Луна не светится сама: мы видим солнечный свет, отражённый её поверхностью. Солнце постоянно освещает примерно половину лунного шара, но с Земли эта освещённая половина видна под разными углами. Поэтому тонкий серп постепенно становится полукругом, затем полным диском и снова уменьшается. Эта последовательность и называется сменой фаз.
Главная причина — взаимное положение трёх тел
Луна обращается вокруг Земли, а Земля вместе с Луной движется вокруг Солнца. Когда Луна находится примерно между Землёй и Солнцем, освещённая сторона обращена в основном от нас. Наступает новолуние, и диск трудно увидеть на светлом небе. По мере движения появляется вечерний серп, затем видимая освещённая часть растёт.
Когда Земля оказывается примерно между Солнцем и Луной, освещённая сторона Луны обращена к нам — наблюдается полнолуние. Слово «примерно» важно: орбита Луны наклонена к плоскости земной орбиты, поэтому три тела обычно не выстраиваются на одной линии достаточно точно для затмения.
Названия основных фаз
Полный цикл удобно разделить на несколько узнаваемых этапов:
- новолуние — освещённая сторона почти не видна;
- растущий серп — видимая доля света увеличивается;
- первая четверть — освещена половина видимого диска;
- растущая выпуклая Луна — света больше половины;
- полнолуние — виден почти весь диск;
- убывающая выпуклая Луна, последняя четверть и убывающий серп завершают цикл.
«Четверть» описывает не долю освещённого диска, а положение Луны на четверти пути от новолуния. Поэтому во время первой и последней четверти мы видим половину диска.
Сколько длится лунный цикл
Промежуток между двумя последовательными новолуниями называют синодическим месяцем. Его средняя продолжительность — около 29,5 суток. Это больше времени, за которое Луна совершает оборот относительно далёких звёзд. Причина в движении Земли вокруг Солнца: за один лунный оборот направление на Солнце успевает немного измениться, и Луне нужно пройти дополнительный участок орбиты, чтобы повторилась та же фаза.
Фазы не обязаны приходиться на одно и то же местное время. Точные моменты рассчитывают астрономически, а календарная дата зависит от часового пояса. Поэтому два корректных календаря для разных регионов могут указывать соседние числа.
Почему фазы — не тень Земли
Распространённое объяснение приписывает тёмную часть диска земной тени. Но тень Земли попадает на Луну только во время лунного затмения. Обычная граница света и тени проходит по самой поверхности Луны: это линия между лунным днём и ночью, которую называют терминатором.
В телескоп около терминатора хорошо заметен рельеф. Солнце там стоит низко над лунным горизонтом, поэтому горы и края кратеров отбрасывают длинные тени. Во время полнолуния свет падает почти прямо, и детали могут выглядеть менее объёмными, хотя общий диск ярче.
Что такое пепельный свет
У тонкого серпа иногда видна слабая остальная часть диска. Это не собственное свечение Луны. Солнечный свет отражается от Земли, освещает ночную сторону Луны и возвращается к наблюдателю. Явление называют пепельным светом; оно особенно заметно вскоре после новолуния или перед ним при прозрачном небе.
Наблюдение помогает буквально увидеть геометрию системы: яркий серп освещён Солнцем напрямую, а сероватая часть — светом, дважды отражённым от поверхностей Земли и Луны.
Практический блок: наблюдаем цикл самостоятельно
Выберите место с открытым горизонтом и в течение месяца отмечайте дату, время, положение Луны и форму освещённой части. В первые дни после новолуния ищите серп вечером на западе. Первая четверть хорошо видна вечером, полная Луна восходит примерно около заката, а убывающий серп удобнее наблюдать перед рассветом.
Не смотрите на Солнце через оптические приборы и не пытайтесь искать рядом с ним молодой месяц без специальных навыков. Для дневных наблюдений безопаснее использовать рассчитанное положение и закрывать Солнце зданием, но начинающему лучше выбрать сумерки.
Почему вид Луны меняется в разных широтах
Фаза для всей Земли практически одна и та же, однако наклон серпа относительно горизонта зависит от места, сезона и времени наблюдения. В Северном и Южном полушариях привычная ориентация освещённой части выглядит различно. Фотография из другой страны поэтому может казаться «перевёрнутой», не свидетельствуя об иной фазе. Это естественный эффект положения наблюдателя на поверхности шарообразной Земли.
Восход и заход Луны также ежедневно смещаются. Чтобы заранее выбрать время, используют астрономический календарь для конкретных координат. Городские здания, рельеф и облака меняют фактическую видимость, хотя расчётное положение остаётся тем же. Запись места наблюдения делает личный дневник точнее и помогает сравнивать фотографии без ложных выводов.
Итог
Фазы Луны возникают потому, что наблюдатель видит разную долю освещённой Солнцем половины лунного шара. Цикл длится около месяца, а земная тень участвует только в затмениях. Несколько вечерних наблюдений превращают эту схему из учебного рисунка в понятное движение на реальном небе.