Видимое движение и фазы луны. Охарактеризуйте полные, частные и кольцеобразные солнечные затмения

Только что зашло Солнце. На фоне красноватой зари ярко вырисовывается узкий блестящий серп, горбом обращенный в сторону зашедшего Солнца. Недолго приходится им любоваться. Скоро и он опускается вслед за Солнцем под горизонт. При этом говорят: «Родилась новая Луна».

Фото: В.Ладинский. Родилась новая Луна.

На следующий день при заходе Солнца вы заметите, что серп стал шире, он виден выше над горизонтом и заходит уже не так рано. С каждым днем Луна как бы растет и в то же время отходит от Солнца все дальше и дальше влево (на восток). Через неделю Луна оказывается вечером на юге в виде полукруга с выпуклостью вправо. Тогда говорят: «Луна достигла фазы первой четверти ».

Лучшим временем года для наблюдений молодой Луны в Северном полушарии Земли является весна, когда серп народившейся Луны поднимается высоко над горизонтом. В фазе первой четверти Луна поднимается у нас выше всего над горизонтом в конце зимы – начале весны.

В следующие дни Луна продолжает расти, становится больше полукруга и отодвигается еще дальше к востоку, пока еще через неделю не станет полным кругом, т.е. наступит полнолуние . В то время когда Солнце будет уходить под западный горизонт на западной стороне, с противоположной, восточной стороны начнет подниматься полная Луна. К утру оба светила как бы меняются местами: появление Солнца на востоке застает полную Луну заходящей на западе.

Выше всего полная Луна ходит над горизонтом в первой половине зимы, а короткими летними ночами ее можно отыскать около полуночи низко в южной части неба.

Фото: В.Ладинский. Восход полной Луны 21 июля 2005 года.

Дальше день за днем Луна всходит все позднее. Она становится все более урезанной, или ущербленной, но уже с правой стороны. Через неделю после полнолуния вы вечером не найдете на небе Луны. Она только около полуночи показывается на востоке из-за горизонта и опять в виде половины круга, но горбом направлена теперь влево. Это последняя (или, как ее иногда называют, – третья) четверть . Утром полукруг Луны, обращенный горбом к восходящему Солнцу, можно увидеть в южной стороне небосвода. Через несколько дней узкий серп Луны только перед восходом Солнца появляется из-за горизонта на востоке. А еще через неделю, после последней четверти, Луна совсем перестает быть видимой – наступает новолуние ; потом она появится опять с левой стороны от Солнца: вечером на западе и горбом уже опять вправо.

Наиболее благоприятным временем года для наблюдений Луны в фазах между последней четвертью и новолунием является ранняя осень.

Так изменяется вид Луны на небе каждые четыре недели, точнее – 29,5 суток. Это лунный, или синодический , месяц. Он послужил основой для составления календаря еще в древние времена. Такой лунный календарь сохранился у некоторых восточных народов и до настоящего времени.

Изменение лунных фаз можно свести в такую таблицу:

Во время новолуния Луна находится между Землей и Солнцем и обращена к Земле неосвещенной стороной. В первую четверть, т.е. через четверть оборота Луны, к Земле обращена половина ее освещенной стороны. В полнолуние Луна находится в противоположной Солнцу стороне, а к Земле обращена вся освещенная сторона Луны, и мы видим ее полным кругом. В последнюю четверть снова мы видим с Земли половину освещенной стороны Луны. Теперь понятно, почему выпуклая сторона серпа Луны всегда обращена к Солнцу.

В течение нескольких дней после (или до) новолуния можно наблюдать, кроме яркого серпа, и не освещенную Солнцем, но слабо видимую часть Луны. Такое явление называют пепельным светом . Это – ночная поверхность Луны, освещаемая только отраженными от Земли солнечными лучами.

Таким образом, изменение фаз Луны объясняется тем, что Луна обращается вокруг Земли. Время обращения Луны вокруг нашей планеты называется звездным (сидерическим) месяцем и составляет 27,3 суток, что меньше 29,5 суток, в течение которых происходит смена фаз Луны. Причиной этого явления является движение самой Земли. Обращаясь вокруг Солнца, Земля увлекает за собой и свой спутник – Луну.

