Пересечение луной плоскости эклиптики

. и о видимом движении Луны

Рассмотрим теперь, как меняется склонение Луны при ее движении по небу, которое на самом деле отражает обращение Луны по орбите вокруг Земли. Плоскость лунной орбиты наклонена к эклиптике под углом 5,2°. Две точки пересечения с эклиптикой большого круга, образованного на небесной сфере этой плоскостью, называются узлами лунной орбиты. Узел, минуя который Луна попадает из южной в северную часть неба относительно эклиптики, считается восходящим, а другой — нисходящим. Вследствие вековых возмущений в движении Луны долгота узлов непрерывно меняется. Они перемещаются по эклиптике в направлении, обратном движению Луны, т. е. на запад, при этом полный оборот совершается за 18 лет и 7 мес (примерно 18,6 года).

На рис. 16, а показан случай, когда восходящий узел совпадает с точкой весеннего равноденствия Т. Тогда орбита Луны находится вне угла между эклиптикой и небесным экватором и наклонена под общим углом к экватору 5,2° + 23,5° = 28,7°. Соответственно за период оборота вокруг Земли (так называемый сидерический месяц) склонение Луны изменяется от -28,7° до +28,7°. Каждую ночь Луна восходит и заходит в разных точках горизонта в зависимости от своего склонения. Через девять с небольшим лет восходящий и нисходящий узлы меняются местами, т. е. в точке ν оказывается уже нисходящий узел (рис. 16, б). Орбита Луны в таком случае наклонена к экватору под углом 23,5° — 5,2° = 18,3°, а склонение в течение месяца меняется от -18,3° до +18,3°.

Склонением небесного тела определяются не только положения точек его восхода и захода, но и максимальная высота над горизонтом, который достигает тело в процессе суточного движения. Как уже говорилось, например, для широты Болгарии высота Солнца в день зимнего солнцестояния (δ = -23,5°) равна примерно 24°, в дни равноденствий (δ = 0) — около 47°, а в день летнего солнцестояния (δ = +23,5°) — около 71°. Существует простая формула, позволяющая вычислить эту высоту.

Рис. 16. Изменение склонения Луны в течение 18,6 года.

На рис. 17 показана небесная сфера, понятие о которой было введено еще древними греками. Это воображаемая сфера, на которую проецируются все небесные тела; ее центр совпадает с центром Земли, На рисунке отмечены также Северный (Р) и Южный (Р’) полюсы мира и показан небесный экватор. Земля изображена в центре как малая сфера с линиями оси вращения и экватора и произвольной точкой наблюдения А. Пересечение плоскости, перпендикулярной отвесной линии ZZ’ в месте наблюдения A, с небесной сферой образует окружность, которая называется небесным горизонтом. Географическая широта точки А — это угол φ. Легко видеть из простых геометрических соображений, что в данном месте наблюдений высота Северного полюса Р над горизонтом также равна φ, а высота экватора над горизонтом на юге составляет угол 90° — φ. На рис. 17 представлена суточная параллель, описываемая некоторым небесным телом от восхода до захода. Она, как мы знаем, параллельна экватору и находится от него на угловом расстоянии δ (склонение объекта). В момент так называемой верхней кульминации тело поднимается на наибольшую высоту над горизонтом. Обозначив ее Л, нетрудно видеть, что h = 90° — φ + δ. Географическая широта Софии φ = 42°41′ (ок. 42,5°). Предоставив читателю возможность самому вычислить полуденную высоту Солнца в столице Болгарии для четырех важных астрономических дат, займемся соответствующими вычислениями для Луны. Выше уже были указаны пределы изменений ее склонения в двух экстремальных случаях на протяжении 18,6 года.

Рис. 17. Суточная параллель, описываемая звездой на небесной сфере вследствие вращения Земли вокруг своей оси.

