Занимательная астрономия - Яков Перельман

Очевидцы рассказывают, что во время лунного затмения им случалось наблюдать на одной стороне неба у горизонта диск Солнца и одновременно на другой сторонне – затемненный диск Луны.

Наблюдались подобные явления и в 1936 г. – в день частного лунного затмения 4 июля. «4 июля вечером в 20 час. 31 мин. взошла Луна, а в 20 час. 46 мин. садилось Солнце, и в момент восхода Луны произошло лунное затмение, хотя Луна и Солнце видны были одновременно над горизонтом. Я очень удивился этому, потому что лучи света распространяются ведь прямолинейно», – писал мне один из читателей этой книги.

Картина в самом деле загадочная: хотя, вопреки убеждению чеховской девицы, нельзя сквозь закопченное стекло «увидеть линию, соединяющую центр Солнца и Луны», но мысленно провести ее мимо Земли при таком расположении вполне возможно. Может ли наступить затмение, если Земля не заслоняет Луны от Солнца? Можно ли верить такому свидетельству очевидца?

В действительности, однако, в подобном наблюдении нет ничего невероятного. То, что Солнце и затемненная Луна видны на небе одновременно, обусловлено искривлением лучей света в земной атмосфере. Благодаря такому искривлению, называемому «атмосферной рефракцией», каждое светило кажется нам выше своего истинного положения (стр. 48, рис. 15). Когда мы видим Солнце или Луну близ самого горизонта, они геометрически находятся ниже горизонта. Ничего нет поэтому невозможного в том, что диск Солнца и затемненная Луна видны оба над горизонтом в одно время.

«Обыкновенно, – говорит по этому поводу Фламмарион, – указывают на затмения 1666, 1668 и 1750 гг., когда эта странная особенность проявилась всего резче. Однако нет надобности забираться так далеко. 15 февраля 1877 г. Луна восходила в Париже в 5 час. 29 мин. Солнце же закатывалось в 5 час. 39 мин., а, между тем, полное затмение уже началось. 4 декабря 1880 г. произошло полное лунное затмение в Париже: в этот день Луна взошла в 4 часа, а Солнце закатилось в 4 часа 2 мин., и это было почти в середине затмения, продолжавшегося от 3 час. 3 мин. до 4 час. 33 мин. Если это не наблюдается гораздо чаще, то лишь по недостатку наблюдателей. Чтобы видеть Луну в полном затмении до заката Солнца или после его восхода, надо лишь выбрать такое место на Земле, чтобы Луна находилась на горизонте около середины затмения».

ВОПРОСЫ

1. Сколько времени могут длиться солнечные и сколько лунные затмения?

2. Сколько всех затмений может случиться в течение одного года?

3. Бывают ли годы без солнечных затмений? А без лунных?

4. Когда будет ближайшее полное солнечное затмение, видимое в России?

5. С какой стороны при затмении надвигается на Солнце черный диск Луны – справа или слева?

6. На каком краю начинается затмение Луны – на правом или на левом?

7. Почему пятна света в тени листвы имеют во время солнечного затмения форму серпов (рис. 58)?

8. Какая разница между формой солнечного серпа во время затмения и формой обычного лунного серпа?

9. Почему на солнечное затмение смотрят через закопченное стекло?

ОТВЕТЫ

1. Наибольшая продолжительность полной фазы солнечного затмения 73/4 м. (на экваторе; в вы сших широтах – меньше). Все же фазы затмения могут захватить до 3½ ч. (на экваторе).

Продолжительность всех фаз лунного затмения – до 4 ч.; время полного потемнения Луны длится не более 1 ч. 50 м.

2. Число всех затмений в течение года – и солнечных и лунных – не может быть больше 7 и меньше 2. (В 1935 г. насчитывалось 7 затмений: 5 солнечных и 2 лунных.)

Рис. 58. Пятна света в тени листвы дерева во время частной фазы затмения имеют серповидную форму

3. Без солнечных затмений не проходит ни одного года: ежегодно случается не менее 2 солнечных затмений. Годы без лунных затмений бывают довольно часто, примерно каждые 5 лет.

4. Ближайшее полное солнечное затмение, видимое в России, произойдет 1 августа 2008 г. Полоса полного затмения пройдет через Гренландию, Арктику, Восточную Сибирь, Китай.

5. В северном полушарии Земли диск Луны надвигается на Солнце с п р а в а н а л е в о. Первого соприкосновения Луны с Солнцем следует всегда ждать с правой стороны. В южном полушарии – с левой (рис. 59).

Рис. 59. Почему для наблюдателя в северном полушарии Земли диск Луны во время затмения надвигается на Солнце справа, а для наблюдателя в южном полушарии – слева?

6. В северном полушарии Луна вступает в земную тень своим левым краем, в южном – правым.

7. Пятна света в тени листвы есть не что иное, как изображения Солнца. Во время затмения Солнце имеет вид серпа и такой же вид должны иметь его изображения в тени листвы (рис. 58).

8. Лунный серп ограничен снаружи полукругом, изнутри – полуэллипсом. Солнечный серп ограничен двумя дугами круга одного радиуса (см. стр. 59, «Загадки лунных фаз»).

9. На Солнце, хотя бы и частично заслоненное Луной, нельзя смотреть незащищенными глазами. Солнечные лучи обжигают наиболее чувствительную часть сетчатой оболочки глаза, заметно понижая остроту зрения на продолжительное время, а иногда и на всю жизнь.

Еще в начале XIII в. новгородский летописец отметил: «От сего же знамения в Великом Новгороде едва кто от человек видети лишился». Избежать ожога, однако, легко, если запастись густо закопченным стеклом. Закоптить его надо на свечке настолько густо, чтобы диск Солнца казался через такое стекло резко очерченным кружком, без лучей и ореола; для удобства закопченную сторону покрывают другим, чистым стеклом и обклеивают по краям бумагой. Так как нельзя заранее предвидеть, каковы будут условия видимости Солнца в часы затмения, то полезно заготовить несколько стекол с различной густотой затемнения.

Можно пользоваться также и цветными стеклами, если сложить вместе два стекла различных цветов (желательно «дополнительных»). Обыкновенные темные очки-консервы недостаточны для этой цели.[17]

Собственно говоря, на Луне нет никакой погоды, если это слово понимать в обычном смысле. Какая может быть погода там, где совершенно отсутствуют атмосфера, облака, водяной пар, осадки, ветер? Единственное, о чем может быть речь, – это температура почвы.

Итак, насколько нагрета почва Луны? Астрономы располагают теперь прибором, дающим возможность измерять температуру не только далеких светил, но и отдельных их участков. Устройство прибора основано на явлении термоэлектричества: в проводнике, спаянном из двух разнородных металлов, пробегает электрический ток, когда один спай теплее другого; сила возникающего тока зависит от разности температур и позволяет измерить количество поглощенной теплоты.

Чувствительность прибора поразительна. При микроскопических размерах (ответственная часть прибора не больше 0,2 мм и весит 0,1 мг) он отзывается даже на греющее действие звезд 13-й величины, повышающее температуру на десятимиллионные доли градуса. Эти звезды не видны без телескопа; они светят в 600 раз слабее, нежели звезды, находящиеся на границе видимости простым глазом. Уловить столь ничтожное количество тепла – все равно, что обнаружить теплоту свечи с расстояния нескольких километров.

Располагая таким почти чудесным измерительным прибором, астрономы вводили его в отдельные участки телескопического изображения Луны, измеряли получаемое им тепло и на этом основании оценивали температуру различных частей Луны (с точностью до 10°). Вот результаты (рис. 60): в центре диска полной Луны температура выше 100°; вылитая здесь на лунную почву вода вскипала бы даже под нормальным давлением. «На Луне нам не пришлось бы готовить себе обед на плите, – пишет один астроном, – ее роль могла бы выполнить любая ближайшая скала». Начиная от центра диска, температура равномерно убывает во все стороны, но еще в 2700 км от центральной точки она не ниже 80°. Затем падение температуры идет быстрее, и близ края освещенного диска господствует мороз в —50°. Еще холоднее на темной, отвернутой от Солнца стороне Луны, где мороз достигает —170°.

Рис. 60. Температура на Луне достигает в центре видимого диска в полнолуние +125 °C и быстро падает к краям до —50° и ниже

Раньше было упомянуто, что во время затмений, когда лунный шар окунается в земную тень, почва Луны, лишенная солнечного света, быстро охлаждается. Было измерено, как велико это остывание: в одном случае установлено падение температуры во время затмения с +125 до —115°, т. е. почти на 240° в течение каких-нибудь I1/—2 часов. Между тем, на Земле, при подобных же условиях, т. е. при солнечном затмении, отмечается понижение температуры всего на два, много – на три градуса. Это различие надо отнести за счет земной атмосферы, сравнительно прозрачной для видимых лучей Солнца и задерживающей невидимые «тепловые» лучи нагретой почвы.