Почему ежедневно луна восходит позже

Почему ежедневно луна восходит позже

Полнолуние – одно из регулярных, но не менее от этого интересных зрелищ на ночном небе. Состоится оно и на этой неделе: с вечера 2 июля Луна будет видна во всей красе – чтобы полюбоваться ею, не потребуются ни подзорная труба, ни бинокль. Чтобы смотреть было интереснее, лучше заранее изучить теоретическую часть и понять, какова природа явления.

Специально для открытых новому знанию наблюдателей мы публикуем отрывок из книги Ханса Рея «Звезды», классического путеводителя по звездному небу, посвященный фазам Луны. Книга вышла в издательстве «Розовый жираф» в рамках издательской программы Политехнического музея.

Так же как Солнце и звезды, Луна восходит на востоке и заходит на западе вследствие вращения Земли с запада на восток. Однако одновременно Луна движется вокруг Земли по направлению с запада на восток; это ослабляет эффект собственного вращения Земли и влияет на положение Луны на небесной сфере. В результате нам кажется, что Луна движется по небу заметно медленнее Солнца и звезд, а расписание ее движения по небу выглядит на первый взгляд довольно беспорядочным. Каждый день она восходит примерно на 50 минут позже, чем накануне, и, соответственно, позже заходит. Это ежедневное запаздывание приводит к тому, что Луна постоянно меняет свое положение относительно Солнца, но за месяц (точнее, за 29,5 суток) вновь возвращается к исходному положению. Движение Луны покажется более понятным, если проследить его в течение одного оборота Луны вокруг Земли. Сейчас мы это и сделаем.

Новолуние

Во время новолуния Луна расположена между Землей и Солнцем и находится в той же части неба, что и Солнце, поэтому она восходит и заходит почти одновременно с Солнцем. В этот период ее можно считать чисто дневным светилом, и мы ее не видим лишь потому, что она повернута к нам неосвещенной стороной, а светит она, как и все планеты, не собственным, а отраженным светом.

Растущий серп

Спустя несколько дней после новолуния из-за ежедневного запаздывания Луна восходит через несколько часов после восхода Солнца и имеет вид освещенного справа узкого серпа. Весь день Луна движется по небу вслед за Солнцем. Вечером серп Луны расположен низко над горизонтом в западной части неба. Луна заходит в начале ночи, через несколько часов после Солнца. Так как Луна пока еще не очень ярка и рано заходит, она почти не мешает наблюдать звезды.

Первая четверть

Через семь-восемь дней после новолуния Луна половину времени видна днем, половину – ночью. Она восходит на шесть часов позже Солнца, примерно в полдень, и стоит высоко в небе на закате Солнца. Она светит всю первую половину ночи – это всем знакомый полумесяц, или, говоря более научно, Луна в первой четверти. Продолжая расти, она превращается в «горбушку», то есть не совсем круглый диск. Луна восходит перед закатом Солнца и заходит в утренние часы: свет ее затмевает звезды в значительной части неба.

Полнолуние

Наступает в конце второй недели со дня новолуния. Прекрасная полная Луна, воспетая поэтами, служит теперь досадной помехой для наблюдателей, поскольку, во-первых, в ее свете меркнут почти все звезды, кроме самых ярких, а во-вторых, она светит всю ночь – от заката до восхода Солнца, так как теперь расположена как раз против Солнца.

Открывайте ночное небо вместе со «Звездами» Х.А. Рея — читайте еженедельные советы для летних наблюдений с объяснениями и комментариями из этого классического путеводителя по Вселенной.

Последняя четверть

Теперь все события развиваются в обратной последовательности. Луна начинает убывать. Говорят, что Луна на ущербе. Теперь освещена ее левая сторона. Через три недели после новолуния наступает последняя четверть, когда Луна освещена лишь наполовину. Теперь она восходит в середине ночи и заходит примерно в полдень, опережая восход Солнца следующего дня на шесть часов и не мешая наблюдателям звезд в течение всей первой половины ночи.

Убывающий серп

Появляясь каждую ночь на 50 минут позже, Луна становится все более узким серпом, имеющим форму буквы С. Теперь уже только немногие люди, страдающие бессонницей, наблюдают ее восход; Луна светит главным образом совам, летучим мышам и кошкам. Однако она довольно долго видна днем, так как заходит лишь после полудня, с каждым днем все ближе подбираясь к Солнцу. Через четыре недели после новолуния снова наступает новолуние, и весь цикл повторяется сначала.

Источник

VI. 1. Лунная орбита. Движение Луны

Перемещение Луны на фоне звездного неба заметить легко, так как она движется быстрее других планет. Луна перемещается с запа­да на восток, пробегая по небу полный круг за 27 с небольшим суток, т.е. передвигается на 12-13° в сутки или на 0,5° в час. Движение ее неравномерно: на одних участках своего видимого пути она переме­щается быстрее, на других — медленнее. При этом каждый новый круг Луны на небе между звездами заметно отличается от предыду­щего.