Предположим, что сейчас лето и Солнце находится в точке летнего солнцестояния, а восходящий узел лунной орбиты в этот момент совпадает с точкой весеннего равноденствия (рис. 16, a). Пусть Луна будет в полнолунии, т. е. располагается на звездном небе в месте, прямо противоположном точке летнего солнцестояния. Очевидно, это место совпадает с точкой зимнего солнцестояния, и склонение Луны будет равно -28,7°. Легко получить, что на географической широте Болгарии высота Луны над горизонтом в верхней кульминации тогда будет около 19°. В противоположном случае, в момент зимнего солнцестояния, полная Луна, имеющая склонение + 28,7°, поднимется на высоту около 76°.

Полученный нами результат — полная Луна зимой поднимается выше, чем летом, — справедлив всегда, а не только для рассмотренного случая совпадения восходящего узла с точкой ν. Аналогично получается, что при тех же начальных условиях высота полной Луны летом для широты Ленинграда (φ примерно равна 60°) составляет всего 1,3°. Другими словами, Луна лишь слегка показывается над горизонтом и снова заходит. А в более северных широтах в полнолуние наш спутник вообще не виден!

Источник

Пересечение луной плоскости эклиптики

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

Эклиптика

Эклиптика — воображаемая линия (большой круг небесной сферы), по которой Солнце в течение года перемещается среди звезд.

Этим термином также характеризуется видимый путь, который Солнце проходит за год через двенадцать созвездий зодиака и созвездию Змееносца. Он совпадает с линией, определяющей плоскость орбиты Земли и других планет вокруг небесного светила.

Название «эклиптика» (греч. εικλειπτική — «затменная» линия) связано с известным с древних времён фактом, что солнечные и лунные затмения происходят только тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения своей орбиты с эклиптикой. Эти точки на небесной сфере носят название лунных узлов, период их обращения по эклиптике, равный примерно 18 годам, называется саросом, или драконическим периодом.

Большинство планет Солнечной системы движется вблизи плоскости эклиптики, в одном направлении с вращением Солнца.

Солнце и планеты находятся почти на одном уровне не случайно. Причина может быть найдена на ранних стадиях формирования Солнечной системы.

Из-за того, что орбита Луны наклонена относительно эклиптики и из-за вращения Земли вокруг барицентра системы Луна — Земля, а также вследствие возмущений орбиты Земли от других планет, истинное Солнце не всегда находится точно на эклиптике, но может отклоняться на несколько секунд дуги. Можно сказать, что по эклиптике проходит путь «среднего Солнца».

Точки координат

В астрономии эклиптика используется в качестве основного круга для системы координат.

Небесная широта измеряется от северного до южного полюсов эклиптики с востока на запад (полюс эклиптики — это точка на небесной сфере, находящаяся на пересечении с перпендикуляром к плоскости).

Эклиптика разрезает небесный экватор на две точки, которые называются равноденствиями или узлами. Посреди маршрута между ними находятся летнее и зимнее солнцестояние.

Небесный экватор или линия равноденствия — это плоскость, перпендикулярная оси вращения Земли, которая проходит через её центр. На картах звёзд небесный экватор — это линия, идущая точно через восток и запад и следующая за ежедневным поворотом звёзд.

Геостационарные спутники находятся именно в этой плоскости.

Слово «экватор» означает «линия равенства». Он называется так потому, что звёзды, находящиеся в этой области, проводят над горизонтом столько же времени, сколько и ниже его. То же происходит с Солнцем два раза в год во время равноденствий.

Плоскость эклиптики служит основной плоскостью в эклиптической системе небесных координат.

Что такое «плоскость эклиптики»

Кроме описания звёздного маршрута годичного движения Солнца, эклиптика часто рассматривается как плоскость. Выражение «плоскость эклиптики» частенько можно услышать при описании положения в пространстве различных космических объектов и их орбит.

Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23°26′.

Постоянство угла наклона устойчиво в течение миллионов лет. В настоящее время известно, что оно уменьшается в каждом столетии на 48 секунд. Это будет продолжаться на протяжении нескольких тысяч лет, пока не достигнет минимума 22° 54′.

Если вернуться в схеме движения нашей планеты вокруг материнской звезды и линии, которые можно проложить от Земли до Солнца в разные моменты времени, собрать воедино, окажется, что все они лежат в одной плоскости – эклиптике.

Если из центра диска провести перпендикуляр, то в северном полушарии он упрётся в точку на небесной сфере с координатами:

• склонение +66,64°;
• прямое восхождение – 18 ч. 00 мин.

