Наклон плоскости орбиты луны

Наклон плоскости орбиты луны

Луна — спутник Земли, ближайшее к нам небесное тело. Среднее расстояние от Земли до Луны — 383000 километров. Луна движется по эллиптической орбите вокруг Земли, а вместе с Землей — вокруг Солнца. Движение Луны очень сложно из-за сильного воздействия притяжения Солнца на систему Земля-Луна. Луна вращается и вокруг своей оси, причем оборот вокруг Земли и вокруг своей оси она совершает за одно и то же время и поэтому обращена к Земле всегда одной своей стороной. По диаметру Луна примерно в 4 раза меньше Земли, а по массе в 81 раз.

Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли (эклиптике) на угол 5 с небольшим градусов . Поэтому Луна половину своего пути проделывает к северу от эклиптики, а вторую половину — к югу от эклиптики. Рис. 7. Положение лунной орбиты по отношению к эклиптике. Лунные узлы

Определение. Точки пересечения лунной орбиты с плоскостью эклиптики называются лунными узлами.

Один из них, проходя который Луна удаляется к северу от эклиптики, называется восходящим. Второй узел, который всегда напротив первого, проходя через который Луна уходит к югу от эклиптики, называется нисходящим .

Узлы не занимают постоянного положения на эклиптике, они смещаются в обратную (по ходу знаков Зодиака) сторону, обходя полный круг за 18, 6 лет. Это явление называют отступлением узлов, так как они двигаются против хода Солнца и Луны по эклиптике. А сам период 18, 6 лет называется с древности саросом, по прошествии его повторяются все солнечные и лунные затмения.

Вы, конечно, не раз замечали, что вид Луны постоянно меняется. То это серпик, то половинка, то полная Луна. Это явление называется сменой лунных фаз. Двигаясь по своей орбите, Луна оказывается то между Солнцем и Землей, то сбоку, то напротив Солнца. Когда Луна находится между Солнцем и Землей, к нам, к Земле обращено темное полушарие Луны (ведь Луна и планеты светят отраженным от них светом Солнца Луну на небе в это время мы не видим. Эта фаза называется Новолунием (рис. 8). Затем Луна отходит от Солнца на небе влево, и мы можем видеть часть ее освещенного полушария в виде узкого серпа (обычно через два-три дня после новолуния). Когда Луна пройдет четверть своей орбиты, мы видим уже половину освещенного полушария, это фаза Первой четверти. После того, как Луна пройдет еще четверть орбиты, она окажется в противоположной Солнцу стороне неба, к нам полностью обращено ее освещенное полушарие, это фаза Полнолуния. Затем Луна, двигаясь дальше, вновь приближается к Солнцу. Пройдя еще четверть пути, она окажется в фазе Последней четверти. Нам вновь видна половина Луны, но уже другая. Наконец, Луна снова подходит к Солнцу, и наступает очередное Новолуние . Рис. 8. Смена лунных фаз

Между двумя новолуниями (или любыми другими одинаковыми фазами) проходит 29, 5 суток. Период смены лунных фаз еще называют синодическим месяцем.

Запомните два очень важных числа:

27,3 суток — период полного оборота Луны вокруг Земли по Зодиаку, относительно точки весеннего равноденствия, или, что почти то же самое — относительно звезд (“почти” — это незначительная поправка на прецессию);

29,5 суток — период смены лунных фаз, то есть период полного оборота Луны вокруг Земли относительно Солнца.

В один и тот же градус эклиптики Луна приходит каждые 27, 3 суток, а образует одну и туже фазу с Солнцем каждые 29, 5 суток. Это в среднем. На самом деле может быть разница в несколько часов из-за того, что орбита Земли не круговая, а эллиптическая, и орбита Луны тоже эллиптическая.

