Чи можна спостерігати тінь нашої планети: науковий аналіз

Де існує світло та об'єкти, завжди виникає тінь — це фізичний закон. Звичайно, Земля, затінюючи сонячні промені, також створює свою власну тінь.

Чи можливо її побачити? Астрономи поділилися з виданням Live Science інформацією про те, що так, тінь Землі можна виявити на різних небесних тілах. За певних умов її можна спостерігати навіть щоденно. Ось кілька способів, як це зробити.

Оскільки Сонце є протяжним джерелом світла (тобто не точковим), тінь Землі має три складові: темну центральну умбру, світлішу периферійну півтінь і антумбру, яка виникає на великих відстанях, де області півтіні перекриваються й замінюють умбру.

Найбільш чітко тінь Землі проявляється під час повних місячних затемнень. У цей період повний Місяць проходить через земну тінь: спочатку він потрапляє в півтінь, далі переходить в умбру, а потім знову виходить у півтінь. Визначити півтінь важко, оскільки Місяць лише трохи втрачає яскравість. На противагу цьому, умбру, яка може бути в 2,7 разу ширшою за діаметр самого Місяця, спостерігати набагато легше.

Проте, коли Місяць повністю потрапляє в тінь Землі, він зазвичай не стає абсолютно чорним. Замість цього, його колір часто змінюється на тьмяно-червоний або насичений червоний. Це відбувається через те, що атмосфера Землі розсіює сонячні промені, "згинаючи" ці почервонілі промені в бік умбри. "У певному сенсі ми можемо спостерігати сходи та заходи Сонця на Землі, відбиті на поверхні Місяця", - зазначила у своєму коментарі професор астрономії Емілі Райс для Live Science.

Тональність затемненого Місяця може багато розкрити про атмосферні умови. "Чим більше в атмосфері Землі присутні хмари та пил, тим інтенсивніше червоним буде виглядати Місяць", - підкреслила вона.

Іноді можна спостерігати, як Місяць стає майже чорним, коли він знаходиться на межі між умброю та півтінню. Це явище зумовлене контрастним ефектом: область, що потрапляє в півтінь, виявляється приблизно у 500 разів яскравішою за ту, що опинилася в умбрі.

Тінь Землі помітна і під час часткових місячних затемнень, коли лише частина Місяця проходить крізь умбру.

Однак, щоб спостерігати тінь Землі, не потрібно дочекатися затемнення. Непередодні сходу та відразу після заходу Сонця контур нашої планети, що проєктується в космос, стає помітним на небосхилі біля горизонту – у напрямку, який протилежний Сонцю.

"Вдень ясне небо світиться, адже прямі сонячні промені освітлюють молекули газу та частинки в атмосфері, які розсіюють це світло," - зазначив Реймонд Лі з Військово-морської академії США в інтерв'ю для Live Science. Він також додав: "Коли Сонце сходить або заходить, практично сферична Земля блокує найнижчі промені, які перестають безпосередньо освітлювати атмосферу. Це призводить до утворення вигнутої тіні в нижніх шарах атмосфери, що знаходяться на протилежному боці від Сонця."

Разом із тим, точний вигляд цієї тіні залишається предметом суперечок. У дослідженні, опублікованому в журналі Applied Optics у 2017 році, її описують як верхню смугу темно-синього кольору та нижню коричневу. Однак італійський астроном-аматор Джованні ді Джованні має іншу думку: він стверджує, що справжня тінь Землі виглядає як "тонка, дуже темна смуга з низьким контрастом у порівнянні з іншими шарами, розташованими над нею".

У будь-якому випадку, тінь можна помітити в той момент, коли сонце все ще трохи піднімається над горизонтом, і до того часу, коли його диск опускається приблизно на 4 градуси нижче. Цей ефект триває близько 15 хвилин, після чого тінь або зникає разом із сходом сонця, або зливається з все більш темніючим вечірнім небом. Щоб її зафіксувати, необхідно мати ясне небо без пилу та вибрати високу точку для спостереження. "Небагато людей звертають на це увагу... Найзручніше спостерігати з вершин гір або, можливо, з борту літака," - підкреслив ді Джованні.

Побачити тінь Землі на інших об'єктах теж можливо, хоча це складніше. Наприклад, якщо Міжнародна космічна станція пролітає над вами ясного вечора на заході Сонця, за допомогою бінокля можна помітити, як вона тьмяніє, входячи в тінь Землі.

Телескопи також дають змогу спостерігати, як геостаціонарні супутники "зникають", потрапляючи в земну тінь. Вони обертаються над екватором із тією ж швидкістю, що й Земля, тому здаються нерухомими. Зазвичай такі супутники постійно освітлені Сонцем, але приблизно 21 день навколо кожного рівнодення ситуація змінюється: під час так званих "сезонів затемнень" вони щоночі на кілька хвилин заходять у тінь планети.

Тінь Землі може проявлятися навіть на астероїдах, що пролітають повз. Наприклад, один із телескопів проєкту The Virtual Telescope зафіксував, як астероїд 2016 VA розміром із будинок потьмянів і зник на 10 хвилин 50 секунд, проходячи через земну тінь на відстані близько 120 тисяч кілометрів.

Втім, і вона має межі. "Умбра Землі має форму довгого конуса й простягається приблизно на 1,4 мільйона кілометрів", - пояснила Райс. Тому до Марса, який навіть у найближчій точці перебуває на відстані 55 мільйонів кілометрів, ця тінь не дістає.

Незважаючи на це, існує безліч об'єктів, які проходять через тінь Землі, що відкриває численні можливості для повторних спостережень і захоплення вражаючим силуетом нашої планети.

Раніше OBOZ.UA повідомляв про причини, чому тривалість днів на нашій планеті поступово зростає, і це відбувається з небаченою швидкістю.