Большая ВселеннаяПепельный свет Луны. Большая ВселеннаяПепельный свет Луны Почему пепельный свет луны слабее чем

Свет золотой луны В аул их привезли на рассвете. Сняли с головы мешки и вытолкали из машины. Гаврилов жадно глотал чистый воздух высокогорья. Пока несколько часов тряслись в машине, он чуть не задохнулся в этом невыносимо пыльном мешке. Оглядевшись, увидел, что стоят они

Вскоре после новолуния, когда Луна появляется на вечернем небе в виде узкого серпа, часто можно увидеть и неосвещенную солнцем сторону нашего спутника. Ночная сторона Луны светится бледно-серым. Особенно хорошо это сияние видно на фоне сумерек, когда контраст между ярко-освещенной и ночной сторонами не так велик. Это - .

Пепельный свет Луны. Молодая Луна над островом Эль-Йерро (Канарские острова), сфотографированная вечером 4 декабря 2013 года. Снимок сделан на камере Canon EOS 350D, объектив f=50 мм f/4, 3 кадра 1/2/4 с., ISO 200. © Matys Mrazek/Project-nightflight

Почему неосвещенная Солнцем, ночная сторона Луны светится? Как объяснить пепельный свет?

Представим себя на темной стороне Луны, той самой, что «излучает» пепельный свет. Солнца не видно, и на черном, как смоль, небе разбросаны тысячи звезд. Но в глаза бросается прежде всего Земля , шар, по диаметру почти вчетверо больше Луны на нашем небе и в 14 раз превосходящий ее по площади. Земля почти вся освещена Солнцем, ее фаза на небе Луны близка к «полноземлию». Отраженный Землей свет Солнца настолько ярок, что на Луне в это время можно преспокойно читать книги.

Следовательно, пепельный свет Луны - ничто иное, как отраженный спутником свет Земли! Именно поэтому в англоязычной литературе это явление называется Earthshine (пер. как «свет Земли»). Разумеется, наша планета не является самосветящимся телом; она, как и Луна, отражает часть падающего на нее солнечного света. Вот так, сложным путем, отразившись от Земли, а затем от Луны, солнечный свет возвращается к нам, уже на ночную сторону Земли (ведь мы видим пепельный свет по вечерам и ночью)!

Интересно, что Земля отражает гораздо больше света, чем Луна. Измеряя интенсивность пепельного света, подсчитано, что Земля на небе Луны в 64 раза ярче Луны на нашем небе. Так как площадь Земли на небе Луны только в 14 раз больше площади полной Луны, получается, что Земля отражает почти в 4,5 раза больше света, чем Луна. Действительно, поверхность Луны сложена в основном из темных скалистых пород и реголита. Она отражает в среднем 12% падающего на нее солнечного света. Земля более контрастное тело. Если вода отражает лишь 5% падающего света, то зелень травы и деревьев уже 25%, песок пустынь - 30%, а облака и снег - 80-85% солнечного света. В зависимости от времени года наша планета отражает от 32% до 52% падающего на нее света. (Доля отраженного и рассеянного небесным телом света называется «белизной» тела или специальным термином альбедо . Таким образом, альбедо Луны равно 0,12, а Земли - 0,32-0,52.)

Пепельный свет Луны можно сфотографировать даже на обычный цифровой фотоаппарат. Этот снимок сделан нашим читателем Тимуром Шуленовым в городе Павлодар (Казахстан). Камера Panasonic DMC-LS70, экспозиция 8 секунд. Фото: Тимур Шуленов

Интересно, что пепельный свет позволяет как следует рассмотреть неосвещенную сторону Луны даже в телескоп. Конечно, вид ночной Луны несколько небычен, так как на ее поверхности выделяются только объекты, имеющие высокое альбедо: светлые лучи, расходящиеся от кратеров Тихо, Коперник и других, яркие центральные горки некоторых кратеров, светлые пятна на морях и некоторые образования, вроде кратера Аристарх.

