Как образуется тень на луне. Люди и тени: на Луне не действуют законы физики? Приложение. Чем освещены «лунные» сцены

Лунный валун ловит последние солнечные лучи во время "лунного" заката. Это удивительное и впечатляющее зрелище вы можете наблюдать на изображениях сделанных камерой Lunar Reconnaissance Orbiter. Валуны располагаются на дне безымянного кратера, достигающего около 3,5 км в ширину. Этот интересный кратер расположен в более крупном и известном кратере Лобачевского. Край меньшего кратера бросает свою тень, которую можно заметить на левой стороне изображения, и возникает логический вопрос: почему же тени на Луне такие темные?

На Земле, воздух рассеивает свет и позволяет освещать объекты, находящиеся не под прямыми лучами света. Такие тела по-прежнему выглядят хорошо освещенными. Этот эффект называется рассеянием Рэлея. Такое название он получил в честь британского физика лорда Рэлея (John William Strutt), получившего в 1904 году Нобелевскую премию за открытие газа аргона. Именно благодаря рэлеевскому рассеянию небо над головой кажется голубым, а люди, находясь под зонтиками на пляже, могут спокойно читать журналы.

На Луне нет воздуха, а значит, нет и рэлеевского рассеяния. Именно поэтому, тени на Луне очень темные, а объекты, на которые падает свет - очень яркие. В затененных районах можно наблюдать резко темные, почти черные области, наряду с некоторыми яркими пятнами света. Эти яркие пятна - результат отражения света от поверхности Луны.

Лунный реголит состоит из тонких, угловатых частиц пыли, которые очень хорошо отражают свет. Эта пыль, как правило, отражает свет обратно в источник, освещая некоторые объекты в тени. Такой эффект можно наблюдать, например, на фотографиях миссии Аполлон. Астронавты, находясь в тени космических модулей, хорошо видны, поскольку их костюмы освещены отраженным от поверхности Луны светом. Некоторые пытаются использовать это явление в качестве "доказательства" того, что посадки на Луну были сняты на сцене под искусственным освещением, но в действительности все это необычное зрелище является результатом отраженного света.

Credt: NASA/Apollo

Астронавт хорошо виден в отраженном свете

Так что, даже, несмотря на отсутствие рэлеевского рассеяния на Луне, свет все же может проникнуть в тень... правда совсем не на долго. На Луне темнеет быстро. И очень быстро становится холодно.

Ну и если вы один из тех, кто жаждет узнать, что же скрывается на фотографии в тени - снимок той же местности в другое время, где освещение позволяет заметить гораздо больше мелких деталей.

Вы знаете, шарообразность Земли вполне можно было бы осознать, просто взглянув на лунный серп на ночном небе. Ведь именно в это время - особенно сразу после новолуния - как никогда хорошо видно, что тень Земли на Луне имеет явно круглую форму, а потому Земля - очевидно, шар. Даже странно, что древние об этом не догадались…

Так вот, если вы это действительно знаете, то вы знаете что-то неправильное: фазы Луны не вызываются падением на неё тени Земли. Они связаны исключительно с тем, под каким углом на неё светит Солнце и под каким углом она в данный момент видна с Земли.

Если вы погасите верхний свет в комнате, оставив зажжённой только настольную лампу, и возьмёте в вытянутую руку мяч: так, чтобы лампа была точно справа или слева от него, - то вы пронаблюдаете полный аналог «половины Луны на небе». Хотя в данный момент ваша собственная тень попросту не может падать на мяч - ведь лампа находится сбоку от него, а не сзади вас.

С Луной происходит нечто аналогичное.

Как понятно из рисунка, жители, например, США, в данный момент, если и видят Луну, то для них освещена только её левая половина.

Правда, тут надо отметить, эта картинка (как и все последующие в этом разделе) - немного жульническая.

Дело в том, что если бы я тут всё нарисовал в правильном масштабе, то Земля и Луна выглядели бы микроскопическими точками, и ничего нельзя было бы разглядеть. При увеличении же этих объектов, вместе с искажением отношений их размеров и расстояний между ними, искажаются и углы, под которыми они друг друга «видят».

Поэтому мне пришлось нарисовать Солнце там, где вы его видите, но вот источник света, имитирующий солнечный свет унести довольно далеко влево - чтобы Земля и Луна были освещены практически с одного и того же направления, а не с разницей углов к источнику света, примерно в 45°, как на этом рисунке.

Тем не менее, смысл, надеюсь, понятен, и потому можно взглянуть на другое взаимное расположение объектов.

В данном случае жители Земли сумеют увидеть лишь тонкий серп.

Причём рисунок нам как бы намекает, что этот серп будет виден не ночью, а, как максимум, перед самым рассветом - ведь та сторона Земли, с которой видно Луну, сейчас как раз повёрнута к Солнцу, а значит там уже не ночь.

