Почему вид Луны притягивает наши взгляды и заставляет умолкнуть? Что такого есть в планетах, этих необычно ярких точках света, движущихся среди звёзд, что нам инстинктивно кажется настолько красивым? Возможно, они заставляют нас мечтать о далёких, недостижимых местах? Возможно, то, что они служат маяками в ночи, природными язычками свечей, позволяют отогнать страх и дают нам надежду во тьме? Или, возможно, то, что они кажутся плывущими в воздухе — а нам нравятся такие вещи, будь то осенние листья, шары, облака или птицы — подвешенные в воздухе, будто бы отрицающие силу гравитации, удерживающую нас на Земле?
Эта последняя мысль содержит в себе интересную иронию, поскольку на самом деле планеты и Луна, путешествуя над нашими головами, подчиняются законам гравитации.
Периодически бывает так, что наш естественный спутник, на своём ежемесячном путешествии вокруг Земли, проходит рядом с тремя яркими планетами в небе, создавая прекрасное зрелище. Естественно, Луна вовсе не проходит физически рядом с этими планетами, точно так же, как ваша вытянутая ладонь, закрывающая Луну, не проходит рядом с Луной. Всё дело в перспективе — или геометрии, игре света и элегантной хореографии нашей Солнечной системы. Но эту перспективу так легко не почувствовать. Наши глаза неспособны воспринимать глубину для объектов, находящихся так далеко, поэтому наш мозг формирует двумерную картинку из трёх измерений Вселенной, и проецирует Луну, планеты, звёзды, находящиеся чрезвычайно далеко друг от друга, на психологически плоский чёрный экран ночного неба. Приходится очень сильно напрягать мозг, чтобы увидеть всё, как оно есть на самом деле, а не так, как кажется. И над этим фактом тоже стоит подумать.
Раз в две недели созерцателей ночного неба ждёт зрелище хрупкой Луны, похожей на кончик ногтя — такой тонкой, будто она готова сломаться от прикосновения. Это происходит дважды за четыре недели, один раз сразу перед восходом, а затем, через два дня, сразу после заката. Почему? Простая геометрия и отражённый свет. [Указанные даты и явления характерны для наблюдателей, находящихся на широте континентальной части США / прим. перев.]
Луна и планеты не светятся самостоятельно; они просто отражают свет Солнца. То, что нам видно, их яркость — всё это определяется тем, сколько солнечного света они отражают в нашу сторону. И это количество — тоже вопрос простой геометрии, следствие того, где находятся Луна и планеты по отношению к Солнцу и Земле. Если вы задумаетесь об этом, и вооружитесь небольшим телескопом, вы даже сможете, к своему полному удовлетворению, узнать, что полученные вами в школе знания истинны: Луна движется по орбите вокруг Земли, а планеты — вокруг Солнца, причём две из них находятся ближе к нему, чем Земля, а остальные — дальше.
Чтобы убедиться, что Луна движется вокруг Земли, и телескопа не надо; нужно лишь повнимательнее присмотреться к нескольким уже известным фактам, которые вы, возможно, не сопоставляли между собой. Все мы знаем о «фазах» Луны — периодах в течение четырёх недель лунного цикла, когда она полная, половинчатая или предстаёт в виде серпа. Но замечали ли вы, что эти фазы следуют очень чёткой и простой последовательности? Серп Луны всегда видно сразу после заката, или перед восходом; такой ночью Луна видна всего час или два. Половина луны находится над головой либо на закате, либо на восходе, и видна полночи. Полная Луна видна всю ночь, восходит на закате Солнца, заходит на восходе Солнца, и в полночь находится над головой.
Фазы луны происходят из перекрытия половины Луны, обращённой к Солнцу (освещённой светом и отмеченной более светлым цветом) и половины луны, обращённой к Земле (та часть, что мы можем видеть, к востоку от красных линий). Когда Луна находится примерно между Землёй и Солнцем, можно видеть очень небольшую часть освещённой половины Луны, и Луна выглядит, как серп; когда Земля находится примерно между Луной и Солнцем, подсвеченная и видимая части совпадают, и Луна полная. На рис. расстояния приведены не в масштабе.
А замечали ли вы, что освещённая часть Луны всегда находится на стороне, ближайшей к Солнцу? Если сейчас вечер и Луна видна, то освещённая часть Луны всегда смотрит на запад (по направлению к горизонту, куда садится Луна), а если Луна видна после полуночи, то её освещённая часть всегда смотрит на восток (когда Луна встаёт).
