Навън е полунощ. А аз, вместо като примерен слънчев астроном тихо да си чакам изгрева на слънцето, стоя на щурвала.

Нашите координати – 15.33’22.2’ южна ширина и 170.27’32.4’’ източна дължина. Вчера вечерта излязохме от Ниуе, държим курс към Американска Самоа, тоест 235 градуса спрямо северния магнитен полюс.

Скоростта на вятъра е 13,1 възела. Двете платна са напълно разпънати. Скоростта на лодката е 8,2 морски възела (15 км в час). Вълната е малка. Отдясно свети убиващата Луна, звезди се виждат малко. От лявата може да се разгледа съзвездие Скорпион и понякога от облаците примигва най-близката до нас звезда – Алфа Центавър. Опитвам се да държа курс по старите познати съзвездия от Северното полукълбо – Лира и Лебед.

Ако имах очила на Гугъл физик, то дори в такава тиха нощ те биха ми разказали много. Откъде се взема вятърът, как се появяват вълните, какво са фазите на Луната, какво интересно има в южните съзвездия, защо не потъва лодката, как работят платната.

Ето например за Луната. Питайте своите познати какво са фазите на Луната. И ако те промърморят нещо невинно за сянката от Земята, задайте им въпрос за лунното затъмнение. Ще разберете много нови неща.

Новолунието и пълнолунието се образуват не защото Земята хвърля или не хвърля сянка някъде. Просто Луната, въртейки се около Земята, при новолуние ни показва неосветената си от Слънцето част, а при пълнолуние – осветената. Между тези две положения виждаме само част от осветената страна на Луната, която в този момент се вижда от Земята. Самата Луна нищо не излъчва, тя само отразява слънчевата светлина.

Схема на въртенето на Луната около Земята. Ивиците вдясно са лъчите на Слънцето, тоест Слънцето се намира далече извън пределите на картинката. Положение 1 съответства на новолуние, 3 – първа четвърт, 6 – пълнолуние, 7 – последна четвърт.

Неотдавна НАСА създаде красива анимация, показваща фазите на Луната през 2013 година. Фазите са изчислени с използването не само на геометричното положение на Земята и Луната , но и с лунния ландшафт.

Схема на лунното затъмнение.

Ако говорим за лунните затъмнения, то тук да, за всичко е виновна сянката на Земята. Земята хвърля сянка върху Луната и вместо в обичайния бял цвят тя се оцветява в червеникав. Защо червеникав? Земната атмосфера, както по време на залеза на Слънцето, разсейва синята светлина и позволява преминаването само на червения цвят.

Ако Луната се намира в сянката, се получава пълно затъмнение. А ако е в полусянката – само частично, в червено е оцветен само един край от Луната.

Понеже заговорихме за Луната, нека да проведем мислен експеримент и да помислим какъв би бил животът на Земята, ако я нямаше Луната.

Ако Луната я нямаше, първо, нямаше да има нито лунни, нито слънчеви затъмнения. Най-близката към Земята планета след Луната – Венера, понякога би затъмнила Слънцето, но тъй като разстоянието до нея е много по-голямо, отколкото до Луната, сянката би се получила много малка и затъмненията биха се случвали изключително рядко. Последното преминаване на Венера по диска на Слънцето беше през лятото миналата година, а следващото ще бъде чак през 2117-а.

Затъмнението на Венера (транзитът на Венера), за разлика от покритието на Слънцето от Луната (слънчево затъмнение), изглежда не така красиво, но полезно за научни цели, например за измерването на разстоянието от Земята до Слънцето.

Впрочем основната причина за посещението на Джеймс Кук в Таити е било именно наблюдението на преминаването на Венера по слънчевия диск. Аборигените тогава по стара добра традиция откраднали част от астрономичните инструменти, но слава Богу, конфликтът бил решен и никой никого не изял.(Понятието за частна собственост при полинезийците силно се отличава от западното и именно кражбата е била повод за повечето конфликти между европейците и аборигените.)