Тем не менее, полезно время от времени поглядывать и на «пепельную» сторону Луны, так как именно на неосвещенной Солнцем стороне Луны чаще всего замечают так называемые кратковременные лунные явления (КЛЯ). Это могут быть как неожиданное увеличение яркости некоторых объектов, так и появление на поверхности Луны светлых пятен. Среднее время наблюдения КЛЯ составляет 15 минут. Стоит заметить, что до сих пор, несмотря на многолетние наблюдения, ученые далеки от разгадки многих из кратковременных явлений. Наиболее правдоподобное объяснение считает большинство КЛЯ следствием тектонических процессов, происходящих на нашем спутнике.

Поиск и наблюдение КЛЯ представляют собой интереснейшее поле деятельности астронома-любителя. Но прежде чем приступать к изучению Луны в пепельном свете, нужно обязательно хорошо изучить детали рельефа спутника при свете солнечном, чтобы избежать различных недоразумений. Так, прекрасно видимый в пепельном свете кратер Аристарх неопытные наблюдатели часто принимают за вспышку света и так далее.

Луна над городом. На фоне вечерней зари пепельный свет виден отлично. Камера Panasonic DMC-LS70, экспозиция 6 секунд. Фото: Тимур Шуленов

В заключение отметим, что пепельный свет Луны хорошо виден не только после новолуния, когда мы видим на западе «молодой месяц», но и незадолго перед новолунием, когда «старый месяц» виден по утрам на востоке.

Бялко А.В. Пепельный свет Луны //Квант. - 1994. - № 1. - С. 38-39.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

Всем известно лунное сияние - отраженный лунной поверхностью свет Солнца. Но замечали ли вы слабое свечение Луны в ясные ночи новолуния - так называемый пепельный свет Луны? Оно уверенно наблюдается только в течение двух - трех ночей, близких к новолунию, когда серпик Луны достаточно узок и его свечение еще не мешает различить слабый свет остальной части лунного диска. Тогда диск слегка светится, заметно отличаясь от черного неба. Чем же вызвано это свечение?

Как вы, конечно, знаете, каждый месяц, а точнее через каждые 29,5 суток, взаимное положение Солнца, Земли и Луны почти повторяется. Слово «почти» связано с тем, что орбита Луны ненамного, всего на 6°. наклонена к плоскости земной орбиты и не является точно круговой. Но для нас эти неточности не будут иметь значения.

Посмотрите на рисунок - Солнце освещает Землю и обращающуюся вокруг нее Луну (вращение Земли и обращение Луны происходят в одном направлении). Солнце далеко, поэтому само оно не изображено, а его лучи показаны параллельными. Освещены половины земного и лунного шаров, на затемненной половине Земли - ночь. Конечно, лучше всего и наблюдать Луну ночью - если нет облаков, то свечение неба почти не мешает. Глядя на рисунок, легко понять, почему за месяц происходит смена фаз Луны: новолуния, первой четверти, полнолуния и последней четверти.

Кстати, знаете ли вы способ, как, поглядев на месяц, сразу сказать, в первой он четверти или в последней? (Разумеется, это детская задачка, но ведь труднее всего дать быстрый и правильный ответ, если есть всего две возможности. Наверное, многим известна такая «подсказка»: если к рожкам месяца мысленно приставить палочку и получится буква «Р», то месяц Растет (находится в первой четверти), а если буква «У», то он Убывает. А академик Ландау определял четверти Луны другим способом: «Если месяц хочется погладить, то он молодой» (ясно, что Ландау не был левшой).

Нелишне заметить, что оба эти правила не абсолютны: они придуманы людьми Северного полушария Земли, поэтому в Австралии, например, верны с точностью до наоборот, а в тропиках вообще не годятся - там месяц висит рогами вверх или вниз. Но есть способ, годящийся для всех широт Земли: если вы видите месяц Утром, то он Убывает, а если Вечером - то Возрастает. Посмотрите на рисунок, и вы поймете сами, почему это так. Рисунок дает вид системы «Земля - Луна» как бы с Северного полюса, или лучше сказать - от Полярной звезды, а чтобы представить вид с Южного полюса, от созвездия Южный Крест, надо посмотреть на рисунок в зеркало.

