Почему Луна иногда краснеет во время полного лунного затмения?

Красный оттенок («кровавая Луна») даёт рэлеевское рассеяние в атмосфере Земли: синие лучи рассеиваются сильнее, красные преломляются в конус умбры и слабо освещают Луну. На схеме цвета условные, рассеяние в атмосфере не считается.

Если Солнце намного больше Земли, как Земля отбрасывает тёмную тень до Луны?

Тень — длинный сужающийся конус. Солнце велико, но далеко, поэтому у Земли конус ещё широк. На расстоянии Луны поперечник умбры примерно втрое больше лунного диска, так что Луна может целиком войти в полную тень.

Почему лунного затмения нет каждое полнолуние?

Орбита Луны наклонена примерно на 5° к плоскости орбиты Земли (эклиптике). В большинство полнолуний Луна проходит севернее или южнее земной тени. Затмение бывает только вблизи сизигии — почти точного выстраивания Солнце–Земля–Луна, обычно 2–4 раза в год.

Чем полутеневое затмение отличается от частного?

При частном часть Луны входит в тёмную умбру — на диске виден резкий «укус». При полутеневом Луна проходит только через слабую внешнюю полутень: затемнение слабое и часто почти незаметно невооружённым глазом, потому что часть солнечного диска по-прежнему освещает Луну.

Геометрия лунного затмения

Солнце, Земля и Луна: тень Земли на Луне; полное, частное и полутеневое затмения (схема).

О модели

Лунное затмение наступает в полнолуние, когда Луна входит в тень Земли. Тень состоит из полной тени (умбры) и полутени: в умбре солнечный диск полностью закрыт Землёй, в полутени до Луны доходит лишь часть света. Конусы тени строятся по подобию треугольников из радиусов Солнца R_s, Земли R_e и Луны R_m и расстояний Земля–Солнце d_s и Земля–Луна d_m. Длина умбры Земли приближённо L_u ≈ (R_e · d_s) / (R_s − R_e). Орбиты приняты круговыми и лежащими в одной плоскости; наклон орбиты Луны к эклиптике задаётся отдельно — из-за него затмение бывает не каждое полнолуние. На схеме видны полное, частное и полутеневое затмения и кривизна земной тени на лунном диске.

Для кого: 10–11 класс и младшие курсы: лунные затмения, геометрия тени, эклиптика.

Ключевые понятия

лунное затмение
полная тень (умбра)
полутень
теневой конус
эклиптика
сизигия
полнолуние

Как это работает

Лунное затмение происходит в полнолуние, когда Луна входит в тень Земли. Умбра — область, где Солнце полностью скрыто Землёй; в полутень попадает лишь часть солнечного света. Орбита Луны наклонена, поэтому затмение случается не каждое полнолуние.

Основные формулы

Та же касательная конструкция, что у солнечных затмений, но экран — Земля, а Луна в конусе тени.

Часто задаваемые вопросы

Почему Луна иногда краснеет во время полного лунного затмения?: Красный оттенок («кровавая Луна») даёт рэлеевское рассеяние в атмосфере Земли: синие лучи рассеиваются сильнее, красные преломляются в конус умбры и слабо освещают Луну. На схеме цвета условные, рассеяние в атмосфере не считается.
Если Солнце намного больше Земли, как Земля отбрасывает тёмную тень до Луны?: Тень — длинный сужающийся конус. Солнце велико, но далеко, поэтому у Земли конус ещё широк. На расстоянии Луны поперечник умбры примерно втрое больше лунного диска, так что Луна может целиком войти в полную тень.
Почему лунного затмения нет каждое полнолуние?: Орбита Луны наклонена примерно на 5° к плоскости орбиты Земли (эклиптике). В большинство полнолуний Луна проходит севернее или южнее земной тени. Затмение бывает только вблизи сизигии — почти точного выстраивания Солнце–Земля–Луна, обычно 2–4 раза в год.
Чем полутеневое затмение отличается от частного?: При частном часть Луны входит в тёмную умбру — на диске виден резкий «укус». При полутеневом Луна проходит только через слабую внешнюю полутень: затемнение слабое и часто почти незаметно невооружённым глазом, потому что часть солнечного диска по-прежнему освещает Луну.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 51 в «Астрономия и небо».

Вся категория →

НовоеШкольные