НАБЛЮДАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ (ЧТО И КАК НАБЛЮДАТЬ НА НЕБЕ)
 
 
Высокая и низкая Луна
Meteoweb.ru — «Наблюдатель» 22-07-2007
Летом полная Луна над горизонтом ходит низко над горизонтом. Иногда ее трудно рассмотреть за деревьями и постройками.
Каждый человек знает, что фаза Луны меняется изо дня в день. Вот появился на вечернем небе в западной его части узкий серп Луны, который менее чем через неделю превратится ровно в половинку. Пройдет еще около недели, и на ночном небе засияет полная Луна. Еще спустя примерно семь дней от полной Луны снова останется лишь половина, после чего фаза продолжит убывать, и вот тонкий месяц Луны сияет уже на утреннем небе, встречая рассвет. Но, пожалуй, лишь человек наблюдательный может подметить, что высота Луны из месяца в месяц при разной фазе меняется. Так, длинными и холодными зимними ночами полная Луна поднимается высоко над горизонтом, в то время как короткими летними ночами подсвечивает небо с юга, проходя на столь малой высоте над горизонтом, что порой ее невозможно рассмотреть за высокими городскими постройками. Растущая Луна до первой четверти весной поднимается высоко-высоко над горизонтом, а вот осенью ходит низко. Со стареющей (убывающей) Луной все наоборот. В чем же причина этой разницы в высоте Луны над горизонтом в зависимости от фазы и месяца?
То, что Солнце зимой низко над горизонтом ходит, а летом высоко – это явление привычное для каждого из нас и объясняется тем, что дневное светило на фоне небесной сферы движется по большому кругу, называемому эклиптикой. Эклиптика наклонена к плоскости небесного экватора под углом 23,5°, следовательно, между точками летнего и зимнего солнцестояния склонение Солнца изменяется от +23,5° до –23,5°. По эти данным легко рассчитать полуденную высоту Солнца 21 июня (летнее солнцестояние) и 22 декабря (зимнее солнцестояние), используя формулу h = 90° – географическая широта места наблюдений + склонение Солнца. Для Москвы (широта +56°) получаем для 21 июня 57,5°, а для 22 декабря – всего 10,5°.
Что касается Луны, то она, как и другие планеты Солнечной системы перемещается на фоне зодиакальных созвездий, т.е., грубо говоря, вдоль эклиптики. Но если бы Луна следовала точно по эклиптике, то каждое новолуние мы могли бы наблюдать солнечные затмения, а каждое полнолуние Луна попадала бы в земную тень, и мы бы видели лунное затмение. Однако в действительности Луна отклоняется от эклиптики то в северную, то в южную сторону на 5°, или примерно на десять своих угловых диаметров. При этом Луна пересекает эклиптику лишь в двух точках. И та точка, после прохождения которой Луна поднимается над эклиптикой называется восходящим узлом, а противоположная точка – нисходящим. Понятно, что максимального отклонения к северу или к югу Луна достигает в 90° от каждого узла. Легко догадаться, что если восходящий узел лунной орбиты совпадает с точкой весеннего равноденствия, то максимального северного удаления от эклиптики Луна достигнет над самой северной точкой эклиптики. Тогда максимальная высота Луны будет равна h = 90° – географическая широта места наблюдений + 23,5° + 5°. Для Москвы получаем 62,5°. В этом случае нисходящий узел лунной орбиты совпадает с точкой осеннего равноденствия, следовательно, Луна отклонится на максимальный угол к югу от самого южного участка эклиптики, т.е. этой будет совсем низкая Луна: h = 90° – географическая широта места наблюдений – 23,5° – 5°. = 5,5° для широты Москвы. Но узлы лунной орбиты не неподвижны, а перемещаются по эклиптике навстречу Луне (т.е. с востока на запад), совершая полный оборот за 18,61 лет. Стоит отметить, что последний период самой высокой и самой низкой Луны пришелся на 2005-2006 гг. Следующий наступит почти через 19 лет. А спустя 9,3 года восходящий узел лунной орбиты поменяется местами с нисходящим, т.е. последний совпадет с точкой весеннего равноденствия. В такой ситуации Луна перемещаясь по самым северным зодиакальным созвездиям (Телец и Близнецы) «не доберет» до максимально возможной высоты 10 градусов, т.к. окажется в 5° южнее эклиптики. А вот при прохождении вблизи самого южного участка эклиптики (созвездия Змееносца и Стрельца) Луна покажется не такой низкой, как в прошедшие два года. Ее высота окажется на 10 градусов выше (на 5° севернее эклиптики). Стоит заметить, что подвижность узлов орбиты Луны дарит нам серии очень красивых покрытий разных звезд. Так, в эти годы продолжается серия покрытий звезд Плеяд – ярчайшего рассеянного звездного скопления.
