Місячне затемнення

Мі́сячне зате́мнення — астрономічне явище, яке відбувається, коли Земля перебуває між Сонцем і Місяцем, і Місяць потрапляє в тінь чи півтінь Землі^[1]. Таке розташування небесних тіл відбувається у фазі повного Місяця під час сезону затемнень, приблизно раз на шість місяців, коли повінь відбувається поблизу одного з вузлів місячної орбіти. Тип і тривалість місячного затемнення залежать від близькості Місяця до вузла^[2][3].

На відміну від сонячного затемнення, яке можна спостерігати лише з відносно невеликої частини поверхні Землі, місячне затемнення видно з будь-якої ділянки нічного боку планети. Повне місячне затемнення може тривати майже дві години (у той час як повне сонячне затемнення в одному місці триває лише кілька хвилин), оскільки тінь Місяця на Землі значно менша, ніж тінь Землі на Місяці. На відміну від сонячних затемнень, місячні затемнення є безпечними для спостереження неозброєним оком і не потребують спеціальних фільтрів чи запобіжних заходів.

Коли Місяць повністю занурений у тінь Землі (так зване «глибоке затемнення»)^[4][5], він набуває червонуватого відтінку. Це зумовлено тим, що Земля повністю блокує пряме сонячне світло, і на поверхню Місяця потрапляє лише світло, заломлене в атмосфері Землі. Це світло має червонуватий колір через релеївське розсіювання синьої частини спектра — з тієї ж причини сонячне світло на світанку й заході Сонця виглядає червонішим, ніж денне світло.

Класифікація

Розташування небесних тіл під час затемнення. A — Сонце; B — Земля; C — Місяць; D — півтінь; E — тінь

Тінь Землі поділяють на дві частини: тінь та півтінь^[6]. Оскільки кутовий діаметр Землі при спостереженні з Місяця приблизно в 4 рази більший за кутовий діаметр Сонця^[7], Земля повністю закриває прямі сонячні промені в межах тіні. У півтіні, Земля блокує лише частину прямого сонячного світла.

Півтіньове затемнення

Півтіньове місячне затемнення настає тоді, коли частина або весь видимий бік Місяця потрапляє до земної півтіні^[8]. Жодна частина Місяця під час цього явища не перебуває в повній тіні, тобто на всій його поверхні, зверненій до Землі, Сонце закрите лише частково. Півтінь спричиняє слабке зменшення яскравості місячної поверхні, яке помітне неозброєним оком лише тоді, коли більша частина діаметра Місяця занурена в півтінь Землі^[9]. Однак загалом такі затемнення малопомітні, і зазвичай їх фіксують лише за допомогою приладів^[1]. Особливим видом напівтіньового затемнення є повне напівтіньове місячне затемнення, коли весь Місяць перебуває в земній півтіні. Такі затемнення трапляються рідко — лише у 3,2 % випадків серед усіх напівтіньових затемнень^[10].

Часткове затемнення

Завершальні фази часткового місячного затемнення 17 липня 2019 року, зняті в Глостершир, Велика Британія

Коли видимий бік Місяця частково занурюється в земну тінь, це явище називають частковим місячним затемненням^[8]. Якщо ж весь Місяць входить до умбри Землі, відбувається повне місячне затемнення. Під час часткового затемнення одна частина Місяця перебуває в повній тіні, а інша — у півтіні. Середня орбітальна швидкість Місяця становить близько 1,03 км/с, тобто трохи більше за його діаметр на годину, тож фаза повної тіні може тривати до 107 хвилин. Проте повний проміжок часу між першим і останнім контактами місячного диска з тінню Землі значно довший і може сягати 236 хвилин^[11].

Повне затемнення

Прискорена зйомка повного місячного затемнення 4 березня 2007 року.

