Не спешите смеяться с заголовка, потому что мне такой вопрос тоже казался очень глупым ровно до тех пор, как я лично не наткнулся на вполне взрослого человека, который с удивлением наблюдал за дневной Луной. Если кратко, то Луну видно днём в определённые фазы (когда она находится между Землёй и Солнцем), потому что она отражает солнечный свет. Но в этом вопросе стоит разобраться чуть углублённее, ведь даже с детства нас учат неправильно: якобы, что Солнце — это дневное светило, а Луна — ночное. И уже в этом утверждении сразу две глобальные ошибки. Первая — это то, что Луна на самом деле не светило, ведь она не является звездой, соответственно не излучает собственный свет, а лишь отражает солнечный. Вторая ошибка заключается в том, что Луну вполне возможно увидеть и днём. Более того, если бы у Земли не было атмосферы, то люди бы наблюдали спутник нашей планеты практически круглые сутки. Давайте разберёмся, почему так происходит.
Итак, как днём, так и ночью мы видим Луну по одной и той же причине — она отражает солнечный свет. Однако спутник Земли состоит из довольно тёмных камней, то есть с низким альбедо (это физическая величина, которая описывает способность поверхности материала отражать свет). Например, снег обладает высоким альбедо. Попробуйте в яркий солнечный день посмотреть на снег (а лучше не пробовать, ведь от этого можно получить реальный ожог сетчатки). Асфальт тоже отражает солнечный свет, но гораздо больше данный материал впитывает его. Лишь 15 % упавшего на асфальт света отражается. Поверхность Луны состоит из пыли, по альбедо близкой к асфальту. Тёмные лунные моря состоят из вулканических пород давно потухших вулканов, а осевший после падений метеоритов реголит немного светлее. В целом же геометрическое альбедо (средняя величина способности сферического тела к отражению света) Луны составляет около 12 %. Сравнивать эту величину с альбедо плоского объекта, как асфальт, не очень корректно, но примерную картину можно понять.
💡 Астрономы при наблюдении Луны используют специальные затемняющие лунный свет фильтры, чтобы не повредить сетчатку глаз, ведь даже на асфальт в яркий солнечный день смотреть бывает тяжело. А ночью, когда зрачки глаз итак расширены и улавливают больше света, даже 10 % отражённого света достаточно для травмы.
Звёзды излучают собственный свет и светят очень ярко. Однако они находятся невероятно далеко от Земли. Ближайшая к нашей планете звезда (после Солнца, естественно) Проксима Центавра находится на расстоянии примерно в 4,244 светового года (1 св. год примерно равен 9,5 триллиона км), что в 270 тысяч раз больше расстояния до Солнца. Свет звёзд доходит до нас, но, естественно, отражённого света от планет или других объектов люди увидеть не могут физически. Однако когда отражающие объекты располагаются близко и являются достаточно крупными (планеты Солнечной системы), то их можно наблюдать на ночном небе. При этом, чем объект больше и тем более ближе, тем лучше его видно. Например, Венера практически в 12 раз меньше Юпитера в диаметре, однако находится в четыре раза ближе к Земле, поэтому на ночном небе сияет ярче. Луна же является спутником Земли и расположена «совсем рядышком» по космическим меркам.
Астрономы в качестве меры яркости небесного тела с точки зрения земного наблюдателя используют видимую звёздную величину. Чем меньше её значение, тем ярче объект. Видимая звёздная величина Сириуса, ярчайшей звезды ночного неба, равняется -1,46, Венеры — -4,8, а Луны — -12,9. Поэтому, когда в полнолунье наш спутник находится на противоположной Солнцу стороне неба и вся её освещённая часть направлена на Землю, вокруг Луны невозможно разглядеть звёзды. Она их просто затмевает. И именно поэтому, когда утром выходит Солнце, видимая звёздная величина которого равняется -26,72, оно своей яркостью стирает с неба все остальные источники света. За исключением самых ярких объектов (той же Венеры или Юпитера), которые всё равно пробиваются на восходе или закате. Очевидно, что Луна также обладает достаточной яркостью, чтобы её было видно даже при наличии в небе Солнца. И теперь уже возникает вопрос: «Почему же тогда её видно не всегда»?
Как уже говорилось выше, если бы у Земли не было атмосферы, то люди бы наблюдали спутник нашей планеты практически круглые сутки. Однако азот и кислород, из которых состоит наш воздух, рассеивают свет с короткой длиной волны (синий и фиолетовый свет). Из-за этого, кстати, небо на Земле голубое. Так вот, чтобы быть видимой в дневное время, Луна должна преодолевать рассеянный солнечный свет. Именно это «стирает» другие звёзды с дневного неба. Однако Луну то видно, то нет. Её видимость днём тесно связана с её положением относительно Земли. Во-первых, расстояние от Луны до Земли меняется, что уже влияет на её яркость (можно почитать про суперлуны и другие явления). Во-вторых, у Луны есть фазы, которые отражают её положение относительно Земли и Солнца. В новолуние спутник находится между светилом и планетой, и его освещённая сторона человеку для наблюдения недоступна, а у неосвещённой — недостаточно яркости, чтобы пробиться сквозь рассеянный свет.
💡 Есть ещё такое явление, когда можно увидеть тёмную часть Луны. Это происходит во время фазы молодой луны, когда спутник всё ещё находится между Землёй и Солнцем, но уже начинает отражать солнечный свет на планету. При этом, на неосвещенную часть Луны начинает попадать отражённый солнечный свет от Земли. И люди могут видеть полное очертание спутника, несмотря на то, что Солнце светит в этот период лишь на крошечную часть Луны.
В полнолунье же Земля находится гораздо ближе к Солнцу, чем Луна, и вся её освещённая сторона направлена на планету. Но так как спутник находится за планетой, то днём его не видно совсем, его могут наблюдать только те люди, у которых уже наступила ночь. В остальные же периоды Луна находится над горизонтом в среднем 12 часов в сутки, но её появление не всегда может совпадать со световым днем. Зимой, когда, например, в средних широтах дни короче, Луна меньше времени видна днём. А летом её бывает не всегда видно даже ночью, несмотря на яркое небо, ведь она просто заходит за горизонт. Надеюсь, теперь вы точно знаете, почему Луна иногда видна днём, а иногда не видна даже ночью.