И расположена эта точка недалеко от обеих «медведиц» в созвездии Дракона. Ось вращения Земли, как мы знаем, наклонена к оси эклиптики, благодаря чему на планете есть смена времён года.

Зодиак

Эклиптика проходит через 12 созвездий, которые называют зодиакальными созвездиями. Эти четыре точки обозначаются символами зодиака, соответствующими созвездиям, в которых они находились во времена Гиппарха — в результате постепенного смещения точек весеннего и осеннего равноденствий, то есть точек пересечения небесного экватора с эклиптикой навстречу видимому годичному движению Солнца, эти точки ныне находятся в других созвездиях:

• весеннего равноденствия под знаком Овна;
• осеннего равноденствия — под знаком Весов;
• зимнего солнцестояния — под знаком Козерога;
• летнего солнцестояния – под знаком Рака.

Зодиак – это пояс на небесной сфере вдоль эклиптики, по которому проходят видимые пути Солнца, Луны и планет. При этом Солнце движется практически строго по эклиптике, а остальные светила в своём движении по зодиаку периодически смещаются севернее или южнее эклиптики.

Эклиптика планет Солнечной системы

В астрономии исследователей интересует и то, как движутся другие тела Солнечной системы. Как показывают вычисления и наблюдения, все основные планеты вращаются вокруг светила практически в одной плоскости. Больше всех выбивается из общей стройной картинки ближайшая к звезде планета – Меркурий, угол между его плоскостью вращения с эклиптикой составляет целых 7°.

Углы наклона орбит планет Солнечной системы к плоскости эклиптики

Из планет внешнего кольца наибольший угол наклона имеет орбита Сатурна (около 2,5°), но учитывая его громадное расстояние от Солнца – в десять раз дальше Земли, солнечному гиганту это простительно. А вот орбиты более мелких космических тел: астероидов, карликовых планет и комет отклоняются от плоскости эклиптики гораздо сильнее.

Так, например, карликовая планета, двойник Плутона, Эрида имеет чрезвычайно вытянутую орбиту. Приближаясь к Солнцу на минимальное расстояние, она подлетает к светилу ближе Плутона, на 39 а. е.

(а. е. – астрономическая единица, равная расстоянию от Земли до Солнца – 150 миллионов километров),

чтобы потом вновь удалиться в пояс Койпера. Максимальное её удаление почти 100 а. е. Так вот её плоскость вращения наклонена к эклиптике почти на 45°.

Эклиптика в небе

Необходимо разобраться, каким образом можно приблизительно проследить за эклиптикой.

Для начала необходимо понимать, что это путь, по которому Солнце, Луна и планеты проходят по небу, если смотреть с Земли. Эта воображаемая линия лучше всего может быть визуализирована в дни перед полнолунием, особенно когда на небе есть яркие звёзды.

Нужно выйти на открытое пространство сразу после заката. Небо должно быть чистым, чтобы четко определить линию эклиптики в следующей последовательности:

1. На западе, прямо над заходящим Солнцем, будет видна блестящая планета Венера.
2. Луна находится низко на востоке, чуть выше горизонта.
3. Ещё выше можно увидеть Марс, который даст третью точку.
4. Примерно через 2 часа поднимется Сатурн на востоке, определив ещё одну точку.

Если провести воображаемую линию, соединяющую эти планеты, она и будет эклиптикой.

Нужно обратить внимание, что Луна и планеты не располагаются точно на линии эклиптики. Хоть их орбиты находятся почти в одной плоскости с Землёй, они все немного разбросаны. Это несоответствие объясняет, почему не бывает затмения каждый месяц.

Эклиптика в литературе

У Станислава Лема в «Рассказе Пиркса» (из цикла «Рассказы о пилоте Пирксе») плоскость эклиптики является запрещённой для космических кораблей зоной, но пилоту Пирксу в силу ряда обстоятельств приходится в ней лететь. Именно поэтому ему удаётся увидеть давно погибший инопланетный корабль, принесённый в плоскость эклиптики внесистемным метеоритным роем.

Видео

Источник