С помощью рисунка нетрудно также понять, что дополнительная подсветка Луны - ее пепельный свет - обусловлена светом Солнца, отраженным Землей. Свечение особенно эффективно в новолуние, когда Луна темна, а все земное полушарие, видимое с Луны, освещено Солнцем. Попробуем рассчитать, во сколько же раз пепельный свет Луны слабее ее обычного света.

Для этого нам понадобится знать, как отражают свет Земля и Луна. Их поверхности рассеивают падающий свет, но рассеивают его неравномерно по разным направлениям. Поэтому чтобы точно вычислить, каково отношение яркостей наблюдаемых одновременно пепельного света Луны и света тонкого рожка лунного месяца, надо знать, как именно рассеянный свет распределяется по направлениям. Эта задача очень трудная. Но можно довольно легко рассчитать отношение этих яркостей в полнолуние - в обоих случаях рассеяние происходит подобным образом, преимущественно назад, поэтому можно сравнивать не яркости, а полные потоки света.

Доля солнечного света, отраженная небесным телом обратно в космос, называется альбедо. От Земли свет отражается ее атмосферой, особенно сильно облаками, закрывающими около половины земной поверхности. В среднем альбедо Земли близко к A Z = 30%, хотя и немного варьируется в зависимости от того, день или ночь над Тихим океаном, занимающим почти полушарие. У Луны атмосферы нет, а породы ее поверхности темные - они поглощают большую часть падающего на них света. В среднем альбедо Луны равно A L = 8%.

Мощность лунного света, попадающая на Землю, конечно, зависит от фазы Луны. В полнолуние с Земли видна вся освещенная Солнцем половина Луны, в первой и последней четверти видна только ее часть, а в новолуние мы можем видеть только темную сторону Луны - ее пепельный свет.

От Солнца исходит излучение, поток энергии которого, падающий на Землю, равен S 0 = 1360 Вт/м 2 . Поскольку расстояние между Землей и Луной много меньше расстояний от них до Солнца, можно считать, что на Землю и на Луну падают одинаковые потоки солнечного света. Рассчитаем полные мощности солнечного света, отраженного Луной и Землей. Если R L - радиус Луны, то на нее падает световая мощность \(~S_0 \pi R^2_L\), а отражается

\(~F_L = A_L S_0 \pi R^2_L\) .

Аналогично, полная мощность солнечного света, отраженного от Земли, равна

\(~F_Z = A_Z S_0 \pi R^2_Z\) .

Примем теперь Землю за точечный источник, равномерно излучающий отраженный ею свет в полусферу (здесь есть небольшая неточность). Тогда поток энергии, падающий на Луну, будет равен \(~S_1 = \frac{F_Z}{2 \pi a^2_L}\), где a L - расстояние от Земли до Луны, а полная мощность пепельного света Луны будет равна

\(~F_{LZ} = A_L S_1 \pi R^2_L = \frac{A_L A_Z S_0 \pi R^2_Z R^2_L}{2 a^2_L}\) .

Теперь вычислим ее отношение к мощности света Луны в полнолуние и получим простую формулу:

\(~\frac{F_{LZ}}{F_L} = A_Z \frac{R^2_Z}{2 a^2_L} = \frac{1}{24000}\) .

Поскольку геометрия отражения в обоих случаях одинакова, то соотношение, выведенное для мощностей света, справедливо и для яркостей света: пепельный свет Луны слабее ее отраженного света примерно в 24 тысячи раз. Наш глаз устроен так, что он может, прищурясь, недолго смотреть на ослепительный диск Солнца, рассматривать освещенную Солнцем Луну, световая мощность которой меньше в 2,5 миллиона раз (\(~A_L \frac{R^2_L}{2 a^2_L}\)) и даже различать ее пепельный свет, ослабленный еще в 24 тысячи раз. И это еще далеко до предела чувствительности глаза!