В новолуние, когда Луна оказывается между Землей и Солнцем, она может закрыть его от нас, тогда наступит солнечное затмение. В полнолуние Луна, находясь по другую сторону от Земли, может попасть в тень, отбрасываемую нашей планетой, тогда произойдет лунное затмение. Затмения не происходят каждый месяц потому, что Луна обращается вокруг Земли в плоскости, не совпадающей с той плоскостью (плоскость эклиптики), в которой Земля обращается вокруг Солнца. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики под углом 5° 9". Поэтому затмения случаются лишь в случае, когда в момент новолуния (полнолуния) Луна находится вблизи эклиптики, иначе ее тень падает «выше» или «ниже» Земли (или земная тень «выше» ли «ниже» Луны).

Фаза – это отношение площади освещенной части диска небесного тела к площади всего диска. В фазе новолуния Ф = 0,0, в фазе первой и последней четвертей = 0,5, в фазе полнолуния = 1,0.

Мысленная линия, проведенная через вершины рогов серпа Луны, называют линией рогов. Часто говорят, что линия рогов указывает на точку юга, или под нее. Перпендикуляр к линии рогов указывает направление на Солнце.

Если рога лунного месяца направлены влево, то Луна растущая, если вправо – то стареющая. Впрочем, это правило меняется на обратное при наблюдениях Луны из южного полушария Земли, что показано на рисунке:

Задачи и вопросы:

1. Луна находится в новолунии. В какой фазе будет Земля видна с Луны? Земля будет находиться в фазе «полноземелия», т.к. фазы у Луны при наблюдениях с Земли и фазы Земли для лунного наблюдателя меняются наоборот и находятся в противофазе.

2. Видна ли с Луны Земля в «новоземелие»? Да, видна в виде серпика из-за того, что атмосфера Земли преломляет солнечный свет.

3. 25 декабря такого-то года Луна была в фазе первой четверти. В какой фазе она будет видна через год? Для решения этой задачи возьмем синодический месяц Луны, равный примерно 29,5 суток. Умножим 29,5 на 12 месяцев и получим 354 дня. Вычтем полученное значение из 365 (количество дней в году) и получим 11 дней. Учитывая то, что первая четверть наступает спустя 7 – 8 дней, то, прибавив полученное значение (11) к 7 (или 8), получим возраст Луны через год, равный 18 или 19 дням. Таким образом, Луна спустя год окажется в фазе между полнолунием и последней четвертью.

4. Во сколько будет кульминировать Луна в первой четверти? Луна в первой четверти будет кульминировать над точкой юга примерно в шесть часов вечера по местному времени.

Фазы Луны в 2012 году Время указано Всемирное (МСК - 4 ч)

1. «Вряд ли можно было бы назвать ночью эту высветленную пожарами ночь, если бы не народился месяц над песчаной косой на самом пороге утра». Найдите допущенную здесь неточность.
   Ответ
2. «На западе давно погас закат, а на востоке поднялся прозрачный серп месяца». Что здесь неверно подмечено автором?
   Ответ

   Время указано вечернее, и в это время мог появиться только молодой месяц, а он появляется не на востоке, а на юго-западе.

3. «По горизонту мутно-розовое от огней небо над заводом зазеленело, а в зените, в свежей черной глубине, неподвижно висел янтарный ломтик луны». Найдите неточности в этой картине. В какой фазе была в этот вечер Луна?
   Ответ

   В России Луна в зените нигде не бывает. Так как Луна сравнивается с «ломтиком», то, вероятно, она была в первой четверти, и, кроме того, Луна в этой четверти как раз вечером бывает в верхней кульминации.

4. «Ледяное красное солнце садилось где-то в снежной степи, далеко за городом, а высоко над головою белел детский ноготок новорожденного месяца». Дело происходило в январе в Одессе. Реальна ли описанная здесь картина?
   Ответ

   Поскольку месяц называется «новорожденным», то он не мог так далеко, почти на 90°, отстоять от Солнца.

5. «К полуночи выплыл месяц. Яркий, будто никелированный, опустив книзу остроотточенное жало кривого ножа, он катился и в то же время оставался на месте в дымчато-белых облаках». Найдите неточности в приведенном отрывке.
   Ответ

   Если месяц был похож на лезвие кривого ножа, то это был либо молодой, либо старый месяц. Однако и тот и другой появляются на небе либо до полуночи, либо позже.

6. «Были ранние осенние сумерки. Дерево против Андрея и Саши, более темное, чем небо, как бы врезалось в эту размытую синеву. И, повернув рожки к дереву, повис над ними неяркий прозрачный полумесяц». Разберитесь в этом описании. В какой фазе была Луна?
   Ответ
7. «Еще месяц назад садилось Солнце, а в небе обрывком белого облака уже высоко стояла Луна, постепенно разгораясь и желтея». Могло ли так быть?
   Ответ

   Да. Если Луна в первой четверти, то она бывает высоко на небе еще ранним вечером.

8. «Рано, еще по-зимнему, темнеет небо. На севере, отражаясь в водах залива, светит странный, перевернутый месяц». Где могла наблюдаться такая картина?
   Ответ

   Так как месяц был перевернут и, кроме того, еще находился на севере, то такая картина могла наблюдаться только в южном полушарии Земли.

9. «Был сильный мороз. На западе, на сумрачном небе, все еще горели последние красные отблески заката, а над ними из-за выпуклого края Земли поднималась огромная Луна». Дело происходило в Англии. Найдите ошибки в описании.
   Ответ

   «Огромная» Луна, т. е. Луна в фазе полнолуния, восходит не на западе, а на востоке. Находясь на Земле, мы нигде не замечаем ее выпуклости.

10. «Понемногу сон одолел Хмельницкого. Уже засыпая, он увидел на западе зарево и подымал: «Луна всходит...» Луна была прозрачная, синеватая, как круглая льдинка». Найдите обмолвку автора.
    Ответ
11. «Скоро рассвет... (аптекарша) видит, как мало-помалу белеет восточный край неба, как потом он багровеет, словно от большого пожара. Неожиданно из-за отдаленного кустарника выползает большая широколикая луна. Она красна». Все ли здесь верно?
    Ответ

    «Большая, широколицая» Луна, т. е. Луна в фазе полнолуния или близкой к нему, восходит не под утро, а вечером или ночью.

12. «К островам Баллени подошли уже к вечеру когда смеркалось... С юга надвигались густая туча, а выше, на узкой полосе чистого неба, светила полная Луна. Я даже удивился: откуда она здесь взялась? Мы так долго не видели ее, что даже забыли о ее существовании, а тут вдруг она явилась круглая, румяная, добродушная». Это происходило 27 марта 1956 г. на 66°05" ю. ш. Нет ли в приведенном отрывке каких-либо несообразностей?
    Ответ
13. «В семь часов вечера, когда затонувшее Солнце еще золотило горизонт и полная луна плыла высоко над головой... в причудливом свете заката, в смешении ярких красок света и тьмы мы увидели великолепный Стромболи». Все ли здесь верно?
    Ответ
14. «К тому времени, когда низко спустившееся Солнце встретилось в небе с Луною, похожей на круглое облачко, пристали к Инылькуну, самому большому из трех островов Серых Гусей». Могло ли быть так, как описывает автор?
    Ответ

    Если Луна была в фазе полнолуния («круглое облачко»), то она должна была отстоять от Солнца примерно на 180°, и, следовательно, о встрече этих светил не могло быть и речи; можно говорить только об одновременном пребывании их на небосводе.

15. Сколько времени можно видеть круглую, неущербленную Луну?
    Ответ

    Столько же времени, сколько длится и полное солнечное затмение («новолуние»), т. е. от одного мгновения до 7,5 мин.

16. В поэме «Песнь о Гайавате» есть такое место:
    «И Покомис до заката
    Просидела на прибрежье,
    Вот и месяц, солнце ночи,
    Встал над тихою водою,
    Вот и чайки с шумным криком,
    Кончив пир свей, поднялися
    И сквозь зарево заката
    Долго их мелькали крылья».
    Сообразите, в какой фазе была Луна. В какую сторону был обращен берег? В какую сторону улетели чайки?
    Ответ

    Луна была либо в фазе полнолуния, либо уже несколько на ущербе. Берег был обращен на восток. Чайки улетели на запад.

17. Там же есть и такая картина:
    «В гневе солнце заходило,
    Пролагая путь багряный,
    Зажигая тучи в небе,
    Как вожди сжигают степи,
    Отступая пред врагами;
    А Луна - ночное солнце -
    Вдруг восстала из засады
    И направилась в погоню
    По следам его кровавым
    В ярком зареве пожара».
    Разберитесь, в какой фазе была Луна?
    Ответ

    В полнолунии.

