Астрономия. Популярные лекции - Владимир Георгиевич Сурдин

не минуты, а часы. Когда появился гражданский сверхзвуковой самолет «Конкорд», один из первых его рейсов был направлен именно в погоню за лунной тенью. Сверхзвуковой самолет способен ее догнать. Ведь Луна, а значит, и ее тень движется по орбите со скоростью около 1 км/с, а Земля вращается в ту же сторону, причем на экваторе со скоростью около 500 м/с. Значит, по поверхности Земли лунная тень бежит со скоростью от 1 км/с (в полярных областях) до 0,5 км/с (на экваторе). Поскольку диаметр лунной тени у Земли обычно не превышает 280 км, продолжительность полной фазы затмения для неподвижного наблюдателя, как правило, составляет не более 7 минут. А сверхзвуковой самолет, летящий со скоростью 1,5 М (т. е. около 500 м/с), в районе экватора может сопровождать лунную тень в течение нескольких часов!

Рис. 1.24. Кольцеобразное солнечное затмение 3 октября 2005 г.

Иногда Луна нас подводит. Это происходит в случае, если затмение наблюдается, когда Луна находится в апогее своей орбиты и не способна перекрыть солнечный диск целиком. Тогда ее тень не дотягивается до поверхности Земли — мы видим кольцеобразное (иногда говорят «кольцевое») солнечное затмение. Это явление почти бесполезное: в течение всего затмения остается виден яркий край поверхности (фотосферы) Солнца, поэтому корона остается незаметной. Но польза от кольцеобразного затмения все-таки есть. Можно легко отследить моменты касания видимого диска Луны с видимым диском Солнца — всего четыре касания. Эти четыре момента времени регистрируют с высокой точностью (до 1/1000 секунды), что позволяет проверять точность теории движения Луны и вращения Земли.

Рис. 1.25. Солнечная корона. 1 августа 2008 г. Фото: M. Druckmüller, P. Aniol, V. Rušin. Снимок получен путем совмещения многих изображений, контраст усилен компьютерной обработкой.

На фотографии затмения 2008 г. (рис. 1.25) мы видим солнечную корону. Видно, что на самом деле корона нигде не кончается — это бесконечные потоки газа, которые уходят с поверхности Солнца и уже не возвращаются к ней. Со скоростью звука и даже быстрее они несутся во все стороны от Солнца, в том числе и к Земле. Но обратите внимание: Луна тоже видна, хотя прямые солнечные лучи на нее не попадают. Что же подсвечивает темную сторону Луны? Это свет от Земли! В момент затмения обращенное к Луне полушарие Земли почти полностью освещено Солнцем, за исключением небольшого пятачка лунной тени. Отраженный от Земли свет уходит в сторону Луны, и мы видим ее ночное полушарие (рис. 1.26). Впрочем, и вне затмений это явление легко можно наблюдать: если вы посмотрите на молодой месяц сразу после новолуния, то увидите, что темная часть лунного диска все-таки видна как бледно-серая; называется это явление пепельным светом Луны. И в этом случае отраженный от Земли свет подсвечивает темную сторону Луны. Поэтому на видимой стороне Луны, на ее полушарии, постоянно обращенном в сторону Земли, никогда не бывает полной ночи. Там бывают яркий солнечный день и полутемная ночь, которую условно можно назвать «земной ночью». Наш земной шар довольно ярко освещает Луну. Здесь, на Земле, в полнолуние мы можем гулять без фонаря ночью и даже читать при Луне крупный текст. А Земля на лунном небе занимает в 13 раз бóльшую площадь и отражает солнечный свет в несколько раз лучше лунной поверхности. Так что «земной ночью» поверхность видимого полушария Луны освещена так же ярко, как если бы на нее светили несколько десятков полных Лун. Будущим исследователям Луны не придется заботиться о ночном освещении, пока они будут работать на видимой стороне. Зато на обратной стороне Земля не видна, и ночи там очень темные.

Рис. 1.26. Солнечное затмение 11 июля 2010 г. Хорошо заметны детали лунной поверхности. Фото: M. Druckmüller, M. Dietzel, Sh. Habbal, V. Rušin.

Про условия наступления затмения вкратце уже говорилось. Нам важно понять, что раз орбита Луны наклонена на 5 с лишним градусов к эклиптике, а размер видимого диска — всего 0,5°, то лунная тень, как правило, проходит мимо Земли. И только когда три тела — Солнце, Луна и Земля — располагаются на одной прямой, лунная тень попадает на Землю. То же самое с затмениями Луны: земная тень проходит либо выше, либо ниже Луны и лишь изредка попадает на нее. Причина этого — несовпадение плоскостей орбит.

Прохождения планет по Солнцу

А еще астрономы очень дорожат наблюдениями прохождения планет на фоне солнечного диска. Дело тут вот в чем. Уже очень давно астрономы научились измерять относительные размеры орбит планет. Измерить, во сколько раз диаметр орбиты Венеры меньше земной орбиты, — простая геометрическая задача. Но реального масштаба размеров орбит Солнечной системы мы долго не знали. Разумеется, всё было бы намного проще, если бы радиолокацию изобрели лет на 300 раньше, но у астрономов XVII–XVIII вв. не было такого метода, а значит, оставался единственный способ — наблюдать прохождение планет на фоне солнечного диска, чтобы измерить их параллакс. Лишь две планеты — Венера и Меркурий — время от времени проходят на фоне Солнца, причем Венера привлекательнее, поскольку она ближе к Земле, из-за чего ее параллакс больше и измерить его легче.

Рис. 1.27. Джереми Хоррокс за наблюдением прохождения Венеры по диску Солнца. Фрагмент картины английского художника В. Лавендера (1903).

Рис. 1.28. Уильям Крабтри с семьей наблюдает прохождение Венеры по диску Солнца — впервые в истории человечества (фреска Ф. И. Брауна, XIX в.).

Случается такое явление редко. Плоскость венерианской орбиты и плоскость земной (эклиптика) не совпадают. Наблюдать Венеру на фоне Солнца можно только тогда, когда Земля и Венера находятся в районе пересечения двух плоскостей — в узлах венерианской орбиты. Впервые это явление наблюдали и описали его в середине XVII в. два англичанина — Джереми Хоррокс и его друг Уильям Крабтри.

Рис. 1.29. Уточнение астрономической единицы путем измерения параллакса Венеры на фоне Солнца.

Это небесное явление дало возможность измерить расстояние между Землей и Венерой, а значит, и