Мы рассмотрели экстремальные положения Луны относительно эклиптики и, следовательно, горизонта. Теперь ответим на вопрос: почему каждый год летние полнолуния такие низкие, а зимние – высокие, весенняя первая четверть высоко ходит, а последняя – низко и т.д. Как известно, первая четверть наступает тогда, когда Луна на небе удаляется от Солнца на угол в 90° к востоку, полнолуние происходит при удалении в 180° (противостояние), а последняя четверть – при удалении на 270°. Отсюда легко догадаться, почему в летние полнолуния Луна ходит так низко, ведь Солнце перемещается по созвездиям Тельца, Близнецов, Рака и Льва, следовательно, полная Луна, отстоящая от Солнца на угол в 180° будет сиять на фоне звезд таких южных созвездий, как Скорпион, Змееносец, Стрелец и Козерог, которые поднимаются в средних широтах на небольшую высоту. А вот зимой Солнце проходит по этим южным созвездиям, поэтому и полная Луна высоко сияет на фоне Тельца, Близнецов и Рака. Аналогично и с первой/последней четвертями. Известно, что чем старше Луна (чем ближе до новолуния), тем позже она восходит. Летом, когда эклиптика наклонена к горизонту под малым углом, в последующие после полнолуния дни убывающая Луна восходит каждый вечер всего на 10-15 минут позже. А вот зимой, когда эклиптика имеет большой наклон к горизонту, после полнолуния Луна восходит с каждым днем примерно на 1,5 часа позже. Поэтому лето и первая половина осени – это идеальное время для наблюдений стареющей Луны, а вторая половина зимы и весна – для наблюдений молодой Луны. Например, ранней весной Луна в первой четверти заходит за горизонт лишь во второй половине ночи, а осенними вечерами в этой же фазе Луна закатывается за горизонт часа за 2 до полуночи.
Начинающие любители астрономии могут попробовать пронаблюдать за перемещением узлов лунной орбиты из простых наблюдений. Вам не понадобится ни телескоп, ни даже бинокль. При помощи предлагаемой карты пояса Зодиака каждый ясный вечер отмечайте положение Луны относительно звезд на карте. Сделав ряд наблюдений в течение нескольких месяцев, вы сможете заметить, что каждый последующий месяц Луна будет проходить на фоне звездного неба по отличенному от предыдущего пути. Неплохая иллюстрация ответа на вопрос: почему на картах звездного неба не наносят положения Луны, не так ли?
Пояс Зодиака. Нажмите для увеличения.
Источник
Высота луны над горизонтом земли
Лунный путь, наоборот, перемещается на фоне звезд достаточно быстро. Лунные узлы за один месяц смещаются на 1 o ,5 и делают полный оборот за 18 лет и 7 месяцев. Изображать лунный путь на звездной карте просто нецелесообразно.
Угловая скорость вращения небесной сферы, вызванная вращением Земли, больше угловой скорости движения Луны по орбите вокруг Земли.
Сближения Луны с планетами происходят из-за того, что лунный путь, как и видимые пути планет, располагается вблизи эклиптики.
Во время новолуния Луна бывает ближе к Солнцу, чем Земля, приблизительно на величину радиуса своей орбиты. Во время полнолуния, наоборот, дальше от Солнца, чем Земля. Во время первой и последней четвертей Земля и Луна находятся на одинаковом расстоянии от Солнца.
Во время первой четверти Луны Земля оказывается ведущим космическим телом в системе Земля-Луна при движении системы вокруг Солнца, Во время последней четверти ведущим телом оказывается Луна.
В новолуние скорость Луны вокруг Солнца будет минимальной, в полнолуние — максимальной.
По эллиптической орбите вокруг Солнца движется центр масс системы Земля-Луна. Центр Земли будет находиться то ближе, то дальше от Солнца, чем центр масс.
В полнолуние Земля ближе к Солнцу, а в новолуние дальше от Солнца, чем в то время, когда Луна находится в первой и последней четвертях.
Центр масс системы Земля-Луна находится на среднем расстоянии от центра Земли в 4670 км. то есть он расположен в недрах Земли, ближе к поверхности, чем к центру.
Воздействие Луны вместе с Солнцем на избыток массы в экваториальном поясе Земли приводит к прецессионному движению оси вращения Земли вокруг оси эклиптики с периодом в 26000 лет.
Луна вызывает приливы в воздушной оболочке Земли, в открытых водных пространствах и даже в земной коре.
Необходимо использовать III закон Кеплера. Падение Луны на Землю будет происходить по эллиптической орбите, большая полуось которой по сравнению с существующей будет в 2 раза меньше. Время падения — 4,9 суток.
