§ 41. Лунные затмения

Земля отбрасывает в пространство конус тени, и Луна, при некоторых ее положениях на орбите, попадает в него - происходит лунное затмение. Само собой разумеется, что лунное затмение может происходить только во время полнолуния. Для его возникновения необходимо, чтобы Луна располагалась вблизи прямой линии, проходящей через центры Солнца и Земли. Вследствие наклона плоскости лунной орбиты к эклиптике не каждое полнолуние благоприятствует возникновению затмения.

Лунные затмения могут быть полутеневыми; при таком затмении диск Земли только частично закрывает диск Солнца от лунного наблюдателя, где бы он ни находился на поверхности Луны. Затмения бывают частными, когда в конус земной тени попадает часть лунного диска. Бывают также и полные затмения, при которых Луна полностью входит в конус земной тени. Очевидно, что полное затмение начинается с полутеневых и частных фаз и ими заканчивается.

Если бы у Земли не было атмосферы, то тень Земли была бы совершенно темной. Однако воздушная оболочка Земли действует как собирающая линза и преломляет солнечный свет, заливая им земную тень. Атмосфера рассеивает и поглощает фиолетовые и синие лучи, гораздо меньше поглощая оранжевые и красные. Поэтому земная тень окрашена в красный цвет, и даже неискушенный наблюдатель видит кирпично-красную окраску Луны во время полного затмения. Быть может, этим и вызван суеверный страх, который вызывали лунные затмения: зрителям казалось, что Луна залита кровью.

Исследование изменения яркости Луны и ее окраски во время полного лунного затмения позволяет изучать оптические свойства верхних слоев земной атмосферы и потому заслуживает внимания. Кроме того, лунное затмение само по себе очень красивое зрелище и потому не надо пропускать его наблюдений.

Развивается полное лунное затмение так. По мере приближения Луны к краю земной тени левый край лунного диска начинает темнеть. Для него начинаются полутеневые фазы затмения. Через некоторое время (порядка часа) тот же левый край лунного диска соприкасается с границей земной тени и происходит первый контакт. Полезно отметить время его наступления. Теперь Луна начинает все больше погружаться внутрь конуса земной тени и через некоторое время мы видим, что левый край диска становится кирпично-красным. Тут же мы увидим, что края земной тени - серо-голубые. Это наблюдается так называемый «бордюр» - кайма голубого цвета. Постепенно тень все больше надвигается, Луна уходит все глубже и глубже внутрь конуса тени, и второй контакт затмения наступает тогда, когда весь лунный диск оказывается в тени.

Полная фаза затмения может продолжаться до двух часов, после чего левый край диска Луны начинает светлеть, появляется снова кайма бордюра и происходит третий контакт, когда левый край становится ярко освещенным лучами Солнца. Последний, четвертый контакт наступает в тот момент, когда Луна полностью выходит из конуса земной тени. Затем следует полутеневая фаза затмения, которая также вскоре заканчивается.

Сведения о лунных затмениях можно найти во всех календарях, не только астрономических, но и общих. Таким образом, всегда можно заранее знать, где и когда будет наблюдаться затмение.

Во время движения земной тени по лунной поверхности полезно отмечать моменты покрытия тех или иных кратеров и определять ширину бордюра. Для этой цели необходимо заранее хорошо изучить рис. 93 и 94.

Замечено, что полный блеск затмившейся Луны бывает не всегда одинаковым. Бывают яркие затмения, когда Луна даже во время полной фазы светит достаточно ярко и цвет ее интенсивно красный. Бывают и темные затмения, когда Луна для невооруженного глаза становится еле видимой. Есть основания полагать, что цвет затмившейся Луны связан с фазой солнечной активности. Наблюдения показывают, что в течение двух лет после минимума солнечной активности (когда солнечные пятна практически исчезают) блеск полной затмившейся Луны остается наименьшим. В последующие четыре года блеск возрастает, и наконец наступают яркие затмения. Время ярких затмений продолжается вплоть до наступления минимума солнечной активности, а затем их блеск ослабевает. Явление происходит с одинпадцатилетним периодом и вызвано влиянием Солнца на верхние слои земной атмосферы. Эти данные требуют подтверждения новыми наблюдениями.