Видимый же размер Луны в небе никогда особо не меняется (за исключением оптической иллюзии, когда она приближается к горизонту, и выглядит больше — если сделать фото, то будет видно, что на самом деле она не больше). Верхняя и нижняя точки серповидной Луны отстоят друг от друга на то же расстояние, как и верх и низ полной Луны. Это также можно подтвердить, если вам повезёт увидеть красивое явление «пепельного света Луны», которое проще всего увидеть до того, как Луна становится слишком яркой — оно происходит в течении нескольких дней после серповидной Луны. Пепельный свет — это свет, отражённый от освещённой части Земли, который добирается до неосвещённой части Луны, а затем — обратно до тёмных частей Земли, где им можно наслаждаться — тусклое свечение тёмной части Луны, по которому видно, что серповидная Луна — всё же сфера, и такого же размера, как и полная Луна.
Такие явления могут свидетельствовать о том, что расстояние от Луны до Земли никогда особо не меняется; и что во время полнолуния Земля находится между Луной и Солнцем, а когда Луна имеет вид серпа, она находится между Землёй и Солнцем. Это значит, что Луна двигается по орбите вокруг Земли на почти постоянном расстоянии от Земли с циклом примерно в четыре недели. А то, что узкая полоса освещённой части Луны имеет форму серпа, подтверждает сферичность Луны.
В отличие от этой системы, поведение Венеры и Меркурия в небе поначалу кажется довольно странным. Они никогда не находятся прямо над головой; и вообще, в полночь ни одну из них не будет видно в небе.
Видели ли вы Меркурий? Если только вы не искали его специально, то, вероятно, нет. Чтобы увидеть Меркурий, нужно смотреть на него либо сразу после заката, либо незадолго перед восходом Солнца — но не в один и тот же день, и даже не в один и тот же месяц. Например, 22 февраля [дата вскоре после выхода оригинальной статьи / прим. перев.], если посмотреть вскоре после заката, не дольше 30 минут после него, при чистом горизонте, без заслоняющих его деревьев или зданий, облаков или гор на западе, вы найдёте на расстояние в несколько видимых размеров Луны слева от заходящего серпа Луны маленькую световую точку в одиночестве. Это Меркурий — и он действительно похож на ртуть [Mercury — Меркурий, mercury — ртуть, mercurial — живой, подвижный / прим. перев.], поскольку он довольно тускло виден в сумерках, и очень быстро заходит.
Меркурий и Венера, чьи орбиты ближе к Солнцу, чем орбита Земли, не могут появиться ночью над головой; они заходят вскоре после Солнца, или встают незадолго до него. Угол между ними и горизонтом во время захода или восхода Солнца не бывает больше, чем показано на рисунке (не в масштабе). При самом высоком положении Венера будет находиться гораздо выше Меркурия, что говорит о том, что последний находится ближе к Солнцу. Расстояния и углы даны приблизительно, размеры планет и Солнца — не в масштабе.
Почему Меркурий так сложно увидеть? Его орбита вокруг Солнца гораздо ближе к Солнцу, чем орбита Земли, поэтому он никогда не отходит далеко от Солнца в небе, и должен либо заходить сразу после него, либо вставать как раз перед ним. По своей орбите он (как и Земля) с нашей точки зрения двигается так, что выходит из-за Солнца (где мы его в принципе не увидим) на ту его сторону, которая видна в вечернем небе при закате; затем он проходит между Солнцем и Землёй (и из-за яркости Солнца его нельзя увидеть), а потом появляется в утреннем небе, но недалеко от Солнца, и потом он опять отступает за него и цикл повторяется заново.
Венеру легче увидеть по нескольким причинам. Во-первых, она больше Меркурия, размером сравнима с Землёй. Во-вторых, если Меркурий сероват, Венера ярко-белая; её атмосфера (с чудовищным эффектом от парниковых газов, поддерживающих её температуру на уровне выше, чем в печке), всё время покрытая белыми облаками, обладает хорошо отражающей поверхностью. В-третьих, её орбита отстоит от Солнца дальше, чем орбита Меркурия, и у этого есть два следствия: Венера подходит ближе к Земле, чем Меркурий, из-за чего кажется больше и ярче, и восходит выше в небе, чем Меркурий, что означает, что иногда её можно наблюдать по нескольку часов подряд после заката или до восхода (хотя по тем же причинам, что и Меркурий, не одновременно). Благодаря этому её можно наблюдать без особых усилий. И, неизбежно, каждый раз, когда это яркое пятнышко становится видно, в полицию поступают звонки с жалобами на НЛО — на удивительно яркий неопознанный летающий объект, также известный, как Венера.
