Kvant. Свет Луны

Луна постоянно меняет свой облик: то она круглая, то в виде серпа (ущербная) и т.д. Именно поэтому к ней применимы слова «рождается», «растет» - как к живому существу. Оттого мифов и легенд о Луне существует множество. Но уже древ­ние ученые знали, в чем действительная причина изменения «внешности» Луны. Дело в том, что Луна своего собственного света не излучает. Она сияет на небе за чужой счет, отражая к нам лучи Солнца.

Мы видим, что Луна появляется на небе не только ночью, но часто и днем. Тогда она кажется бело­ватым пятнышком на голубом фоне неба. Ночью Луна кажется очень яркой только потому, что вокруг темно, а ее поверх­ность залита сильным солнечным светом.

И форма Луны, конечно же, всегда одинаковая – круглая. Изменение ее формы – только кажущееся, как и ее свет. Солнце освещает только одну половину лунного шара - ту, которая к нему обращена. На этом полушарии Луны день. На другую поло­вину Луны солнечные лучи не попадают, там ночь, потому эту неосвещенную часть диска нам не видно. Таким образом, меняет­ся только расположение света и темноты на обращенном к нам полушарии Луны. Луна отражает только 7 % падающего на неё солнечного света. Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности.

Это видно, когда Луна имеет вид узкого серпа. В этом случае удается рассмотреть и осталь­ную, темную часть диска. Она слабо светится на фоне неба за счет так называемого пепель­ного света .

Откуда же этот свет там берется? От Земли. Ведь наша планета, получая солнеч­ный свет и отражая его от себя, при известных условиях довольно сильно освещает ночную сторону лунного шара. Пепельный свет Луны - слабое освещение её лучами Солнца, отражёнными от Земли. Луна обращается по орбите вокруг Земли, и тем самым угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз.

Луна по своему пути вокруг Земли освещается Солнцем, она сама не светится.

Последовательное изменение видимой Луны на небе.

Луна проходит следующие фазы освещения:

• новолуние - состояние, когда Луна не видна (состояние 1 на рисунке)
• Неомения - первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа
• первая четверть - состояние, когда освещена половина Луны (состояние 3 на рисунке)
• полнолуние - состояние, когда освещена вся Луна целиком (состояние 5 на рисунке)
• последняя четверть - состояние, когда снова освещена половина луны (состояние 7 на рисунке).

Таким образом, когда мы видим «молодую» Луну с вогнутой и выпуклойстороной, то должны понимать, что ее выпуклая часть – это действительно край лунного полушария, а вот вогнутая сторона – это не граница полушария, а только граница его освещенной и неосвещенной частей. Линию, разделяющую эти две части Луны (освещенную и неосвещенную), называют терминатор .Терминатор постепенно перемещается по диску Луны, в этом и состоит явление смены лунных фаз.

Итак, Луна светит отраженным солнечным светом, и если бы Солнце вдруг перестало светить, то погасла бы и Луна. Но Солнце светит всегда, а Луна во время лунных затмений гаснет.

Первым около 1508 г. правильно объяснил, почему растущая Луна вечером видна целиком и почему её большая часть пепельного цвета, Леонардо да Винчи. Дело в том, что эта часть Луны вечером освещена светом, отражённым от Земли. Леонардо показал, что Луна вообще не светит сама, как думали прежде.

«Некоторые полагали, что Луна имеет некоторое количество собственного света. Такое мнение ложно, ибо они основывали его на той светлоте, которая видна между рогами растущей Луны... Такая светлота порождается в это время от нашего Океана и внутренних морей, которые освещаются уже зашедшим Солнцем» («Лестерский кодекс»).

Объяснение пепельного света. - В ясные вечера ранней весны, когда над западной частью горизонта видна молодая Луна в виде узкого серпа, не трудно заметить и остальную часть Луны, освещенную гораздо слабее, чем серп. Этот слабый свет и носит наименование пепельного света Луны. Пепельный свет хорошо виден также осенью, на востоке.

