Фази Місяця і затемнення

Місяць ніколи не змінює форму. Половина з них завжди освітлена Сонцем; що змінюється, так це те, скільки з цих освітлених половин звернені до вас. Як тільки ви побачите чому, затемнення перестануть бути таємничими і стануть передбачуваними.

Половина Місяця завжди в сонячному світлі. Фази - це лише наша точка зору.

Дивіться.

Місяць не створює свого власного світла. Вона світиться, тому що на неї падає сонячне світло. У будь-який момент, одна половина Місяця освітлена Сонцем, а інша половина темна, так само як на Землі є день і ніч.

Під час обертання Місяця навколо Землі ми бачимо різну кількість його сонячної половини:

• Новий місяць: Місяць знаходиться між Землею і Сонцем. Світла половина відвертається від нас, тому ми не можемо її побачити.
• Перша чверть: ми бачимо половину запаленого диска.
• Повний місяць: Земля знаходиться між Сонцем і Місяцем. Ми бачимо всю освітлену половину.
• Остання чверть: знову наполовину запалена, інша сторона.

На лівій картинці інструменту показано Землю і Місяць з далекого висоти, а Сонце розташовано ліворуч. Права картинка показує те, що ви бачите з Землі. Пересувайте повзунок і дивіться, як вони змінюються разом.

Іноді Сонце, Земля і Місяць вирівнюються точно:

• Сонячне затемнення відбувається, коли тінь Місяця падає на Землю під час новомісяця.
• Місячне затемнення відбувається, коли тінь Землі падає на Місяць під час повного Місяця.

Розумію

Місяць робить один оберт навколо Землі, вимірюваний по відношенню до зірок, за 27.3 days (сидеральний місяць). Але фази повторюються кожні 29,5 днів (синодичне місяць). Чому різниця? Поки Місяць обертається навколо Землі, Земля рухається приблизно на 1/12 шляху навколо Сонця. Місяцю потрібно ще близько двох днів, щоб наздоганяти новий напрямок Сонця.

Частка диска, яка виглядає освітленою залежить від кута між Сонцем і Місяцем, який можна побачити з Землі, цей кут називається еlongatio:

Електричний опір	Фаза	Дроби
0°	Новий місяць	0%
90°	Перший квартал	50%
180°	Повний місяць	100%
270°	Останній квартал	50%

Якщо б Місяць обертається точно в тій же площині, що й Земля навколо Сонця, ми б отримували сонячне затемнення кожне новомісяце і місячне затемнення кожне повне місяце. Але орбіта Місяця нахилена приблизно на 5,1 градусів. Зазвичай Місяць проходить трохи вище або нижче лінії Сонце-Земля, і нічого не відбувається.

Дві точки, де орбіта Місяця перетинає орбітальну площину Землі називаються вузлами. Затемнення можуть відбутися лише тоді, коли новий або повний Місяць знаходиться поблизу вузла. Це відбувається в два «сезони затемнень» щороку, приблизно через шість місяців.

Майстер

Світлий відсоток k залежить від фазового кута i (кут Сонце- Місяць- Земля):

k = (1 + cos i) / 2

Оскільки Сонце знаходиться приблизно в 390 разів далі, ніж Місяць, i ≈ 180° − витягнення. Інструмент обчислює i за допомогою ряду Меуса (Astronomical Algorithms, eq. 48.4), що виправляє середнє витягнення для основних періодичних термінів орбіт Місяця і Сонця. Він розміщує нові і повні місяці приблизно за півгодини від точних часів, достатньо для навчання.

Синодічний місяць випливає з двох кутових швидкостей: 1/P_syn = 1/P_sid − 1/P_year = 1/27,3217 − 1/365,256, що дасть 29,531 днів.

Чи можливе затемнення, залежить від аргументу широти Місяця F, його кута від піднімаючого вузла. Меус дає швидке правило відбору: при новому або повному місяці, якщо |sin F| > 0.36 (F більше ніж на 21° від вузла), то немає затемнення. Засіб застосовує саме цей тест. Це необхідна умова, а не передбачення типу затемнення або місця його видимості: для цього потрібні відстань Місяця, геометрія тіні Землі і набагато більш точні позиції.

Вузол не фіксоване. Вони дрейфують назад навколо екліптики раз на 18,6 років, що є причиною того, чому сезони затемнень приходять приблизно на 19 днів раніше кожного року, і частина того, чому затемнення повторюються в знаменитому 18-річному циклі сарос.