Разницу между этими двумя периодами понять очень просто. Она аналогична разнице между солнечным и звездным временем. Тут наложение двух движений — Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца. Пока Луна за 27, 3 суток обходит Землю, сама Земля (вместе с Луной) успевает продвинуться по орбите вокруг Солнца, и Луне нужно еще двое суток, чтобы встать в то же положение относительно Солнца (рис. 9). Рис. 9. Различие между периодом обращения Луны вокруг Земли относительно точки весеннего равноденствия (по Зодиаку) и смены лунных фаз

Во время новолуния, из-за наклона лунной орбиты на 3 градусов, Луна обычно проходит на небе выше или ниже Солнца. Но если новолуние происходит вблизи лунного узла, когда Луна находится в плоскости эклиптики, тогда Луна, Земля и Солнце выстраиваются вдоль одной прямой, а тень от Луны попадает на Землю (рис. 10). Луна закрывает от нас Солнце. Это явление называется солнечным затмением. Оно может быть полным, когда Луна закрывает диск Солнца полностью, или частным, когда она закрывает только часть Солнца. Бывает еще и кольцеобразное солнечное затмение, когда лунная тень не доходит до Земли, лунный видимый диск чуть меньше солнечного, и вокруг темного диска Луны остается яркий ободок солнечного диска (рис. 10). Луна движется по чуть вытянутой эллиптической орбите, потому она иногда чуть ближе к Земле, иногда чуть дальше, от этого зависит, будет ли затмение полным или кольцеобразным. Луна меньше Земли, и закрыть своей тенью всю Землю сразу она не может, поэтому полное или кольцеобразное затмение Солнца видно только в узкой полосе на поверхности Земли (шириной обычно 200-300 км). А вокруг этой полоски на большие расстояния простирается зона частного затмения (область лунной полутени). Бывает и так, что тень Луны проходит мимо Земли, и на Землю попадает только полутень, и затмение только частное, без полосы полной фазы. Рис. 10. Солнечные и лунные затмения их виды и условия наступления

В полнолуние, если оно произойдет вблизи лунного узла, Луна попадает в тень Земли. Это — лунное затмение. Луна может попасть в тень полностью или частично — произойдет полное или частное лунное затмение. Кольцеобразных лунных затмений не бывает, так как Земля больше Луны и диаметр земной тени на расстоянии Луны больше диаметра лунного диска. Видно лунное затмение на всем ночном полушарии Земли (везде, где Луна над горизонтом в момент затмения), поэтому за лунным затмением не нужно ехать, его можно увидеть и в своей местности, тогда как полное солнечное затмение в одном месте бывает видно один раз в несколько столетий, и чтобы затмение увидеть, астрономы снаряжают экспедиции в полосу полной фазы. А частные солнечные затмения видны в одном месте довольно часто.

У Земли есть, как обычно, не только тень, но и полутень, куда может попасть Луна. Это будет полутеневое лунное затмение. Но его наблюдать не интересно, оно вообще проходит незаметно для невооруженного глаза. Как сияла полная Луна, так и сияет, и только приборы улавливают небольшое изменение света. Зато полное лунное затмение очень интересно. Луна становится красной, покрывается темной тенью. И уж конечно, ничто не сравнится с полным солнечным затмением, когда посреди дня вдруг наступает ночь, на небе появляются звезды, на горизонте вспыхивает оранжевое зарево, а вместо Солнца на небе черный круг, обрамленный жемчужным сиянием!

Если увидеть затмение удается не часто, это не значит, что происходят они редко. Каждый год Солнце проходит вблизи одного и второго лунного узла, с промежутком чуть меньше полугода (меньше — из-за движения узлов в обратную сторону, навстречу Солнцу). В этот период у каждого из узлов обязательно бывает и полнолуние, и новолуние, а изредка — даже два новолуния и полнолуние между ними. Так что в год бывает не менее двух солнечных и двух лунных затмений, если считать все, даже полутеневые. А максимальное число затмений в год — семь (если в январе два, затем в июле три, и в конце декабря может быть еще одно). Затмения смещаются по сезонам, например, в 1994 году затмения были в мае и ноябре, а в 1995 году — в апреле и октябре, затем полоса затмений сместится на март и сентябрь и т.д.

Об астрологическом значении затмений поговорим позже.