Иными словами, новолуние, новая и старая Луна - это как раз наиболее далёкие состояния от того, при котором тень Земли могла бы всё-таки упасть на Луну. Напротив, в эти моменты Земля дальше от Солнца, чем Луна, а не наоборот.

Взглянем теперь на ту конфигурацию, при которой нам видна полная Луна.

Может показаться странным, что в данном случае не случилось лунное затмение: ведь тень Земли в такой конфигурации вроде бы должна была бы упасть на Луну и сделать её тёмной для земного наблюдателя.

Но нет, лунные затмения, разумеется, бывают, однако орбита Луны наклонена на 5,14° относительно плоскости, в которой находится орбита Земли вокруг Солнца. По этой причине она чаще всего находится не строго за Землёй на линии Солнце-Земля, а как бы «чуть выше» или «чуть ниже» этой линии. В общем, достаточно отстоит от этой линии для того, чтобы Земля не заслоняла её собой от солнечного света.

Здесь снова для более разборчивой демонстрации процесса пришлось немного увеличить наклон орбиты Луны, но суть примерно такова.

Тем не менее, не только Луна вращается вокруг Земли, но и Земля - вокруг Солнца. По этой причине плоскость лунной орбиты по-разному ориентирована к линии Солнце-Земля.

Вдобавок, сама орбита Луны и плоскость, в которой она лежит, медленно вращаются вокруг Земли, делая полные обороты примерно за 8,85 лет и 18,6 лет соответственно (это явление называется «прецессия»).

Из-за этого в некоторые моменты Земля всё-таки может оказаться точно между Солнцем и Луной. И тогда действительно случится лунное затмение.

По той же причине не каждый месяц, но всё-таки могут случаться и солнечные затмения тоже - ведь и Луна тоже может иногда оказываться точно между Солнцем и Землёй.

Как видно из рисунков, лунные затмения всегда наступают исключительно в полнолуние - в момент полной освещённости Луны: во всё остальное время их просто не может быть по чисто геометрическим причинам. И по тем же чисто геометрическим причинам солнечное затмение бывает исключительно в новолуние - когда со стороны Земли Луна не освещена Солнцем вообще.

Луна делает оборот вокруг Земли чуть более чем за 27 дней. И за этот период происходит полный цикл своих фаз: от полной неосвещённости до полной освещённости и обратно. Однако лунные и солнечные затмения не столь часты и случаются только в те моменты, когда вращение Луны вокруг Земли удачно накладывается на ориентацию её орбиты к линии Земля-Солнце.

В общем, заблуждение о том, что фазы Луны - это что-то типа неполных лунных затмений, гораздо более глубокое, чем «ну ладно, самую малость не угадали»: в данном случае не угадали в буквальном смысле на 180°.

В книге «Следы на Луне» красуется фото НАСА «Церемония чествования флага» (рис. 14). Этот обряд имел место во время миссии «Аполлона-11». Армстронг и Олдрин стоят возле флага, и свет от Солнца, висящего низко над горизонтом, дает две длинные тени.

Рис. 14. Чествование флага. «Аполлон-11» (S69 40308) (архив НАСА)

Особо уточним, что это была вроде как первая высадка на Луну, и, соответственно, воздвижение над ней звездно-полосатого флага имело, выражаясь словами классиков, «всемирно-историческое значение». Соответственно чрезвычайности момента и астронавты к нему должны были подойти со всей максимальной ответственностью. И действительно, Майкл Коллинз, третий член экипажа, находившийся в основном блоке корабля, вдохновенно описывает, как тщательно подбирался угол возвышения Солнца над лунной поверхностью, чтобы посадка «Орла» (так горделиво назывался американский лунный модуль) прошла в оптимальных условиях освещенности.

«Если Солнце окажется слишком высоко над головой, то кратеры и валуны не будут отбрасывать тени, пропадет ощущение глубины, и видение препятствий станет проблематичным. При слишком высоком Солнце поверхность будет слишком горячей. При слишком низком тени будут настолько длинными, что затемнят необходимые детали поверхности, что опять же создаст проблемы с видением препятствий. Идеальным вариантом был признан угол в 10 градусов», - рассказывал Коллинз.

И вот «Орел», доложив о соприкосновении с лунной поверхностью, приземлился в 4:18 по западному времени (12, с. 205). Чуть позже он, назвавший себя «Базой Спокойствия», передал следующее: «Я бы сказал, цвет здешней поверхности вполне соответствует наблюдаемому с орбиты при этом угле падения солнечных лучей - примерно 10 градусов…» (37, с. 295).

И вот два покорителя звездных миров приступают к чествованию флага любимого отечества. В пояснении к фото специально указано: «Армстронг держит древко, а Олдрин держит флаг».