Естественно, что оценка общего блеска Луны в полной фазе затмения представляет известный научный интерес. Вместе с тем, такие наблюдения нетрудно организовать даже с простыми средствами.

Общий блеск Луны можно измерять по методу «перевернутого» телескопа. Он состоит в следующем. Направим телескоп (или бинокль) окуляром к Луне и будем смотреть через объектив. Тогда мы увидим вместо изображения Луны яркую точку (или небольшой диск) - уменьшенное и ослабленное изображение. При этом ослабление будет весьма значительным и «лунную звездочку» мы увидим сравнимой по блеску со звездами. Сравнивая ее блеск с блеском соседних звезд, мы сможем вычислить соответствующую звездную величину «ослабленной» Луны. Если знать, насколько ослаблен перевернутым телескопом блеск Луны, можно придать поправку и вычислить истинный блеск Луны. Эту поправку определить несколько сложнее и потому дадим более полное описание хода таких наблюдений.

Дело в том, что во время полного затмения общий блеск Луны ослабевает более чем на 10 звездных величин. Для определения нужной поправки надо было бы наблюдать перевернутым телескопом не только Луну, но и другой столь же яркий объект с известной звездной величиной, а такого объекта нет.

Поэтому рекомендуется использовать, кроме телескопа, еще и перевернутый бинокль, который ослабляет свет «лунной звездочки» не столь сильно, как это делает телескоп. Начинаем наблюдения с телескопом. Смотрим на «лунную звездочку» и сравниваем ее блеск по методу Пиккеринга (см. главу VIII, § 88) с блеском соседних звезд, рассматриваемых невооруженным глазом. Постепенно «звездочка» будет ослабевать, и придется использовать для сравнения более слабые звезды. Когда блеск звездочки достаточно ослабнет, начинаем параллельные сравнения также и в бинокль. Это поможет связать между собой оба ряда наблюдений. Затем настанет такой момент, когда «звездочка» в телескоп станет невидимой и мы будем продолжать наблюдения только в бинокль. Теперь остается последнее. Наводим перевернутый бинокль на одну из самых ярких звезд и оцениваем ее уменьшенный блеск по сравнению со слабыми звездами, наблюдаемыми по соседству. Это даст нам величину ослабления блеска биноклем. Параллельные же ряды позволят установить различие ослабления блеска, производимое телескопом, по сравнению с биноклем. Так, комбинируя различные приборы, можно построить кривую изменения блеска Луны во время затмения. Данные же о звездах сравнения можно взять из «Справочника любителя астрономии» П. Г. Куликовского.

Для получения кривой изменения блеска Луны при ее затмении можно использовать очень простой прибор, который применял Н. Ф. Флоря (рис. 95). На некотором, сравнительно небольшом расстоянии от глаза наблюдателя устанавливается рама с укрепленными на ней полированными шариками от подшипников. Перпендикулярно к этой раме укрепляется линейка с визиром, сквозь который можно рассматривать шарики. Установив этот простой прибор таким образом, чтобы он проектировался на звездный фон полярной области неба, мы увидим невооруженным глазом как звезды, так и отражение Луны в каждом из шариков. Если взять шарики различных размеров, то «лунные звездочки» будут иметь различный блеск. Наблюдение состоит в оценках блеска «звездочек» по сравнению с блеском звезд.

Рис. 95. Лунный фотометр Н.ф. флори. Буквами Ш с индексами обозначены блестящие шарики различных размеров. D - диоптр

При полном лунном затмении слабо светящийся диск Луны позволяет успешно наблюдать покрытия гораздо более слабых звезд, причем такие наблюдения выполняются значительно точнее, чем обычные. Поэтому мы рекомендуем любителям астрономии обратить особое внимание и на эти наблюдения.