Луна, единственный спутник Земли, расположена от нее на сред­нем расстоянии 384 400 км; ее средний радиус 1738 км, отношение массы Земли к массе Луны 81,30; угловой радиус на среднем рассто­янии от Земли — 15’32,58′»

Луна движется среди зодиакальных созвездий с запада на восток со средней угловой скоростью 13,176* за сутки, и как спутник Земли, обращается около общего центра тяжести Земли и Луны — барицен­тра. (Землю и Луну рассматривают как единую систему с общим центром тяжести.) Барицентр находится внутри Земли ближе к ее поверхности, чем к центру.

Луна, обращаясь вокруг Земли по эллиптической орбите (в соот­ветствии с законами Кеплера), вместе с ней движется вокруг Солнца и одновременно вращается вокруг собственной оси. Законы вращения Луны вокруг оси были сформулированы французским ученым Дж. Кассини: 1) наклон лунного экватора к эклиптике (или к орбите Земли) всегда составляет 1град32,3′; 2) плоскости лунного экватора,

лунной орбиты и эклиптики, перенесенные параллельно в центр Земли, пересекаются по одной прямой, причем плоскость эклиптики проходит между плоскостями лунных экватора и орбиты; 3) время оборота Луны вокруг оси равно времени оборота ее вокруг Земли (т.е. период вращения и период обращения равны между собой). Вследствие этого Луна всегда обращена к Земле одной своей сторо­ной.

До Галилея считалось, что плоскость лунного экватора совпадает с плоскостью орбиты Луны и рисунок лунного диска совершенно неизменен. В начале XVII в. Галилей обнаружил явление оптичес­кой либрации («л и б р а ц и я» — от латинского слова «весы») — не­большие перемещения, качания контуров различных структур лунной поверхности относительно среднего положения на видимой стороне Луны. Согласно теории Кассини, ось вращения Луны медлен­но перемещается по круговому конусу вокруг оси эклиптики (физическая либрация Луны).

Суть физической либрации состоит в следующем. Плоскость экватора Луны не совпадает с плоскостью ее орбиты. Кроме того, Луна, вращаясь вокруг оси сравнительно равномерно, обращается вокруг Земли с переменной скоростью, из-за чего она покачивается относительно направления на Землю вперед-назад и сбоку на бок. Луна — не абсолютный шар, поэтому при покачивании притяжение Земли создает в ней крутящие моменты. Величина и направление этих моментов все время меняются, из-за чего непрерывно меняются и возмущающие воздействия. Эти воздействия столь сложны, что до сегодняшнего дня полной теории движения Луны не существует.

А какова орбита Луны относительно Солнца? Она, разумеется, почти сливается с орбитой Земли вокруг Солнца, отклоняясь от нее лишь двенадцатью едва заметными выступами и двенадцатью легкими уплощениями. Путь Луны при этом всюду обращен к Солн­цу своей вогнутостью. По виду он похож на двенадцатиугольник с мягко округленными углами.

Смещаясь вдоль эклиптики за сутки примерно на 13°, Луна вос­ходит над горизонтом, кульминирует и заходит за горизонт позже, чем накануне, в среднем на 52 мин.С запада к востоку Луна переме­щается по большому кругу — лунному пути, наклонение которого к небесному экватору плавно меняется за 9 лет и 3,5 месяца в пределах от 18 до 29°. Полный оборот по нему Луна завершает за промежуток времени Т = 27,32 суток (точнее, Т — 27,3217 дней — 27 дней 7 43 т ) называемый звездным, или сидерическим месяцем.

Лунный путь проходит по зодиакальным созвездиям и пересека­ется с эклиптикой в двух диаметрально противоположных точках, называемых лунными узлами. В одном из них, восходящем узле, Лука поднимается над эклиптикой (т.е. переходит к северу от нее), а в нисходящем узле опускается под нее (т.е. переходит к югу от эклиптики). Наклонение лунного пути к эклиптике составляет в среднем i = 5 e 09′ (с колебаниями от 4°59′ до 5° 19′). (Поэтому Луна всегда находится вблизи эклиптики.) Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Луны через один и тот же узел своей орбиты — драконический месяц — составляет 27,21 средних суток.

Плоскость лунного пути сравнительно быстро поворачивается с востока к западу, навстречу движению Луны. Из-за этого лунные узлы непрерывно перемещаются по эклиптике в том же направ­лении, против хода зодиакальных созвездий. За сидерический месяц они сдвигаются почти на 1,5*, т.е. на три видимых лунных диаметра, а за год — на 19,3*. Период обращения лунных узлов по эклиптике равен 18 годам и 7 месяцам, а точнее — 6798 суткам. Таким образом, каждый свой оборот по небу Луна, по существу, совершает по новому пути и только через 18 лет и 7 месяцев возвращается к исходному.

