Каждое новолуние Луна оказывается примерно между Землёй и Солнцем, а каждое полнолуние — с противоположной стороны. Кажется, солнечное и лунное затмения должны происходить ежемесячно. Но небесная геометрия оставляет между «примерно» и «точно» целых пять градусов.
2. Две плоскости, которые не совпадают
Земля обращается вокруг Солнца в плоскости, называемой эклиптикой. Орбита Луны наклонена к ней примерно на 5 градусов. Угол кажется маленьким, но на расстоянии сотен тысяч километров его достаточно, чтобы Луна в большинстве месяцев прошла выше или ниже нужной линии.
Во время новолуния лунная тень обычно не попадает на Землю. Во время полнолуния сама Луна чаще проходит выше или ниже земной тени.
Если бы орбиты лежали в одной плоскости, затмения действительно происходили бы каждый месяц: солнечное при новолунии и лунное при полнолунии. Наклон превращает их из календарной рутины в редкие события.
3. Узлы и сезоны затмений
Наклонённая лунная орбита дважды пересекает плоскость эклиптики. Эти точки называют узлами. Затмение возможно, когда новолуние или полнолуние происходит достаточно близко к одному из узлов.
Солнце с нашей точки зрения движется по эклиптике, поэтому примерно два раза в год оказывается возле линии лунных узлов. Начинается сезон затмений — период продолжительностью несколько недель, когда геометрия допускает два, а иногда три затмения.
Сами узлы не закреплены навсегда. Их линия медленно поворачивается, совершая цикл примерно за 18,6 года. Поэтому даты сезонов сдвигаются, а похожие затмения возвращаются по сложным периодам, самый известный из которых — сарос, около 18 лет 11 дней.
4. Что говорит наука
Подтверждено точными наблюдениями и расчётами, что наклон лунной орбиты составляет около 5,1 градуса. NASA прямо называет этот наклон причиной отсутствия ежемесячных затмений. Небесная механика позволяет предсказывать события на столетия вперёд.
Для солнечного затмения должны совпасть новолуние и близость к узлу. Луна бросает на Землю узкую область полной тени и более широкую полутень. Поэтому полное солнечное затмение видно лишь из сравнительно узкой полосы.
Для лунного затмения нужно полнолуние возле противоположного узла. Земная тень на расстоянии Луны гораздо шире лунного диска, поэтому событие видно почти со всей ночной половины Земли.
Термин «сезон» здесь не связан с зимой или летом. Это геометрическое окно, которое наступает примерно каждые полгода, но медленно смещается относительно календаря.
5. Почему затмения бывают разными
Даже правильное выравнивание не гарантирует полного солнечного затмения. Орбита Луны вытянута, и её расстояние до Земли меняется. Если Луна находится дальше, её видимый диск меньше солнечного, и вокруг остаётся яркое кольцо — получается кольцеобразное затмение.
Если центры Солнца, Луны и наблюдателя не выстроены идеально, видно частное затмение. Положение наблюдателя на вращающейся Земле тоже важно: полная тень может пройти по океану или льдам.
Лунные затмения делят на полутеневые, частные и полные. В полутени Земля закрывает только часть солнечного диска, поэтому Луна слегка тускнеет. В полной тени она может окраситься в красный цвет из-за света, прошедшего через земную атмосферу.
6. Как увидеть геометрию дома
Возьмите лампу как Солнце, большой мяч как Землю и маленький как Луну. Если двигать маленький мяч строго по плоскости, тени будут повторяться каждый оборот. Наклоните его путь — и большинство раз тень пройдёт выше или ниже большого мяча.
Затмение не может внезапно «отмениться» из-за обычной погрешности прогноза. Современные карты заранее показывают дату, секунды фаз, ширину полосы и направление движения тени.
Для наблюдателя действует простое правило: важна не только фаза Луны, но и её положение относительно узлов. Именно эту невидимую деталь учитывает календарь затмений.
Итак, затмения бывают не каждый месяц потому, что лунная орбита наклонена, а фаза должна совпасть с прохождением возле узла. Редкость затмений — точный результат трёхмерной геометрии.
Подпишитесь, чтобы не пропустить разбор следующего небесного явления.
