«Загадки» природы

Взгляните на рисунок 2. В центре его изображена Земля. Вокруг Земли обращается ее единственный спутник – Луна. Сбоку на Луну и на Землю падают солнечные лучи.

Представим себе, что Луна в своем движении вокруг Земли находится в стороне, противоположной Солнцу. В этом случае Луна обращена одной и той же своей стороной как к Солнцу, так и к Земле. Вся эта сторона освещена Солнцем. Поэтому человек видит с Земли полный круг Лупы. Это – полнолуние. Но вот Луна переходит в следующее положение (на рисунке цифра 6). Всей освещенной Солнцем поверхности Луны уже нет. Человек видит только какую-то часть этой поверхности. Луна будет казаться на ущербе. Затем светлый лунный полукруг превращается в серп, становится все меньше и, наконец, исчезает совсем. Наступает время новолуния. В это время Луна находится между Землей и Солнцем и человек не видит той стороны Луны, которая освещена Солнцем (на рис. цифра 1). Обращенная к Земле сторона лунной поверхности совсем не освещается лучами Солнца. Затем, когда Луна в своем движении передвинется дальше, в положение, отмеченное на рисунке цифрой 2, мы снова увидим освещенной часть лунной поверхности в виде светлого узкого серпика – молодого месяца.

Полное обращение вокруг Земли Луна совершает примерно за 29 ½ суток, поэтому и полная смена фаз Луны – от одного полнолуния до другого – происходит, также за 29 ½ суток.

Рис. 2. Фазы Луны.

Не трудно понять и основной интересующий нас вопрос – по какой причине происходят солнечные и лунные затмения. Попробуйте проделать такой опыт. Возьмите два каких-либо шара разных размеров – побольше и поменьше и расположите их около электрической лампочки так, чтобы тень от маленького шара падала на большой шар. Для этого надо, чтобы электрическая лампочка и оба шара находились примерно на одной линии (рис. 3). Тогда шар меньшего размера заслонит собой часть света, идущего от лампы, и на большой шар упадет тень от малого шара. Если смотреть с того места, куда упала эта тень, то источник света – электрическая лампочка – отсюда виден не будет: ее заслоняет малый шар. Описанный опыт – простой и наглядный пример того, как происходит солнечное затмение.

Рис. 3. Опыт, показывающий, по какой причине происходит солнечное затмение.

Представим себе, что наша электрическая лампочка – это Солнце, большой шар – Земля, а малый – Луна. Вы уже знаете, что Луна в своем движении вокруг Земли оказывается временами между Солнцем и Землей. Это бывает при новолунии. В этом случае и может произойти солнечное затмение. Тень от Луны упадет на Землю и заслонит Солнце. Люди, которые находятся в области лунной тени, будут наблюдать солнечное затмение.

Луна движется, поэтому и лунная тень на Земле не будет неподвижной; она быстро передвигается по земной поверхности. Подобное явление можно наблюдать, когда в ясный солнечный день в воздухе проносится самолет. Тень от самолета быстро бежит по Земле и можно видеть, как самолет на мгновение заслонит от нас Солнце. Таким же образом бежит по земной поверхности и громадная тень от Луны, закрывая для нас, обитателей Земли, на несколько минут Солнце. Поперечник этой тени может достигать 270 километров, а длина превышает иногда 10 тысяч километров.

Через одно и то же место полные затмения Солнца проходят редко – в среднем один раз в 300–400 лет. Таким образом, если жить на одном месте, можно за всю свою жизнь не увидеть ни одного солнечного затмения. Вот почему затмения Солнца особенно сильно пугали людей в прошлые века; ведь почти для всех людей такое явление было не только необъяснимым, но и впервые наблюдаемым. Никто не знал по своему опыту, что это явление не приносит людям вреда.

На рисунке 4 показано, где проходят полосы полных солнечных затмений 25 февраля 1952 и 30 июня 1954 года. В областях, близких к полосе затмений, наблюдается так называемое частное солнечное затмение. Здесь Луна закрывает не весь солнечный диск, а лишь некоторую часть его. Частное солнечное затмение можно видеть уже на значительно большей части земной поверхности. Ширина полосы частного затмения Солнца достигает нескольких тысяч километров.

