Клуб почемучек. Почему Луну видно днем?

Здравствуйте, дорогие читатели и участники “Клуба почемучек“! В сегодняшнем выпуске Клуба я буду отвечать на вопрос папы Виталия и его дочки Саши (5 лет): “Почему иногда Луну видно днем?“

По результатам общенационального исследования, проведенного в 2012 году в Великобритании, в ходе которого было опрошено 2 тысячи молодых пар, этот вопрос возглавил десятку самых сложных для родителей детских вопросов. Но мы все же попытаемся в нем разобраться:)

Уже в этом месте рассказа ребенок может запутаться. Поэтому предлагаю все сегодняшнее объяснение не столько рассказывать ребенку, сколько показывать. Эту тему даже взрослому трудно объяснить, пока он все не пощупает собственными руками. Конечно, идеальный вариант – иметь дома теллурий. Это такой глобус, только более сложный. Он показывает не только вращение Земли, но и взаимное вращение всей системы Солнце-Земля-Луна. Представление о его работе можно получить, посмотрев 3D модель теллурия на YouTube (https://www.youtube.com/watch?v=c2EMlJoz2Ik&list=FLyeQ35Ve3lBOlvDe7s5c99g&index=1)

Но не у всех теллурий есть дома. Поэтому сделаем модель системы из подручных средств. Солнце – фонарик (чем больше, тем лучше), Земля – большой мячик, Луна – маленький мячик.

Если хотите соблюсти пропорции, то имейте ввиду, что диаметр Луны примерно в 5 раз меньше диаметра Земли. Вот тут я нарисовала систему Земля-Луна в масштабе (фото кликабельно).

Попросите ребенка повращать “Луну” вокруг “Земли”. Обратите его внимание, что Луна всегда обращена к Земле одним боком. А теперь начните вращать “Землю” вокруг “Солнца” (не забудьте, что Земля вращается еще и вокруг своей оси), попросив малыша продолжать вращение “Луны” вокруг “Земли”.  Теперь понятно, как это происходит?

Земля вокруг Солнца ползет медленно – один круг проходит за один год (365 дней), а Луна вокруг Земли бегает быстро – один круг за 27 с хвостиком дней (в астрономии, науке о звездах, это называется синодический период обращения).

Теперь, когда с вращением этих тел разобрались, разберемся с видимостью Луны. Если спросить детей (да и большинство взрослых), то они ответят, что Луна видна на небе ночью. Но это не так – Луна бывает видна на небе и днем (вернее, в светлое время суток). И это не какое-то редкое астрономическое явление, а так происходит несколько дней каждый месяц. Только днем ее труднее заметить – во-первых, днем она не такая яркая, во-вторых, чаще всего видна узким серпиком, в-третьих, обычно видна близко к восходу или заходу Солнца, когда люди редко смотрят на небо.

Но даже если ребенок никогда не обращал внимания на дневную Луну, он не мог не заметить, что ночью Луна имеет не всегда одинаковый вид. То она полная и висит в небе всю ночь, то ее нет вообще, то на небе вместо Луны появляется тонкий серп, который и Луной-то не называют, а говорят: “месяц”. Вот это наблюдаемое с Земли изменение вида Луны называют лунными фазами. И зависят они от освещения поверхности Луны Солнцем (А вовсе не от попадания на Луну тени Земли, как часто думают даже школьники. Прохождение тени – это совершенно отдельное явление, и называется оно лунным затмением). 

Чтобы увидеть, почему получаются различные лунные фазы, снова задействуем нашу модель Солнце-Земля-Луна.  Обеспечиваем полную темноту (например, заходим в ванную комнату), включаем фонарик-Солнце и наблюдаем, что оно освещает.

Сначала просто посмотрим, как на Земле получается день и ночь. Для этого на мячик-Землю наклеим человечка из пластилина. Это будет наш наблюдатель. Вращайте Землю в лучах Солнца и смотрите, когда у человечка день, когда ночь. Понял ли малыш, что сутки – это один оборот Земли вокруг своей оси?

А теперь посмотрим, как вращается Луна. Начнем с новолуния – так называется та фаза, когда с Земли луны на небе не видно. А почему не видно, очень хорошо понятно из нашей модели – Солнце в этот период освещает Луну со стороны, противоположной Земли. И наш человечек хоть и смотрит прямо на Луну, но не видит ее из-за того, что она совершенно темная.