Причина этого явления хорошо известна со времен Леонардо да Винчи и Местлина, учителя Кеплера, впервые давших верное объяснение пепельному свету. Объяснение Местлина опубликовано в 1604 г. в сочинении Кеплера «Astronomiae pars optica», объяснение же Леонардо да Винчи, данное на сто лет раньше, найдено в его рукописях.

Представим себе момент, когда Луна проходит между Землей и Солнцем. Если центры всех трех светил лежат близко от одной прямой линии, то для наблюдателя с Земли произойдет полное или частное солнечное затмение. Если же Луна удалена более значительно от прямой Земля - Солнце, то она не будет видна на диске Солнца. Момент прохождения Луны в ближайшем расстоянии от прямой Земля-Солнце носит название новолуния. В этот момент к Земле обращена темная, не освещенная Солнцем сторона Луны, и мы ее не видим вовсе. Но что увидели бы мы, глядя в этот момент с Луны на Землю? Обращенная к Луне сторона Земли обращена в то же время и к Солнцу, а потому с Луны мы увидели бы Землю в виде полного освещенного диска, так сказать, «полноземелие». Этот свет «полной» Земли должен освещать Луну весьма значительно, гораздо сильнее, чем то освещение, которое посылает на Землю полная Луна, так как земной диск, видимый с Луны, имеет поверхность приблизительно в 13 раз большую, чем поверхность Луны, видимая с Земли. За несколько дней до новолуния или через несколько дней после него, когда Луна удалена на некоторое расстояние от прямой Земля - Солнце, мы видим небольшую часть освещенной Солнцем ее поверхности в виде узкого серпа. В это самое время Земля с Луны кажется несколько «ущербленной», но все еще весьма яркой. Земля освещает Луну, и мы видим пепельный свет рядом с серпом, освещенным самим Солнцем.

Это и есть верное объяснение пепельного света. Как оно ни просто, людям понадобилось несколько тысячелетий занятия астрономией, чтобы найти его.

До Леонардо да Винчи и Местлина одни объясняли пепельный свет фосфоресценцией Луны, другие (напр., философ древности Посидоний) - тем, что вещество Луны прозрачно. Знаменитый астроном XVI века Тихо Браге объяснял пепельный свет Луны освещением ее поверхности планетой Венерой.

Интерес изучения пепельного света.

Пепельный свет дает прекрасный
способ сравнить яркость Земли, освещенной Солнцем, с яркостью самого Солнца. В самом деле, яркий серп и пепельный свет Луны представляют собою части одного и того же тела, освещенные соответственно Солнцем и Землею. Поэтому, измерив отношение яркости серпа и пепельного света, можно получить отношение яркости Солнца и Земли. Мы как бы получаем возможность взглянуть на нашу Землю с Луны.

Впервые инструментальные сравнения яркости пепельного света и серпа Луны были произведены в 1850 г. французскими астрономами Арого и Ложие.

Прошло целых 60 лет без новых исследований пепельного света, и только в последние 2 года появились работы, посвященные этому вопросу.

Американский астроном Вери произвел в 1911 и 1912 гг. целый ряд сравнений яркости пепельного света с яркостью серпа. Из этих сравнений, а также из измерений Арого и Ложие Бери пришел к очень интересному и важному выводу относительно отражения солнечного света Землею. Оказалось, что Земля отражает свет в неменьшей степени, чем планета Венера, которая превосходит в этом отношении все остальные планеты.

Известно, что на Венере никогда не видно каких-либо резких и определенных подробностей. Видимые на ней пятна всегда очень слабы и неопределенны. Из этого, а также из сильной отражательной способности Венеры заключили, что она всегда покрыта густыми облаками, закрывающими от нас самую ее поверхность.

Исследования Вери приводят к мысли, что Земля наша, рассматриваемая из пространства, весьма схожа с Венерой. Земля также весьма ревниво скрывает от посторонних взоров свою поверхность, закутываясь атмосферой и облаками.

Цвет пепельного света.

