Восход земли с поверхности луны

На небе наблюдателя, находящегося в центре обращенной к Земле стороне Луны, Земля не стоит неподвижно в зените, а в течение месяца описывает небольшой эллипс (большая ось15 градусов, малая – 13).

Чем дальше наблюдатель находится от центра видимого с Земли лунного диска, тем ниже по отношению к его горизонту располагается эллипс, по которому происходит видимое движение Земли. Расстояние от центра диска до пункта наблюдения, на котором этот эллипс касается горизонта лунного наблюдателя, является пограничным: на меньшем расстоянии Земля всегда видна на небе, а на большем, в определенной полосе на поверхности Луны, можо наблюдать восходы и заходы Земли. Эта полоса окоймляет весь лунный диск, ширина ее изменяется от экватора к полюсам. Еще дальше от центра видимого диска, за этой полосой, Земля с Луны вообще никогда не бывает видна.

Проследим, как происходит восход и заход Земли над горизонтом наблюдателей, находящихся на экваторе Луны в пунктах, в которых эллипс касается горизонта. С точкой касания совпадают еще две точки: восхода и захода Земли. На экваторе таких пунктов наблюдения два: вблизи левого (Л) и правого (Пр) краев видимой стороны Луны. Они интересны тем, что в них Земля при восходе поднимается на наибольшую высоту по сравнению с высотой подъема над любыми пунктами наблюдений на Луне. В пунктах Л и Пр восход Земли длится две земных недели и заход две недели.

На экваторе Луны основную роль играет многократно описанная либрация по долготе. Либрация по долготе (см. рис. 1) происходит потому, что орбита Луны – не окружность, а эллипс. Поэтому , когда Луна находится в точке орбиты А, с Земли можно увидеть, как за левым краем Луны закрыт участок в 15 градусов по долготе (Л), а на другой части орбиты, в точке В, открыт. За правым краем видимой стороны Луны (Пр) происходит то же самое, но в противофазе. Поэтому с Земли создается впечатление, что Луна покачивается. Заметить это с Земли можно только при регулярных наблюдениях Луны, так как явление протекает очень медленно, и сам поворот Луны — небольшой.

Наблюдатель, находящийся в открывающейся и закрывающейся полосе Луны, тоже видит Землю, ему тоже представляется, что Земля покачивается — восходит и заходит.

Если бы либрация по долготе была единственной либрацией, то видимое движение Земли на набе Луны происходило бы по прямой, для наблюдателя на экваторе Луны вверх — вниз. Но одновременно действует либрация по широте. Поэтому эта прямая разделяется на дугу восхода и дугу захода. Размер большой оси эллипса определяется либрацией по долготе, а малая ось этого эллипса – результат либрации Луны по широте.

Сопоставление восходов и заходов Земли с наступлением дня и ночи на Луне и с фазами Земли позволяет более наглядно представить, что мог бы увидеть лунный наблюдатель. Еще нужно напомнить, что диск Земли на лунном небе в 14 раз больше, чем на нашем небе диск Луны, и что за то время, что Земля описывает эллипс на небе Луны, она 27 раз оборачивается вокруг собственной оси.

. В точке А лунной орбиты наблюдатель, расположенный на Луне в пункте Л, видит, что восход Земли начинается во второй половине ночи (сутки на Луне примерно равны земному месяцу). Земля поднимается очень медленно, при этом вид ее изменяется. Из-за горизонта она появляется в виде немного убавившейся половинки выпуклостью вверх. Наступает утро. Постепенно «худея», Земля превращается в стареющий голубой серпик с длинными оранжевами ножками, напоминающий арку. Серпик становится все тоньше, а рожки все длиннее. В полдень на лунном черном небе Земля выглядит темным диском в красно-оранжевом ореоле. Это фаза – новоземлие. После полудня Земля все еще продолжает восходить и превращается в молодой серпик в виде лодочки, а рожки над ним почти смыкаются. При приближении к точке В лунной орбиты серп вырастает и становится почти половиной диска Земли, Земля достигает наивысшего положения, кульминации, поднявшись над горизонтом на высоту … не выше 16 градусов.

На Луне – вечер. Над пунктом Л начинается такой же медленный заход Земли. Ее освещенная часть увеличивается до полного диска (полноземлие). На Луне наступает ночь. Горы, долины и равнины освещаются призрачным голубовато-зеленоватым светом полной Земли. Она светит более, чем в 60 раз ярче, чем у нас Луна. Земля все еще продолжает заходить, ее освещенная часть все уменьшается. Когда Луна прийдет в точку А своей орбиты и станет чуть меньше убывающей половинки, Земля достигнет горизонта в пункте наблюдения Л. Заход окончен, следующие лунные сутки – новый восход и заход.