18. «Вечер был тих; в неподвижном воздухе еще висела пыль. Тусклая ущербная Луна стояла в мглистом, отливающем серебром небе». Могло ли так быть?
    Ответ

    Ущербная Луна заходит до наступления вечера. Вернее всего, это была Луна после первой четверти.

19. «Мы покидали избушку задолго до рассвета. Влажная ночь дышала над землей... В небе мерцали звезды, ущербленный месяц, багряный и тусклый, склонялся к горизонту», - говорится в одном рассказе. Разберитесь в этом описании.
    Ответ

    В раннее предутреннее время ущербный месяц не склоняется к горизонту, а поднимается над ним. Если же месяц действительно склонялся к горизонту, то это был растущий месяц в возрасте несколько старшем первой четверти.

20. «Выжидая восхода Луны, Кан проспал первую часть ночи... Месяц был уже на ущербе и бледным призрачным светом обливал все кругом... Он (Кан) взглянул на светлое русло реки, по которому он должен был возвращаться обратно, и понял, что лишь только зайдет Луна, все погрузится в густой мрак». Разберитесь в этом отрывке. Что вы скажете по поводу опасений Кана?
    Ответ

    Опасения Кана были напрасными: если Луна была на ущербе, то она должна была зайти не ночью, а днем.

21. «...В комнаты проникал сероватый свет занявшейся зари... хрупкий месяц висел еще в посветлевшем небе, ломкий рог его оперся на темную вершину старого ореха». В какой фазе была Луна? Найдите обмолвку автора.
    Ответ
22. «В золотистой мгле всходило Солнце, а рядом с ним еще висел тонкий бледный серп Луны». Возможно ли такое соседство Солнца с Луной утром? С какой стороны от Солнца был расположен этот серп?
    Ответ

    Да, но чаще всего в ярком сиянии Солнца лунного серпа совсем не видно. Серп был расположен справа от Солнца.

23. «...Приближался полдень. Обломок ущербного месяца истаивал на глазах». Дело происходило в июле, неподалеку от Москвы. Время указано декретное. В какой фазе была Луна?
    Ответ

    Вероятнее всего, это была Луна в фазе несколько старше третьей четверти.

24. «На западе блекнет, превращаясь в коричневую дымку, последний багрянец вечера... на востоке поднимается широкий, все увеличивающийся серп Луны. Он цвета меди и окружен венцом. Юноша, унтер-офицер, указывает пальцем на небо... «Через три дня будет новолуние, тогда хорошей погоде конец!» Найдите ошибки, допущенные автором в этом отрывке.
    Ответ

    Судя по разговору, это был старый месяц («через три дня новолуние»), но месяц в таком возрасте восходит не вечером, а утром. Размеры Луны увеличиваются незаметно для глаз, и, кроме того, старый месяц не увеличивается, а уменьшается в размерах. Луна на горизонте не бывает окружена венцом. Смена лунных фаз не оказывает влияния на погоду.

25. «Была ночь, но чувствовалось, что скоро настанет утро... рассвет еще не забрезжил... тонкий бледный месяц, едва мерцая, стоял в небе уже очень низко, так, что был еле виден сквозь деревья». Найдите обмолвки автора.
    Ответ

    Месяц не мерцает; месяц не опускался вниз, как показалось автору, а поднимался вверх, так как это был старый месяц.

26. «Луны в эту ночь не было. Ее умирающий серп показался над горами и бессильно спрятался». Найдите допущенную автором неточность.
    Ответ

    Если это был старый месяц, то, показавшись над горами, он должен был не прятаться, а подниматься вверх. Но, вернее всего, это был молодой месяц, почему-то названный умирающим.

27. «Был тихий вечер. По ясному морозному небу плыла Луна». Найдите ошибку.
    Ответ

    Настоящего движения Луны мы не замечаем, а кажущееся заметно только на фоне бегущих облаков, а не на фоне чистого ночного неба.

28. «Зимой месяц светит, как они мне сказывали, в здешних местах почти два месяца сряду и становится час от часу больше, смотря по тому, как коротки дни бывают. Я оставляю сие на рассмотрение астрономов, правду ли они мне сказали». Здесь речь идет о Шпицбергене, средняя широта которого около 77°,5. Возможны ли там подобные явления? Можно ли вообще где-либо на Земле наблюдать незаходящую в течение нескольких суток Луну?
    Ответ

    Да, но Луна не может светить два месяца подряд, так как в эпохи новолуний она совсем не светит на Землю. Луна может быть незаходящей севернее + 61° с. ш. и южнее - 61° ю. ш.