На каждом обороте Луна приближается к Земле и удаляется от нее на неодинаковое расстояние: наименьшее (перигейное) рассто­яние Луны бывает в пределах от 356410 до 369960 км, а наибольшее (апогейное) — от 404170 до 406740 км. Диаметр диска Луны в перигее изменяется от 33,5′ до 32,5′, в апогее — от 29,6′ до 29,3′.

Чаще всего перигейное расстояние Луны 363300 км, апогейное 405500 км и среднее — 384400 км. Аномалистический месяц — про­межуток времени между двумя последовательными прохождениями Луны через перигей — составляет 27,55 средних суток.Ано­малистический месяц длиннее сидерического («звездного»), так как долгота перигея подвержена возмущению и примерно за 9 лет пря­мым движением (к востоку) описывает полный оборот.

Период смены лунных фаз (промежуток времени между полно­луниями или новолуниями) называется синодическим, или лунным месяцем. Он продолжительнее сидерического и составляет 29,53 дня, точнее — 29,5306 суток — 29 дней 12 часов 44 минуты. Такова средняя продолжительность синодического месяца, истинная длительность которого из-за неравномерного движения Луны и Земли колеблется от 29,25 до 29,83 дней.

Через 14 — 15 суток после новолуния Луна приходит в противо­стояние с Солнцем (на 180° от него). Ее фаза становится полной, наступает полнолуние (Ф = 1,0; В= 14,8 дня). Поскольку полная Луна находится в противоположной Солнцу области неба, она восходит при заходе Солнца, заходит при его восходе, а в середине ночи видна в южной стороне неба, вблизи небесного меридиана.

После полнолуния Луна постепенно приближается к Солнцу с запада, освещается им слева (с востока), и поэтому ущерб Луны, т.е. уменьшение ее фазы, начинается с правого края, а выпуклость осве­щенной части обращена к востоку.

Примерно через неделю, когда угловое расстояние между Луной и Солнцем сократится до 90° (Луна в западной квадратуре), насту­пает фаза третьей, или последней, четверти (Ф = 0,50; В — 22,2 дня), при которой Луна восходит вблизи полуночи, к восходу Солнца она оказывается в южной стороне неба, а заходит днем.

При дальнейшем сближении Луны с Солнцем ее убывающие фазы становятся серповидными с выпуклостью влево (к востоку). Луна восходит и видна в восточной области неба незадолго до восхода Солнца, заходит днем перед его заходом и вскоре снова вступает с ним в соединение (новолуние).

Аналогичным образом повторяются все фазы Луны. Из-за пре­вышения синодического лунного месяца над сидерическим одинако­вые фазы наступают в различных точках лунной орбиты и поочередно во всех знаках Зодиака (см. рис. VI.3). Этим и объясня­ется, почему на протяжении года условия видимости Луны в одной и той же фазе резко различны. Зимой, когда Солнце проходит по южным (летним) зодиакальным созвездиям, его суточный путь над горизонтом в северном полушарии низок и короток, полная Луна перемещается по северным (зимним) зодиакальным созвездиям, вы­соко поднимается и подолгу находится над горизонтом. Летом картина противоположная: полная Луна повторяет зимний суточный путь Солнца и иногда даже бывает не видна, скрываясь за неровным рельефом местности.

Наиболее высоко над горизонтом Луна бывает около дня зимнего солнцестояния, а наиболее низко — около дня летнего солнцесто-яния,т.е. чем выше Солнце в полдень, тем ниже Луна в полночь,и наоборот. Именно поэтому в летние месяцы Луна, как правило, редко видна на небе: ночью она находится вблизи горизонта, а днем хотя и высоко над горизонтом, но скрывается в лучах Солнца.

Восходы и заходы Луны приходятся на самые различные часы суток. Когда Луна в новолунии, она восходит и заходит примерно в одно время с Солнцем. Ночи наиболее темные в первой четверти лунного месяца. Когда долгота Луны больше долготы Солнца на 90°, Луна восходит примерно в полдень и заходит в полночь, и первая половина ночи — светлая.

В полнолуние Луна восходит во время захода Солнца, а заходит во время его восхода, т.е. видима всю ночь. В последней четверти восход Луны в полночь, а заход — в полдень. Восходы Луны ежесу­точно отстают от восходов Солнца на 40-50 минут, так как Луна собственным движением перемещается среди звезд с запада на восток (по ходу знаков Зодиака) в среднем на 13,2 е в сутки.

Что касается места восхода и захода Луны на горизонте, то оно отступает от точек востока и запада на еще большую величину, чем восходы и заходы Солнца.

Источник