Луна обращается вокруг Земли по эллиптической орбите, а значит, имеются точки перигея, где она подходит ближе всего к Земле, и апогея, где она дальше всего от Земли (аналоги перигелия и афелия земной орбиты вокруг Солнца). В перигее Луна подходит к Земле на ЗЗбООО км, а в апогее ее расстояние более 400000 км. В перигее Луна движется быстрее, проходя до 15° по Зодиаку в сутки, а в апогее — медленнее, до 11 ° в сутки, тогда как ее средняя скорость — 1 У, 2 в сутки. Для обозначения точек перигея и апогея некоторые астрологи используют так называемые “Белую” и “Черную” Луны, которые всегда в противостоянии, как и узлы, и перемещаются, в отличие от узлов, в прямом направлении (как и сама Луна) на 40° в год, то есть делают полный оборот по Зодиаку за 9 лет. (Иногда встречаются описания “белой” Луны с 7-летним циклом, но это уже никакого астрономического смысла не имеет) . Как и узлы, это фиктивные математические точки, в них нет никаких реальных тел.

Как показывает опыт автора, узлы в астрологии гораздо полезнее, несут больше информации, чем черная и белая Луна. И это понятно — узлы указывают на такие важные события, как затмения, когда три тела — Солнце, Земля и Луна -выстраиваются вдоль одной прямой. С черно-белыми Лунами таких крупных событий не связано.

Источник

Орбита Луны

Люди всегда с восторгом смотрели на соседний спутник, кажущийся чем-то божественным из-за своей яркости. Луна вращается по орбите вокруг Земли с момента создания, поэтому за ней наблюдали и первые люди. Любопытство и эволюция привели к тому, что появились вычисления и мы начали отмечать шаблоны поведения.

Вращение Луны по орбите

К примеру, ось вращения Луны совпадает с орбитальным. По сути, спутник расположен в гравитационном блоке, то есть, мы всегда смотрим на одну сторону (так возникла идея о загадочной обратной стороне Луны). Из-за эллиптического пути небесное тело периодически кажется больше или меньше.

Орбитальные параметры Луны

Средний лунный эксцентриситет составляет – 0.0549, а значит Луна не проходит вокруг Земли по идеальному кругу. Среднее расстояние от Луны до Земли – 384748 км. Но может меняться от 364397 км до 406748 км.

Сопоставление кажущегося лунного размера в перигее и апогее

Это приводит к перемене угловой скорости и наблюдаемого размера. В фазе полной Луны и на позиции перигелия (ближе всего) мы видим ее на 10% крупнее и на 30% ярче, чем в апогее (максимальная отдаленность).

Средний наклон орбиты по отношению к плоскости эклиптики – 5.155°. Совпадают сидерический период и осевой – 27.3 дней. Это именуют синхронным вращением. Именно поэтому появилась «темная сторона», которую мы просто не видим.

Земля также совершает обороты вокруг Солнца, а Луна вращается вокруг Земли за 29.53 дней. Это синодический период, который подвергается фазам.

Лунный цикл орбиты

Лунный цикл порождает фазы Луны — кажущаяся перемена внешнего вида небесного тела в небе из-за изменения количества освещенности. Когда звезда, планета и спутник выстраиваются в одну линию, то угол между Луной и Солнцем составляет 0 градусов.

В этом периоде лунная сторона, повернутая к Солнцу, получает максимум лучей, а обращенная к нам – темная. Далее идет проход и угол растет. После Новолуния объекты разделены на 90 градусов, и мы уже видим иную картину. На нижней схеме можно подробно изучить, как формируются лунные фазы.

Если они расположены в противоположных сторонах, то угол – 180 градусов. Лунный месяц длится 28 дней, во время которого спутник «растет» и «убывает».

При четверти Луна заполнена меньше чем наполовину и растет. Далее идет переход за половину, и она угасает. Мы встречаем последнюю четверть, где освещена уже другая сторона диска.

Будущее лунной орбиты

Мы уже знаем, что спутник постепенно отдаляется по орбите от планеты (1-2 см в год). И это влияет на то, что с каждым веком день у нас становится на 1/500 секунды длиннее. То есть, примерно 620 млн. лет назад Земля могла похвастаться лишь 21 часом.

Сейчас сутки охватывают 24 часа, но Луна не прекращает попыток сбежать. Мы привыкли к спутнику и грустно терять такого напарника. Но отношения между объектами меняются. Интересно лишь, как это отразится на нас.

Источник

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