет для вас вполне достаточно, чтобы легко и просто найти все три планеты. А вот жителям юга России нужно сказать еще кое что. Дело в том, что южнее Марса сейчас располагается одна довольно яркая звезда, блеск которой сравним с блеском Марса, а цвет - такой же красноватый . Это Антарес , главная звезда созвездия Скорпиона. В Москве и Петербурге эта звезда тоже видна, но очень низко над горизонтом, поэтому увидеть ее трудно. А на юге она может вполне сбить с толку начинающего любителя астрономии. Поэтому на всякий случай скажем, что Марс находится в небе выше Антареса!

Наверное вы уже заметили, что с вечернего неба пропала Венера - ярчайшая планета, украшавшая западный небосклон с конца прошлого года. В течение последних недель Венера очень быстро перемещалась на небе навстречу Солнцу, и вот теперь настолько приблизилась к нему, что заходит за горизонт почти одновременно с ним.

Конечно, движение светил на нашем небе является всего лишь проекцией их истинного движения. В действительности Венера, конечно, с Солнцем не сближается; она лишь подходит к той точке своей орбиты, когда находится на одной линии с Солнцем и Землей . Таких точек две. Одна из них, когда Венера находится между Солнцем и Землей, называется нижним соединением . Другая, когда Венера находится по отношению к Земле за Солнцем, называется верхним соединением .

Соединения Венеры. Источник: v-kosmose.com

Что можно сказать о соединениях Венеры?

В момент нижнего соединения Венера находится ближе всего к Земле, а значит, ее видимые, угловые размеры на небе максимальны. В момент верхнего соединения, находясь на противоположной стороне орбиты (по отношению к Земле!), Венера имеет минимальные размеры.

Что более интересно, в моменты соединений Венера и выглядит совершенно по-разному! Вблизи и во время нижнего соединения Венера похожа на очень узкий серп, а в момент верхнего соединения предстает небольшим диском. Фазы Венеры объясняются так же, как и фазы Луны. Мы ведь наблюдаем планету благодаря тому, что она отражает свет Солнца. Но в момент нижнего соединения Венера находится между Землей и Солнцем, а значит, падающий на нее солнечный свет отражается в противоположную от Земли сторону!

Все же небольшая часть света, отраженного Венерой, доходит и до нас. Так происходит потому, что Венера во время нижних соединений проходит, как правило, не строго перед Солнцем, а немного выше или ниже нашей звезды (если смотреть с Земли), то есть под небольшим углом к ней. Соответственно, мы можем увидеть краешек освещенного Солнцем диска Венеры.

Венера 22 марта 2017 года. Угловые размеры планеты близки к максимальным и составляют почти 1 угловую минуту или 1/30 размера Луны на небе. Серп Венеры различим даже в театральный бинокль! Несмотря на малую относительную площадь освещенной поверхности, яркость Венеры на небе по-прежнему велика. Фото: Maximilian Teodorescu

Объяснение этого явления заключается в том, что плоскости орбит Земли и Венеры (вокруг Солнца) немного наклонены по отношению друг к другу. Поэтому прохождение Венеры непосредственно перед Солнцем - такое явление называется транзитом - наблюдается очень редко, в те моменты, когда нижнее соединение Венеры совпадает с пересечением плоскостей орбит Венеры и Земли. Последний раз транзит Венеры наблюдался 6 июня 2012 года, а следующий состоится только 11 декабря 2117 года.

Кажется, что во время обычных соединений Венера находится на небе так близко к Солнцу, что увидеть ее невозможно. Но иногда это не так! В частности, во время предстоящего 25 марта соединения Венера будет отстоять от Солнца почти на 8°! Яркость планеты такова, что ее можно попытаться увидеть непосредственно перед восходом или после захода Солнца! Вообще, эта неделя дает редкий шанс опытным наблюдателям увидеть Венеру и вечером, и утром. Такой период видимости называется двойной видимостью Венеры .

Положение Венеры на небе сразу после захода Солнца вечером 25 марта 2017 года (широта Москвы). Рисунок: Stellarium

Так как после заката Солнца и непосредственно перед восходом Венера будет находиться очень низко над горизонтом, дымка, облака и окрестные дома могут помешать увидеть планету в городе. А вот на открытой местности увидеть Венеру сможет каждый. Вечером планета будет видна в течение примерно 10-15 минут после захода Солнца очень близко от точки захода нашего дневного светила. Утром - в течение 10-15 минут перед восходом Солнца.