Решающим же доводом в пользу того, что Венера и Меркурий двигаются по орбитам вокруг Солнца, а не Земли, состоит в том, что у них, как и у Луны, есть свои фазы — хотя и с ключевыми отличиями. Проходя через фазы они меняют размер, в отличие от Луны, и самыми яркими они бывают не в полной фазе, как Луна, а в фазе широкого серпа. Происходит следующее: сначала Венера появляется в вечернем небе, тусклая, но полностью освещённая. Затем, в последующие недели, она высоко встаёт в вечернем небе, становится больше, ярче, но уже не полностью освещена. Затем она начинает заходить по вечерам за горизонт, но становится всё ярче и крупнее, приближаясь к форме серпа, и затем, с тонким серпом, но большого диаметра, она исчезает в сумраке после заката.
Затем она появляется через несколько дней в сумраке перед восходом в виде тонкого серпа, и происходит вторая половина цикла, когда её видно ранним утром, в обратной по отношению к вечерним торжествам последовательности.
Планета с орбитой меньше земной обладает фазами, похожими на Лунные, но вырастает и сжимается во время движения по орбите из-за изменения расстояния до Земли. Часть планеты, которая видна с Земли, находится слева от пунктирных линий; освещённая часть показана жёлтым.
К несчастью, невооружённым глазом это подтвердить уже нельзя — и вероятно, именно это задержало признание того факта, что Венера движется по орбите вокруг Солнца, на тысячи лет. Только телескоп Галилея, почти 400 лет назад, открыл фазы Венеры, описанные выше.
Из записной книжки Галилея
Телескоп для этого нужен совсем небольшой, такой, что может увеличивать объекты хотя бы в 20 раз, или даже можно обойтись биноклем (если у вас хорошее зрение, небо чистое, и вы способны терпеливо ждать, пока глаза привыкают к темноте.
Фотографии Венеры
21 февраля Венера будет в середине вечерней части цикла. Она будет освещённой больше, чем наполовину, размер её будет расти, Солнце будет освещать её всё меньше, и она будет всё выше забираться по отношению к вечернему горизонту — это зрелище интересно само по себе, и в следующие несколько месяцев станет ещё интереснее. Если следить за ней от недели к неделе, будет видно, как Венера достигнет своей высшей точки по отношению к горизонту примерно за месяц, потом развернётся и будет приближаться к Солнцу с нашей точки зрения. 5-6 июля [2012] Венера пройдёт перед диском Солнца.
25 февраля Луна будет расположена близко к Венере. На той неделе это будет самое интересное зрелище. Когда вы увидите два этих ярких шара в небе, супругу Земли и её сестру, подумайте о том, что ваш мозг не хочет вам сообщать. Несмотря на видимый размер Луны и на то, что Венера кажется небольшой точкой, эта планета на самом деле в пять раз больше Луны (примерно равна Земле), и кажется меньше и тусклее только потому, что сейчас находится в 400 раз дальше.
Ещё подумайте вот о чём. Свет Луны идёт от Солнца (и это занимает у него около 8,5 минут, настолько велико это расстояние), отражается от Луны и приходит на Землю (это занимает примерно 1,5 сек), в то время как свет Венеры должен пройти от Солнца (почти шесть минут), отразиться от Венеры и пройти ещё восемь минут [по расположению планет в феврале 2012] до Земли. Это похоже на задержку эхо; когда вы слышите гром от удара молнии в горах, вы можете сначала услышать его напрямую, а потом снова, когда звук отразится от удалённого пика. Если бы кто-то мог выключить Солнце, вы бы увидели, как Луна погаснет через восемь минут, а Венера будет светить ещё шесть минут сверх того.
Что насчёт Юпитера? Крупнейшая планета Солнечной системы будет продолжать светиться ещё час! Именно столько нужно, чтобы солнечный свет сначала достиг Юпитера (он находится примерно в пять раз дальше от Солнца, чем Земля), а затем отразился от него и достиг Земли (в феврале 2012 это расстояние в пять раз больше, чем от Земли до Венеры).
