Тень Земли из 12 лунных затмений

Похоже на дыру в пространстве: идеально черный круг, вокруг которого столпились полтора десятка лун. Но никакой дыры здесь нет – это тень нашей собственной планеты, впервые показанная целиком. Собрать ее в один кадр удалось только за 22 года наблюдений.

Черное пятно – земная тень на расстоянии лунной орбиты. Точнее, ее центральная часть, умбра: область, куда прямой солнечный свет не попадает вообще.

Проблема в том, что увидеть земную тень целиком за одно лунное затмение невозможно. Луна пересекает тень по хорде – входит с одной стороны, выходит с другой – и на снимке остается лишь темная дуга, «надкушенный» край диска. Даже при полном затмении Луна оказывается внутри тени, но границ ее не показывает: сама тень нигде не отпечатывается на небе, она видна только там, где есть Луна.

Астрофотограф Тим Мартин зашел с другой стороны. Если каждое затмение дает по кусочку контура, значит, кусочки можно сложить.

Как собрали полную тень Земли

В основе снимка – двенадцать затмений, снятых с 2003 по 2025 год: ноябрь 2003-го, март 2006-го, август 2007-го, февраль 2008-го, декабрь 2010-го, октябрь 2014-го, февраль и август 2017-го, январь 2019-го, ноябрь 2021-го, ноябрь 2022-го и март 2025-го. Некоторые даты на картинке встречаются дважды – это разные моменты одного и того же затмения, начало и конец частной фазы.

Каждый лунный диск поставлен не «как красивее», а туда, где Луна реально находилась относительно центра тени. Диски выстроились по кольцу, их затемненные края сомкнулись – и проявился замкнутый круг, который ни один наблюдатель не видит целиком за одну ночь.

Заодно снимок наглядно показывает разброс цвета: одни затмения кирпично-красные, другие сероватые или почти оранжевые. Яркость и оттенок затмившейся Луны зависят от состояния земной атмосферы – запыленности, облачности, вулканических выбросов.

Почему тень Земли на Луне всегда круглая

Край земной тени на лунном диске – всегда дуга окружности. Не овал, не прямая, не ломаная. И это заметили задолго до изобретения телескопа.

Еще Аристотель в трактате «О небе» приводил форму земной тени как одно из доказательств шарообразности планеты: тень при затмениях всегда ограничена дугой, а единственное тело, которое дает круглую тень при любом положении источника света, – шар. Диск давал бы то круг, то полосу; куб – ломаный край. Аргумент оказался настолько прочным, что им пользуются до сих пор.

Так что снимок Мартина – это, по сути, аристотелевское рассуждение, доведенное до буквальной картинки: вот она, тень, и она круглая.

Какого размера тень Земли на расстоянии Луны

Тень – это конус, сходящийся в точку где-то за орбитой Луны. Поэтому на лунном расстоянии, примерно в 380 тысячах километров, она уже заметно уже самой планеты: около 9 тысяч километров против земного диаметра, равного 12,7 тысяч км.

Но Луна еще меньше – ее диаметр равен 3474 км. Земная тень примерно в 2,5 раза шире лунного диска, и именно поэтому Луна помещается в ней целиком, а полная фаза затмения может длиться больше часа. На снимке это видно сразу: черный круг заметно крупнее любого из окружающих его дисков Луны.

Вокруг тени есть еще полутень – зона, где Солнце закрыто Землей лишь частично. Полутеневые затмения выглядят как легкое, едва заметное потускнение диска, и на композиции они никак не проявились бы.

Почему затмения бывают не каждое полнолуние

Если Земля отбрасывает тень постоянно, а полнолуние случается раз в месяц, почему затмения не ежемесячные?

Дело в наклоне. Орбита Луны наклонена к плоскости земной орбиты примерно на 5 градусов. Вследствие этого большинство полнолуний Луна проходит выше или ниже конуса тени, и промах составляет тысячи километров. Затмение возможно только тогда, когда полнолуние совпадает с моментом, когда Луна пересекает плоскость земной орбиты – эти точки называют узлами лунной орбиты.

Совпадение случается в среднем дважды в год, максимум – четыре раза. Отсюда и 22 года работы: подходящих затмений, наблюдаемых с одной точки Земли и при ясном небе, набирается по одному-двум за год, и не каждое дает нужный кусок контура.

Голубая кайма вокруг Луны: след озонового слоя

Если внимательно присмотреться, то у некоторых лунных дисков отчетливо видна тонкая голубоватая каемка. Это не дефект обработки.

Свет, освещающий затмившуюся Луну, проходит по касательной сквозь земную атмосферу. Нижние слои рассеивают синие лучи и пропускают красные – отсюда знаменитый багровый цвет Луны во время полного затмения. Но лучи, задевающие верхнюю атмосферу, идут сквозь озоновый слой, а озон поглощает как раз красную часть спектра. В результате самый край тени подкрашивается в голубой и бирюзовый.

Ближайшее затмение – 28 августа 2026 г.

Уже на этой неделе, в ночь на 28 августа, Луна снова войдет в земную тень. Затмение глубокое частное: в максимуме тень закроет порядка 93% диска, но узкий освещенный край сохранится, так что формально полным оно не станет.

Максимум – около 07:13 по московскому времени. Лучшие условия – Северная и Южная Америка, Западная Европа, Африка. В России почти повсеместно Луна успевает зайти за горизонт до интересных фаз; относительно повезет разве что Калининградской области.