На правом краю лунного диска в пункте наблюдения Пр восход Земли начинается вечером в точке В лунной орбиты, в то же самое время, когда в пункте Л начинается заход. В лунную полночь во время полноземлия в пункте Пр Земля продолжает подниматься. На Луне наступает утро. Освещенная часть Земли уменьшается. Когда она станет немного меньше убывающуей половинки, наступит ее кульминация над пунктом Пр также на высоте примерно 16- и градусов над горизонтом. Это произойдет в точке А лунной орбиты. И сразу же начнется двухнедельный заход Земли, именно в то же время, когда над пунктом Л Земля начинает свой восход. Лунное утро, день и часть вечера Земля спускается над пунктом Пр, достигает касания с горизонтом в точке В лунной орбиты и начинает новый восход.

На рис. 2 показан эллипс видимого движения Земли в пунктах наблюдений, расположенных на экваторе Луны в полосе восходов и заходов Земли. Видно, что с удалением от центра диска все большая часть эллипса опускается под горизонт, а меньшая его часть остается над горизонтом наблюдателя (Л, Л1, Л2, Л3, Л4, Пр, Пр1, Пр2, Пр3,Пр4). В точках пересечения эллипса с горизонтом один раз в лунные сутки происходят восходы и заходы Земли. В пунктах Л4 и Пр4 эллипс полностью уходит под горизонт.

От пункта наблюдения Л до пункта Л4 и от пункта Пр до Пр 4 кульминации Земли над горизонтом все ниже, восходы происходят все позже, а заходы все раньше, значит, уменьшается время видимости Земли над горизонтом лунного наблюдателя. При этом расстояние между точками восхода и захода с удалением наблюдателя от центра диска сначала увеличивается от нуля в пункте Л до 13 градусов в пункте Л2, а затем снова уменьшается до нуля в пункте Л4, аналогично в правой стороне Луны. Восход и заход происходят в одной и той же стороне горизонта – в направлении на центр видимого диска Луны.

На рис. 3 видно,что на всех широтах Луны оси эллипса, по которому происходит видимое на небе Луны движение Земли, наклонены к горизонту тем больше, чем больше широта места наблюдения. На полюсах эллипс «лежит». На средних широтах касается горизонта или пересекается с ним в наклонном положении, поэтому дуги восхода и захода несимметричны. В любом направлении с удалением от центра диска все меньшая дуга эллипса остается над горизонтом, и время видимости Земли уменьшается. На всех лунных широтах картина восхода и захода Земли разворачивается в стороне горизонта, направленной к центру видимой стороны Луны.

С удалением от экватора положение земных серпиков (и других фаз) по отношению к горизонту наблюдателя изменяется от горизонтального до вертикального. Ведь выпуклая сторона освещенной части Земли всегда обращена к Солнцу, а Солнце над экватором суточым движением поднимается почти вертикально, а вблизи полюсов Луны – катится по горизонту. (Приведенная выше фотография Земли сделана не с поверхности Луны, а с орбиты космического аппарата).

Описание всех рассмотренных явлений намного усложнится, если учесть, что либрации Луны – суммарный результат действия многих явлений, происходящих с разными периодами.

Двигаясь по орбите, Луна, действительно, покачивается, так как под влиянием приливов и отливов со стороны Земли, приобрела яйцевидную форму. Это физическая либрация.

Причина либрации по широте в том, что ось суточного вращения Луны наклонена к плоскости эклиптики. Благодаря либрации по широте для земного наблюдателя то открывается, то закрывается 13 градусов поверхности Луны над верхним и нижним краями ее диска.

С Земли видно, что Луна одновременно испытывает либрацию по долготе и по широте. В результате этих двух покачиваний центр видимого с Земли диска Луны описывает небольшой эллипс. Поэтому лунному наблюдателю, который находится в центре видимого диска и вместе с ним перемещается по эллипсу, кажется, что на его небе Земля описывает подобный эллипс.

