Місячне затемнення: як Земля кидає тінь на Місяць

Місячне затемнення настає тоді, коли повний Місяць проходить крізь тінь Землі. Сонце, Земля й Місяць вишиковуються майже в одну лінію, планета перекриває пряме сонячне світло, і диск супутника на кілька годин тьмяніє — іноді лише злегка, іноді до мідного чи темно-червоного. Те, наскільки глибоко Місяць заходить у тінь, і визначає, чи буде подія помітною без підготовки.

Для мандрівника це зручна небесна подія: її видно з усієї нічної півкулі, а не з вузької смуги, як сонячне затемнення. Не треба купувати окремий квиток у точку максимальної фази. Достатньо опинитися там, де в цей час ніч, горизонт відкритий, а хмари не закривають диск. Затемнення можна вписати в уже сплановану поїздку, якщо звірити місцевий час і прогноз.

Далі — геометрія явища, причина, чому воно не повторюється щоповні, різниця між трьома типами, походження червонуватого відтінку й практичні орієнтири для спостереження в дорозі.

Що відбувається під час місячного затемнення?

Затемнення можливе лише в повню, коли Місяць стоїть навпроти Сонця, а Земля опиняється між ними. Сонце — протяжне джерело світла, тому тінь Землі не має різкого краю. У ній виділяють дві зони: темну центральну умбру, де прямі промені Сонця перекриті повністю, і світлішу півтінь, або пенумбру, де диск Сонця закритий лише частково.

Середня відстань до Місяця — близько 384 400 км. На цій відстані поперечник умбри приблизно в 2,7 раза більший за діаметр Місяця, тож супутник може цілком зануритися в тінь. Спершу він входить у півтінь і ледь тьмяніє. Потім на диск наповзає темна «виїмка» умбри — край земної тіні. Якщо вирівнювання точне, умбра накриває Місяць повністю. Після цього фази йдуть у зворотному порядку.

Наслідки для спостерігача прості. Подія триває години, а не хвилини: часткові фази розтягнуті, повна фаза в найдовших випадках наближається до 100 хвилин. Бачити її може кожен, у кого Місяць над горизонтом. Спеціального захисту для очей не потрібно: ви дивитеся на відбите й ослаблене світло, а не на Сонце.

Чому затемнення не стається щомісяця?

Повня повторюється приблизно кожні 29,5 доби, але затемнення — ні. Орбіта Місяця нахилена до площини орбіти Землі навколо Сонця приблизно на 5 градусів. Через цей нахил супутник у більшості повень проходить вище або нижче земної тіні й лишається повністю освітленим.

Перетин орбіти з площиною земної орбіти дає дві точки — вузли. Затемнення можливе лише тоді, коли повня припадає близько до вузла: Сонце, Земля й Місяць опиняються майже на одній прямій не лише по довготі, а й по висоті. Такі вікна, сезони затемнень, відкриваються приблизно двічі на рік. Усередині сезону може статися місячне затемнення, сонячне або обидва, але не щомісяця.

Результат залежить від того, наскільки близько Місяць пройде до центру тіні. Промах на кілька кутових радіусів дає лише півтінь. Точніше влучання заводить край диска в умбру. Лише майже центральний прохід дає повне затемнення. Саме тому два затемнення поспіль можуть виглядати зовсім по-різному, хоча механізм той самий.

Які бувають місячні затемнення?

Тип визначає шлях Місяця крізь тінь, а не місце, з якого ви дивитеся. Півтіньове затемнення — прохід лише крізь пенумбру. Пряме світло ослаблене, але не зникає, тому диск трохи сіріє. Без порівняння з попереднім вечором зміну легко не помітити, особливо якщо Місяць низько й повітря каламутне.

Часткове затемнення починається, коли хоча б частина диска входить в умбру. Темна межа тіні має форму дуги: здається, ніби з Місяця вирізали сегмент. Контраст сильний, бо освітлена частина ще яскрава, а занурена — майже чорна. Червонуватий відтінок тут якщо й з’являється, то лише на краю тіні й слабкий.