Несколько лет тому назад мне пришла в голову мысль исследовать при помощи фотографии цвет пепельного света, чтобы таким образом составить понятие о том, какого цвета кажется из пространства наша Земля. Для решения этой задачи я начал производить

снимки пепельного света и серпа через разные светофильтры: красный, желтый, зеленый и фиолетовый. На каждой пластинке фотографировался с длинной выдержкой пепельный свет, а рядом - несколько раз (с короткими выдержками разной продолжительности) серп; при этом выдержки для серпа были, на основании предварительных опытов, таковы, чтобы на каждой пластинке получались среди других и такие изображения серпа, яркость которых равна по возможности яркости пепельного света. Такая серия пластинок позволила определить яркость пепельного света относительно серпа в разных цветах. Таким образом, явилась возможность сравнить цвет Земли с цветом Солнца, так как, повторяем, пепельный свет - это есть Луна, освещенная Землею, а яркий серп - Луна, освещенная Солнцем.

Здесь я приведу вкратце результаты моих исследований, напечатанных весною текущего года в №62 «Известий Николаевской Главной Астрономической Обсерватории в Пулкове».

Считая для простоты яркость серпа во всех лучах одинаковой, я получил для пепельного света следующие относительные яркости в разных цветах, причем яркость в фиолетовых лучах принята за единицу.

Из этой таблицы видно, что сравнительно с серпом пепельный свет вдвое богаче фиолетовыми лучами, чем красными; при этом яркость увеличивается весьма последовательно при переходе через лучи желтые и зеленые.

Уже отсюда мы можем заключить, что Земля, рассматриваемая из пространства, имеет голубоватый цвет.

Это заключение, естественно, привело к мысли, что в отражении Землею света в пространство значительную роль играет наша атмосфера, которая, вероятно, и придает Земле голубоватый цвет. Ввиду этого раньше, чем идти дальше, мы сделаем небольшое отступление для объяснения голубого цвета нашего неба.

Теория голубого цвета неба.

В работе, появившейся в 1871 г., и в последующих английский ученый лорд Рэлей (Rayleigh) дал полную и вполне строгую теорию голубого цвета неба, на основании которой этот цвет происходит от рассеяния света молекулами воздуха и взвешенными в нем посторонними частицами. Если диаметры этих частиц малы сравнительно с длиною световых волн, то количество рассеянного ими света обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Так, например, крайние фиолетовые лучи имеют длину волны в два раза меньшую, чем крайние красные, а потому первые рассеиваются в 16 раз сильнее, чем последние.

По мере увеличения частиц рассеяние лучей разных цветов выравнивается, и цвет неба становится белесоватым. Таково изменение цвета неба с приближением к горизонту, где мы видим более низкие части атмосферы, в которых взвешены сравнительно крупные частицы пыли, дыма и т.п.

Наконец, если диаметры частиц больше, чем длина волны, то лучи всех цветов разбиваются одинаково и мы наблюдаем цвет совершенно белый, как, например, цвет облаков. Анализ света, отраженного Землею. - Пользуясь теорией лорда Рэлея, мы можем разделить свет Земли на две части: 1) свет, отраженный облаками и вообще крупными частицами, и 2) свет, рассеянный самим воздухом и частицами, диаметр

которых меньше длины волны.

Применение способа наименьших квадратов к найденным выше значениям яркости пепельного света в разных лучах привело нас к следующим результатам:

Из последней строки явствует, что согласие наблюдений с теорией весьма удовлетворительно. Мы видим, что рассеяние света самим воздухом (составляющая 2) играет весьма значительную роль в свете, посылаемом Землею в пространство. Эта составляющая мало заметна в красных лучах, но затем она быстро увеличивается и в фиолетовых лучах уже значительно превосходит составляющую 1. Составляющие эти равны друг другу в синих лучах.

Таким образом, цвет Земли представляет смесь нормальной синевы неба с значительным количеством белого света; иными словами, Земля имеет цвет сильно белесоватого неба. Смотря на Землю из пространства, мы увидели бы диск указанного цвета и едва ли различили бы какиелибо подробности самой земной поверхности. Громадная часть падающего на Землю солнечного цвета успевает рассеяться в пространство атмосферой и всеми ее примесями раньше, чем дойдет до поверхности самой Земли. А то, что отражается самою поверхностью, успеет опятьтаки сильно ослабеть вследствие нового рассеяния в атмосфере.