Коли видимий бік Місяця повністю занурюється в земну тінь — відбувається повне місячне затемнення^[8][12]. Якщо Місяць потрапляє у тінь Землі повністю, сонячне проміння упродовж певного часу взагалі не потрапляє безпосередньо до його поверхні. Під час такого затемнення поверхня Місяця стає темно-червоною, але Місяць не зникає повністю. Темно-червоне забарвлення зумовлене слабким світлом, яке розсіюється крізь атмосферу Землі. Природа цього явища подібна до природи заграви, завдяки якій небо є червоним деякий час після заходу і до сходу Сонця. Для оцінки яскравості Місяця під час затемнення використовують шкалу Данжона^[13].

Повна фаза місячного затемнення 15 травня 2022 року. Сонячне випромінювання, розсіяне атмосферою Землі, надає Місяцю червонуватого відтінку.

Місяць не зникає повністю в тіні, оскільки заломлення сонячного світла атмосферою Землі спрямовує його в конус тіні. Якби атмосфери не існувало, Місяць був би під час затемнення абсолютно темним^[14]. Червонувате забарвлення виникає через те, що сонячне світло, яке досягає Місяця, проходить крізь товстий шар атмосфери Землі, де воно розсіюється. Короткі хвилі світла сильніше розсіюються в атмосфері, тому до Місяця доходить переважно випромінювання на довших хвиль. Людське око сприймає його як червоне світло. Саме цей ефект зумовлює почервоніння неба під час сходу та заходу Сонця^[15]. Кількість заломленого світла залежить від концентрації пилу чи хмар в атмосфері; від цього також залежить ступінь розсіювання. Чим більше в атмосфері пилу, тим більше розсіюється випромінювання інших довжин хвиль у порівнянні з червоним, і тим глибшим стає червонуватий відтінок. Тому відтінок «мідно-червоного» Місяця може значно змінюватися від затемнення до затемнення. Особливий вплив мають великі виверження вулканів, що викидають у повітря значні обсяги пилу; якщо таке виверження стається напередодні затемнення, колір Місяця може суттєво відрізнятися^[16]. Через червоний колір деякі місячні затемнення в популярних публікаціях називають «кривавим місяцем», однак ця назва не є науковим терміном^[17].

Центральне затемнення

Центральне місячне затемнення — це повне затемнення, під час якого Місяць проходить через центр земної тіні, покриваючи антисонячну точку^[18]. Частка таких затемнень становить 59,6 % від усіх повних місячних затемнень^[10].

Відстань до Місяця під час затемнення впливає на його тривалість. Зокрема, коли Місяць перебуває поблизу апогею — найдальшої точки орбіти від Землі — його орбітальна швидкість є найменшою. Діаметр земної тіні при цьому майже не змінюється. Тому перебування Місяця в апогеї під час повного затемнення подовжує тривалість фази повної тіні^[19].

Селенелій

Місячне затемнення в жовтні 2014 року у Міннеаполісі під час сходу Сонця 8 жовтня 2014 року. Тоді можна було одночасно бачити і Місяць, і Сонце.^[20]

Селенелій (або селенагелій), також відомий як горизонтальне затемнення, спостерігається тоді, коли одночасно видно і Сонце, і затемнений Місяць. Це можливо лише безпосередньо перед заходом Сонця або одразу після сходу, коли обидва світила перебувають поблизу протилежних горизонтів, у майже протилежних точках неба. Селенелій виникає на частині поверхні Землі під час кожного повного місячного затемнення — це особливе розташування спостерігача, а не окреме астрономічне явище. Найчастіше його можна побачити з високих гірських хребтів, коли в момент повного затемнення відбувається видиме удаваний схід^[en] або удаваний захід Сонця^[en]. Попри те, що під час селенелію Місяць повністю перебуває в земній тіні, одночасно з ним видно й Сонце, оскільки атмосферна рефракція підіймає обидва світила вище над горизонтом, ніж їхнє справжнє геометричне положення^[21].