Повне затемнення — це занурення всього диска в умбру. Пряме сонячне світло до поверхні не доходить. Місяць не зникає: його підсвічує світло, яке заломилося в земній атмосфері. Саме в цю фазу диск може стати мідним, цегляним або темно-бурим. Після виходу з умбри знову йде часткова фаза, потім півтіньова.

До спостереження без орієнтира легко сплутати типи. Людина виходить на балкон у середині півтіньової фази, бачить звичайний повний Місяць і вирішує, що подія «не вдалася». Після того як звіряє час контакту з умброю й виходить на відкритий майданчик за 20–30 хвилин до цієї миті, дуга тіні стає очевидною: змінюється не яскравість неба, а межа на самому диску. Різницю дає не обладнання, а знання, яку частину тіні Місяць перетинає саме зараз.

Чому Місяць під час затемнення може почервоніти?

У повній фазі прямі промені заблоковані, але атмосфера Землі працює як кільце лінз уздовж термінатора — межі дня й ночі. Світло входить у повітря по дотичній, заломлюється всередину конуса тіні й досягає Місяця. Якби атмосфери не було, диск у повній фазі був би майже чорним.

Червонуватий колір дає розсіювання Релея — те саме, через яке денне небо блакитне, а захід Сонця червоний. Короткі сині хвилі розсіюються молекулами повітря сильніше й майже не проходять довгий шлях уздовж краю Землі. Довші червоні й помаранчеві проходять далі, заломлюються в тінь і відбиваються від місячної поверхні назад до нас. NASA описує це як одночасні світанки й заходи Сонця всієї планети, спроєктовані на Місяць.

Відтінок не фіксований. Більше пилу, хмар чи аерозолів в атмосфері — глибший і темніший колір. Після сильних вивержень вулканів Місяць у повній фазі буває майже бордовим або сіро-бурим. У спокійнішій атмосфері він частіше мідний. Шкала Данжона, якою астрономи оцінюють яскравість повного затемнення, має ступені від дуже темного до яскравого мідно-помаранчевого. Це опис стану атмосфери, а не прикмета.

Як спостерігати місячне затемнення?

Головний критерій місця — чистий огляд диска, а не «темне небо» в сенсі зоряних спостережень. Повне й часткове затемнення видно і з міста, якщо будинки не закривають Місяць. Півтіньове в міському світлі майже невідчутне. Для часткової фази корисний відкритий горизонт: так простіше зловити момент, коли дуга тіні тільки торкається краю.

Окуляри для Сонця тут зайві й навіть заважають. Неозброєне око бачить і межу тіні, і колір повної фази. Бінокль 7×50 або 10×50 показує, як тінь наповзає на кратери: край умбри доволі різкий. Телескоп не обов’язковий. Штатив для бінокля рятує руки, бо вся подія триває довше за годину, а повна фаза — десятки хвилин.

Час рахуйте за місцевим поясом точки спостереження, не за київським. Середина затемнення в 22:40 за всесвітнім часом в Україні влітку — це 01:40 за східноєвропейським літнім часом. У Лісабоні в той самий момент ще 23:40. Якщо ви в дорозі, закладіть годину до першого контакту з умброю: часткова фаза часто починається приблизно за 60 хвилин до повної й стільки ж триває після неї. Хмари на цей інтервал важливіші за ідеальну темряву.

Що плутають найчастіше

Місячне затемнення не вимагає фільтрів, на відміну від сонячного: ризик для зору тут не виникає на жодній фазі. Червоний диск — не окремий вид Місяця і не знак, а наслідок розсіювання в земному повітрі під час повної фази. Затемнення не видно вдень у вашому місті, якщо Місяць під горизонтом: нічна півкуля в цей час — по інший бік планети. І півтіньова фаза — не «зірване» затемнення, а просто прохід повз умбру.