Lua azul é a expressão usada para designar a segunda lua cheia que ocorre em um mesmo mês. Isto ocorre em intervalos de dois anos devido a diferença no tempo de uma lua cheia até a próxima, de 29,5 dias e a duração dos meses que possuem de 28 a 31 dias. Esta é a definição mais difundida, mas já houve outras.
A cadência entre a passagem dos meses do ano que duram de 28 a 31 dias e a sequência de ciclos lunares, o tempo entre luas cheias, que dura 29,5 dias em geral leva a ocorrência de uma lua cheia a cada mês. Entretanto como o ciclo lunar tem duração menor que os meses de 30 e 31 dias é possível que ocorram duas luas cheias em um mesmo mês . Considerando a duração do ano solar de 365 dias dividido pelo tempo médio dos ciclos lunares de 29,53 dias observamos que ocorrem 12,36 ciclos ao ano, portanto um ciclo a cada mês. Todavia a sobra desta divisão que equivale a aproximadamente onze dias acumula-se até que haja um ciclo extra levando a ocorrência de uma lua cheia a mais no ano.
Fevereiro é o único mês no qual não pode ocorrer uma lua azul pois mesmo nos anos bissextos o mês é mais curto que a duração de um ciclo lunar. Inclusive é possível que o mês de fevereiro não possua luas cheias, o que leva a ocorrência de duas luas azuis no mesmo ano. Uma ocorre no mês de janeiro e outra novamente em março.
Apesar do nome a lua não adquire a cor azul nesta ocasião. É possível que a lua exiba um brilho azulado devido a condições atmosféricas próprias mas a ocorrência delas não é previsível.Há relatos de que a lua foi vista em tons de azul no ano de 1883 quando ocorreu a erupção do vulcão Krakatoa. As cinzas do vulcão provocavam a dispersão da luz vermelha, permitindo a passagem apenas dos tons azuis e verdes. A quantidade de cinzas que foram dispersadas na atmosfera foi tão grande que a coloração persistiu por anos. Há ainda outros relatos relacionados a erupções de vulcões como o Monte Santa Helena em 1980, El Chichon em 1983 e o Monte Pinatubo em 1991.
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