Менее значительные либрации происходят потому, что движение Луны по орбите – очень сложное, например, изменяется наклон плоскости лунной орбиты к плоскости эклиптики, сама орбита Луны вокруг Земли непрерывно поворачивается в своей плоскости. С Земли наблюдаются и многие другие особенности движения Луны. Вследствие этого параметры эллипсов, по которым происходит видимое движение Земли на небе Луны, из месяца в месяц непрерывно изменяются, эллипсы не замыкаются, а переходят один в другой, образуя сложную спираль.

Войдите на сайт для отправки комментариев
7311 просмотров

Поведение Земли в небе Луны прекрасно описано у Я.И.Перельмана в его «Занимательной астрономии»

Источник

Восход Земли — Earthrise

Восход Земли — это фотография Земли и некоторых участков поверхности Луны , сделанная с лунной орбиты астронавтом Уильямом Андерсом 24 декабря 1968 года во время полета Аполлона-8 . Фотограф- натуралист Гален Роуэлл назвал эту фотографию «самой влиятельной фотографией окружающей среды из когда-либо сделанных».

Цветному изображению Андерса предшествовало грубое черно-белое растровое изображение 1966 года, сделанное роботизированным зондом Lunar Orbiter 1 , первым американским космическим кораблем, вышедшим на орбиту Луны.

СОДЕРЖАНИЕ

Подробности

Earthrise это имя популярно дано НАСА изображения AS08-14-2383 , взятый астронавт Уильям Андерс во время Apollo 8 миссии, первый пилотируемых путешествие на орбиту Луны .

Первоначально, прежде чем Андерс нашел подходящую 70-миллиметровую цветную пленку , командир миссии Фрэнк Борман сказал, что он сделал черно-белую фотографию места, где терминатор Земли касается горизонта ( AS08-13-2329 ). Положение суши и структура облаков на этом изображении такие же, как на цветной фотографии, озаглавленной « Восход Земли» .

Фотография была сделана с лунной орбиты 24 декабря 1968 года в 16:00 UTC с помощью сильно модифицированного Hasselblad 500 EL с электрическим приводом. У камеры было простое визирное кольцо, а не стандартный зеркальный видоискатель, и она была загружена 70-миллиметровым магазином для пленки, содержащим специальную пленку Ektachrome, разработанную Kodak . Непосредственно перед этим Андерс фотографировал лунную поверхность с помощью объектива 250 мм ; впоследствии этот объектив использовался для снимков восхода Земли . Доступна аудиозапись мероприятия с транскрипцией, которая позволяет внимательно следить за событием — отрывок:

Андерс: Боже мой! Посмотри там на картинку! Земля приближается. Вау, это мило.
Борман: Эй, не бери, это не по расписанию. (шутит)
Андерс: (смеется) У тебя есть цветной фильм, Джим?
Дай мне скорее цветной сверток, не мог бы ты .
Ловелл: О боже, это здорово!

На тот момент было сделано много снимков. Аудиозапись миссии показывает, что по приказу Бормана с восторженного согласия Джима Ловелла и Андерса было сделано несколько фотографий . Андерс сделал первый цветной снимок, затем Ловелл, который отмечает настройку ( 1/250 секунды при f / 11 ), за ним Андерс сделал еще один очень похожий снимок ( AS08-14-2384 ).

Почти полную страницу черно-белого изображения Бормана можно посмотреть на странице 164 его автобиографии 1988 года, озаглавленной: «Одна из самых известных фотографий в истории фотографии, сделанная после того, как я отобрал камеру у Билла Андерса». Борман был командиром миссии и отмечает, что это изображение «Почтовая служба использовала на марке, и несколько фотографий воспроизводились чаще». Фотография, воспроизведенная в автобиографии Фрэнка Бормана, не совпадает с фотографией Андерса; Помимо ориентации, рисунки облаков различаются. Позже Борман отказался от этой истории и согласился с тем, что черно-белый снимок был также сделан Андерсом, основываясь на доказательствах, представленных расшифровкой стенограммы и видео, созданным сотрудником Студии научной визуализации Центра космических полетов имени Годдарда НАСА Эрни Райтом.

Выпуск марки воспроизводит образы облаков, цветов и кратеров картины Андерса. Борман описывает Андерса как обладателя «степени магистра ядерной энергетики»; Таким образом, Андерс получил задание как «член научного экипажа . также выполняющий обязанности фотографа, которые были бы так важны для экипажа Аполлона, который действительно приземлился на Луну».