29. «Месяц светил отвесно, и кривые путаные тени деревьев чернели по блестевшему насту». Дело происходило в марте возле Казани. Все ли верно описано автором?
    Ответ

    Луна в пределах России нигде не может светить отвесно.

30. «На горизонте только что взошла яркая и крупная звезда. Казалось, она запуталась в траве. На другой половине неба всплывала, отрываясь от земли, Луна». Реальна ли описанная здесь картина?
    Ответ

    Нет, и Луна, и звезды восходят на одной и той же половине неба.

31. Каково существенное различие во внешнем виде «молодого» и «старого» месяца?
    Ответ

    Молодой месяц располагается на небе выпуклостью вправо, а старый - выпуклостью влево. Первый похож на запятую, второй - на букву С.

32. В какое время года Луна поднимается выше всего над горизонтом? (Имеются в виду средние северные широты.)
    Ответ
33. Молодой месяц в разных местах Земли имеет весьма различный вид. Не значит ли это, что наблюдатели из разных мест на Земле видят разные части Луны?
    Ответ

    Нет, наблюдатели во всех местах видят одну и ту же часть Луны, но в несколько различных положениях.

34. Почему серп молодого месяца кажется имеющим большие размеры диаметра, чем соседние с ним части Луны, освещенные так называемым «пепельным» светом?
    Ответ
35. В стихотворении Т. Г. Шевченко о Днепре есть такие строки:
    «І блідий місяць на ту пору
    Із хмари де-де виглядав,
    Неначе човен в синім морі,
    То виринав, то потопав.
    Ще треті півні не співали,
    Ніхто нігде не гомонів,
    Сичі в гаю перекликались,
    Та ясен раз у раз скрипів».
    Какое время года и суток здесь описано? В какой фазе была Луна?
    Ответ

    Третьи петухи ноют перед рассветом. Так как месяц сравнивается с челном, то, вероятно, это был старый месяц. Время года определить трудно, однако, судя по погоде, это была осень.

36. «Нет, изменился свет, все пошло по-чудному. Вон и месяц в небе опрокинулся на спину, барахтается кверху рожками в облаках». Дело происходило зимой, около девяти часов вечера по декретному времени. В какой фазе была Луна? Бывает ли у нас в северном полушарии Луна в перевернутом положении? Когда?
    Ответ
37. Что бывает продолжительнее - самые длинные солнечные дни или промежутки времени от восхода и до захода Луны? (Имеются в виду средние широты.)
    Ответ

    Промежутки времени от восхода до захода Луны.

38. Каким представлялось бы движение Земли вокруг Солнца для наблюдателя на Луне?
    Ответ

    Земля на небе Луны должна казаться почти неподвижной, но за год она перемещается по всем созвездиям Зодиака.

39. Испускает ли Земля вскоре после «новоземелия» пепельный свет при наблюдении с Луны?
    Ответ

    Да, но этот свет так слаб, что с Луны он, вероятно, незаметен.

40. Видны ли с Луны все части поверхности Земли?
    Ответ

    Так как Земля вращается сравнительно быстро, то с Луны можно видеть одну за другой все её части.

Перевод:
И бледный месяц на ту пору
Кой-где из тучи взор казал.
Как будто лодка в синем море:
То выплывал, то утопал.
Ещё не пели третьи куры,
Никто нигде не тарахтел.
Сычи в лесу перекликались,
И ясень жалобно скрипел.

02:32 am - Ночные задачки

По практической астрономии, легкие. Для забывших физику, только на здравый смысл.

1. Как известно, в средних широтах для определения фазы луны существую мнемонические правила, например, по-русски это Растущая луна и Стареющая (выпуклостью серпа вправо и влево соответственно).

Работают ли эти правила в средних широтах южного полушария, или там нужны какие-то другие?

2. Многие видели тропической ночью (точнее, вблизи экватора) серп луны выпуклостью вниз ("лодочку"). Какой луне он соответствует - растущей или стареющей? Бывает ли серп выпуклостью вверх ("мостик")?

3. Как вообще вблизи от экватора узнать, увидев серп, растет он или стареет?

Comments:

2. Мостика не бывает, но я не знала объяснения этому факту, пока не прочитала (и осознала), что орбита луны - примерно экваториальная. Т.е. если смотреть с экватора, затенённая часть, дополнение к серпу всегда будет "сверху".