В конце февраля Юпитер поднимется в небе над Венерой, и будет близко к зениту. 26 февраля Луна пройдёт рядом с ними. Юпитер гораздо больше Земли или Венеры — примерно в 10 раз больше по радиусу — поэтому в телескоп или хороший бинокль (в такой, где видно, что Юпитер — не точка, а диск) он будет выглядеть в два раза большим, чем Венера, несмотря на то, что находится в 10 раз дальше. И всё же, несмотря на то, что он выглядит больше, он кажется тусклее Венеры. Почему? Чем дальше от Солнца, тем сильнее рассеивается его свет, поэтому Солнце на Юпитере будет казаться тусклее и меньше, чем на Земле, а на Венере Солнце будет выглядеть больше и ярче. Это значит, что от поверхности Юпитера света отражается меньше. Но не дайте вашему разуму обмануть себя, когда 26 февраля увидите Юпитер маленьким и тусклым по сравнению с Луной. Помните, что внутри этого газового гиганта Земля может уместиться тысячу раз.
То, что Юпитер движется вокруг Солнца, и что расстояние до него от Солнца гораздо больше, чем до Земли, опять-таки можно убедиться при помощи небольшого телескопа или даже бинокля. В отличие от Венеры и Луны, у Юпитера по сути нет фаз; он всегда почти полностью освещён Солнцем с нашей точки зрения. То же касается Сатурна (а также Урана и Нептуна, которых кроме как в бинокль или телескоп и не увидишь), и, в чуть меньшей степени, Марса. Все эти планеты, в отличие от Венеры и Меркурия, можно видеть в полночь, причём именно в эти ночи они выглядят крупнее и ярче всего. Они наиболее маленькие и тусклые, когда их видно на небе только сразу после заката или незадолго перед восходом.
Почему так происходит? Объект находится в зените в полночь, когда Земля располагается между ним и Солнцем, как в случае полной Луны. А это происходит тогда, когда эти планеты ближе всего к Земле. Когда их видно только после заката, они находятся очень далеко от Земли, а Солнце находится почти между нами и ними, поэтому они довольно тусклые, из-за огромного расстояния между ними и нашей планетой. И поскольку они никогда не проходят между Землёй и Солнцем, они никогда не выглядят в виде серпов, как это происходит с Луной, Меркурием и Венерой.
Изменение видимого размера Юпитера показано в верхнем ряду фотографий
Так что, если вы найдёте телескоп, вы сможете наслаждаться элегантным танцем планет и Луны; наблюдать, как планеты вырастают и уменьшаются в процессе их приближения и удаления; отмечать, как они восходят и заходят в нашем двумерной небе, и как это отражает их движение (и движение Земли) в трёхмерном пространстве; наблюдать за фазами Венеры и за тем, как они подтверждают тот факт, что она вращается вокруг Солнца. И вы можете обдумать тот факт, как небольшой технический прогресс 1609 года усилил зрение Галилея как раз достаточно для того, чтобы позволить ему открыть так много неизвестных ранее свойств Луны, Солнца и планет, и навсегда изменить взгляд человечества на себя и на наших небесных соседей.
Но даже и без телескопа — невооружённым взглядом или при помощи небольшого бинокля — можно насладиться красотой звёздного неба и погрузиться в необъятность нашего дома.
Наблюдая за Луной и Венерой, я буду вспоминать об одной из моих любимых встреч с природой. Случилось это несколько лет назад, во время летнего посещения заповедника, окружающего гору Сент-Хеленс, вулкан на юге штата Вашингтон, взорвавшийся в 1980-м. С северного хребта, стоя лицом к зияющей дыре в склоне горы и к разрушенной долине под ним, я смотрел, как на закате камни окрашиваются в серо-золотистый цвет, и ждал, когда звёзды появятся в небе, ставшем почти чёрным. На запада ярко горела Венера, жемчужина сверху и слева над яркой подвеской лунного полумесяца и пепельно-серой Луны. Затем я услышал сопение, казалось, довольно близко. Я подумал, что это, должно быть, небольшой зверёк в кустах позади меня, но когда я подошёл к кустам, я снова услышал этот звук, уже из другого места. Удивлённый, я посмотрел вверх, и обомлел. На холме, не более, чем в пятидесяти метрах от меня, на фоне последнего оранжевого свечения заката, были видны силуэты трёх величественных рогатых лосей.
Они лениво паслись, пока над ними, за ними, висела Луна, Венера и звёзды, манящие в бездну.
