Почему Луна меняет форму: модель с лампой и мячом
Луна остаётся круглой. Меняется то, какая часть её освещённой половины обращена к нам. Неподвижная лампа и мяч помогут проверить это в трёх положениях.
Половина шара и меняющаяся часть диска
Вне затмения Солнце освещает примерно половину Луны. Пока Луна движется вокруг Земли, мы видим эту освещённую половину под разными углами. Серп, наполовину освещённый диск и полный диск — виды одной и той же шарообразной Луны.
«Освещено 50%» означает половину видимого диска, а не то, что лишь сейчас половина всей Луны получила солнечный свет. В полнолуние на обратной стороне по-прежнему в основном ночь.
Собери небольшую модель
Нужны одна неподвижная лампа, непрозрачный светлый матовый мяч и помещение с приглушённым фоновым светом. Полупрозрачный мяч может просвечивать насквозь, а глянцевый — давать мешающие блики. Лампа должна быть дальше от тебя, чем мяч. Оставь место для поворота, не передвигая лампу.
Твоё положение соответствует наблюдателю на Земле, мяч — Луне, лампа — Солнцу. Держи мяч на вытянутой руке и смотри на него, медленно поворачивая корпус. Поддерживай мяч снизу. Используй устойчивую обычную лампу на комфортном расстоянии; не смотри в лампочку и не касайся горячего источника света.
Проверь три вида
Лампа всё время остаётся на месте. Ты меняешь положение мяча вокруг себя, а не яркость света. Положения приблизительные: близкая лампа не воспроизводит в масштабе далёкое Солнце.
- Лампа сбоку: держи мяч перед собой, чтобы лампа была примерно слева или справа. Немного измени направление, пока светлой не станет примерно половина видимого диска. Зарисуй границу.
- Лампа позади: повернись так, чтобы лампа оказалась за плечом. Подними мяч достаточно высоко, чтобы вывести его из тени головы. Светлым станет почти весь видимый диск или большая его часть. Если по нему проходит тёмное пятно, выведи мяч из своей тени.
- Лампа впереди и в стороне: повернись в сторону той части комнаты, где стоит лампа, сохраняя комфортное расстояние между направлением взгляда на мяч и лампочкой. Найди положение с серпом. Чем ближе направление на мяч к направлению на лампу, тем меньшая доля освещённой стороны обращена к тебе. Остановись, если свет неприятен.
Если получается не то
Тёмное пятно в положении «полнолуния» — полезная подсказка: возможно, что-то перекрывает свет. Немного подними мяч или смести его в сторону. Если пятно исчезло, получилось отделить падающую тень от обычного эффекта фаз.
- Мяч светлый с любой стороны: приглуши другие источники света или возьми непрозрачный мяч.
- Граница слишком размыта: проверь, нет ли нескольких источников света или большой светящейся панели. Один компактный источник даёт более чёткую модель.
- Одна маленькая точка ослепительно блестит: попробуй матовую поверхность; блик не показывает границу освещённой половины.
- Ничего не меняется: проверь, перемещаешь ли ты мяч вокруг точки наблюдения, а не просто крутишь его в ладони.
Почему это не тень Земли
Тень Земли может затемнять Луну во время лунного затмения. Обычные фазы возникают потому, что мы видим освещённую половину под разными углами. Орбита Луны наклонена к плоскости земной орбиты, поэтому около полнолуния Луна обычно проходит выше или ниже земной тени.
В модели голова может перекрыть свет лампы. Это другое расположение тел; для появления серпа такая преграда не нужна. Модель также сокращает расстояния и время, а комнатный свет может подсвечивать неосвещённую сторону. Она объясняет изменение формы, но не точные даты фаз и не поворот Луны на твоём небе.
Проверка перед тем, как убрать мяч
Представь: лампа остаётся позади, а ты крутишь матовый мяч на месте. Должен ли полный на вид диск превратиться в серп?
Нет. Если положение мяча и направление света не изменились, общая форма освещённой части остаётся практически прежней; рисунок на поверхности может перемещаться. Чтобы изменить форму, похожую на фазу Луны, нужно изменить взаимное расположение света, мяча и точки наблюдения.
Что означает «четверть Луны»
В первую и последнюю четверть освещена примерно половина видимого диска. Названия относятся к этапам цикла, а не к четверти видимого диска. Полный цикл длится в среднем около 29,5 суток.
На схеме показаны три примера формы, а не правило ориентации и не вся последовательность фаз. Положение светлой стороны зависит от ориентации наблюдателя; по одной этой картинке нельзя определять, растёт или убывает настоящий серп. Для следующего шага на улице подойдёт материал о дневной Луне по ссылке ниже.