Положение Венеры на небе за несколько минут до восхода Солнца утром 26 марта 2017 года. Рисунок: Stellarium

Для поиска планеты на ярком фоне неба можно воспользоваться биноклем или небольшим телескопом. Но следует твердо помнить, что делать это можно только в вечернее время, только после захода Солнца! Если вы не опытный наблюдатель, то утром, во избежание риска «нарваться» на восходящее Солнце, ищите Венеру только невооруженным глазом!

Последовательное изменение видимой луны на небе

Луна проходит следующие фазы освещения :

• новолуние — состояние, когда Луна не видна. Новолуние - фаза Луны, при которой её эклиптическая долгота такая же, как у Солнца. Таким образом, в это время Луна находится между Землёй и Солнцем примерно на одной прямой с ними. Если они находятся точно на одной прямой, происходит солнечное затмение. Луна при новолунии не видна на ночном небе, поскольку она в это время очень близка к Солнцу на небесной сфере (не дальше 5°) и при этом повёрнута к нам ночной стороной. Но иногда её можно увидеть на фоне солнечного диска (солнечное затмение). Кроме того, спустя некоторое время (обычно около двух дней) после или до новолуния при очень ясной атмосфере всё-таки можно заметить диск Луны, освещённый отражённым от Земли слабым светом (пепельный свет Луны). Интервал между новолуниями составляет в среднем 29,530589 суток (синодический месяц). В новолуние начинаются еврейский Новый год и китайский (японский, корейский, вьетнамский) Новый год 60-летнего цикла.
• молодая луна — первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа.
• первая четверть — состояние, когда освещена половина Луны.
• прибывающая луна
• полнолуние — состояние, когда освещена вся Луна целиком. Полнолуние — фаза Луны, при которой разность эклиптических долгот Солнца и Луны равна 180°. Это означает, что плоскость, проведённая через Солнце, Землю и Луну, перпендикулярна плоскости эклиптики. Если все три объекта находятся на одной линии, происходит лунное затмение. Луна в полнолунии имеет вид правильного светящегося диска. В астрономии момент полнолуния рассчитывается с точностью до нескольких минут; в быту полнолунием называют обычно период нескольких суток, в течение которых Луна визуально почти не отличается от полной. Во время полнолуния в течение нескольких часов может происходить так называемый эффект противостояния, при котором заметно возрастает яркость диска, несмотря на его неизменные размеры. Эффект объясняется полным исчезновением (для земного наблюдателя) теней на поверхности Луны в момент противостояния. Максимальный блеск Луны во время полнолуния составляет -12,7m.
• убывающая луна
• последняя четверть — состояние, когда снова освещена половина луны.
• старая луна

Чтобы отличить первую четверть от последней, наблюдатель, находящийся в северном полушарии может использовать следующие мнемонические правила. Если лунный серп в небе похож на букву «С (d)», то это — луна «Стареющая» или "Сходящая", то есть это последняя четверть (по-французски dernier). Если же он повёрнут в обратную сторону, то, мысленно приставив к нему палочку, можно получить букву «Р (p)» — луна «Растущая», то есть это первая четверть (по-французски premier).

Растущий месяц обычно наблюдается вечером, а стареющий — утром.

Следует заметить, что вблизи экватора месяц всегда виден «лежа на боку», и данный способ не подходит для определения фазы. В Южном полушарии ориентация серпа в соответствующих фазах противоположная: растущий месяц (от новолуния до полнолуния) похож на букву «С» (Crescendo, <), а убывающий (от полнолуния до новолуния) похож на букву «Р» без палочки (Diminuendo, >). Интересные факты Обычно, на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуние за месяц, называемые голубой луной.

Т олько что зашло Солнце. На фоне красноватой зари ярко вырисовывается узкий блестящий серп, горбом обращенный в сторону зашедшего Солнца. Недолго приходится им любоваться. Скоро и он опускается вслед за Солнцем под горизонт. При этом говорят: "Родилась новая Луна" . На следующий день при заходе Солнца вы заметите, что серп стал шире, он виден выше над горизонтом и заходит уже не так рано. С каждым днем Луна как бы растет и в то же время отходит от Солнца все дальше и дальше влево. Через неделю Луна оказывается вечером на юге в виде полукруга с выпуклостью вправо. Тогда говорят: "Луна достигла фазы первой четверти".

