Как вращаются Земля, Луна и Солнце
Луна, Земля, Солнце — три важнейших небесных тела, определяющих существование человечества. Первое поддерживает стабильность вращения нашей планеты, влияет на приливы и отливы, второе — наш родной дом, а третье обеспечивает поступление к нам тепла и света.
Размеры Солнца и Луны
Для понимания природы солнечных затмений нужно знать, во сколько раз Луна меньше Солнца. Диаметр центральной звезды нашей системы составляет 1,4 млн км, аналогичный параметр земного спутника — почти 3,5 тыс. км, разница составляет примерно 400 раз.
В то же время Луна находится ближе к Земле, почти в те же 400 раз (при нахождении этих объектов в некоторых точках относительно планеты): на расстоянии около 385 тыс. км, в то время как дистанция от нас до центра Солнечной системы равна 150 млн км.
И хотя светило расположено от нас намного дальше, чем спутник, земному наблюдателю они часто кажутся на небе равными по величине.
Это и есть объяснение солнечных затмений: спутник полностью или частично перекрывает собой Солнце.
Смена лунных фаз
В разных положениях Солнца, Земли и Луны относительно друг друга светлую часть нашего спутника мы видим по-разному.
Части, освещенные светом центральной звезды, называются лунными фазами, это:
- новолуние;
- первая четверть;
- полнолуние;
- последняя четверть.
Иногда выделяют 2 промежуточные фазы: растущую (молодую) и убывающую (стареющую) луну.
Во время новолуния спутник земному наблюдателю не виден, потому что находится между планетой и Солнцем, и к планете обращена его темная сторона, не освещенная звездой. Некоторое свечение лунного диска в этот период все же можно заметить, оно имеет характерный пепельный оттенок, который небесному телу придает солнечный свет, отраженный от Земли.
Через два дня наступает фаза растущей луны, или неомения — это первое после новолуния появление объекта на небе, когда он имеет вид узкого серпа. С каждым днем он увеличивается в размерах и через 7 суток принимает вид полукруга, появляющегося вскоре после заката на западе или юго-западе.
Относительно светила Луна в этой фазе расположена на 90° в восточном направлении, ее видно только вечером и в первой половине ночи.
Через 2 недели после начала лунного цикла наступает полнолуние: Луна расположена в противостоянии с нашей звездой, в сторону Земли обращено все ее освещенное полушарие. Она восходит в момент захода солнца, видна всю ночь и заходит на рассвете.
Еще через неделю начинается фаза последней четверти: спутник имеет вид полукруга, видимого в восточной части неба во второй половине ночи и перед восходом.
Он будет постепенно уменьшаться в размерах и в последние дни примет вид тонкой буквы «С».
Все указанное справедливо для наблюдения из северного полушария Земли. В южном полушарии положения серпа и полукруга противоположные: букву «С» напоминает не убывающий, а растущий месяц.
Совсем иной вид спутник в разных фазах имеет на экваторе, там положение его освещенной части не вертикальное, а горизонтальное. Например, стареющая луна имеет вид узкой лодки, расположенной в нижней половине диска.
Для расчетов принята продолжительность каждой из 4 основных лунных фаз в 7,38 земных дней, но их фактическая длительность постоянно немного меняется из-за вытянутости орбиты спутника и непостоянства его орбитальной скорости.
Так как лунный месяц короче большинства земных (29,5 дней вместо 30 или 31), 1 раз в год в календарном месяце может случиться второе полнолуние. Это явление получило название «Голубая Луна».
Такое наименование обусловлено не изменением оттенка земного спутника, а происхождением из английского фразеологизма «Однажды при голубой луне», смысл которого можно трактовать как «После дождичка в четверг», т. е. никогда. Голубой цвет сателлит может принимать, но это явление крайне редкое и объясняется оптическим эффектом.
Орбитальные характеристики Луны, Земли и Солнца, схема взаимного вращения
Луна совершает 3 вида движений:
- вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот примерно за 27,3 земных дней;
- обращается вокруг нашей планеты по эллиптической орбите с точно таким же (27,3 суток) периодом;
- обращается вокруг Солнца в связке «Земля-Луна».
Равенство периодов собственного вращения и обращения Луны вокруг Земли объясняет, почему она всегда повернута к нам одной стороной.
Земля совершает 2 вида движения: вокруг своей оси и вокруг Солнца. В первом случае движение происходит в направлении с запада на восток, и это явление объясняет смену времени суток. На освещенной половине земного шара наблюдается день, а на обратном — ночь.