По случаю 50-летия миссии Аполлона 8 в 2018 году Андерс заявил: «Это действительно подорвало мои религиозные убеждения. Идея о том, что все вращается вокруг папы и наверху, — это большой суперкомпьютер, который задается вопросом, был ли Билли вчера хорошим мальчиком? Это не так». В этом нет никакого смысла. Я стал большим другом [ученого-атеиста] Ричарда Докинза ».

Геометрия

Полученное изображение было повернуто на 95 градусов по часовой стрелке, чтобы создать культовую опубликованную ориентацию восхода Земли, потому что исходное изображение не передавало ощущение восхода Земли над лунным пейзажем. На опубликованной фотографии Земля:

Полярная ориентация: с юга налево, с севера направо (Антарктида в 10 + 12 часов).
Экватор: центр, идущий на запад к верхнему правому углу.
Терминатор наступления сумерек пересекает африканский континент (светлая область слева — пустыня Намиб, Намибия; справа — Западная Сахара / Западная Африка)
Повернут по часовой стрелке примерно на 135 ° с нашей типичной точки зрения на север-юг-полюс.

Наследие

В жизни ‘ s 100 фотографий , которые изменили мир , пустыня фотограф Гален Роуэлл назвал Earthrise „наиболее влиятельной экологической фотографии когда — либо принимал“. Другой автор назвал его появление началом экологического движения. Спустя пятьдесят лет после того, как был сделан снимок, Уильям Андерс заметил: «Мы отправились исследовать Луну, а вместо этого открыли Землю».

В октябре 2018 года Рабочая группа по номенклатуре планетных систем (WGPSN) Международного астрономического союза назвала два кратера, которые видны на фотографии Андерса «Восход Земли», и 8 кратеров в направлении домой . Кратеры раньше обозначались только буквами.

Джони Митчелл поет в » Убежище дорог «: На станции техобслуживания на шоссе / В июне / Была фотография Земли / Снято с Луны / И вы не могли видеть город / На том мраморном боулинге мяч / Или лес, или шоссе / Или меня здесь меньше всего…

Печать

В 1969 году Почтовая служба США выпустила марку ( Scott № 1371), посвященную полету Аполлона-8 вокруг Луны. На марке была изображена деталь (в цвете) фотографии восхода Земли и слова «В начале Бог . », напоминающие чтение книги Бытия Аполлона 8 .

Моделирование 2013 года

В 2013 году в ознаменование 45-й годовщины полета Аполлона-8 НАСА выпустило видеоролик о том, как был сделан снимок. В этой компьютерной визуализации использовались данные космического корабля Lunar Reconnaissance Orbiter , который предоставил подробные изображения лунной поверхности, которые можно было сопоставить с изображениями, получаемыми каждые 20 секунд автоматической камерой на Аполлоне 8. В результате получилось видео, воссоздающее то, что было астронавты увидели бы (повернутый на 90 градусов по часовой стрелке, чтобы соответствовать перспективе, представленной на фотографии), синхронизировали с записью разговора экипажа, поскольку они стали первыми людьми, которые стали свидетелями восхода Земли. Видео содержало пояснительный текст, написанный и прочитанный Андреем Чайкиным . Чайкин пишет, что все фотографии восходящей Земли на четвертой орбите Аполлона-8 были сделаны Андерсом.

Возможные восходы Земли с поверхности Луны

Земля «поднялась», потому что космический корабль двигался над поверхностью Луны. Восход Земли, который можно было бы наблюдать с поверхности Луны, был бы совсем не похож на восход Луны на Земле. Поскольку Луна приливно связана с Землей, одна сторона Луны всегда обращена к Земле. Интерпретация этого факта привела бы к мысли, что положение Земли на лунном небе фиксировано и земных восходов быть не может; однако Луна слегка либрирует , из-за чего Земля рисует на небе фигуру Лиссажу . Эта фигура помещается внутри прямоугольника шириной 15 ° 48 ‘и высотой 13 ° 20’ (по угловым размерам), в то время как угловой диаметр Земли, если смотреть с Луны, составляет всего около 2 °. Это означает, что восходы Земли видны около края наблюдаемой Землей поверхности Луны (около 20% поверхности). Поскольку полный цикл либрации занимает около 27 дней, восходы Земли происходят очень медленно, и Земле требуется около 48 часов, чтобы очистить свой диаметр. В течение месячной лунной орбиты наблюдатель будет дополнительно свидетелем последовательности «земных фаз», во многом аналогичных лунным фазам, наблюдаемым с Земли. Именно этим объясняется полуосвещенный шар, пепельное сияние , видимое на фотографии.

Источник