Місячні затемнення

Під час руху Місяця навколо Землі відбувається його попадання в конус тіні Землі. Явище проходження Місяця через тінь Землі називається місячним затемненням. Такі затемнення, очевидно, можуть відбуватися тоді, коли Місяць знаходиться за Землею по відношенню до Сонця, тобто в тіні Землі. А таке положення Місяця називається протистоянням і йому відповідає фаза повного місяця.

В залежності від умов спостережень розрізняють такі види місячного затемнення: напівтіньове, частково тіньове, повне тіньове. Переміщуючись з заходу на схід Місяць входить в земну тінь своїм лівим краєм. Оскільки Земля є куля, то її тінь має форму круга і під час затемнення Місяць приймає вигляд серпа, але відмінного від фазового серпа.

Рис. 12. а) фазовий і б) затемнений серпи Місяця

Кінцеві точки фазового серпа лежать на діаметрі місячного диска, а кінцеві точки затемненого серпа лежать на хорді його диска. Поняття полоси для місячного затемнення не існує. Місяць реально занурюється в тінь Землі і тому місячне затемнення видно з усієї нічної півкулі Землі, де Місяць знаходиться над горизонтом. Затемнення починається і закінчується одночасно для всієї нічної півкулі Землі. Тривалість місячного затемнення визначена для повного до 1,8 години, для всіх трьох видів послідовно – 3,8 години.

Рис. 13. Схема місячного затемнення

Напівтіньове місячне затемнення відбувається, коли Місяць входить в конус напівтіні НТ (рис. 13). Напівтіньове місячне затемнення може відбуватися і без настання наступного частково тіньового. Фаза напівтіньового затемнення , бо діаметр НТ набагато більший за діаметр Місяця. Таке затемнення неозброєним оком не спостерігається тому, що послаблення місячного світла дуже слабке.

Частково тіньове місячне затемнення відбувається, коли Місяць частково входить в зону тіні Т Землі. Місяць входить в земну тінь своїм лівим краєм і досягнувши максимальної фази виходить з тіні теж своїм лівим краєм.

Повне тіньове місячне затемнення відбувається, коли Місяць повністю занурюється в тінь Землі. Діаметр конуса тіні Землі на відстані Місяця більший за діаметр Місяця майже в 2,5 рази, тому .

Місячне затемнення представляє собою оптично – фізичне явище. Перебуваючи в тіні Землі, Місяць набуває багряно-бурого кольору. Сонячні промені, заломлюючись в атмосфері Землі, потрапляють на Місяць. А оскільки червоні промені проходять крізь атмосферу Землі, не поглинаючись, як сині, то саме вони, опиняються в тіні Землі, сягають поверхні Місяця і він стає бурим.

Розглянемо умови настання місячного затемнення. Місячні затемнення можливі лише під час фази повного місяця, як першої умови. Крім того, очевидно, що для настання місячного затемнення потрібна така відстань між центрами земної тіні та Місяця, щоби відбулося зовнішнє дотикання дисків земної тіні та Місяця.

Для розгляду другої умови настання місячного затемнення зобразимо взаємне розташування Місяця L (рис. 14), земної тіні Т та вузла місячної орбіти на момент початку місячного затемнення. Друга умова вказує, як далеко від площини екліптики має знаходитися Місяць на момент контакту К дисків Місяця L і земної тіні T. Радіус земної тіні , радіус Місяця . Отже з рисунку маємо:

(10)

Рис. 14. Друга і третя умови настання місячного затемнення

Тобто, другою умовою настання місячного затемнення є:

(11)

Отже, так близько від площини екліптики має бути Місяць під час фази повного місяця.

Третя умова настання місячного затемнення вказує при якій екліптичній довготі Місяця відносно вузла його орбіти (рис. 14) відбувається згаданий контакт K дисків Місяця і земної тіні. Зі сферичного прямокутного трикутника  ТL маємо:

Тоді екліптична довгота Місяця відносно вузла дорівнює:

(12)

Затемнення можливе і по інший бік від вузла .

Дуга екліптики, в межах якої можливе настання місячного затемнення називається зоною місячного затемнення, величина якої становить

В проекції на лінію небесного екватора, зона місячного затемнення становитиме:

(13)

Тінь Землі переміщується по екліптиці зі швидкістю за добу (360⁰ : 365^d). Дугу тінь Землі проходить за 21,6 доби. Але синодичний місяць дорівнює 29,53 доби, тобто за 21,6 доби може не відбутися жодної фази повного місяця, отже, жодного місячного затемнення. Протягом року можливе настання до трьох місячних затемнень.

Підсумовуючи, підкреслимо, що для настання місячного затемнення необхідно виконання трьох умов:

1) наявність фази повного місяця;

2) екліптична широта Місяця 

3) екліптична довгота Місяця відносно вузла його орбіти .

Послідовність затемнень повторюється майже в тому ж самому порядку через проміжок часу, який ще давні єгиптяни назвали “сарос”, що в перекладі означає повторення. Сарос дорівнює 18 років 11,3 днів. Протягом саросу відбувається 70 затемнень, з них 41 сонячне і 29 місячних.