Рис. 4. Полосы видимости полных солнечных затмений 1952 и 1954 гг.

Бывает и третий вид солнечного затмения – кольцеобразное. Объяснить его также нетрудно. Мы уже говорили о том, что человек видит солнечный диск и диск Луны примерно в одинаковом размере. Именно поэтому и возможны полные солнечные затмения – Луна, проходя между Землей и Солнцем, полностью закрывает видимый нами диск Солнца. Но как Земля вокруг Солнца, так и Луна вокруг Земли обращаются не по кругам, а по вытянутым кривым – эллипсам. Благодаря этому расстояние Земли от Солнца и от Луны слегка изменяется во времени. А от этого изменяются и видимые нами размеры Луны и Солнца. Бывает так, что Луна кажется чуть больше Солнца (когда Земля дальше от Солнца, а Луна ближе к Земле), а бывает и наоборот – диск Солнца кажется больше диска Луны (Солнце ближе к Земле, а Луна дальше от нее). В этом последнем случае и наблюдается кольцеобразное солнечное затмение. Ведь если Луна по своим видимым размерам меньше Солнца, то, даже если она и окажется точно между Солнцем и Землей, она все равно не сможет закрыть всего диска Солнца (рис. 5). Края солнечного диска останутся открытыми, напоминая своим видом сверкающее кольцо. Поэтому люди и наблюдают кольцеобразное затмение.

Рис. 5. Схема образования кольцеобразного солнечного затмения.

А какова причина лунных затмений?

Попробуем видоизменить тот же опыт с шарами. Поместим, как и прежде, на одной линии с электрической лампочкой оба шара, но так, чтобы тень от большого шара полностью закрывала малый шар. Большой шар – это наша Земля, а малый – Луна. Перед нами предстанет картина лунного затмения.

Когда происходит затмение Луны, то Земля находится между Луной и Солнцем. В этом случае вся Луна попадает в тень, которую отбрасывает от себя Земля. Это бывает во время полнолуния.

Лунное затмение существенно отличается от затмения Солнца. При солнечном затмении в действительности не происходит никакого затмения самого Солнца. Солнце продолжает сиять, как и прежде. В этот момент солнечный свет, падающий на Землю, лишь перекрывается спутником Земли – Луной. Иное дело – лунные затмения. Луна затемняется настоящим образом. Земля загораживает падающие на Луну лучи Солнца, и Луна – темное, остывшее небесное тело – перестает светить отраженным светом. Поэтому в отличие от солнечных затмений лунные затмения наступают одновременно во всех тех местах, откуда их только можно видеть. А видят лунное затмение в любом месте того полушария Земли, которое обращено в тот момент к Луне.

Люди, которые хоть раз наблюдали затмение Луны, наверное, помнят, что она не перестает быть видимой, а лишь сильно тускнеет и приобретает красновато-коричневый цвет. Это объясняется тем, что Землю окружает атмосфера. Часть солнечных лучей, падающих на нашу планету, проходит через слои воздуха, окружающие Землю; преломляясь в них, лучи попадают в область земной тени. При этом они приобретают красноватый оттенок и, попадая на поверхность Луны, придают ей красновато-коричневый цвет.

Теперь, когда мы знаем причину солнечных и лунных затмений, нам становится понятным, почему затмения Солнца наблюдаются значительно реже, чем лунные затмения. Ведь солнечные затмения бывают видимы только на небольших участках поверхности Земли. Поэтому в одном и том же месте солнечное затмение наблюдается крайне редко. Так, например, за все 800 лет, как существует Москва, жители ее наблюдали только три полных солнечных затмения.

Совсем не так обстоит с затмениями Луны. Человек, где бы он ни находился, может наблюдать половину всех лунных затмений, так как затмение Луны видно на всем полушарии Земли, повернутом в момент затмения к Луне.