¿Puedes ver la sombra de una nave espacial en la Luna mientras miras hacia la Tierra?

La Luna siempre está casi exactamente a la misma distancia del Sol que la Tierra (+/- 0,25 %), por lo que las sombras en la Luna funcionan de la misma manera que en la Tierra.

Lo que los científicos han aprendido viendo dibujos animados

Sabemos por las caricaturas que si se deja caer un piano al mediodía, directamente sobre nosotros desde una altura muy alta, no tenemos indicios de ello (excepto por el débil sonido descendente del piano que el público reconoce) hasta que el piano llega a quizás mil pies por encima de nosotros. Entonces aparece una pequeña sombra en el suelo alrededor de nuestros pies, aumentando lentamente de tamaño.

(¡Es increíble el tiempo que se tarda en caer unos cientos de pies a velocidad terminal en los dibujos animados!)

Si tuviéramos que mirar hacia arriba, veríamos el pequeño contorno negro del piano contra el disco del Sol, haciéndose más y más grande.

A medida que el piano se acerca, la sombra se hace más grande, más oscura y con más forma de piano, hasta la gratificante aparición final del piano destrozado en el suelo, del que emerge lentamente el coyote con un gran chichón en la cabeza.

También sabemos por los dibujos animados que un avión que vuela incluso más alto que el punto de caída del piano no hace sombra en absoluto.

Cómo funciona esto en el mundo real.

El Sol tiene aproximadamente 0,5 grados de ancho. Si dibujas un triángulo desde el centro hasta el borde del Sol con nosotros en el vértice, ese ángulo es de 0,25 grados.

La relación entre el lado corto y el largo es de aproximadamente 0,005 y la de largo/corto es de 200.

Entonces, un piano de cola de ocho pies comienza a hacer una sombra notable a 8 x 200 = mil pies.

El área central de un jumbo jet donde la parte más ancha de las alas se encuentra con el cuerpo es una "mancha" de unos 70 pies de diámetro (solo el fuselaje y las alas son extensiones más delgadas de esa mancha), por lo que podemos esperar que comience a hacer una notable sombra a unos 70 x 200 a 14.000 pies! Sí, si un avión jumbo volara directamente entre usted y el Sol a esta altitud, vería una sombra negra difusa volando sobre usted a unos 150 metros por segundo; sería alrededor de 1/5 de un parpadeo de segundo.

Vale, ¿y en la Luna?

¿Es posible que esto realmente suceda? Si estuviera parado en la Luna, ¿hay algún momento en que la Tierra esté directamente frente a usted y el Sol esté directamente sobre su cabeza? ¿De modo que si algo pasara por encima de ti, la sombra estaría directamente encima de ti?

Sin aire ni coyotes que caigan en sus propias trampas de piano, tendremos que asumir que es una nave espacial que pasa sobre ti en la Luna.

A continuación se muestra una nave espacial típica que podríamos ver en el espacio. El diámetro de la sección del platillo es de 127 metros. Usando nuestro mismo triángulo, podemos calcular que si pasa entre nosotros y el Sol más cerca de nosotros que unos 25 kilómetros, notaremos que una sombra sustancial pasa sobre nosotros.

¡Pero no parpadees!

Si está orbitando a 25 km de altitud en una órbita lunar baja, se moverá a unos 1700 m/s y ese plato de 173 metros de diámetro pasará en aproximadamente 1/10 de segundo.

Fuente: quora

Solo por diversión (sin piano)

Si la luna estuviera en media luna (visto desde la Tierra) y usted estuviera parado cerca del ecuador a 90 grados W (irónicamente, esto lo coloca cerca del Mare Orientale ), el sol estaría en lo alto y la Tierra estaría en el horizonte.

Esto le da la configuración que necesita.

Sin embargo, sería muy difícil para los observadores en la Tierra ver la sombra. Si la Tierra está en el horizonte, entonces debes estar en el borde de los lados cercano y lejano de la luna, y la perspectiva dificultaría ver algo tan pequeño como una nave espacial o su sombra.

Creo que tu interpretación de los parámetros de la escena es demasiado estricta. El sol no necesita estar exactamente en el cenit sobre su cabeza para permitir tal situación de sombra. Pero más sobre eso más adelante.

Sol en cenit con la Tierra visible

Primero, según su interpretación: es posible, en la misma cantidad que en la Tierra (pero la captura de pantalla no coincide con esa situación).

En la Tierra, para tener el sol directamente sobre ti, debes estar cerca del ecuador y debe ser alrededor del mediodía. Eso significa que debe estar ubicado cerca del lugar en el globo que apunta hacia el sol. Para poder ver la Luna alrededor del mediodía, la fase lunar tiene que estar entre luna nueva y media luna, de lo contrario estaría por debajo del horizonte al mediodía.

Lo mismo es posible en la Luna, simplemente intercambia "Tierra" y "Luna". Tienes que estar parado cerca del ecuador de la luna, más cerca del sol, la fase de la tierra debe estar entre la nueva tierra y la mitad de la tierra (lo que implica que la fase de la luna está entre la luna llena y la media luna, ya que se complementan entre sí).

Entonces, la Tierra podría ser visible, pero solo como una media luna poco profunda.

Restricciones relajadas

Si tanto el sol como la nave espacial vienen justo detrás de tu espalda, también se logra el efecto visual representado. Y con el sol más bajo detrás de tu espalda, una mayor parte de la Tierra podría estar iluminada por el sol. Una Tierra llena seguiría siendo imposible, ya que entonces tanto el Sol como la Tierra tendrían que estar al nivel del horizonte, lo que significa que las sombras no funcionarían.

Iluminación de captura de pantalla

La captura de pantalla muestra una iluminación inconsistente. Las colinas parecen estar iluminadas desde el lado derecho, no muy alto sobre el horizonte.

La Tierra se muestra en una fase casi completa, lo que implica que la fuente de luz estaba ubicada principalmente detrás de la cámara, ligeramente hacia la derecha (tal vez en la posición de las 5 en punto), y tampoco demasiado alta sobre el horizonte.

Como una fase de la Tierra consistente con la iluminación de las colinas, esperaría una media tierra, con el delimitador día/noche ligeramente inclinado hacia la izquierda.

Y no importa cuál de las dos luces inconsistentes asumamos como "correcta", terminaríamos con la sombra de las naves espaciales desplazada hacia la izquierda de su camino.