Но почему же мы так редко замечаем пепельный свет Луны? Дело в том, что его мешает различить на фоне неба свечение земной атмосферы. Если наблюдение ведется под утро или не очень поздно, свет атмосферы вызван рассеянием на больших высотах солнечного света, а глубокой ночью небо светится из-за уличного освещения городов. Свой вклад вносит и сам серпик месяца - при толстом месяце в первой или последней четверти он достаточно велик, чтобы затмить пепельный свет темной, неосвещенной Солнцем, части Луны. Легко понять, что свечение неба резко возрастает даже при легкой облачности или дымке. Поэтому наблюдать пепельный свет Луны можно только в очень ясные ночи и при очень узеньком серпике месяца.

Пепельный свет Луны

Пепельный свет Луны - явление, когда мы видим Луну целиком, хотя Солнцем освещена только её часть. При этом неосвещённая прямым солнечным светом часть поверхности Луны имеет характерный пепельный цвет.

Наблюдается незадолго до и вскоре после новолуния (в начале первой четверти и в конце последней четверти фаз Луны).

Свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности Луны образуется солнечным светом, рассеянным Землёй, а затем вторично отражённым Луной на Землю. Таким образом, маршрут фотонов пепельного света Луны таков: Солнце -> Земля -> Луна -> глаз наблюдателя на Земле.

Яркий серп - часть, напрямую освещённая Солнцем. Остальная часть Луны освещена светом, отражённым от Земли.

Пепельный свет Луны

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

Впервые инструментальные сравнения яркости пепельного света и серпа Луны были произведены в 1850 году французскими астрономами Араго и Ложье .

Фотографические исследования пепельного света Луны в Пулковской обсерватории, выполненые Г. А. Тиховым , привели его к выводу, что Земля с Луны должна выглядеть как диск голубоватого цвета, что и подтвердилось в 1969 году . Он считал важным вести систематические наблюдения пепельного света. Наблюдения за пепельным светом Луны позволяют судить об изменении климата Земли .

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Пепельный свет Луны" в других словарях:

Слабое свечение неосвещенной Солнцем части лунной поверхности, обращенной к Земле (за счет солнечного света, отраженного сначала Землей, а затем Луной) … Большой Энциклопедический словарь

Слабое свечение не освещённой Солнцем части лунной поверхности, обращённой к Земле (за счёт солнечного света, отражённого сначала Землёй, а затем Луной). * * * ПЕПЕЛЬНЫЙ СВЕТ ЛУНЫ ПЕПЕЛЬНЫЙ СВЕТ ЛУНЫ, слабое свечение неосвещенной Солнцем части… … Энциклопедический словарь

Слабое освещение ее лучами Солнца, отраженными от Земли. В течение нескольких дней до и после новолуния (когда Земля обращена своей освещенной частью к Луне) рядом с ярким серпом можно различить весь диск Луны. Первый объяснил это явление… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Слабое свечение части видимого диска Луны, не освещенной прямыми солнечными лучами; наблюдается около новолуний, когда Луна имеет вид узкого серпа. П. с. Л. обусловлен отражением солнечных лучей от Земли, которая в это время обращена к… … Большая советская энциклопедия

Слабое свечение темной части Луны, вызванное светом Земли … Астрономический словарь

Слабое свечение не освещённой Солнцем части лунной поверхности, обращённой к Земле (за счёт солнечного света, отражённого сначала Землёй, а затем Луной) … Естествознание. Энциклопедический словарь

ПЕПЕЛЬНЫЙ, пепельная, пепельное. 1. прил. к пепел (редк.). Пепельная масса. 2. Седовато серый, дымчатый (о цвете). Пепельный цвет волос. Пепельные волосы. «Свет свечей, дрожащие лица гостей показались ему пепельными.» А.Н.Толстой. Пепельный свет… … Толковый словарь Ушакова