Но что за дела?! Первое несоответствие видно сразу: два человека практически одного роста отбрасывают тени совершенно разной длины. Более того, тени, которые должны быть параллельными, сходятся.

То есть тень Олдрина на 45 процентов длиннее тени Армстронга. Как же так вышло?! На первый взгляд кажется, что использовано два источника света. В очередной раз зададимся вопросом: почему НАСА утаило от человечества тот факт, что Луну освещают два Солнца? Хотя на самом деле причина такого «чуда» гораздо приземленнее: либо эта фотография - монтаж, и тени были наложены потом, либо снимок представляет собой образец ранней компьютерной графики.

Ведь даже если бы было два Солнца, ни одно из них не могло в момент съемки располагаться в 10 град. над горизонтом! Простейших знаний в области тригонометрии достаточно, чтобы произвести вычисления: персональный источник освещения Олдрина находится на высоте, равной:

a tan (5,588 / 11,277) = a tan (0,496) = 26,4 град.,

а Армстронга - на высоте, равной:

a tan (5,436 / 7,785) = a tan (0,698) = 34,9 град.

Выход из корабля произошел через 7 часов после прилунения. Поскольку лунный день длится 30 земных дней, Солнце движется через лунное небо со скоростью 12 град. в 24 часа. Семь часов соответствуют 3,5 град., значит, во время знаменитой космической прогулки Солнце было бы на высоте 13,5 град. над горизонтом. При такой высоте Солнца длина теней на изображении должна составлять более 23 см, то есть в два с лишним раза длиннее того, что видно на фото! Единственный источник света не может отбрасывать настолько разные тени от людей почти одного роста. И, как справедливо заметил Уиллис Карто в еженедельнике «Прожектор», хотелось бы понять, где тень от флага, которая должна «разрезать» Армстронга пополам?

В НАСА объяснили наличие удлиненной тени тем, что тень флага якобы добавляется к тени астронавта. Но внимательный анализ фотографии разбивает и этот довод: хорошо видно, что тень древка упирается в ногу Армстронга, а самый верх тени флага выходит из «макушки» тени астронавта, поэтому тень флага никак не может добавляться к тени Олдрина. Как ни крути, снимок явно сфабрикован!

Еще одно «фотосвидетельство» якобы имевшего место быть прилунения «Аполлона-16» в апреле 1972 года содержит еще более смачные перлы. Речь идет о фотографии Джона Янга, парящего в прыжке поодаль лунного модуля и развевающегося на ветру звездно-полосатого флага (рис. 11)

Американский культ флага - явление общеизвестное, как и то, что их гамбургерами не корми, дай его развернуть, где только можно. Но сейчас речь не о том, что он готов развеваться где угодно, даже несмотря на отсутствие атмосферы на той же Луне (об этом еще будет отдельный разговор).

Не будем придираться и к таким мелочам, что поверхность горы на заднем плане не очень ярко освещена и на ней лежит тень, несмотря на то, что на Луне нет туч!

Рис. 11. Джон Янг и лунный модуль.

«Аполлон-16» (AS16 113 18340) (архив НАСА)

Лучше внимательнее приглядимся к теням прочих фигурантов на вышеприведенном снимке. Вот тень от тонкого древка флага отчетливо видна у его основания и заканчивается чуть заметным утолщением: это - тень самого флага. На заднем плане виден лунный модуль. Он тоже отбрасывает тень, параллельную флагу, но все же подозрительно худую - едва ли толще, чем флаг. На Земле тени от Солнца всегда пропорциональны размерам отбрасывающих их объектов. Неужели на Луне действуют другие оптические законы?

Ближе к переднему плану видна длинная черная линия. Это - электрический провод, который должен вести в ЛЭМ, однако он таинственно исчезает у камня около основания флага. Кто, как и зачем прокладывал этот провод, откуда он идет и что с чем соединяет, спрашивать не будем: наверняка военная тайна. Равно как и то обстоятельство, что частично он лежит на грунте, а частично зачем-то закопан (или просто уходит в пол павильона?). Но не слишком ли много внимания неодушевленным предметам, когда в центре снимка - наш герой-астронавт, который мало того что с поверхностью не соприкасается (подпрыгнул, наверное), но и тени не отбрасывает?

Этот вопрос, кстати, задали НАСА, и там, помявшись, выдали версию, которая утверждает, что тень от флага - это на самом деле тень астронавта. Но, простите, что же человека в скафандре на Луне так сплющило - до толщины полотнища флага? О качестве скафандров астронавтов еще будет разговор. Но, в любом случае, он не снимает вопрос, как же расплющенный до тряпичного состояния Янг остался жив и вернулся на Землю в первозданном облике. Единственное внятное объяснение этой аномалии - что Янг (как и антенна луномобиля на предыдущей фотографии) был «наложен» на снимок позже.

Примеры дальнейших ляпсусов с фото- и видеоматериалами, якобы отснятыми американцами на Луне, можно и дальше множить — материалов хватит на пухлый том. В довершении ко всему только добавим, что прогресс и впрямь не стоит на месте. Некоторые скептические зануды взяли да и провели сканирование фотографий НАСА и обнаружили, что у многих из них фоновые пятна в определенных местах принимают другой оттенок, что характеризует «составную» фотографию, сделанную из снимков с разных типов пленок.

МОЛОДОЙ МЕСЯЦ

Молодой месяц возникает потому, что Земля отбрасывает тень на Луну. На самом же деле фазы Луны возникают вследствие того, что мы видим ту часть Луны, которая освещена Солнцем. Если Луна находится как раз между Землей и Солнцем, ее фаза называется новолунием. Половину Луны мы наблюдаем, когда линии Земля-Луна и Луна-Солнце образуют прямой угол. И наконец при полной Луне Луна, Земля и Солнце расположены на одной прямой и Солнце освещает всю обращенную к нам сторону нашего спутника, Другое дело, что при этом Земля иногда отбрасывает тень, но тогда происходит лунное затмение.

МОЛОКО (1)

Молоко скисает во время грозы, Это суеверие возникло как результат неправильного умозаключения, когда одновременно возникающие события считаются зависимыми друг от друга. Поскольку кислое молоко вряд ли может порождать гром и молнию, остается предположить, что это они вызывают скисание молока. На самом же деле причина - теплый и влажный воздух. Именно в такой атмосфере особенно быстро развиваются кислотные бактерии. И именно при таком состоянии воздуха между поверхностью земли и облаками возникает разность потенциалов, приводящая к грозе.

МОЛОКО (2)

Добавление молока в ванну делает кожу эластичной и упругой. Как бы нас ни уверяли в этом Клеопатра и Софи Лорен, молоко, налитое в ванну, не делает кожу мягче. Возможно, сама вода и смягчается, но наша кожа, увы, нет. МОЛЬ Моль проедает дырки в ткани. Для одежды страшны только личинки моли. Взрослая моль никакой опасности для текстиля не представляет.

МОНА ЛИЗА

Мона Лиза в парижском Лувре - это Мона Лиза Джоконда. Мона Лиза, которую нарисовал Леонардо да Винчи, - вовсе не портрет Моны Лизы Джоконды. Как полагает большинство современных искусствоведов, на портрете изображена герцогиня Изабелла Арагонская, внучка неаполитанского короля и вдова герцога Миланского, которая, как и Леонардо, жила в конце XV века при миланском дворе. Теперешнее, и, как мы уже знаем, неправильное название картина получила от итальянского историка живописи Вазари, который в 1550 году, через 30 лет после смерти Леонардо, впервые сообщил о том, что да Винчи нарисовал портрет жены купца Франческо дель Джоконде, принадлежащий теперь королю Франции. Вазари утверждал, что этот портрет написан так выразительно, что ни один художник даже и мечтать не смеет когда-либо создать что-нибудь подобное - сайт. Действительно, Леонардо писал портрет купца дель Джоконде (эта картина в настоящее время утеряна), а может быть, и портрет его красавицы жены, но и эта картина утеряна. Во всяком случае, она не идентична Моне Лизе из Лувра.

Уже из описания Вазари становится очевидным, что он имел в виду другой портрет: очень выразительные брови (про луврскую картину этого не скажешь), картина написана лишь наполовину - все это никак не соответствует нашей Моне Лизе. Теперь о том, чего не упоминает Вазари: красиво сложенные руки, странный контраст между мягким женским лицом и жесткими очертаниями гор на заднем плане. Не исключено, что Вазари сам никогда не видел объект своего восхищения - возможно, перепутал два описания, может быть, добавил собственной фантазии. Во всяком случае, он чрезвычайно прихотливо объединил картину и лицо, к которому она относится. Все другие приметы указывают на Изабеллу Арагонскую. Леонардо много лет жил недалеко от нее, а иногда и в том же замке, так что было бы вполне естественным, чтобы он как придворный живописец написал портрет Изабеллы.

Возможно, он сделал это даже не один раз, потому что существует по меньшей мере два эскиза картины, висящей сейчас в Лувре (оба написаны на несколько лет позже), и трудно предположить, чтобы Леонардо писал одну и ту же жену купца из далекой Флоренции. Если же сравнить Мону Лизу с другими изображениями, которые однозначно идентифицируются с Изабеллой Арагонской, то сомнения отпадают. Мона Лиза - это вовсе не Мона Лиза.