3. Кажется, как-то хитро по тому, как устроен внутренний контур серпа (который часть эллипса, а не окружности), ещё подумаю, пожалуй.

если мы перенеслись в южное полушарие, то мы перевернулись вниз головой относительно текущего состояния и луны
значит, там будет все наоборот. про лево и право.

3. Утром он виден или вечером.

Мы, между прочим, живем на 40-й параллели, то есть еще довольно далеко от экватора, а луна уже близка к лодочке. Но мостика не бывает, могу засвидетельствовать:)

В качестве иллюстрации - из моих фотографий:

Луна вечером над Эль Иерра - самым западным островом Канарского архипелага, март 2010.

А это темная Луна, закрывающая Солнце - частичное солнечное затмение в Варшаве 4 января 2011.

Луна ранним утром над горным приютом на окраине Шклярской Порембы в польских Судетах, январь 2011.

Частное солнечное затмение, лучше сказать (так принято).

Я думал, огооврить ли в вопросах, что серп имеется в виду не от затмения, но решил не усложнять.

Спасибо за фото.

2. Мостика не бывает, т.к. солнце снизу (под горизонтом).

1. Нет, конечно. Правило нужно инвертировать.
2. Может быть днем, если одновременно видны Солнце и Луна.
3. Напрячь пространственное воображение, представить, как он выглядел бы в средних широтах северного полушария и воспользоваться правилом 1:)

2. По-видимому, все-таки ее при этом будет не видно невооруженным глазом.

Конечно, цифровая фотография - не доказательство. Но дневную Луну невооруженным глазом видел много раз.

Я тоже видел много раз.

Это не совсем то, потому что пир серпе-"мостике" Солнце будет (1) строго выше Луны (ближе к зениту) (2) близко друг к другу (серп, а не "полубуханка", как у Вас на фото).

При таком сочетании - мне не очень верится, что будет видно.

Если допускать не только серпики, но и любые "буханки", то на экваторе вполне возможна ситуация, когда Солнце только что зашло на западе, а Луна на востоке, скажем, примерно в 45 градусах над горизонтом. Тогда мы увидим "буханку", откусанную снизу примерно на треть диска.

в средних широтах я довольно часто видел Луну днем - обычно летом ближе к вечеру или рано утром. В тропиках был недостаточно долго, чтобы набрать статистику и утверждать, видна она там или нет.

В принципе, поскольку в тропиках темнеет очень быстро, а Луна видна только когда Солнце низко над горизонтом, интервал, когда Луну видно, очень короткий.

См. ответ Нику Сакве рядом.

Мне кажется, мостик должно быть можно увидеть в горной местности. Если Солнце у горизонта и свет пробивается только через небольшую долину между двумя горами, то Луна уже будет видна (наверное). Или, например, если находиться в глубоком кратере, со всех сторон окружённом высокими горами -- наверху может быть видно Луну мостиком.

1) Правило "растущий - старый" в южных широтах не работает, там наоборот.
2) Лодочка может быть как растущей, так и стареющей. Мостик, вопреки сказанному предыдущими ораторами, бывает. Он бывает в фазе первой четверти после полудня, когда Солнце еще не зашло и клонится к западу, а Луна уже взошла на востоке. Это трудно видеть - Солнце забивает молодую Луну. Но можно разглядеть, если постараться. В последней четветри - симметрично. Стареющая Луна еще не зашла и клонится к западу, а Солнце уже взошло на востоке.
3) Фаза Луны всегда повернута выпуклостью к Солнцу, поскольку именно Солнце ее и освещает. Если Луна к востоку от Солнца (в том числе уже зашедшего), она растущая, если к западу (в том числе от еще не взошедшего) - стареющая. А если в полночь - значит, около полнолуния. Это не зависит от полушария.

Предлагаю суперзадачу, в конце.
Сначала решение 1, 2, 3.
1. Для простоты пусть наблюдатель находится на северном/южном полюсе, а орбита луны и экватор Земли лежат в плоскости эклиптики. Тогда путешествие Луны от новолуния к полнолунию и далее к новолунию выглядит как удаление Луны от Солнца и далее приближение к Солнцу с другой стороны, все в плоскости горизонта.
Про Стареющую Луну известно, что ее серп повернут как буква С.
Но очевидно, что серп Луны повернут выпуклостью в сторону Солнца.
Значит, с северного полюса путь светил, в плоскости горизонта, можно изобразить так:

после новолуния______________________перед новолунием
) ☼___________________________________☼ (

Тогда с южного полюса все будет вверх ногами, серп в другую сторону.