Второ, ако Луната я нямаше, то океанските приливи и отливи биха намалили своята амплитуда и биха се определяли само от Слънцето. Основната причина за приливите и отливите на Земята са гравитационните сили на Луната и Слънцето. Поради близостта на Луната до Земята, именно Луната се явява главна причина за приливите и отливите.

Ако Луната и Слънцето ги нямаше, то нивото на океана навсякъде би било еднакво, неговото ниво се определя от равновесието между силата на привличане и центробежната сила. Но поради Луната и Слънцето тази част от океана, която се намира най-близо до Луната, изпитва най-голяма сила на привличане и в резултат се образува водна гърбица.

С въртенето на Луната около Земята и на Земята около собствената си ос тази гърбица се движи по повърхността на Земята, в резултат на което нивото на океана в дадена конкретна точка от Земята постоянно се променя – по време на преминаването на гърбицата се наблюдава прилив, а в останалото време – отлив.

Водата в противоположната на Луната страна от Земята също образува гърбица (прилив), но този път причина за нейното образуване е съвсем друга. Става дума за това, че и Луната, и Земята, и Слънцето се въртят около общ център – т.нар. център на тежестта. В точката, противоположна на Луната, центробежната сила се оказва по-голяма от силата на привличане и океанът образува гърбица, насочена в противоположната от Луната посока.

Тук можем да направим аналогия – представете си, че се въртите около собствената си ос с тежка, протегната в ръка чанта. Тогава, за да не паднете, ще ви се наложи да наклоните цялото си тяло назад, а центърът на тежестта ще бъде някъде между вас и чантата. Така и океанът от противоположната страна се накланя в противоположната посока.

Слънцето също влияе на нивото на океаните на Земята, но влиянието му е по-слабо от лунното, тъй като Слънцето се намира средно 400 пъти по-далече от Луната. Така, за да се изчислят точно приливите и отливите на Земята, трябва да се отчита положението едни срещу други и на Земята, и на Луната, и на Слънцето.

Най-големите приливи и отливи настъпват, когато Земята, Луната и Слънцето се намират на една линия, тоест по време на пълнолуние и новолуние. А най-малкото изменение в нивото на океана се случва, когато Слънце–Земя–Луна образуват прав ъгъл, тоест по време на първа и последна четвърт.

В продължение на месец амплитудата на приливите и отливите може да се променя поради изменението на разстоянието от Земята до Луната. Луната се приближава към Земята, силата на привличане може да се увеличи с 50 процента, което води до по-високи приливи, и обратното – в случай на отдалечаване приливите стават по-слабо забележими.

Схема, показваща кога приливите и отливите са най-големи – когато Луната, Земята и Слънцето се намират на една ос.

Приливите и отливите обикновено се случват по два пъти на ден. Тъй като Луната се върти около Земята, времето на приливите и отливите закъснява всеки ден с около 50 минути.

Най-високите приливи в света се наблюдават там, където има достъп към океана, в заливи, открити морета, например в залива Фънди в Нова Шотландия в Канада. Там разликата в нивото е 14 метра. В Русия най-високите приливи се случват в Охотско море, те са най-високите в Тихия океан.

По време на прилив, особено ако има стесняващ се залив или притководие, и където нивото на водата се променя много силно, понякога се наблюдава много интересно явление – приливна вълна, или бор. Тоест внезапно след началото на прилива се образува гигантска вълна. Тези вълни са способни да се изкачват нагоре по течението на реките на голямо разстояние.

Най-известните вълни са в река Амазонка (височина 4 метра, скорост 25 км в час), река Фучунцзян (Ханчжоу, Китай, височината на вълната достига 9 метра скоростта – 40 км в час), заливът Кук (Аляска, височина 2 метра, скорост 20 км в час).

И още един любопитен факт. Приливите и отливите всеки път забавят Земята и ако не беше така, земното денонощие би продължавало 6-8 часа. Така че Луната много ни е необходима – не само с романтичната си лунна светлина по време на тъмните нощи.