Исследованиями цвета пепельного света Луны занимался также на обсерватории Русского общества любителей мироведения в Петрограде С.С.Гальперсон. Его исcледoвaния подтвердили найденный мною факт богатства пепельного света фиолетовыми лучами (см. «Известия Русск. Астр. Общ.», №9, 1914 г.).

Изменения в окраске и яркости пепельного света.

Мы нашли, что пепельный свет происходит от освещения Луны светом, отраженным на

шей атмосферой и всем, что в ней взвешено, а потому, если меняется отражательная способность атмосферы в целом, то должны меняться яркость и цвет пепельного света.

Что отражательная способность нашей атмосферы в целом меняется, об этом можно судить по многим фактам. Над каждым данным местом изменения отражательной способности атмосферы очевидны и зависят от облачности неба, прозрачности воздуха и от других метеорологических элементов. Эти изменения в разных местах могут взаимно уравновешивать друг друга, но, несомненно, не всегда. Бывают целые месяцы необыкновенной облачности или ясности, захватывающих громадные пространства земной поверхности. Кроме того бывают периоды, когда вся земная атмосфера становится как бы загрязненной вулканической или даже космической пылью, вызывающей особенно яркие зори. Все это вызывает изменение отражательной способности нашей атмосферы в целом и, как в зеркале, должно отражаться на яркости и цвете пепельного света. Из этого видно, какой интерес представляют систематические наблюдения пепельного света Луны. Исследуя пепельный свет, мы изучаем нашу Землю в том виде, она как видна из пространства.

Very F.W. Astronomische Nachrichten. № 4696.

слабое свечение темной части Луны, вызванное светом Земли.

• - Карта Луны. Исследования...

  Географический атлас

• - слабое свечение не освещённой Солнцем части лунной поверхности, обращённой к Земле...

  Естествознание. Энциклопедический словарь

• - слабое освещение ее лучами Солнца, отраженными от Земли. В течение нескольких дней до и после новолуния рядом с ярким серпом можно различить весь диск Луны. Первый объяснил это явление Леонардо да Винчи...

  Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

• - слабое свечение части видимого диска Луны, не освещенной прямыми солнечными лучами; наблюдается около новолуний, когда Луна имеет вид узкого серпа...

  Большая Советская энциклопедия

• - слабое свечение неосвещенной Солнцем части лунной поверхности, обращенной к Земле...

  Большой энциклопедический словарь

• - бесстрастный; бледно-яркий; бледный; белый; волшебный; дремотный; кроткий; любовный; мертвенный; мертвый; нежный; печальный; пронзительный; серебристый; серебряный; серый; сумрачный; таинственный; тихий...

  Словарь эпитетов

• - ПЕ́ПЕЛЬНЫЙ, -ая, -ое. 1. см. пепел. 2. Светло-серый, цвета пепла. Пепельные волосы...

  Толковый словарь Ожегова

• - ПЕ́ПЕЛЬНЫЙ, пепельная, пепельное. 1. прил. к пепел. Пепельная масса. 2. Седовато-серый, дымчатый. Пепельный цвет волос. Пепельные волосы. «Свет свечей, дрожащие лица гостей показались ему пепельными.» А.Н.Толстой...

  Толковый словарь Ушакова

• - пе́пельный прил. 1. соотн. с сущ. пепел, связанный с ним 2. Свойственный пеплу, характерный для него. 3. Состоящий из пепла. 4. Имеющий цвет пепла; седовато-серый, дымчатый...

  Толковый словарь Ефремовой

• - ...
• - ...

  Орфографический словарь-справочник

• - ...

  Орфографический словарь-справочник

• - п"...

  Русский орфографический словарь

• - См. ПРАВДА -...

  В.И. Даль. Пословицы русского народа

• - ...

  Формы слова

• - свинцовый, светло-серый, мышиный, мышастый, стальной, мышиного цвета, дымчатый, шаровый, сероватый, пепловый,...

  Словарь синонимов

"Пепельный свет Луны" в книгах

Какие части света не учитываются при делении земной суши на Старый Свет и Новый Свет?