Kada se na nebu dogodi pomračenje Meseca, njegova površina ne dobija senku zato što neko telo zaklanja pogled sa Zemlje, već zato što se Mesec nađe u delu Zemljine senke. Sunce stalno osvetljava polovinu Meseca, ali tokom ovog događaja Zemlja se postavlja između Sunca i Meseca tako da njeno telo preseče deo sunčeve svetlosti. Na površini Meseca tada se može videti tamni deo koji polako prelazi preko njegovog diska. Veličina i izgled te senke zavise od toga kroz koji deo Zemljine senke Mesec prolazi i koliko se njegovo kretanje poklapa sa položajem Zemlje i Sunca.
Položaj Sunca, Zemlje i Meseca određuje kada senka nastaje
Pomračenje Meseca moguće je samo kada se Sunce, Zemlja i Mesec nađu približno na istoj pravoj. To se događa u vreme punog Meseca, ali svaka puna faza ne donosi pomračenje. Razlog je u tome što ravan Mesečeve putanje oko Zemlje nije potpuno ista kao ravan Zemljine putanje oko Sunca. Mesec zato većinu meseci prolazi malo iznad ili ispod područja u kojem bi Zemlja mogla da mu zakloni Sunčevu svetlost. Tek kada se pun Mesec nađe dovoljno blizu preseka tih orbitalnih ravni, Zemljina senka može da zahvati njegovu površinu.
Kada se geometrija poklopi, Zemlja se nalazi između izvora svetlosti i osvetljenog tela. Sunčevi zraci koji bi inače stigli do dela Mesečeve površine bivaju presečeni Zemljom. Pošto je Sunce veliko u odnosu na Zemlju, iza Zemlje nastaje prostor u kojem direktna Sunčeva svetlost nije dostupna. Taj prostor se pruža daleko kroz svemir i upravo kroz njega Mesec može da prođe tokom pomračenja.
Važno je i to da Mesec ne prestaje da postoji niti se njegova površina fizički menja. Menja se samo količina direktne Sunčeve svetlosti koja dopire do njegovih delova. Posmatrač sa Zemlje zato vidi kako tamni deo postepeno zahvata njegov disk, a zatim se povlači kada Mesec nastavi svoje kretanje duž orbite.
Zemljina senka ima dva različita dela
Senka koju Zemlja baca nije potpuno jednolična. Astronomija razlikuje umbru, odnosno tamnu senku, i penumbru, odnosno polusenku. U umbru Zemlja zaklanja direktnu Sunčevu svetlost, dok u penumbru deo Sunčevih zraka ipak dopire do prostora koji se nalazi iza Zemlje. Zbog toga ulazak Meseca u polusenku može biti veoma suptilan, dok prolazak kroz umbru daje mnogo izraženiju promenu izgleda Meseca.
Kada Mesec samo delimično uđe u umbru, nastaje delimično pomračenje. Tada je jedan deo njegovog diska znatno tamniji, dok ostatak i dalje prima direktnu Sunčevu svetlost. Ako ceo Mesec prođe kroz umbru, događa se potpuno pomračenje. Tada njegova površina može postati veoma tamna, ali obično ne nestaje potpuno iz pogleda.
Način na koji senka izgleda zavisi i od položaja Meseca u odnosu na Zemljinu umbru. Zato se tokom jednog pomračenja može videti jasna zakrivljena granica između osvetljenog i zatamnjenog dela. Ta granica nije površina neke fizičke materije koja prelazi preko Meseca, već posledica geometrije svetlosti i položaja tri nebeska tela.
Zašto Mesec tokom potpunog pomračenja često postane crvenkast?
Tokom potpunog pomračenja Mesec može poprimiti bakarnu, narandžastu ili crvenkastu nijansu. To se događa zato što Zemljina atmosfera nije potpuno neprozirna za Sunčevu svetlost. Deo svetlosti prolazi kroz atmosferu, pri čemu se plave i ljubičaste komponente snažnije rasipaju, dok crveniji deo spektra lakše prolazi kroz vazdušni omotač. Ova preusmerena svetlost može stići do površine Meseca čak i kada se on nalazi unutar Zemljine umbre.
Boja Meseca zato nije ista tokom svakog pomračenja. Na njen izgled utiču stanje Zemljine atmosfere, količina prašine i drugih čestica u vazduhu, kao i način na koji svetlost prolazi kroz različite delove atmosfere. Posle velikih erupcija vulkana, na primer, promenjena količina aerosola u atmosferi može uticati na izgled nebeskog diska tokom pomračenja.
Zbog toga potpuna senka ne znači da Mesec mora postati potpuno crn. Direktna Sunčeva svetlost jeste zaklonjena, ali deo svetlosti do njega stiže posredno nakon prolaska kroz Zemljinu atmosferu. Upravo taj proces objašnjava zašto se potpuno pomračen Mesec ponekad vidi i kada bi, na prvi pogled, trebalo da bude potpuno u mraku.
Senka se kreće preko Meseca dok se on kreće kroz svemir
Tokom pomračenja ne miruju ni Zemlja ni Mesec. Mesec se kreće po svojoj orbiti oko Zemlje, dok se čitav sistem kreće oko Sunca. Zbog toga područje Zemljine umbre ne ostaje povezano sa jednom tačkom Mesečeve površine. Umesto toga, Mesec svojim kretanjem prolazi kroz senku, pa posmatrač vidi kako tamni deo prelazi preko njegovog diska i kasnije se povlači.
Brzina i pravac tog prolaska zavise od položaja Meseca u trenutku pomračenja. Zbog toga se faze događaja mogu pratiti tokom više sati, od prvog ulaska u polusenku i umbru do izlaska iz nje. Sam izgled senke može biti posebno upečatljiv zato što je njen rub zakrivljen, što direktno odražava oblik Zemlje kao približno loptastog tela.
Pomračenje Meseca je zato jednostavan, ali vrlo precizan primer geometrije svetlosti. Sunce je izvor svetlosti, Zemlja je telo koje tu svetlost zaklanja, a Mesec je površina na kojoj se posledica tog zaklanjanja vidi. Kada se njihovi položaji dovoljno dobro poklope, Zemljina senka postaje vidljiva na Mesečevom disku, a njen prolazak omogućava da golim okom pratimo kretanje nebeskih tela i ponašanje svetlosti u svemiru.
Zemljina senka ima jasnu ulogu u ovom događaju upravo zato što svetlost putuje pravolinijski kroz prostor. Kada Zemlja preseče putanju dela Sunčevih zraka, iza nje nastaje oblast bez direktnog osvetljenja. Mesec zatim svojim kretanjem prolazi kroz tu oblast, pa promena njegovog izgleda postaje vidljiva posmatračima sa Zemlje.