Каждый такой оборот называется сутками, он длится 23 часа 56 минут и несколько секунд, но для расчетов длительность этого периода принята равной 24 часа.
Вращение планеты вокруг Солнца происходит по эллиптической орбите, среднее расстояние от центральной звезды — около 149,6 млн км, орбитальная скорость — в среднем 29,8 км/с. При этом в перигелии (ближайшей к светилу точке) Земля движется быстрее, со скоростью более 30 км/с, а в самой удаленной позиции (афелии) — медленнее 29,3 км/с.
За время 1 полного витка вокруг Солнца планета делает 365,25 собственных оборотов — это количество дней в 1 астрономическом году. Календарный аналогичный период, в котором сутки приняты равными 24 часам, длится 365 дней, но через каждые 3 годовых срока в календарь добавляется четвертый особый — високосный, с дополнительным 366-м днем.
Солнце неподвижно относительно Земли, но оно также не стоит на месте, а вращается вокруг центра галактики, и 1 такой оборот занимает 220-230 млн лет.
За время своего существования светило успело совершить только 20 полных витков вокруг Млечного Пути.
Ученые отводят нашей звезде срок жизни от сегодняшнего дня 7 млрд лет, за которые она сделает еще примерно 30 таких оборотов.
Линейная скорость движения Солнца в пространстве — 200-220 км/с. Направление его пути называется апекс, оно перемещается в направлении созвездия Геркулес.
Кроме того, светило вращается вокруг собственной оси, ученые определили это по изменению положения пятен на нем. Передвигается оно не как твердая модель: вращение на экваторе быстрее, по направлению к полюсам движение замедляется. Это касается лишь поверхности и массы, близкой к ней.
Внутренние слои и солнечное ядро при вращении ведут себя как классическое твердое тело. Похоже вращаются газовые гиганты Сатурн и Юпитер. Один полный виток вокруг оси Солнце совершает за 25,4 земных дней, его ось не вертикальная, а наклонена на 7°.
Источник
Реальное вращение Земли и системы Сириуса.
Часть 6. Движение Луны.
Солнечные затмения.
В Части 5 мы ознакомились с вращением Солнца и с солнечно-земным взаимо-центрическим движением.
Теперь обратим свой взор на Луну!
Каким образом вращается Луна, как движется вокруг планеты Земля и в системе взаимо-центризма Солнце – Земля?
Еще со школьного курса астрономии нам известно, что Луна вращается вокруг Земли в том же направлении, что и Земля вокруг своей оси. Время полного оборота (период вращения) Луны вокруг Земли относительно звезд называется сидерическим или звездным месяцем (лат. сидус — звезда). Он составляет 27,32 суток.
Синодическим месяцем, или лунацией (греч. синодос – соединение) называют промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны или период времени между последовательными новолуниями — в среднем составляет 29,53 дней (709 часов). Синодический месяц длиннее звездного. Причиной этого является вращение Земли (вместе с Луной) вокруг Солнца. За 27,32 суток Луна совершает полный оборот вокруг Земли, которая за это время проходит дугу примерно 27° по орбите. Более двух суток нужно для того, чтобы Луна снова заняла соответствующее место относительно Солнца и Земли, т.е. чтобы снова наступила данная фаза (новолуние).
Лунный путь (траектория Луны на небесной сфере), как и солнечная эклиптика проходит через 12 зодиакальных созвездий. Причиной этого является действительное вращения Луны вокруг Земли в плоскости, почти совпадающей с плоскостью орбиты нашей планеты. Угол между плоскостями эклиптики и месячного лунного пути составляет всего 5°9′.
Луна вращается вокруг своей оси , но она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть обращение Луны вокруг Земли и вращение вокруг собственной оси синхронизировано.
Как практически подтвердить официальные утверждения?
С этой целью обратимся к такому явлению, как затмение Солнца, в котором именно Луна играет ключевую роль.
Со́лнечное затме́ние — астрономическое явление, которое заключается в том, что Луна закрывает (затмевает) полностью или частично Солнце от наблюдателя на Земле. Солнечное затмение возможно только в новолуние, когда сторона Луны, обращённая к Земле, не освещена, и сама Луна не видна. Затмения возможны, только если новолуние происходит вблизи одного из двух лунных узлов (точки пересечения видимых орбит Луны и Солнца), не далее чем примерно в 12 градусах от одного из них.
Тень Луны на земной поверхности не превышает в диаметре 270 км, поэтому солнечное затмение наблюдается только в узкой полосе на пути тени. Поскольку Луна обращается по эллиптической орбите, расстояние между Землёй и Луной в момент затмения может быть различным, соответственно, диаметр пятна лунной тени на поверхности Земли может варьироваться в широких пределах от максимального до нуля (когда вершина конуса лунной тени не достигает поверхности Земли). Если наблюдатель находится в полосе тени, он видит полное солнечное затмение, при котором Луна полностью скрывает Солнце, небо темнеет, и на нём могут появиться планеты и яркие звёзды. Вокруг скрытого Луной солнечного диска можно наблюдать солнечную корону, которая при обычном ярком свете Солнца не видна. Поскольку температура короны гораздо выше чем у фотосферы, она имеет блёкло-голубоватый цвет, неожиданный для тех, кто видит ее первый раз, и сильно отличается от ожидаемого цвета Солнца. При наблюдении затмения неподвижным наземным наблюдателем полная фаза длится не более нескольких минут. Минимальная скорость движения лунной тени по земной поверхности составляет чуть более 1 км/с. Во время полного солнечного затмения космонавты, находящиеся на орбите, могут наблюдать на поверхности Земли бегущую тень от Луны.
Посмотрим на видео, как Википедия представляет прохождение Луны через диск солнца на большом расстоянии от Земли.
Поэтапно выглядит так: 
Рис 1. Прохождение Луны через диск солнца на большом расстоянии от Земли 25.02.2007 г .
Луна по солнечному диску на видео проходит слева направо . Наверняка это съемки телескопом со спутника.
Как проходит тень Луны по Земле во время затмения?
Рассмотрим недавнее реальное полное солнечное затмение!
Полное солнечное затмение 21 августа 2017 года.
Полное солнечное затмение двадцать первого августа 2017 года — это 22-е затмение сто сорок пятого Сароса .
Область наилучшей его видимости попадает в средние и субтропические широты северного полушария.
Видео 2. Анимация СЗ 21.08.2017 г.
На данной анимации видно, что тень Луны смещается по западному полушарию Земли, Северной Америке слева направо или с запада на восток.
Максимума затмение достигает в точке с координатами 37° северной широты, 87.7° западной долготы, длится в максимуме 2 минуты 40 секунд, а ширина лунной тени на земной поверхности составляет 115 километров. В момент и в точке наибольшего затмения направление на солнце (азимут) составляет 198°, а высота солнца над горизонтом составляет 64°.
Динамическое мировое время в момент наибольшего затмения: 18:26:40, поправка динамического времени: 70 секунд.
Ось тени проходит между центром Земли и северным полюсом, минимальное расстояние от центра Земли до оси конуса лунной тени составляет 2785 километров. Таким образом, Гамма затмения равна 0.4367, а максимальная фаза достигает 1.0306.
Полное солнечное затмение — солнечное затмение при котором конус лунной тени пересекает земную поверхность (Луна достаточно близко к Земле, чтобы полностью закрыть Солнце). Средняя длина лунной тени составляет 373320 км, а расстояние от Земли до Луны 21 августа 2017 года составляет 362235 км. При этом видимый диаметр Луны в 1.0306 раз больше видимого диаметра солнечного диска. При полном затмении видны солнечная корона, звезды и планеты, находящиеся вблизи Солнца.
Рис 2. Прохождение лунной тени по западному полушарию Земли.
Посмотрите на СЗ в оригинале, глазами наблюдателей в США.
Рис 3. Фазы затмения Солнца.
Луна «наезжает» на Солнце справа (сверху), постепенно закрывает Солнце, образовывая его левый серп. Закрывает полностью, затем открывает правый серп Солнца.
Мы видим картину, противоположную указанной на Видео и Рис. 1.
Полное солнечное затмение 2017 года из Айдахо-Фолс, штат Айдахо, 21 августа 2017 года.
Видео 4. СЗ в Айдахо.
Рис. 4,5,6. СЗ в штате Айдахо.
Интересный прорыв солнечных лучей после полного затмения?
Полное солнечное затмение 2017 года от Беатрис, Небраска, 21 августа 2017 года
https://youtu.be/gE3rmKISGu4
Видео 5. СЗ в штате Небраска.
Также на этих видео Луна проходит через Солнце справа сверху, уходит влево вниз, открывая Солнце.
Теперь глянем, как снимают солнечное затмение телескопы, установленные на искусственных спутниках земли.
Солнечное затмение 2017, увиденное Hinode JAXA, 21 августа 2017.
Видео 6.
Спутник солнечного наблюдения «Hinode» запечатлел частичное солнечное затмение 21 августа 2017 года. Изображения были получены с помощью рентгеновского телескопа (XRT) на борту «Hinode» во время его полета над Тихим океаном (у западного побережья США). на высоте 680км.
Со спутника тоже Луна «наезжает» на Солнце справа, только снизу.
Теперь рассмотрим движение лунной тени по земному шарику.
Полное солнечное затмение 2017 года, наблюдаемое DSCOVR EPIC (4K)
Видео 7.
Камера полихроматического изображения Земли (EPIC) НАСА, находящаяся на борту Обсерватории глубокого космоса (DSCOVR) NOAA, запечатлела из космоса Полное солнечное затмение 21 августа 2017 года.
Видим движение какой-то тени по поверхности западного полушария. Она движется с запада на восток, опережая собственное вращение земного шара в том же направлении!
Все же не воспринимается картинка живой планетой; словно «симулятор» воспроизводит какой-то запрограммированный фрагмент движения. Облака вращаются синхронно вместе с Землей. Несколько вопросов возникает: Почему облака при вращении земли остаются такими же? Как быстро и почему в данном направлении движется лунная тень? За какой промежуток времени эта тень пересекла Америку?
Посмотрим на хорошую анимацию этого солнечного затмения.
Видео 8. Полное солнечное затмение 2017.
Рис. 7,8,9. Движение лунной тени по земному шару во время СЗ 21.08.2017 г.
Линия эклиптики – плоскость движения, отчетливо прослеживающаяся в затмении Луны и Солнца. Нас учат, что явление затмения происходит только вдоль описываемой линии.
Нам также хорошо известно, что линия эклиптики не поднимается выше тропика Рака (23,5° над небесным экватором) и не опускается ниже тропика Козерога (-23,5° под небесным экватором).
Солнце бывает в зените (точке небесной сферы, расположенной над головой наблюдателя) только в области земного шара, лежащей между тропиками Рака и Козерога. Тропики – это воображаемые параллельные круги на поверхности земного шара, отстоящие на 23 градуса и 27 минут от экватора к северу и югу. К северу от экватора расположен Северный тропик (он же тропик Рака), к югу – Южный (тропик Козерога). На тропиках раз в году (22 июня на тропике Рака и 22 декабря на тропике Козерога) центр Солнца в полдень проходит через зенит. Между тропиками лежит область, в каждом пункте которой Солнце бывает в зените дважды в год. Севернее тропика Рака и южнее тропика Козерога Солнце никогда не поднимается до точки зенита.
В проекции на земной шар эклиптика проходит между 23,5° северной широты и южной широты, между Тропиками Рака и Козерога.
Рис. 10. Земной шар, указаны экватор и тропики Рака, Козерога.
Возникает вопрос: Почему затмения происходят выше тропика Рака и ниже тропика Козерога, если эклиптика Солнца не проецируется на эти области?
Смотрим внимательно на Рис 6,7,8 – анимацию СЗ, на смещение точки – центра полного затмения Солнца по Северной Америке. Эта точка проходит слева направо, от запада к востоку, от 50-й до 30-й северной параллели. Значит проекция полного затмения- движение точки-тени (полной фазы затмения) проходит выше тропика Рака, выше 23,5° северной широты.
Следовательно, опровергается утверждение, что затмения происходят только вдоль линии солнечной эклиптики!
Согласно титров на анимации:
В штат Орегон на северо-западе тень полного затмения входила в 10.15.50 am , 44°53′ N , 125°88′ W . (Рис. 7)
Из штата Южной Каролины (Чарльстон) на юго-востоке тень вышла в 02.48.50 pm (14.48.50) , 32°49′ N , 79°03′ W . (Рис. 9)
Между этими точками порядка 4000 км. точка-тени прошла за 4 часа 33 мин (16380 сек). Значит тень прошла со скоростью 0,244 км/сек.
Согласно полученным данным, полное СЗ происходило на линии-траектории гораздо выше эклиптики, на широте 32 ° — 44 ° и выше тропика Рака (23,5 °). Причем не берем движение полутеней, а только движение точки полного затмения, когда Луна полностью закрывает Солнце. Что это значит? Солнце и Луна в данный момент не находятся в области эклиптики, если проецируются на 44-й градус северной широты на Земле? А склонение Солнца на небе в этот момент равно +12° (см. ниже) над небесным экватором и не выходит за границы тропика. А астрономам известно, что склонение полностью соответствует земной широте. Лгут? Так что, небесный экватор не совпадает с земным? Почему такое происходит?
Сравним с данными Астрокалькулятора. 
Скрин 1. 21.08.2017 г. точка наблюдения 37° с.ш., 87.7° з.д.
Угол между плоскостями эклиптики и месячного пути Луны небольшой, максимум 5°9′.
Эклиптика указана одной белой линией, а траектория движения Луны — множественной.
Видим, что затмение происходит в восходящем лунном узле.
Скрин 2,3,4. Фазы солнечного затмения. Луна «наезжает» на Солнце с запада (справа).
Астрокалькулятор воспроизводит небосвод глазами наблюдателя, который стоит лицом к югу. Восток слева, запад справа. Мы видим, что луна движется справа (запада), «наезжает» на солнце, видим левый его серп. После полного затмения видим правый солнечный серп. Все в точности, как на Рис. 3. Луна с Солнцем для наблюдателя движутся слева направо, с востока на запад – восход, закат (видимость за счет земного вращения).
На кадрах (скринах) калькулятора заметно, что Солнце с Луной находятся на 10 часовом меридиане (прямое восхождение) в зодиакальном созвездии Лев, практически рядом со звездой Регул.
Скрин 5. СЗ происходит в созвездии Льва, рядом со звездой Регул.
Склонение Солнца +11°52′.
Земля вращается против часов стрелки (с Запада на Восток) со скоростью 0.465 км/сек.
Луна вращается вокруг Земли против часовой стрелки (с Запада на Восток) с орбитальной скоростью 1,023 км/сек (разделить длину орбиты 2х3.14хR (R=384000 км) на период вращения 27.32 дня).
В Вики читаем: Минимальная скорость движения лунной тени по земной поверхности составляет чуть более 1 км/с. Получается, что скорость Луны на орбите равна скорости движения лунной тени по Земле. Еще и больше линейной скорости вращения земли вокруг оси.
Так ли это? Выше мы уже высчитали скорость движения лунной тени — 0,244 км/сек. Скорость, высчитанная на основе официальной анимации затмения.
Продолжим исследование.
Рис. 5. Солнечное затмение.
Посмотрим внимательно на эту общеобразовательную картинку происхождения солнечного затмения.
Направление движения Земли против часовой стрелки, от запада к востоку обозначил красной стрелкой.
Если Луна была бы статичной, то тень Луны во время вращения Земли смещалась бы в противоположную сторону, к западу, по черным стрелкам.
Однако, Луна движется в направлении вращения Земли (по красной стрелке), ее орбитальная скорость в два с лишним раза больше скорости ее вращения. Именно поэтому наблюдается движение лунной тени по земной поверхности с запада на восток. А вот с какой скоростью тень должна уходить от наблюдателя на земле влево, т.е. в сторону востока (наблюдатель лицом к югу) – вопрос открыт? … открыт для обсуждения!
Итак, подведем некоторые итоги в нашем исследовании движения Луны.
Луна движется влево относительно неподвижной звездной сферы (для наблюдателя с земли, стоящего лицом к югу), с запада на восток, в сторону вращения самой Земли, но быстрее, со скоростью один оборот за 27,3 дня, 13,2° в день или 1,023 км/сек. Д огоняет Солнце и «наезжает» на него справа во время солнечного затмения. Происходит это потому, что Солнце движется по знакам зодиака тоже к востоку, совершая полный круг за 365,24 суток, медленнее 1° в день.
Тень Луны движется налево, обгоняет вращение Земли, проходит по земной поверхности с запада к востоку.
Для самого наблюдателя с Земли (в северном полушарии) картина самого затмения, смещение светил Солнца и Луны будет происходить вправо, к западу, т.е. от восхода к закату. Связано это движение с вращением Земли вокруг своей оси с запада на восток.
Некоторые поднятые в теме вопросы остаются открытыми, буду рад услышать ответы и обоснования.
Сам постараюсь в следующей части прояснить данные вопросы, исходя из реального вращения Луны.
Продолжение следует…
Источник