Найдите горизонт и насладитесь изгибом света

Луна

Автор: Боб Кинг, 1 июня 2023 г. 5

Электронная почта (обязательно) *

Да, я хотел бы получать электронные письма от Sky & Telescope. (Вы можете отказаться от подписки в любое время)

Полная Клубничная Луна 3 июня приглашает нас ощутить преломляющую силу атмосферы Земли.

3 июня Клубничная Луна поднимется всего в нескольких градусах к востоку от клубничного Антареса в созвездии Скорпиона перед закатом. Возможно, я заядлый наблюдатель за дипскай и кометами, но каждый месяц я с нетерпением жду возможности наблюдать, как восходит полная Луна и заливает небо светом. К счастью, я живу недалеко от озера с великолепным видом на восток и гарантированным местом в первом ряду перед этим повторяющимся и постоянно движущимся зрелищем. Большую часть года Луна поднимается прямо из воды, ей не мешают деревья и холмы на переднем плане — идеальные условия, чтобы увидеть призматическое великолепие земной атмосферы.

Преломление – или способность света преломляться – присутствует всегда. Он рисует радугу, заставляет мерцать звезды и доставляет нашим глазам драгоценный свет далеких галактик, когда мы смотрим через рефрактор. Без этого человеческое зрение было бы невозможно.

Принцип прост. Когда световой луч переходит из одной среды в другую, его скорость и направление изменяются. Свет замедляется при попадании в более плотную среду и ускоряется при попадании в менее плотную среду. Изменение скорости меняет направление луча. Когда свет звезды падает на атмосферу Земли под любым углом, отличным от 90 ° (прямо над головой), его траектория изгибается вверх от горизонта в направлении зенита.

Свет звезды, расположенной прямо над головой, не преломляется. Если вы видите звезду в зените, вот где она находится. Но постепенно опускайте взгляд к горизонту, и в игру все больше вступает рефракция.

Это начинается тонко. Положение звезды на высоте 45° смещается всего на 1' (одну угловую минуту) в направлении зенита или вверх. Даже на высоте 10° разница составляет всего 5,4 фута, или примерно одну пятую видимого диаметра полной Луны. Но рефракция быстро увеличивается до 9,7’ при 5°, 21,8’ при 1°, 25’ при 0,5° и 33,7’ (больше, чем полная Луна) на горизонте. Вот тут-то и начинается веселье.

Рефракция увеличивается с увеличением плотности среды. Количество воздуха непосредственно над головой по определению составляет 1 воздушную массу. На высоте 30° над горизонтом оно увеличивается до 2 воздушных масс с минимальным эффектом. Но вдоль горизонта мы видим 40 воздушных масс, достаточно воздуха, чтобы преломить или «поднять» весь лунный диск в поле зрения еще до того, как он поднимется. В этот момент, если бы вы могли щелкнуть пальцами и заставить атмосферу исчезнуть, Луна тоже! На безвоздушной Земле нам пришлось бы ждать еще две минуты каждой луны и восхода солнца. Преломление также задерживает время их схватывания на такую ​​же величину. Вот почему дневной свет на самом деле на несколько минут длиннее ночного в так называемые дни равноденствия.

Дифференциальная рефракция четко объясняет, почему Луна при восходе и заходе выглядит как кресло-мешок. Атмосферная рефракция у горизонта составляет ~34′, но уменьшается до ~25′ всего на 0,5° выше него. Нижняя часть Луны, находясь ближе к горизонту, «вдавливается» в менее преломляемую верхнюю часть. Разница ~9′ снизу вверх равна почти трети его диаметра.

Сглаживание еще более драматично с орбиты. Астронавты на борту Международной космической станции видят заходящие Луну и Солнце на более длинном луче зрения, чем вид с земли. Соответственно, большее количество преломления сглаживает каждое тело, превращая его в красные конфеты M&M.

Атмосферная рефракция не является постоянной величиной, а изменяется в зависимости от температуры, влажности и барометрического давления. Вот почему вы никогда не увидите время восхода и захода солнца, указанное с точностью до секунды. При определенных обстоятельствах рефракция при экстремальных температурах и давлениях может увеличить рефракцию на 2° и более. В своей книге «Юг!: История последней экспедиции Шеклтона 1914–917» полярный исследователь сэр Эрнест Шеклтон описывает новое появление Солнца после даты его предсказанного последнего появления: