Почему на фотографиях с Луны Земля такая маленькая?

Краткий ответ: При фотосъемке с Луны Земля получается маленькой при использовании короткофокусных широкоугольных объективов.

На некоторых кадрах с Луны размер нашей планеты совсем маленький, хотя, казалось бы, она должна быть больше видимой Луны для земных обитателей. Линейный диаметр Земли больше лунного примерно в 3,67 раза, соответственно, настолько же ее видимый угловой размер больше на лунном небе. Почему же на снимках это не всегда видно?

Как мы уже знаем, размер объектов на фотографиях меняется в зависимости от использованного объектива, его фокусного расстояния и угла обзора. Зная характеристики объективов, которыми велась съемка, мы всегда можем определить, каков угловой размер наблюдаемого объекта — в нашем случае Земли — и соответствует ли он реальному размеру.

Видимый размер Луны с Земли в среднем равен 0,5 градуса, но может меняться на 7% в меньшую или бóльшую сторону из-за вытянутой орбиты Луны. Умножив этот средний показатель на разницу между фактическими размерами Луны и Земли, т.е. на 3,67, мы узнаем, какой средний видимый размер Земли будет на лунном небе:

0,5 × 3,67 = 1,84 градуса.

Теперь осталось уточнить, какие объективы использовались на окололунной орбите и на Луне астронавтами Apollo. На камерах Hasselblad 500EL, которые участвовали в полете Apollo 11, размещались объективы Zeiss Sonnar f-5.6/250 мм, Zeiss Planar f-2.8/80 мм и Zeiss Biogon f/5.6–60 мм. Последний, самый короткофокусный, использовался для съемки на Луне во время выхода астронавтов.

Теперь сравним снимки с учетом характеристик объективов. Прежде всего нас интересует угол обзора объектива, который оказывается в кадре. Зная угол обзора объектива, несложно определить и угловой размер наблюдаемой планеты. Характеристики объективов можно узнать на сайте производителя — компании Zeiss. Все данные сведены в таблицу.

Как видим, угловой размер Земли на кадрах астронавтов Apollo 11 очень близок расчетному среднему значению (1,84 градуса), т.е. практически полностью соответствует тому, что действительно видно с Луны. Однако заметна и разница, которая вызвана эллиптической (вытянутой) орбитой Луны. В момент выхода на окололунную орбиту Apollo 11 расстояние от Земли до Луны составляло около 396 000 км (по данным программы Stellarium), т.е. превышало среднее расстояние на 12 000 км. Изменение видимого углового диаметра Земли на 0,01 градуса происходило при изменении расстояния между космическими телами примерно на 2 000 км. В эти дни Луна приближалась к Земле со скоростью примерно 4 000 км в сутки, соответственно, мы можем определить, что интервал между кадрами составляет примерно одни земные сутки.