Почему затмение бывает не в каждое новолуние?

Вопрос и прогноз

Новолуние случается каждый месяц, но солнечное затмение — гораздо реже. Если нарисовать Солнце, Луну и Землю на одной линии, кажется, что тень всегда должна попадать на Землю. Какое третье измерение потеряно в плоском рисунке?

Слова без пропусков

Затмение — попадание одного небесного тела в тень другого или перекрытие света от него для наблюдателя. При солнечном затмении Луна оказывается между Солнцем и Землёй и её тень попадает на часть Земли. При лунном Земля находится между Солнцем и Луной, а Луна проходит через тень Земли. Плоскость орбиты — воображаемая плоская поверхность, содержащая путь. Лунная орбита наклонена примерно на 5° к плоскости земной орбиты. Узел — место пересечения этих плоскостей.

Разбираем учебный пример

Учебная логика: новолуние + близость к узлу может дать солнечное затмение; полнолуние + близость к узлу — лунное. Одной фазы недостаточно. На схеме две орбитальные плоскости разведены по высоте, поэтому при обычном новолунии лунная тень проходит выше или ниже Земли. Размеры и расстояния на рисунке не в масштабе.

Проверяем безопасно

Сделайте бумажную модель: нарисуйте на листе орбиту Земли, а тонкий картонный круг орбиты Луны наклоните к нему. Покажите две точки пересечения. Обойдите круг пальцем и найдите положения, когда Луна и Солнце выстраиваются по нужному направлению одновременно с пересечением плоскостей. Смотреть на настоящее Солнце нельзя: для солнечного затмения нужны сертифицированные средства защиты.

Типичная ошибка

Ошибка — считать любое новолуние солнечным затмением, а любую фазу четверти — земной тенью. Новый случай: если Луна в полнолуние высоко над плоскостью земной орбиты, произойдёт ли лунное затмение? Объясните без слова «просто».

Опорная схема

Проверь себя

Закройте текст и объясните новому ученику рисунок слева направо. Назовите наблюдение, учебное допущение и то, чего эти данные не доказывают. Затем решите вопрос переноса без подсказки и проверьте единицы или направление на схеме. Если ответ расходится, вернитесь к первому непонятному слову, а не заучивайте готовую фразу. Устный ответ, чертёж и измерение — разные виды доказательства; подпишите каждый честно.

Страница лабораторного журнала

Добавьте к «Лабораторному журналу моего мира» строку: вопрос → прогноз → что оставили постоянным → что изменили → наблюдение или расчёт → вывод → ограничение. В рисунке поставьте масштаб или укажите «схематично». Если опыт не проводился, запишите «учебный расчёт», а не «мы измерили». Вернитесь к этой записи после следующего урока и отметьте, что стало понятнее.

Источник чисел и модели: NASA Science.

Следующий урок: Почему спутник не падает прямо на Землю?