В следующие дни Луна продолжает расти, становится больше полукруга и отодвигается дальше к востоку, пока еще через неделю не станет полным кругом, т. е. наступит полнолуние. В то время когда Солнце будет уходить под горизонт на западной стороне, с противоположной, восточной стороны начнет подниматься полная Луна. К утру оба светила как бы меняются местами: появление Солнца на востоке застает полную Луну заходящей на западе.

Дальше день за днем Луна всходит все позднее. Она становится все более урезанной, или ущербленной, но уже с правой стороны. Через неделю после полнолуния вы вечером не найдете на небе Луны . Она только около полуночи показывается на востоке из-за горизонта и опять в виде половины круга, но горбом направлена теперь влево. Это - последняя четверть. Утром можно увидеть с южной стороны полукруг Луны , обращенный горбом к восходящему Солнцу. Через несколько дней, только перед восходом Солнца, появляется из-за горизонта на востоке узкий серп Луны . А еще через неделю, после последней четверти, Луна совсем перестает быть видимой - наступает новолуние; потом она появится опять с левой стороны от Солнца: вечером на западе и горбом уже опять вправо.

Так изменяется вид Луны на небе каждые четыре недели, точнее - за период 29.5 суток . Это лунный, или синодический, месяц. Он послужил основой для составления календаря еще в древние времена. Такой лунный календарь сохранился у некоторых восточных народов и до настоящего времени.

Сделайте вечером в комнате такой опыт : возьмите мяч и лампу. Пусть мяч изображает Луну, ваша голова - Землю, а лампа, поставленная поодаль, - Солнце. Держите мяч в вытянутой руке, двигайте его вокруг себя и смотрите, как будет видна вам освещенная часть мяча. Так же будет видна Луна с Земли, вокруг которой Луна обращается.

Во время новолуния Луна находится между Землей и Солнцем и обращена к Земле неосвещенной стороной. В первую четверть, т. е. через четверть оборота Луны , к Земле обращена половина ее освещенной стороны. В полнолуние Луна находится в противоположной Солнцу стороне, а к Земле обращена вся освещенная сторона Луны , и мы видим ее полным кругом. В последнюю четверть снова мы видим с Земли половину освещенной стороны Луны . Теперь понятно, почему выпуклая сторона серпа Луны всегда обращена к Солнцу.

В ближайшие вечера после новолуния можно наблюдать, кроме яркого серпа, и не освещенную Солнцем, но слабо видимую часть Луны . Такое вление называют пепельным светом. Это - ночная поверхность Луны , освещаемая только отраженными от Земли солнечными лучами.

Таким образом, изменение фаз Луны объясняется двумя причинами: во-первых , Луна - темный, непрозрачный шар, освещаемый Солнцем, и, во-вторых , Луна обращается вокруг Земли.

Время обращения Луны вокруг Земли называется звездным месяцем и составляет 27.3 суток, т. е. меньше 29.5 суток, в течение которых происходит смена фаз Луны . Причиной этого является движение самой Земли.

Обращаясь вокруг Солнца, Земля увлекает за собой и свой спутник - Луну.

Пусть Луна будет в положении новолуния. Пока она сделает полный оборот за 27.3 суток, Земля вместе с Луной займет в это время иное положение по отношению к Солнцу: Луна еще не окажется между Землей и Солнцем. Для того чтобы наступило следующее новолуние, Луне надо продвинуться еще дальше и сделать больше полного оборота. На это ей требуется несколько больше двух суток. Вот причина различия между длительностью синодического и звездного (сидерического) месяцев.

В новолуние, когда Луна оказывается между Землей и Солнцем, она может закрыть его от нас, и тогда наступит солнечное затмение. В полнолуние Луна, находясь по другую сторону от Земли, может попасть в тень, отбрасываемую Землей, тогда произойдет лунное затмение. Затмения не происходят каждый месяц потому, что Луна обращается вокруг Земли в плоскости, не совпадающей с той плоскостью, в которой Земля обращается вокруг Солнца.