Затмение Луны наступает, когда она, двигаясь по орбите вокруг Земли, попадает в ее тень. Затмение Луны может происходить только во время полнолуния, но вследствие наклона лунной орбиты к эклиптике Луна в этот период не всегда попадает в тень Земли. Тем не менее в течение года обязательно происходят два-три лунных затмения; их можно наблюдать в любой точке того полушария Земли, которое в этот момент обращено к Луне. Движение Луны через тень Земли всегда происходит с запада на восток.

Тень Земли как бы делится на две области: внутренний темный конус, вершина которого обращена в сторону, противоположную Земле (область тени), и более широкий и менее темный конус, вершина которого повернута к Солнцу (область полутени). Затмение Луны, возникающее при прохождении ею области полутени, менее интересно, поскольку при этом Луна лишь слегка тускнеет, едва заметно меняя яркость. Частное лунное затмение наступает, когда часть Луны проходит через область тени. Наибольший интерес, естественно, представляет полное лунное затмение; оно наступает, когда Луна полностью погружается в тень Земли. Полное лунное затмение достигает максимальной продолжительности (1 ч 42 мин), когда Луна пересекает тень Земли по ее центру.

Вследствие рефракции земная атмосфера действует как фокусирующая линза, преломляя солнечные лучи и частично направляя их в область тени; поэтому во время затмения Луна обычно бывает видна. Так как синий свет сильнее рассеивается и поглощается атмосферой, чем красный, то в область земной тени в основном проникают красные лучи и поэтому Луна во время затмений окрашена в темно-красный цвет. Но иногда Луна становится очень темной или даже совсем исчезает. Степень яркости и окраска Луны во время затмения определяются свойствами верхних слоев земной атмосферы, которые в свою очередь зависят от многих факторов, в частности уровня солнечной активности, вулканической деятельности и интенсивности метеорных потоков. (Вулканические и метеорные частицы могут месяцами удерживаться в атмосфере, существенно увеличивая поглощение и рассеяние света, что заметно снижает яркость затмения.) Чтобы оценить количественно яркость и цвет Луны в период затмения, воспользуйтесь шкалой А. Данжона; при этом вы убедитесь, что как яркость, так и цвет затемненной части Луны меняются на протяжении затмения.

Шкала Данжона для оценки яркости лунного затмения

При полных затмениях помимо очертаний лунных морей иногда остаются видимыми некоторые кратеры, особенно такие крупные, как Аристарх, Коперник, Кеплер и Тихо. Частично это явление можно было бы объяснить люминесценцией некоторых пород лунного грунта. Проводя наблюдения лунных затмений, старайтесь обращать внимание на все видимые кратеры и другие детали поверхности. Попытайтесь также сделать зарисовки различных фаз затмения, тем более что цветные зарисовки помогут вам более детально проследить за изменением цвета Луны в ходе затмения.

Ценную научную информацию можно получить, отмечая моменты наступления тех или иных явлений во время затмения. Прежде всего это относится к первому и второму контактам, когда Луна лишь касается, а затем полностью входит в тень Земли, и к третьему и четвертому контактам, когда Луна только появляется, а потом полностью выходит из тени Земли. Полезно также отмечать моменты входа в тень и выхода из нее отдельных кратеров. Подобные измерения покажут вам, как атмосфера Земли влияет на размер тени. При наблюдениях невооруженным глазом нетрудно заметить момент наступления затмения. На первый взгляд это наблюдение может показаться бесполезным, в действительности оно позволяет оценить точность визуальных наблюдений такого рода. Более того, подобные исследования позволяют судить об изменении скорости вращения Земли на протяжении веков. 

Луна, планеты и другие тела Солнечной системы в своем видимом движении на фоне звезд временами проходят вблизи некоторых интересных объектов. Фотографии этих небесных тел, полученные в момент такого сближения, представляют удивительное зрелище. Особенно эффектно выглядят снимки планет рядом с туманностью или скоплением звезд. Поэтому при организации и проведении наблюдений нужно всегда помнить о такой интересной возможности.

Когда Луна, планеты или астероиды проходят между Землей и другим небесным телом (обычно звездой), наблюдается покрытие этого тела. Довольно часто происходит покрытие звезд Луной, но так как движение Луны очень сложное, между последующими покрытиями одной и той же звезды проходит много лет. Покрытия звезд другими телами Солнечной системы происходят значительно реже; наблюдать их можно только в определенных точках земного шара, и эти наблюдения требуют особого внимания.

Для успешного наблюдения таких явлений необходимо заранее точно знать моменты их наступления и условия протекания. Соответствующая информация обычно дается в астрономических календарях и ежегодниках. В них приводятся сведения о положении, размерах и форме покрывающего тела, а также о положении и природе покрываемого небесного объекта. При подготовке наблюдений следует иметь в виду, что возможность исследовать то или иное покрытие существенно зависит от местоположения наблюдателя на Земле, поэтому необходимо возможно точнее знать широту и долготу точки наблюдения, а также ее высоту над уровнем моря.

Особый интерес представляют наблюдения покрытий Луной. Покрытия звезд Луной происходят таким образом, что наблюдатель видит исчезновение звезды на восточном крае лунного диска и появление ее вновь — на западном. Поскольку Луна не имеет атмосферы, исчезновение звезды при покрытии происходит почти мгновенно — словно кто-то «выключил» звезду; особенно это заметно, когда ее покрывает темный край лунного диска. (Наиболее благоприятные условия наблюдения покрытий складываются в первых числах лунного месяца, когда солнечный свет, отраженный земной атмосферой, освещает темную часть Луны, делая ее более заметной. В этом случае довольно хорошо видно, как звезда приближается к темному краю лунного диска, и маловероятно, что покрытие произойдет неожиданно.) Постепенное или скачкообразное исчезновение звезды за лимбом в некоторых случаях говорит о покрытии тесной двойной системы звезды (см. с. 212). Ослепительный блеск светлого лунного лимба создает значительные трудности при подобного рода наблюдениях; поэтому покрытие звезд стараются наблюдать перед полнолунием, а их появление из-за лимба — в последних числах лунного месяца. Исключение составляют яркие звезды, покрытие и появление которых можно наблюдать вне зависимости от фазы Луны. Наблюдения покрытий звезд лучше проводить с помощью длиннофокусных телескопов с малой светосилой (большим фокальным отношением); в крайнем случае можно использовать телескоп с большим увеличением, чтобы в его поле зрения оказывалась возможно меньшая часть Луны. В этом случае в глаз наблюдателя попадает гораздо меньше света от Луны, что значительно облегчает наблюдение звезд.

Наблюдение исчезновения звезд за лимбом не вызывает особых трудностей, поскольку за звездой легко следить вплоть до ее покрытия. Другое дело — появление звезд из-за лимба, которое всегда несколько неожиданно, поэтому здесь возникают немалые трудности.