Лунни фази и затъмнения

Луната никога не променя формата си. Половината от нея винаги е осветена от Слънцето; това, което се променя, е колко от тази осветена половина е обърната към вас. Щом разбереш защо, затъмненията спират да бъдат загадъчни и стават предсказуеми.

Половината от Луната е винаги в слънчева светлина. Фазите са само нашата гледна точка.

Вижте.

Луната не произвежда своя собствена светлина. Тя блести, защото слънчевата светлина пада върху нея. Във всеки един момент едната половина на Луната е осветена от Слънцето, а другата половина е тъмна, точно както Земята има ден и нощ.

Когато Луната обикаля около Земята, ние виждаме различно количество от нейната осветена от Слънцето половина:

• New Moon: the Moon is between Earth and the Sun. Осветената половина е обърната далеч от нас, така че не можем да я видим.
• Първо тримесечие: виждаме половината от диска осветен.
• Пълна лунаЗемята е разположена между Слънцето и Луната. Виждаме цялата осветена половина.
• Последно тримесечие: наполовина осветена отново, другата страна.

В инструмента лявата снимка гледа надолу към Земята и Луната от далеч над нея, със Слънцето вляво. Снимката вдясно показва това, което виждате от Земята. Преместете плъзгача и гледайте как двете се променят заедно.

Понякога Слънцето, Земята и Луната се подреждат точно:

• A solar eclipse happens when the Moon’s shadow falls on Earth at new Moon.
• A lunar eclipse happens when Earth’s shadow falls on the Moon at full Moon.

Разбирам.

The Moon goes once around Earth, measured against the stars, in 27.3 days (the sidereal month). Но фазите се повтарят всеки път, 29,5 дни (синодичният месец). Защо е разликата? Докато Луната обикаля около Земята, Земята се движи около 1/12 от пътя около Слънцето. Луната се нуждае от около два дни, за да навакса с новата посока на Слънцето.

Частта от диска, която изглежда осветена зависи от ъгъла между Слънцето и Луната, както се вижда от Земята, наречен удължение:

Удължение	Фаза	Лит
0°	New Moon	0%
90°	Първо тримесечие	50%
180°	Full Moon	100%
270°	Последно тримесечие	50%

Ако Луната се движи точно в същата равнина, както Земята се движи около Слънцето, ще имаме слънчево затъмнение при всяко новолуние и лунно затъмнение при всяко пълнолуние. Но орбитата на Луната е наклонена с около 5,1 градуса. Обикновено Луната преминава малко над или под линията Слънце-Земя и нищо не се случва.

Двете точки, в които орбитата на Луната пресича земната орбитална равнина се наричат възли. Затъмнения могат да се случат само когато нова или пълна Луна попадне близо до възел. Това се случва в два “сезона на затъмнения” всяка година, с разстояние от около шест месеца.

Господарю.

Осветената част k следва от фазовия ъгъл i (ъгълът Слънце-Луна-Земя):

k = (1 + cos i) / 2

Тъй като Слънцето е около 390 пъти по-далеч от Луната, i ≈ 180° − еlongatio. Инструментът изчислява i с редовете на Меус (Астрономически алгоритми, р. 48,4), който коригира средното издължение за основните периодични условия на орбитите на Луната и Слънцето. Той поставя нови и пълнолуния в рамките на около половин час от точните времена, достатъчно за учене.

Синодичният месец следва от двете ъглови скорости: 1/P_syn = 1/P_sid − 1/P_year = 1/27,3217 − 1/365,256, което дава 29,531 дни.

Дали е възможно затъмнение зависи от положението на Луната. аргумент на географската ширина ъгълът му от възходящия възел. Меус дава бързо правило за скрининг: при нова или пълнолуние, ако |sin F| > 0.36 (F повече от около 21° от възел), няма затъмнение. Инструментът прилага точно този тест. Това е необходимо условие, а не предсказване на вида на затъмнението или къде ще бъде видимо: за това са необходими разстоянието до Луната, геометрията на сянката на Земята и много по-точни позиции.

Възлите не са фиксирани. Те се движат назад около еклиптиката веднъж на всеки 18,6 години, поради което сезоните на затъмненията пристигат с около 19 дни по-рано всяка година и част от причината защо затъмненията се повтарят в известния 18-годишен цикъл. Сарос цикъл.