Частота затемнень

Див. також: Сарос

Нахил орбіти Місяця до орбіти Землі спричиняє виникнення сезонів затемнень приблизно раз на пів року: у фазі нового місяця можливе сонячне затемнення, а у фазі повного місяця — місячне затемнення.

За рік відбувається не більше трьох місячних затемнень^[22], а іноді їх може не бути зовсім.^[23] Повні місячні затемнення трапляються рідше за часткові. Протягом 5000 років — від 2000 року до н. е. до 3000 року н. е. — 36,3 % усіх місячних затемнень будуть півтіньовими, 34,9 % — частковими і лише 28,8 % — повними^[24]. Якщо відомі дата й час затемнення, наступні затемнення можна передбачити за допомогою циклів затемнень^[en], наприклад сароса. Протягом одного сароса, що триває 11 років і 18 днів, зазвичай відбувається близько 70 затемнень, серед яких 29 — місячні^[23]. Затемнення можливі лише під час сезонів затемнень, коли Сонце опиняється поблизу одного з вузлів орбіти Місяця.

Поширена думка, що затемнення Сонця відбуваються рідше, ніж затемнення Місяця, не відповідає дійсності. Протягом року відбувається не менше двох сонячних затемнень, а за певних умов — п'ять^[25]. З іншого боку, протягом року може відбутись не більше трьох місячних затемнень, але може статися так, що не відбудеться й жодного (навіть часткового)^[26]. Між 1207 роком до н. е. і 2162 роком н. е., тобто впродовж 3369 років, має статися 8000 сонячних затемнень і 5200 затемнень Місяця^[27]. Таким чином, на 3 сонячних затемнення припадає 2 місячних. Однак у будь-якому визначеному місці на Землі місячні затемнення спостерігаються частіше, ніж сонячні затемнення. Справа в тому, що сонячні затемнення можна спостерігати лише у вузькій смузі на поверхні планети (шириною до 300 км для повних затемнень). У певній місцевості повні сонячні затемнення спостерігаються приблизно раз на 300 років, а часткові — десь раз на 30 років^[25]. Натомість місячні затемнення видно майже з усієї нічної півкулі Землі, де Місяць перебуває над горизонтом.

Фази затемнення

Точки контакту відносно земної тіні та півтіні, тут Місяць розташований поблизу спадного вузла

Фази повного місячного затемнення визначаються так званими «контактами» (моментами дотику з тінню Землі)^[28]:

• P1 (перший контакт): початок півтіньового затемнення — півтінь Землі торкається зовнішнього краю Місяця.
• U1 (другий контакт): початок часткового затемнення — тінь Землі торкається зовнішнього краю Місяця.
• U2 (третій контакт): початок повного затемнення — вся поверхня Місяця опиняється всередині тіні Землі.
• Найбільше затемнення: кульмінаційна фаза повного затемнення — Місяць розташований найближче до центру тіні Землі.
• U3 (четвертий контакт): закінчення повного затемнення — край Місяця виходить із тіні Землі.
• U4 (п'ятий контакт): закінчення часткового затемнення — весь Місяць виходить із тіні Землі.
• P4 (шостий контакт): закінчення півтіньового затемнення — весь Місяць виходить із півтіні Землі.

Шкала Данжона

Місяць не зникає повністю в тіні, оскільки атмосфера Землі заламує сонячне світло і спрямовує його частину в конус тіні.

Для оцінки загальної темності місячних затемнень Андре-Луї Данжон запропонував спеціальну шкалу, шкалу Данжона^[29]:

• L = 0: Дуже темне затемнення. Місяць в середині повної фази є майже невидимим.
• L = 1: Темне затемнення. Колір Місяця сірий або коричневий. Деталі поверхні важко розрізнити.
• L = 2: Затеменення темно-червоного або іржавого кольору. Центральна частина тіні дуже темна, а її зовнішній край відносно яскравий.
• L = 3: Цегляно-червоне затемнення. Тінь зазвичай має яскравий жовтуватий обідок.
• L = 4: Дуже яскраве затемнення мідно-червоного чи помаранчевого кольору. Тінь має синюватий відтінок і дуже яскраву облямівку.

