Каждое небесное тело, освещенное Солнцем, отбрасывает сужающийся конус тени и расширяющийся конус полутени. Тень – это область пространства, попадая в которую наблюдатель не видит поверхность Солнца; в области полутени он видит часть солнечного диска. В соответствии с этим лунные затмения делят на теневые и полутеневые. В первом случае хотя бы часть лунного диска проходит через область земной тени, во втором – через область полутени. В обоих случаях затмение может быть полным или частным, в зависимости от того, полный диск Луны скрывается в земной тени (полутени) или только его часть. То же и с Солнцем: если наблюдатель попадает в тень Луны, он видит полное солнечное затмение, если в полутень – частное.

Полное затмение Солнца не заметить нельзя: днем на несколько минут наступает почти ночная тьма. Но неглубокое частное затмение Солнца, если заранее о нем не знать, вполне можно и пропустить. То же и с лунными затмениями: теневое затмение Луны выглядит эффектно, а полутеневое – невзрачно и почти незаметно.

Рис. 24. Солнечные и лунные затмения происходят только в моменты новолуния и полнолуния соответственно. Кроме этого, Луна должна располагаться вблизи узлов своей орбиты, иначе (как на этом рисунке) тени проходят мимо цели

Длительность лунного затмения зависит от того, насколько глубоко в земную тень проникает Луна. Самые длительные затмения – центральные, когда центр диска Луны проходит через центр земной тени. При этом полное теневое затмение продолжается около двух часов. В его процессе Луна сначала попадает в область полутени и чуть-чуть меркнет, а затем погружается в конус земной тени. Казалось бы, солнечный свет в тень не проникает, других источников света там нет, значит, Луна, пересекая земную тень (в течение нескольких часов), должна стать абсолютно невидимой. Но этого не происходит: она все же немножко видна, окрашенная в темно-багровые тона. Дело в том, что наш спутник подсвечивается солнечными лучами, прошедшими через земную атмосферу и преломившимися в ней. Голубая часть их спектра рассеивается в воздухе значительно сильнее, чем красная, и поэтому почти не попадает на Луну. Лучи из красной части спектра, преломившись из-за атмосферной рефракции, направляются в область геометрической земной тени и освещают лунную поверхность.

Поскольку полутеневое затмение Луны заметить глазом почти невозможно – настолько слабо уменьшается яркость лунного диска, – это явление редко привлекает внимание наблюдателей. А вот полные теневые затмения Луны в прошлом астрономы активно использовали. Дело в том, что в момент затмения, в середине лунного дня, Солнце на несколько часов резко «выключается» и перестает освещать лунную поверхность, которая начинает понемногу охлаждаться. По тому, как быстро происходит охлаждение лунной поверхности, можно понять, какая у нее структура. Если бы Луна состояла из чистого металла – скажем, была бы плотным алюминиевым шаром, – то ее поверхность остывала бы очень медленно: из-за высокой теплопроводности вещества снизу постоянно подходило бы новое тепло. А если бы Луна была сделана из пемзы или ваты, теплопроводность которых почти нулевая, температура поверхности падала бы быстро. Наблюдения показали, что в ходе затмения поверхность охлаждается быстро. Следовательно, она скорее «из пемзы или синтепона», чем «из меди или алюминия». А если серьезно, то планетологи с помощью затмений еще до полетов на Луну роботов и людей поняли, что ее минеральная поверхность пористая и покрыта пылеобразным веществом, которое мы называем реголитом. Позже туда прилетели роботы и люди и подтвердили, что поверхность действительно покрыта пылью, рыхлой наверху и спекшейся в глубине. Так лунные затмения помогли астронавтам заранее узнать, по какой поверхности им предстоит ходить.