¿Por qué no podemos ver un eclipse solar todos los meses?

La Luna orbita en un plano que está inclinado con respecto al plano en el que orbita la Tierra. La intersección entre estos dos planos es una línea recta. Para que ocurra un eclipse, esta línea recta debe estar aproximadamente alineada con la línea que va entre la Tierra y el Sol.

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A medida que la Tierra gira alrededor del Sol, el plano en el que la órbita de la Luna mantiene la misma inclinación en comparación con las estrellas (bueno, en realidad no del todo, debido a la precesión del plano orbital , pero esto les da una idea general), por lo que gira con respecto al sistema Tierra-Sol. Esta es la razón por la cual los eclipses ocurren (aproximadamente) cada seis meses, y no todos los meses.

La frecuencia con la que realmente puede ver un eclipse desde un lugar determinado será incluso menor que una vez cada seis meses. Esto se debe a que para ver un eclipse lunar, debe estar en el lado nocturno de la Tierra mientras ocurre el eclipse. Y para ver un eclipse solar, necesitas estar bajo el rastro de la sombra de la Luna. Esta es una banda de unos pocos cientos de kilómetros de ancho. Aquí están las huellas de algunos eclipses pasados.

Su pregunta también podría formularse de otra manera: ¿por qué no observamos un eclipse lunar en cada luna llena? Es la misma razón por la que no observamos un eclipse solar cada luna nueva.

Como notas correctamente, la órbita de la Luna es una elipse que está inclinada con respecto al plano orbital de la Tierra alrededor del sol. Mucha gente tiene dificultad para visualizar por qué los eclipses son raros, y sospecho que es porque nunca han visto un diagrama preciso. El diagrama que se muestra en la respuesta del número de usuario es típico porque está enormemente fuera de escala. Aquí hay un dibujo aproximado que hice que muestra un eclipse lunar:

(Puede hacer clic en la imagen para hacer zoom).

Aquí tenemos la Tierra a la izquierda, el Sol fuera de la pantalla muy, muy, muy a la izquierda, y varias copias de la Luna a la derecha. El tamaño relativo y la separación de la Tierra y la Luna están aproximadamente a escala, y las dos líneas blancas por encima y por debajo de la Tierra están dibujadas de modo que estén en el ángulo correcto para tocar la parte superior e inferior del Sol.

Por lo tanto el cono a la derecha de la Tierra es la sombra que proyecta la Tierra; si estás dentro de esta región, la Tierra te está haciendo sombra desde el Sol.

Las tres copias de la Luna muestran dónde está la Luna cuando está en el punto más alto de su órbita inclinada, y dónde está en el punto más bajo, y en el medio tenemos un eclipse lunar. Claramente, solo hay una pequeña ventana de oportunidad para que todo se alinee perfectamente para hacer un eclipse lunar. Y como puedes ver, el cono es más grande que la Luna, por lo que cuando tenemos un eclipse lunar, frecuentemente eclipsa a toda la Luna.

Ahora haga lo mismo pero cambie las posiciones de la Tierra y la(s) Luna(s), y dibuje conos precisos que muestren la sombra de la Luna cayendo sobre la Tierra o más allá de ella, y verá rápidamente por qué es eso (1 ) rara vez tenemos eclipses solares, y (2) por qué la sombra total del eclipse solo cubre una pequeña región de la Tierra. En realidad, dibuje un diagrama preciso usted mismo . Si adquiere ese hábito, descubrirá que puede resolver por sí mismo las respuestas a muchas preguntas de física y astronomía.

No exactamente. El plano de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra, y el plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol tiene un ángulo de 5${}^\circ$. Además, ambas órbitas son un poco elipsoides, y un año no son exactamente 12 meses.

Esta es la razón por la cual los eclipses solares no pueden ocurrir todos los meses, y calcular su hora exacta (y ubicación en la Tierra) no es fácil.