Можете ли вы увидеть тень космического корабля на Луне, глядя на Землю?

Луна всегда находится почти на том же расстоянии от Солнца, что и Земля (+/- 0,25%), поэтому тени на Луне работают так же, как и на Земле.

Что ученые узнали, просматривая мультфильмы

Из мультфильмов мы знаем, что если пианино падает в полдень прямо над нами с очень большой высоты, у нас нет никаких указаний на это (за исключением слабого, нисходящего звука падающего пианино, который распознают зрители), пока пианино не упадет только, возможно, на землю. в тысяче футов над нами. Затем на земле вокруг наших ног появляется небольшая тень, медленно увеличивающаяся в размерах.

(Удивительно, сколько времени требуется, чтобы упасть с предельной скорости на несколько сотен футов в мультфильмах!)

Если бы мы посмотрели вверх, то увидели бы маленькое черное очертание рояля на фоне диска Солнца, которое становилось все больше и больше.

По мере приближения рояля тень становится все больше, темнее и все более похожей на рояль, пока наконец не появляется приятное появление разбитого рояля на земле, из которого медленно выходит койот с большой шишкой на голове.

Мы также знаем из мультфильмов, что самолет, летящий даже выше точки падения рояля, вообще не создает тени.

Как это работает в реальном мире.

Солнце имеет ширину около 0,5 градуса. Если вы нарисуете треугольник от центра к краю Солнца с нами в вершине, этот угол составит 0,25 градуса.

Отношение короткой стороны к длинной составляет примерно 0,005, а длинная/короткая — 200.

Таким образом, восьмифутовый рояль начинает отбрасывать заметную тень на расстоянии 8 х 200 = тысяча футов.

Центральная область реактивного самолета, где самая широкая часть крыльев встречается с корпусом, представляет собой «капли» около 70 футов в диаметре (фюзеляж и крылья сами по себе являются более тонкими продолжениями этой капли), поэтому мы можем ожидать, что он начнет делать заметные изменения. тень примерно 70 x 200 на высоте 14 000 футов! Да, если бы гигантский реактивный самолет пролетал прямо между вами и Солнцем на такой высоте, вы бы увидели расплывчатую черную тень, летящую прямо над вами со скоростью около 150 метров в секунду; это будет около 1/5 секунды мигания.

Хорошо, а на Луне?

Возможно ли, чтобы это произошло на самом деле? Если бы вы стояли на Луне, было ли время, когда Земля находилась бы прямо перед вами, а Солнце было бы прямо над вами? Чтобы, если что-то прошло над вами, тень оказалась прямо над вами?

Без воздуха и без койотов, которые могли бы попасть в собственные падающие ловушки для пианино, нам придется предположить, что это космический корабль, проходящий над вами на Луне.

Ниже представлен типичный космический корабль, который мы можем увидеть в космосе. Диаметр тарельчатого сечения составляет 127 метров. Используя тот же самый треугольник, мы можем рассчитать, что если он пройдет между нами и Солнцем ближе, чем на 25 километров, мы заметим, что над нами проходит значительная тень.

Но не моргайте!

Если он вращается на высоте 25 км по низкой лунной орбите, он будет двигаться со скоростью около 1700 м/с, и эта тарелка диаметром 173 метра пролетит примерно за 1/10 секунды.

Источник: квора

Просто для удовольствия (без фортепиано)

Если бы луна находилась в полулунии (если смотреть с Земли), а вы стояли бы около экватора на 90 градусах западной долготы (по иронии судьбы это ставит вас близко к Восточному морю ), Солнце было бы над головой, а Земля была бы на горизонте.

Это дает вам необходимую конфигурацию.

Однако наблюдателям на Земле было бы очень трудно увидеть тень. Если Земля находится на горизонте, то вы должны быть на краю ближней и дальней сторон Луны, и из-за перспективы будет трудно увидеть что-либо столь маленькое, как космический корабль или его тень.

Мне кажется, ваша интерпретация параметров сцены слишком строга. Солнце не обязательно должно быть точно в зените над вашей головой, чтобы учесть такую ​​ситуацию с тенью. Но об этом позже.

Солнце в зените с видимой Землей

Во-первых, по вашей интерпретации: Можно, в том же количестве, что и на Земле (но скриншот не соответствует такой ситуации).

На Земле, чтобы солнце было прямо над вами, вы должны быть близко к экватору, и это должно быть около полудня. Это означает, что вы должны находиться рядом с местом на земном шаре, указывающим на солнце. Чтобы увидеть Луну около полудня, фаза Луны должна быть между новолунием и полулунием, иначе в полдень она будет ниже горизонта.

То же самое возможно и на Луне, просто поменяйте местами «Землю» и «Луну». Вы должны стоять близко к экватору луны, ближе всего к солнцу, фаза земли должна быть между новой землей и половиной земли (что означает, что фаза луны находится между полнолунием и полулунием, поскольку они дополняют друг друга).

Итак, Земля могла быть видна, но только в виде довольно мелкого полумесяца.

Смягченные ограничения

Если и солнце, и космический корабль находятся прямо за вашей спиной, то достигается и изображенный визуальный эффект. А когда солнце находится ниже за вашей спиной, большая часть Земли может быть освещена солнцем. Полная Земля по-прежнему была бы невозможна, так как тогда и Солнце, и Земля должны были бы находиться на уровне горизонта, а это означало, что тени не работали бы.

Скриншот освещения

На скриншоте видно неравномерное освещение. Холмы кажутся освещенными с правой стороны, не слишком высоко над горизонтом.

Земля показана почти в полной фазе, что означает, что источник света находился в основном за камерой, немного правее (возможно, в положении «5 часов»), а также не слишком высоко над горизонтом.

Поскольку фаза Земли согласуется с освещением холмов, я ожидаю полуземли с разделителем дня и ночи, слегка наклоненным влево.

И независимо от того, какой из двух несовместимых источников света мы считаем «правильным», в итоге мы получим тень космического корабля, смещенную влево от его пути.