2. Допустим опять для простоты, что орбита Луны и экватор Земли находятся в плоскости эклиптики. Тогда в небе экватора Луна будет каждый день вставать на востоке, проходить через зенит и садиться на западе. Если это серп, он обращен выпуклостью к Солнцу. Если Луна встает перед Солнцем, она на восходе будет лодочкой и на закате мостиком; если после Солнца, наоборот. Из рисунка к вопросу 1 видно, что после новолуния, если глядеть с северного полюса, Луна левее Солнца, так что при видимом движении светил с востока на запад Солнце обгоняет Луну: убегает от Луны в дни после новолуния, догоняет Луну с другой стороны в дни перед следующим новолунием. Значит, после новолуния для наблюдателя на экваторе восходить будет Солнце, затем серп-мостик; на закате сядет Солнце, затем серп-лодочка.

Вот все 4 варианта серпа в экваториальном небе:
лодочкой:
после захода Солнца (=на западе) - в дни после новолуния (=растущая Луна)
перед восходом Солнца (=на востоке) - в дни перед новолунием (=стареющая Луна)
мостиком - в двух оставшихся сочетаниях:
после восхода Солнца (=на востоке) - в дни после новолуния (=растущая Луна)
перед заходом Солнца (=на западе) - в дни перед новолунием (=стареющая
Последние два сочетания не ночные, а дневные. Значит, ночью видна только лодочка, а именно после захода Солнца - в дни роста Луны, перед восходом - в дни старения Луны. Мостик же виден только после восхода или перед закатом.

3. Ответ случился в предыдущем пункте.

Суперзадача.
Иногда лунно-солнечные приливы усиливают друг друга с наибольшей точностью (и в этот период чаще случаются землетрясения). Как определить эти периоды, наблюдая наклонность серпа в северном полушарии? Указание: откажитесь теперь от того допущения, что экватор Земли и орбита Луны лежат в плоскости эклиптики.

На фоне красноватой зари ярко вырисовывается узкий блестящий серп, горбом обращенный в сторону зашедшего Солнца. Недолго приходится им любоваться. Скоро и он опускается вслед за Солнцем под горизонт. При этом говорят: «Родилась новая Луна».

На следующий день при заходе Солнца вы заметите, что серп стал шире, он виден выше над горизонтом и заходит уже не так рано. С каждым днем Луна как бы растет и в то же время отходит от Солнца все дальше и дальше влево. Через неделю Луна оказывается вечером на юге в виде полукруга с выпуклостью вправо. Тогда говорят: «Луна достигла фазы первой четверти».

В следующие дни Луна продолжает расти, становится больше полукруга и отодвигается дальше к востоку, пока еще через неделю не станет полным кругом, т. е. наступит полнолуние. В то время когда Солнце будет уходить под горизонт на западной стороне, с противоположной, восточной стороны начнет подниматься полная Луна. К утру оба светила как бы меняются местами: появление Солнца на востоке застает полную Луну заходящей на западе.

Дальше день за днем Луна всходит все позднее. Она становится все более урезанной, или ущербленной, но уже с правой стороны. Через неделю после полнолуния вы вечером не найдете на небе Луны. Она только около полуночи показывается на востоке из-за горизонта и опять в виде половины круга, но горбом направлена теперь влево. Это - последняя четверть. Утром можно увидеть с южной стороны полукруг Луны, обращенный горбом к восходящему Солнцу. Через несколько дней только перед восходом Солнца появляется из-за горизонта на востоке узкий серп Луны. А еще через неделю, после последней четверти, Луна совсем перестает быть видимой - наступает новолуние; потом она появится опять с левой стороны от Солнца: вечером на западе и горбом уже опять вправо.

Так изменяется вид Луны на небе каждые четыре недели, точнее - за период 29 ½ суток. Это лунный, или синодический, месяц. Он послужил основой для составления календаря еще в древние времена. Такой лунный календарь сохранился у некоторых восточных народов и до настоящего времени.

