Тень Земли

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Тень Земли (синяя) и пояс Венеры (розовый) на рассвете. Серо-голубая полоса — Тихий океан, фото сделано с холмов Твин-Пикс (город Сан-Франциско, штат Калифорния, США) в октябре 2010 года.
Эта статья — о тени, которую планета Земля отбрасывает на свою атмосферу, если смотреть с Земли. О том, как эта тень (или любая другая) распространяется в космосе см. Умбра, пенумбра и антумбра[англ.] (полная тень и полутени).

Тень Земли (Земная тень) — это тень, которую планета Земля отбрасывает через свою атмосферу в космическое пространство, к антисолнечной точке[англ.]. Тень Земли — атмосферное оптическое явление.

Общие сведения

В период сумерек (как ранних сумерек, так и позднего рассвета) видимая граница тени (иногда называемая тёмным сегментом[1] или сумеречным клином[2]) выглядит как тёмная и размытая полоса прямо над горизонтом, наиболее отчетливая, когда небо чистое. Также тень Земли лучше всего видна, когда горизонт низкий, например, над морем. Кроме того, чем выше над уровнем земли находится наблюдатель, тем более чёткой кажется тень[3][4].

Поскольку угловые размеры Солнца и Луны, видимые с поверхности Земли, почти одинаковы, то отношение длины тени Земли к расстоянию между Землёй и Луной будет почти равно отношению размеров Земли и Луны. Так как диаметр Земли в 3,7 раза больше диаметра Луны, длина тени планеты соответственно в 3,7 раза больше среднего расстояния от Луны до Земли: примерно 1 400 000 км. Ширина же земной тени на расстоянии лунной орбиты примерно 9000 км (~ 2,6 лунных диаметра)[5], что позволяет жителям Земли наблюдать полные лунные затмения.

Тень Земли, отбрасываемую на атмосферу, можно увидеть во время «гражданских сумерек», при условии, что небо чистое и горизонт относительно беспрепятственный, ровный. Край тени выглядит как тёмная синевато-пурпурная полоса, которая протягивается на 180° от горизонта[3][4] напротив Солнца, то есть на восточной части небосвода в сумерках и на западной — на рассвете. Перед восходом тень Земли, кажется, уменьшается и сужается по мере восхода Солнца; после заката — наоборот, увеличивается и ширится по мере захода Солнца[3].

Пояс Венеры

Восходящая полная луна, видимая через пояс Венеры. На этом фото видна очень небольшая часть земной тени (темно-синяя полоса), так как горизонт здесь слишком высок, чтобы можно было увидеть её бо́льшую часть.
Основная статья: Пояс Венеры

Связанным похожим атмосферным оптическим явлением в той же части неба является так называемый Пояс Венеры, или антисумеречная арка — розоватая полоса, видимая над голубоватой полосой земной тени, названная в честь планеты Венера, которая, когда видна, обычно расположена в этой области неба. Никакой чётко выраженной линии не разделяет тень Земли и пояс Венеры: одна цветная полоса плавно сливается с другой[3][4].

Пояс Венеры — это явление, совершенно отличное от послесвечения, так как появляется в геометрически противоположной части неба.

Когда солнце находится близко к горизонту во время заката или восхода солнца, его свет кажется красноватым. Это происходит потому, что световые лучи проникают через толстый слой атмосферы, который работает как фильтр, рассеивая всё, кроме длинных (красных) волн.

Чем ниже опускается заходящее солнце, тем менее чёткой кажется граница между тенью Земли и поясом Венеры. Это происходит потому, что заходящее солнце теперь освещает более тонкую часть верхних слоёв атмосферы. Там красный свет не рассеивается, потому что присутствует меньше частиц, и глаз видит только «нормальное» (обычное) голубое небо, которое возникает из-за рэлеевского рассеяния на молекулах воздуха. В конце концов, и тень Земли, и пояс Венеры растворяются в темноте ночного неба[4].

Цвет лунных затмений

Полное лунное затмение в мае 2022 года[англ.]. На фото отчётливо виден красноватый свет, падающий на поверхность Луны.
Основная статья: Лунное затмение

Тень Земли такая же изогнутая, как и сама планета, и её тень простирается на 1 400 000 км в космос (антумбра[англ.] при этом простирается неопределённо далеко)[6]. Когда Солнце, Земля и Луна выстроены в одну линию (или почти), а Земля находится между Солнцем и Луной, тень Земли падает на лунную поверхность, обращенную к ночной стороне нашей планеты, так что её тень постепенно закрывает полную Луну, вызывая лунное затмение.

Однако даже во время полного лунного затмения небольшое количество солнечного света всё равно достигает Луны. Этот непрямой солнечный свет преломляется, проходя через атмосферу Земли. Молекулы воздуха и твёрдые частицы в атмосфере Земли рассеивают короткие длины волн этого солнечного света; таким образом, более длинные волны красноватого света достигают Луны, точно так же, как на закате или восходе солнца небо вокруг него кажется красноватым. Это слабое красное освещение придаёт затмеваемой Луне тускло-красноватый или медный цвет[7].

См. также

  • Броккенский призрак — атмосферное оптическое явление, тень наблюдателя на поверхности облаков (тумана) в направлении, противоположном Солнцу.
  • Список атмосферных оптических явлений[англ.]

Примечания

  1. ↑ dark segment Архивная копия от 7 марта 2023 на Wayback Machine (англ.) // glossary.ametsoc.org
  2. ↑ Twilight wedge Архивная копия от 7 ноября 2017 на Wayback Machine (англ.) // weatherscapes.com
  3. ↑ 1 2 3 4 Earth's Shadow (англ.) // atoptics.co.uk
  4. ↑ 1 2 3 4 Earth’s shadow Архивная копия от 7 марта 2023 на Wayback Machine (англ.) // webexhibits.org
  5. ↑ Pogge, Richard Lecture 9: Eclipses of the Sun & Moon. Astronomy 161: An Introduction to Solar System Astronomy. Ohio State University. Дата обращения: 2 мая 2024.
  6. ↑ Проф. Ричард Подж. Lecture 9: Eclipses of the Sun & Moon Архивная копия от 26 марта 2023 на Wayback Machine (англ.) // Astronomy 161: An Introduction to Solar System Astronomy // astronomy.ohio-state.edu (Университет штата Огайо)
  7. ↑ Дэвид К. Линч, Уильям Чарльз Ливингстон. «Color and Light in Nature» Архивная копия от 7 марта 2023 на Wayback Machine (2001) // изд. Cambridge University Press // стр. 38—39 // ISBN 9780521775045

Ссылки