Вид із Місяця

Картина Люсьєна Рюдо^[en], що зображує можливий вигляд сонячного затемнення з поверхні Місяця. Поверхня Місяця здається червоною, оскільки єдине доступне світло — це сонячні промені, заломлені атмосферою Землі на її краях, що й видно на небі картини.

Місячне затемнення на Місяці виглядає як сонячне затемнення. У цей час атмосфера Землі при спостереження з Місяця постає як червоне кільце навколо темної планети. Одну таку подію зафіксувала камера апарата Surveyor 3 у 1967 році^[30]. Другу подію сфотографувала у кольорі місія Blue Ghost Mission 1 у 2025 році^[31]. Під час повні, коли відбуваються місячні затемнення, темна сторона Землі освітлюється Місяцем і його сяйвом.

У культурі

Символ місячного затемнення (або будь-якого тіла в тіні іншого) — (U+1F776 🝶).

У різних культурах існують міфи, пов'язані з місячними затемненнями, або ж затемнення розглядається як добрий чи зловісний провісник. Деякі народи вірили, що це демон ковтає Місяць, і намагалися його відігнати, кидаючи в нього каміння чи вигукуючи прокляття^[32]. Мая й інки вірили, що місячне затемнення відбувається, коли ягуар поїдає Місяць, тому «кривавий Місяць» набуває червоного кольору. Інки також вважали, що після того, як ягуар з'їсть Місяць, він може спуститися й пожерти всіх тварин на Землі, тому вони брали списи і кричали на Місяць, щоб його відігнати^[33]. У деяких китайських культурах люди били у дзвони, щоб завадити дракону чи іншим диким звірам вкусити Місяць^[34]. Ще у XIX столітті під час місячного затемнення китайський флот відкривав артилерійський вогонь через це вірування^[35].

Христофор Колумб передбачає місячне затемнення 4 березня 1504 року

Деякі індуїсти вірять у важливість купання в річці Ганг після затемнення, оскільки це допомагає досягти спасіння^[36]. Давні месопотамці вважали, що місячне затемнення означає напад на Місяць семи демонів. Події на небі вони пов'язували з подіями на землі, й оскільки цар Месопотамії уособлював землю, вважалося, що демони одночасно нападають і на нього. Щоб урятувати справжнього царя, месопотамці саджали на його місце двійника, який мав прийняти удар замість нього. Після закінчення затемнення «підставного царя» усували (можливо, через отруєння)^[33]. В Китаї за часів династії Чжоу (бл. 1046—256 до н. е.) у «Книзі пісень» появу червоного Місяця, оповитого темрявою, вважали передвісником голоду чи хвороб^[37]. Давні греки правильно вважали, що Земля має кулясту форму, й використовували тінь під час місячного затемнення як доказ цього^[38].

Близько 2015 року в США набуло популярності пророцтво кривавого місяця^[en], згідно з яким 4 повні місячні затемнення («криваві місяці») поспіль без часткових місячних затемнень віщують кінець часів або глобальні катастрофи^[39]. Присвячена цьому книга Джона Геджі^[en] «Чотири криваві місяці» стала бестселером^[39][40].

В історії української журналістики траплялись випадки неправдивих повідомлень про майбутні затемнення. Так, 27 травня 2018 повідомлення про Місячне затемнення, що нібито мало відбутися цього дня надрукували Факти (ICTV)^[41], gazeta.ua^[42], «Сегодня»^[43], Еспресо TV^[44], «Обозреватель»^[45] та інші.

Див. також

• Список місячних затемнень у XXI столітті
• Сонячне затемнення
• Затемнення
• Покриття