Изменение лунных фаз можно свести в такую таблицу:

Сделайте вечером в комнате такой опыт: возьмите мяч и лампу. Пусть мяч изображает Луну, ваша голова - Землю, а лампа, поставленная поодаль - Солнце. Держите мяч в вытянутой руке, двигайте его вокруг себя и смотрите, как будет видна вам освещенная часть мяча. Так же будет видна Луна с Земли, вокруг которой Луна обращается.

Во время новолуния Луна находится между Землей и Солнцем и обращена к Земле неосвещенной стороной. В первую четверть, т. е. через четверть оборота Луны, к Земле обращена половина ее освещенной стороны. В полнолуние Луна находится в противоположной Солнцу стороне, а к Земле обращена вся освещенная сторона Луны, и мы видим ее полным кругом. В последнюю четверть снова мы видим с Земли половину освещенной стороны Луны. Теперь понятно, почему выпуклая сторона серпа Луны всегда обращена к Солнцу.

В ближайшие вечера после новолуния можно наблюдать, кроме яркого серпа, и не освещенную Солнцем, но слабо видимую часть Луны. Такое явление называют пепельным светом. Это - ночная поверхность Луны, освещаемая только отраженными от Земли солнечными лучами.

Таким образом, изменение фаз Луны объясняется двумя причинами: во-первых, Луна - темный, непрозрачный шар, освещаемый Солнцем, и, во-вторых, Луна обращается вокруг Земли.

Время обращения Луны вокруг Земли называется звездным месяцем и составляет 27 ⅓ суток, т. е. меньше 29 ½ суток, в течение которых происходит смена фаз Луны. Причиной этого является движение самой Земли.

Обращаясь вокруг Солнца, Земля увлекает за собой и свой спутник - Луну.

Пусть Луна будет в положении новолуния. Пока она сделает полный оборот за 27 ⅓ суток, Земля вместе с Луной займет в это время иное положение по отношению к Солнцу: Луна еще не окажется между Землей и Солнцем. Для того чтобы наступило следующее новолуние, Луне надо продвинуться еще дальше и сделать больше полного оборота. На это ей требуется несколько больше двух суток. Вот причина различия между длительностью синодического и звездного (сидерического) месяцев.

В новолуние, когда Луна оказывается между Землей и Солнцем, она может закрыть его от нас, и тогда наступит солнечное затмение. В полнолуние Луна, находясь но другую сторону от Земли, может попасть в тень, отбрасываемую Землей, тогда произойдет лунное затмение. Затмения не происходят каждый месяц потому, что Луна обращается вокруг Земли в плоскости, не совпадающей с той плоскостью, в которой Земля обращается вокруг Солнца.

ВРАЩЕНИЕ ЛУНЫ, СМЕНА НА НЕЙ ДНЯ И НОЧИ

При рассмотрении Луны в бинокль или даже невооруженным глазом на ее поверхности видны темные пятна и всегда почти на одних и тех же местах, одинаково удаленных от краев лунного диска. Значит, Луна обращена к Земле постоянно одной и той же стороной. Это происходит потому, что Луна вращается вокруг своей оси как раз с тем же периодом, с каким она обращается вокруг Земли.

Сделайте такой опыт: обойдите вокруг стола, оставаясь обращенными к нему все время лицом. Вы по очереди увидите все стены комнаты. Результат будет тот же, как если бы вы сделали полный поворот вокруг себя, стоя на месте.

Вследствие вращения Луны вокруг своей оси разные участки ее поверхности бывают обращены к Солнцу в разное время. На ней происходит смена дня и ночи. Лунные сутки в 29 ½ раза длиннее земных. Почти 15 наших суток на Луне длится день и столько же времени - ночь.

РАССТОЯНИЕ ОТ ЗЕМЛИ ДО ЛУНЫ И РАЗМЕРЫ ЛУНЫ

Спутник Земли. Это единственное крупное небесное тело, которое обращается вокруг Земли.

Луна гораздо ближе к Земле, чем другие небесные тела. Расстояние до Луны измерили точно, воспользовавшись тем же способом, каким на Земле измеряют расстояние до видимых предметов, к которым нельзя подойти.

Луна движется вокруг Земли не по окружности, а по эллипсу, поэтому ее расстояние от Земли не остается постоянным. В среднем оно составляет 384 400 км.

Зная расстояние до Луны, ученые вычислили ее действительные размеры. Диаметр Луны составляет 3476 км, т. е. немногим более четверти диаметра Земли. Площадь Луны несколько меньше территории Азии. По объему Луна почти в 50 раз меньше Земли.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .