Когда луна находится над берегом происходит

Видимое движение и фазы Луны

Сидерический и синодический месяц — Движение Луны на небесной сфере — Смена лунных фаз

Сидерический и синодический месяцы

Луна является естественным спутником Земли и ближайшим к ней небесным те­лом. Она обращается вокруг Зе­мли по эллиптической орбите в том же направлении, что и Зем­ля вокруг Солнца. Среднее расстояние Луны от Земли равно 384 400 км. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эк­липтики на 5°09′.

Наклон орбиты Луны к плоскости эклиптики

Точки пересечения орбиты Луны с эклиптикой называются узлами лунной орбиты. Движение Лупы вокруг Земли для наблюдателя представляется как ви­димое ее движение по небесной сфере. Видимый путь Луны по небесной сфере называется видимой орбитой Луны.

За сутки Луна перемещается по видимой орбите относительно звезд примерно на 13,2°, а относительно Солнца на 12,2°, так как Солнце за это время тоже перемещается по эклиптике в среднем на 1°. Промежуток времени, в течение которого Луна со­вершает полный оборот по своей орбите относительно звезд, назы­вается звездным, или сидерическим месяцем. Его продолжительность равна 27,32 средних солнечных суток.

Промежуток времени, в течение которого Луна совершает пол­ный оборот по своей орбите относительно Солнца, называется синодическим месяцем. Он равен 29,53 средних солнечных су­ток.

Сидерический и синодический месяцы различаются примерно на двое суток за счет движения Земли по своей орбите вокруг Солнца. На рисунке ниже показано, что при нахождении Земли на ор­бите в точке 1 Луна и Солнце наблюдаются на небесной сфере в одном и том же месте, например на фоне звезды К.

Синодический и сидерический месяцы

Через 27,32 сут, т. е. когда Лупа сделает полный оборот вокруг Земли, она снова будет наблюдаться на фоне той же звезды. Но так как Земля вме­сте с Луной за это время переместится по своей орбите относитель­но Солнца примерно на 27° и будет находиться в точке 2, то Луне необходимо еще пройти 27°, чтобы занять прежнее положение от­носительно Земли и Солнца, на что понадобится около 2 сут. Та­ким образом, синодический месяц длиннее сидерического на отре­зок времени, который нужен Луне, чтобы переместиться на 27°.

Движение Луны на небесной сфере

Период вращения Луны вокруг своей оси равен периоду ее об­ращения вокруг Земли. Поэтому Луна обращена к Земле всегда одной и той же стороной. Вследствие того, что Луна за одни сутки перемещается по небесной сфере с запада на восток, т. е. в сторо­ну, обратную суточному движению небесной сферы, на 13,2°, ее восход и заход ежесуточно запаздывают примерно на 50 мин.

Это ежедневное запаздывание приводит к тому, что Луна непрерывно меняет свое положение относительно Солнца, но через строго опре­деленный период времени вновь возвращается в исходное положе­ние. В результате движения Луны по видимой орбите происходит непрерывное и быстрое изменение ее экваториальных координат.

В среднем за сутки прямое восхождение Луны изменя­ется на 13,2°, а склонение — на 4°. Изменение экваториальных координат Луны происходит не только за счет ее быстрого дви­жения по орбите вокруг Земли, но и вследствие необычайной сложности этого движения. На Луну действуют многие силы, име­ющие различную величину и период, под влиянием которых все эле­менты лунной орбиты постоянно изменяются.

Наклон орбиты Луны к эклиптике колеблется в пределах от 4°59′ до 5°19′ за время, несколько меньшее полугода. Изменяются формы и размеры орбиты. Непрерывно с периодом 18,6 года меняется положение орбиты в пространстве, в результате чего происхо­дит перемещение узлов лунной орбиты навстречу движению Луны.
Это приводит к постоянному изменению угла наклона видимой ор­биты Луны к небесному экватору от 28°35′ до 18°17′. Поэтому пределы изменения склонения Луны не остаются постоянными. В некоторые периоды оно изменяется в пределах ±28°35′, а в дру­гие — ±18° 17′.

Смена лунных фаз во время движения на небесной сфере

Движение Луны на небесной сфере сопровождается непрерывным изменением ее внешнего вида. Происходит так называемая смена лунных фаз. Фазой Луны называется видимая часть лунной поверхности, освещенная солнечными лучами.

Рассмотрим, вследствие чего происходит изменение лунных фаз. Известно, что Луна светит отраженным солнечным светом- Половина ее поверхности всегда освещена Солнцем. Но вследствие различных взаимных положений Солнца, Луны и Земли освещен­ная поверхность представляется земному наблюдателю в разных видах. Принято разли­чать четыре фазы Луны: новолу­ние, первая четверть, пол­нолуние и последняя чет­верть.

Положения и фазы
Луны (1 – новолуние, 2 – первая четверть, 3 – полнолуние, 4 – последняя четверть)

Во время новолуния Луна про­ходит между Солнцем и Землей. В этой фазе Луна обращена к Зем­ле неосвещенной стороной, и поэто­му она не видна земному наблюда­телю.

В фазе первой четверти Луна находится в таком положении, что наблюдатель видит ее в виде поло­вины освещенного диска.

Во время полнолуния Луна находится в на­правлении, противоположном на­правлению на Солнце. Поэтому к Земле обращена вся освещенная сторона Луны и она видна в виде полного диска. После полнолуния видимая с Земли освещенная часть Луны постепенно уменьшается.

Когда Луна достигает фазы последней четверти, она снова видна в виде половины освещенного диска. В Северном полушарии в пер­вой четверти освещена правая половина диска Луны, а в послед­ней — левая.

В промежутке между новолунием и первой четвертью и в про­межутке между последней четвертью и новолунием к Земле обра­щена небольшая часть освещенной Луны, которая наблюдается в виде серпа. В промежутках между первой четвертью и полнолу­нием, полнолунием и последней четвертью Луна видна в виде ущербленного диска.

Полный цикл смены лунных фаз происходит в течение строго определенного периода времени. Его называют периодом фаз. Он равен синодическому месяцу, т. е. 29,53 сут.

Промежуток времени между основными фазами Луны равен примерно 7 сут. Количество дней, прошедших с момента новолу­ния, принято называть возрастом Луны. С изменением возраста изменяются и точки восхода и захода Луны.

Движение Луны вокруг Земли является причиной лунных и солнечных затмений – затмения происходят только тогда, когда Солнце и Луна одновременно располагаются вблизи узлов лунной орбиты. Солнечное затмение происходит, когда Луна находится ме­жду Солнцем и Землей, т. е. в период новолуния, а лунное — когда Земля находится между Солнцем и Луной, т. е. в период полно­луния.

Источник

С астрономией на «ты». 5-7 классы

Спутник — космическое тело, обращающееся по орбите вокруг другого космического тела большей массы.

Спутник не обязательно должен быть несамосветящимся космическим телом. Спутником можно назвать меньшую звезду в двойной звёздной системе. Спутником можно назвать даже небольшую галактику, которая обращается вокруг более массивной и крупной галактики. Спутником можно назвать Землю по отношению к Солнцу. Спутники есть не только у планет, но и у некоторых астероидов.

Спутники бывают искусственные (созданные человеком) и естественные (созданные природой). Луна — единственный естественный спутник Земли.

Диаметр Луны около 3 474 км (конечно же из-за вращения Луна немного сжата с полюсов, но поскольку это вращение очень медленное, то и сжатие очень небольшое). По диаметру Луна примерно в 4 раза меньше Земли и примерно в 400 раз меньше Солнца. Среди спутников других планет Луна занимает пятое место.

Луна сама не светится, и поэтому с Земли мы можем видеть только освещённую Солнцем часть лунного диска — лунную фазу. Поскольку Луна обращается вокруг Земли, то лунные фазы меняются. В таких случаях говорят о смене лунных фаз.

Основных лунных фаз четыре :

• новолуние — Луна находится между Солнцем и Землёй, к Земле обращено неосвещённое Солнцем полушарие Луны и поэтому с Земли Луну не видно (кроме случаев, когда Луна заслоняет от нас Солнце — солнечных затмений);
• первая четверть — Луна прошла 1/4 часть своей орбиты, на небе выглядит в виде половины диска (выпуклость к западу);
• полнолуние — Земля находится между Солнцем и Луной, к Земле обращено всё освещённое Солнцем полушарие Луны, Луна видна в виде полностью освещённого диска (иногда Луна попадает в тень Земли и тогда мы видим лунное затмение);
• последняя четверть — Луне осталось пройти последнюю четверть своей орбиты до следующего новолуния, Луна выглядит на небе в виде половины диска (выпуклость к востоку).

Между основными фазами находятся промежуточные. Смена лунных фаз происходит всегда в одном и том же порядке:

Средний период смены лунных фаз (от одного новолуния до следующего) составляет 29 суток 12 часов 44 минуты 03 секунды (29,5305882 суток). Это так называемый синодический лунный месяц (в переводе с греческого «синодос» означает «соединение»; новолуние — это и есть конфигурация соединения Луны с Солнцем). Если разделить его продолжительность на 4, то получим примерно 7,4 суток — столько времени проходит между основными фазами Луны. Это чуть больше недели. От новолуния до полнолуния в течение 2 недель происходит увеличение фазы («растущая Луна»), а затем в течение 2 недель — уменьшение фазы («убывающая Луна»).

Возраст лунной фазы (или возраст Луны) — это количество земных суток, прошедших с момента новолуния. Возраст лунной фазы измеряется в пределах от 0 до 30 суток. Следует научиться по виду лунной фазы определять на глаз её возраст.

Если остановить Землю, то было бы легко заметить направление движения Луны вокруг Земли. Луна обращается вокруг Земли в ту же сторону, в какую вращается сама Земля — с запада на восток. Но т.к. движение Луны вокруг Земли весьма медленное, то при вращении Земли Луна восходит в восточной стороне горизонта, как Солнце и звёзды, и заходит в западной. Как же увидеть смещение Луны относительно звёздного неба?

Для этого нужно выбрать момент, когда поблизости от Луны видна яркая звезда или планета, и сфотографировать их. Если потом их сфотографировать ещё раз через несколько часов, то при сличении снимков сразу станет видно, что Луна сместилась к востоку, отстала от звезды (планеты). В среднем Луна отстаёт от звёздного неба на 13º в сутки. Луна возвращается к одной и той же звезде через каждые 27 суток 07 часов 43,1 минуты (27,321582 суток). Это так называемый сидерический лунный месяц. Он короче синодического лунного месяца примерно на 2 суток 05 часов.

Луна обращается вокруг Земли по эллиптической (слегка вытянутой) орбите. Ближайшая к Земле точка лунной орбиты называется перигей, а наиболее удалённая её точка — апогей лунной орбиты. Когда Луна находится в перигее, расстояние от Земли до неё составляет ≈ 363 100 км, а когда в апогее — ≈ 405 700 км. Расстояние до Луны постоянно и плавно изменяется в пределах 363 100 — 405 700 км. Соответственно, видимый диаметр лунного диска на земном небе тоже плавно изменяется от 33’ 40” до 29’ 24”. Среднее расстояние до Луны (оно обычно используется в задачах) составляет примерно 384 000 км.

Если внимательно наблюдать за Луной в течение месяца, то мы убедимся, что она повёрнута к нам всё время одной и той же стороной. Нам может показаться, что Луна не вращается. Здесь нужно быть внимательным. Относительно Земли Луна действительно не вращается. А вот относительно Солнца, далёких звёзд, планет — вращается. Происходит это оттого, что период вращения Луны совпадает с сидерическим периодом обращения Луны вокруг Земли. Луна смотрит на Землю всё время одним и тем же своим полушарием. Такое движение называется синхронным. Оно присуще не только Луне, но и многим спутникам других планет.

Если посмотреть на ускоренную съёмку изменения лунных фаз в течение лунного месяца, мы заметим также, что Луна как бы покачивается. Эти покачивания называются либрациями (от слова «либра», что в переводе означает «весы»):

Из-за либраций Луны мы с Земли можем видеть 59% лунной поверхности. Если бы либраций не было, то нам было бы доступно только 50% поверхности Луны.

Так как Луна примерно в 400 раз ближе к Земле, чем Солнце, и во столько же раз меньше его по диаметру, то видимые диаметры дисков Луны и Солнца на земном небе примерно одинаковы и составляют ≈ 0,5º. Орбита Луны так расположена относительно орбиты Земли, что диск Луны изредка может загораживать диск Солнца. При этом на поверхности Земли наблюдается солнечное затмение.

Мы уже знаем, что из-за эллиптичности орбиты Земли видимый диаметр солнечного диска на небе изменяется в пределах до 32’ 31” до 32’ 27”, а у Луны — от 33’ 40” до 29’ 24”. Изредка во время полного солнечного затмения случается так, что Солнце имеет наибольший видимый диаметр, а Луна — наименьший. Тогда Луна не может полностью перекрыть солнечный диск — остаётся тонкий светящийся ободок. Такое затмение называется кольцеобразным.

Иногда случается наоборот: Солнце во время солнечного затмения имеет наименьший видимый диаметр, а Луна — наибольший. В этом случае полная фаза солнечного затмения может длиться до 11 минут.

Если солнечные затмения происходят только в новолуния, то лунные затмения происходят только в полнолуния.

Наиболее интересно полное лунное затмение, потому что оно включает все фазы: частную полутеневую, полутеневую, частную теневую и полную теневую. При полутеневом и частном полутеневом лунных затмениях яркость лунного диска уменьшается так незначительно, что для невооружённого глаза это не заметно. Даже странно называть эти явления затмениями.

Полные лунные затмения в Европе будут видны нескоро.

ПРИРОДА ЛУНЫ

Установлено, что Луна образовалась 4,36 миллиарда лет тому назад. А вот как она образовалась, мы можем лишь догадываться. Одна из современных теорий утверждает, что в результате столкновения только что «родившейся» Земли с такой же молодой планетой меньшего размера (её условно назвали Тейя). Большая масса вещества была выброшена за пределы Земли, но не рассеялась в пространстве и не упала обратно на Землю, а оформилась в небольшое шарообразное тело, которое теперь мы называем Луной.

Луна состоит из коры, верхней мантии, нижней мантии и ядра. Толщина коры Луны меняется в широких пределах от 0 до 105 км. Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров.

Рельеф поверхности Луны можно разделить на два типа: очень старая гористая местность (материк) и относительно гладкие и более молодые лунные моря. Лунные моря, которые составляют приблизительно 16 % всей поверхности Луны, представляют собой огромные низины, затопленные базальтовой лавой, которая изливалась постепенно на поверхность после ударов крупных метеоритов и затвердевала.

Попытки объяснить происхождение кратеров на Луне начались с конца 80-х годов XVIII века . Основных гипотез было две — вулканическая и метеоритная . Согласно вулканической теории, выдвинутой немецким астрономом И. Шрётером , лунные кратеры были образованы вследствие мощных извержений на поверхности. Но в 1824 году также немецкий астроном Ф. Груйтуйзен сформулировал метеоритную теорию, согласно которой при столкновении небесного тела с Луной происходит продавливание поверхности спутника и образование кратера. Полёты к спутнику Земли с 1964 года, совершённые американскими аппаратами «Рейнджер», а также открытие кратеров на других планетах Солнечной системы ( Марс , Меркурий , Венера ) подвели итог этому вековому спору о происхождении кратеров на Луне. Сегодня метеоритная теория образования лунных кратеров является общепринятой.

Кроме морей и кратеров, на Луне встречаются такие формы рельефа, как борозды, купола, хребты. Деталям лунной поверхности присваивают названия.

Хорватский астроном Руджер Бошкович в 1753 г. доказал, что у Луны практически отсутствует атмосфера, так что даже днём небо имеет чёрный цвет, и на нём можно различить яркие звёзды. Отсутствие атмосферы и медленное вращение вокруг оси приводят к тому, что днём поверхность Луны сильно нагевается солнечными лучами. Температура достигает +120 °С. Зато ночью поверхность бысто остывает. Температура опускается до -160 ºС. Такой же эффект наблюдается на Меркурии, т.к. у него тоже почти нет атмосферы.

Одним из первых начал фотографировать Луну Льюис Резерфорд. В 1865 г. он сделал вот эту фотографию:

Первым человеком, ступившим на поверхность Луны, является Нил Армстронг, американец. Это произошло 21 июля 1969 г.

Источник