Севастопольский проспект в Москве сразу после захода Солнца. Вдалеке можно разглядеть тонкий серп молодого месяца, который показывает своей выгнутой стороной на Солнце, которое уже скрылось за горизонтом. Через короткое время под горизонт уйдёт и … Википедия

ФАЗЫ ЛУНЫ - (применимо также к Меркурию и Венере). Возрастание начинается незадолго до новолуния и продолжается после него; в первой четверти видная половина лунного диска; в полнолуние Земля и Луна находятся на одной линии с Солнцем, и виден весь диск Луны … Астрологическая энциклопедия

Леонардо Да Винчи объяснил это явление почти 500 лет назад. Он понял, что и Земля, и Луна отражают солнечный свет. Именно освещенную часть Луны мы можем наблюдать с Земли, но даже когда Солнце заходит на Луне за горизонт (один раз в лунный день - 29,5 земных суток), ее поверхность всегда остается слегка освещенной нашей планетой, т.к. Земля никогда не заходит за горизонт на видимом полушарии Луны, за исключением самых крайних точек либрации, где Земля, покачиваясь, то появляется, то исчезает под горизонтом. И именно эти участки Луны светятся слабым призрачным светом. Это явление носит название пепельного света.

Особенности взаимного расположения Луны и Земли таковы, что они всегда находятся в "противофазе", т.е. когда мы видим нарождающуюся половинку Луны, с лунной поверхности Земля предстает в такой же фазе, но уже убывающей. Несложно догадаться, что ярче всего Луна будет "гореть" пепельным светом вблизи новолуния, когда в лунном небе Земля предстает полным или почти полным разноцветным бело-зеленовато-голубым диском, четырехкратно превышающим нашу полную Луну в размере и пятидесятикратно - в блеске.

Лучше всего наблюдать пепельный свет вблизи новолуния еще и потому, что при возрастании фазы Луны свет дневной стороны будет все сильнее "забивать" сияние ночной. Впрочем, в телескоп можно легко видеть пепельный свет вблизи лунной четверти или даже в больших фазах.

Чтобы увидеть это явление невооруженным глазом, стоит дождаться осени, когда хорошо видна старая Луна, а еще лучше весны , когда теплыми ясными вечерами высоко в небе висит серп молодой Луны. Почему именно в эти сезоны, читайте .

Известный российский журнал "Наука и жизнь" в последнем номере (№4 за 2002 год) сообщил своим читателям, что недавно французские астрономы, изучив спектр пепельного света, установили, во-первых, что в нем преобладают голубые тона (недаром Землю называет "голубой планетой"!), а во-вторых, в этом спектре не хватает света с длиной волны менее 725 нанометров. Оказывается, дело в том, что эти длины волн поглощаются растительностью Земли при фотосинтезе. Таким образом, наши леса и луга видны с космических расстояний.
Авторы открытия полагают, что обнаруженное явление можно использовать для поиска растительной жизни на других планетах.

Более того, ученые из Солнечной обсерватории на Большом Медвежьем озере (Канада), изучающие отражательную способность (альбедо) Земли, установили, что больше всего солнечного света наша планета отражает в апреле и мае. И это неудивительно, так как большая часть отражения света приходится на долю облачного покрова, площадь которого изменяется в зависимости от времени года. Сравните: облака отражают половину падающего на них света, в то время как океаны - 10%, а земная поверхность - от 10 до 25%. Больше отражают только снег и лед, но ведь заснежная поверхность может быть окутана облаками, да и площадь поверхности, покрытой снегом, относительно невелика.

Таким образом, в два последних весенних месяца пепельный свет Луны будет примерно на 10% ярче среднегодового. Впрочем, его интенсивность может меняться буквально час от часу вследствие вращения Земли, и амплитуда этих колебаний может достигать 5%. Объясняется это опять же таки неоднородностью земной поверхности. Например, Тихий океан обычно отражает вдвое-трое меньше света, чем приблизительно равный ему по площади континент Азия, особенно если над сушей будет больше облаков.

// NASA, Meteoweb/Skywatching