Уже дня через два Луна сдвинется относительно прошлого положения на небе настолько, что Солнце будет освещать и тот ее узенький кусочек, который виден с Земли. С каждым днем этот кусочек будет все увеличиваться и увеличиваться. В это время Луну называют растущей. И время появления Луны из-за горизонта будет все более поздним. Поэтому если сразу после новолуния она встает вместе с восходом Солнца, то через семь дней она выходит на небо в полдень. Вот именно в эту фазу Луну чаще всего и видят днем.

Когда Луна встанет “сбоку” от Земли, Солнце будет освещать ровно ее четвертинку (это видится на небе как половинка круга), это называется первой четвертью лунного цикла.

Кстати, тут было бы уместно повторить с малышом, что такое половина целого, что такое четверть, что такое треть и т.д. Для этого надо использовать не только разделение круга. Иначе ему будет трудно понять, почему видимая на небе половинка Луны называется четвертью. Кроме круга можно разрезать на части еще и бумажный квадрат, и другие фигуры. А еще полезно делить на кучки какие-нибудь сыпучие предметы (мозаику, крупы, пуговицы).

Проследим за Луною во второй ее четверти. Теперь она перестает быть видна наблюдателю с дневной стороны Земли и становится видимой тем людям, которые смотрят на нее ночью.

Лунный серп продолжает постепенно расти, пока не превратиться в полный круг – это полная луна, а фаза так и называется – полнолуние.

Если бы орбита Луны лежала ровно в плоскости орбиты Земли, то полную Луну мы бы никогда не видели, ее бы закрывала тень от Земли. Это называется Лунным затмением. Но орбита Луны несколько наклонена. Поэтому Лунные затмения случаются редко, для этого Луна должна войти в конус тени от Земли, а это происходит не так уж часто – примерно два раза в год. Интересно, что во время затмения Луна не становится совсем невидимой, а приобретает темно-красный цвет из-за того, что ее все равно продолжают освещать отраженные от Земной поверхности солнечные лучи.

После полнолуния начинается третья четверть – повторение второй, только в обратном порядке. Полный круг Луны начинает уменьшаться. В это время на небе виден серп, выпуклый влево. Так называемая старая луна.

Есть хорошее мнемоническое правило, которое помогает понять, какую же Луну мы видим – уменьшающуюся или увеличивающуюся?  Надо просто посмотреть на месяц. Если он похож на букву “С” – это Луна “Старая” и скоро она совсем исчезнет с неба, будет новолуние. А если при соединении его рожек воображаемой линией мы получаем букву “Р”, то это Луна “Растущая”, и дело идет к полнолунию.

А в последней, четвертой четверти, Луну снова можно будет видеть и в светлое время суток. Она станет тоненьким месяцем, который через несколько дней совсем исчезнет – случится очередное новолуние. От одной фазы Луны до другой такой же проходит 29 дней с хвостиком (астрономы называют это сидерический период обращения).

Если малыш еще не устал, ему можно показать и то, как получаются солнечные затмения. Дело в том, что видимый с Земли диаметр лунного и солнечного диска примерно равны. Поэтому если Луна пройдет через линию Земля-Солнце, то лунный диск перегородит Солнце. В том месте, куда упадет тень от Луны и будет наблюдаться солнечное затмение.

Надеюсь, Саше, после того как она покрутит и повертит мячики, ответ на ее вопрос станет самоочевидным ?

А чтобы я ответила и на ваши вопросы, присылайте их мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой “Клуб почемучек”. Все присланные в Клуб вопросы, независимо от того, публиковался на них ответ или нет, будут участвовать в розыгрыше приза, который состоится в первую пятницу осени, 6 сентября. Подробности о нем я сообщу позднее.

Архив прошлых выпусков “Клуба почемучек” можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Материалы по теме:
Луна. Википедия (//ru.wikipedia.org/wiki/Луна)
Спутник Земли – Луна. Астрономия для любителя (https://astronomus.ru/solar/earth/moon.html)
Видимое движение и фазы Луны. П.И.Бакулин, Э.В.Кононович, В.И. Мороз – Книга: “Курс общей астрономии”
Детские вопросы, которые ставят нас в тупик. Интерфакс (http://www.interfax.by/article/87672)