Луна вращается вокруг своей оси с периодом, равным периоду обращения Луны вокруг Земли (27 d ,3). Следствием этого является то, что Луна постоянно обращена к Земле одной и той же стороной.
С Земли можно было бы наблюдать всю поверхность Луны.
Максимальная высота Луны (в верхней кульминации) в каждом месте Земли на 5 o 09′ больше максимальной высоты Солнца. Минимальная высота Луны в верхней кульминации будет меньше, чем у Солнца, на 5 o 09′.
В начале весны Солнце находится вблизи точки весеннего равноденствия, а «молодая» Луна около того места эклиптики, где Солнце бывает летом. Вечером Луна окажется близ меридиана на большой угловой высоте .
В сентябре Солнце находится вблизи точки осеннего равноденствия, а «старая» Луна будет около того места эклиптики, где Солнце бывает летом. Во время восхода Солнца Луна в последней четверти окажется близ меридиана. Ее угловая высота будет равна: .
Максимальную высоту в верхней кульминации полная Луна имеет зимой, а минимальную — летом.
Нет, так как лунные сутки (синодический период) длиннее солнечных.
Из-за того, что склонение Луны может быть больше склонения Солнца (на 5 o 09′) «лунный день» будет в этом случае больше солнечного дня.
В случае полнолуния 22 декабря в северном полушарии Луна дольше всего останется над горизонтом.
Полная Луна зимой в Арктике.
В июне в областях Земли, близких к северному полюсу. В декабре в областях Земли, близких к южному полюсу.
Во время сентябрьского полнолуния склонение Луны быстро увеличивается и поэтому растет время ее видимости над горизонтом, что почти компенсирует то запаздывание Луны, которое вызывается ее прямым движением к востоку.
Обратная картина наблюдается в марте, когда склонение полной Луны быстро убывает. Луна восходит каждый день позже на 1 час 40 минут. Синодический месяц Луны (29 d ,5) меньше продолжительности календарных месяцев в 30 d и 31 d , в течение каждого из которых обязательно произойдет одно или два полнолуния.
Месяцем без полнолуния может быть только февраль. Такой случай достаточно редкий. Последний раз месяцем без полнолуния был февраль 1868 года, а ближайшим будет -февраль 1999 года.
Причина в чисто физиологической особенности человеческого зрения — иррадиации, благодаря которой яркий объект кажется несколько крупнее, чем темный объект такого же углового размера.
Причина этого, как и в предыдущей задаче,- иррадиация.
Пепельный свет Луны — это отраженный от Земли свет Солнца на темную поверхность спутника.
Пепельный свет Венеры — слабое свечение неосвещенной стороны планеты в фазе между соединениями и первой четвертью. Возможно, что физическая природа этого свечения такая же, как и у свечения земной атмосферы.
Можно, в тропических странах.
Терминатор располагается вблизи западного края Луны сразу после новолуния, вблизи восточного края — перед новолунием, а вблизи северного или южного краев лимба — во время обычного полнолуния, когда фазовый угол может достигать 10 0 . Совпадение лимба с терминатором происходит только во время лунного затмения.
Фазы Земли и фазы Луны противоположны. Соответствия:
первая четверть — последняя четверть,
последняя четверть — первая четверть.
В новолуние.
Это происходит в полнолуние в декабре-январе, когда Луна имеет наибольшую угловую высоту в верхней кульминации.
На обратной стороне Луны почти нет морей, покрытых, как известно, более темным веществом, чем горные районы. Поэтому в предполагаемом гипотетическом случае Луна освещала бы Землю лучше.
Основная причина — наличие теней, отбрасываемых неровностями лунной поверхности при косом освещении Солнцем.
Высота приливов достигает наибольших значений в новолуние и полнолуние, когда суммируется воздействие Солнца и Луны. Наименьшая высота — когда Луна находится в первой и последней четвертях.
В зените Земля будет видна для наблюдателя, находящегося в центре видимого полушария Луны, а в надире — для наблюдателя, находящегося в центре невидимого полушария.
За сидерический месяц Земля проходит по всем зодиакальным созвездиям.
Земной наблюдатель в течение определенного времени может увидеть около 18% обратной стороны Луны. Причина заключается в лунных либрациях — «покачиваниях» Луны относительно земного наблюдателя. Либрации возникают вследствие эллиптичности лунной орбиты, наклонения оси вращения Луны к плоскости ее орбиты и близости Луны к Земле.
Все 100%.
С видимой стороны Луны в течение 24 часов можно увидеть всю поверхность Земли.
Во время новолуния. Луна бывает видна только во время солнечного затмения в виде черного диска. Во время новоземелия контур Земли очерчивается подсвеченной Солнцем земной атмосферой.
Дальность горизонта на Луне примерно в 2 раза меньше, чем на Земле. Это легко оценить из формулы дальности горизонта , где R — радиус космического тела; H — высота точки наблюдения.
Для наблюдателя в центре видимого полушария Луны Земля постоянно видна на небе; наблюдатель противоположного полушария Землю не видит совсем. Для наблюдателя, находящегося на краю видимого диска, Земля восходит и заходит вследствие либрации Луны. Время восхода и захода до трех суток.
Моря — это равнины, покрытые веществом с меньшей отражательной способностью, чем у более светлых гор. Талласоиды (в переводе «мореподрбные») — равнины на обратной стороне Луны, покрытые, как к горные районы, более светлым веществом.
Лунные моря представляют собой углубления, заполненные застывшей лавой. Моря, вероятно, возникли в результате падения на Луну тел с поперечником не более 200 км при скорости удара о лунную поверхность порядка 8 км/с. Эти процессы происходили в самый ранний период лунной истории (от 4,25 до 3,85 млрд лет назад).
На поверхности Луны имеется большое количество малых участков (точек), остывание которых во время затмения Солнца происходит медленнее, по стравнению с окружающей местностью. Большинство горячих точек отождествляется с малыми кратерами, которые в полнолуние выглядят очень яркими.
Рыхлый слой толщиной в среднем 10 м образовался на поверхности Луны в результате бомбардировки ее метеоритами. Способствует образованию такого слоя и большой суточный перепад температур.
Рассматривая условия равновесия песчинки на склоне, получим, что угол склона горки реголита зависит только от коэффициента трения () и не зависит от ускорения свободного падения. Отсюда следует, что трение между частичками реголита больше, чем у земного песка.
Из второго закона Ньютона вытекает, что предельное возможное ускорение совка, при котором грунт еще остается в нем, на Луне будет в 6 раз меньше, чем на Земле при одинаковых коэффициентах трения грунта о совок. Значит, при эксперименте с совком определяющий фактор — меньшее (в 6 раз) ускорение свободного падения на Луне.
На поверхности Луны наблюдаются локальные кратковременные посветления, потемнения, вспышки, изменения цвета, помутнения, ослабления блеска звезд перед покрытием их Луной. Реальность процессов дегазации подтверждена инструментальными методами.
Средняя плотность Луны близка к плотности горных пород. Это свидетельствует о том, что у Луны, в отличие от Земли, нет плотного ядра.
Температура поверхности Луны будет зависеть от высоты Солнца над горизонтом. В полнолуние, для наблюдателя в центре видимого диска Луны Солнце стоит в зените и температура поверхности наибольшая — больше 100 o C, на краях, где Солнце около горизонта, мороз, температура ниже -50 o C. По аналогии можно оценить температуру поверхности по диску Луны и для других лунных фаз.
Температура поверхности Титана около 70-120 К, что намного ниже температуры лунной поверхности. При такой низкой температуре обладают тепловыми скоростями, достаточными для быстрого улетучивания в космическое пространство, только самые легкие газы — водород и гелий. Атмосфера Титана состоит из более тяжелых, чем водород и гелий, газов. Луна же не смогла удержать около себя атмосферу из любых газов.
В плотной земной атмосфере средняя длина пробега молекул очень мала и траектории молекул являются прямыми линиями. В чрезвычайно разреженной лунной атмосфере средняя длина пробега молекул в 10-100 раз превышает радиус Луны. Атомы и молекулы движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится Луна.
На Луне нет кислорода в газообразном состоянии. Но основные минералы на Луне содержат значительное количество кислорода в различных соединениях: пироксен 44%, плагиоглаз 46%, ильменит 32%. Определенным технологическим процессом этот кислород может быть частично выделен.
Большое количество изотопа гелия 2He 3 образовалось на Луне благодаря бомбардировке ее поверхности солнечными космическими лучами. Земля же защищена от облучения плотной атмосферой.
По наблюдениям во время полных лунных затмений показано, что Луна не имеет естественных спутников, диаметр которых больше 30 метров.
У Луны невозможно длительное существование спутников. Земля своим гравитационным полем возмущает высокоорбитальные спутники, а низкие орбиты неустойчивы из-за наличия масконов. Они вызывают постепенное опускание периселения (низшей точки окололунной орбиты).
Метеоклуб
Мы рассмотрели экстремальные положения Луны относительно эклиптики и, следовательно, горизонта. Теперь ответим на вопрос: почему каждый год летние полнолуния такие низкие, а зимние – высокие, весенняя первая четверть высоко ходит, а последняя – низко и т.д. Как известно, первая четверть наступает тогда, когда Луна на небе удаляется от Солнца на угол в 90° к востоку, полнолуние происходит при удалении в 180° (противостояние), а последняя четверть – при удалении на 270°. Отсюда легко догадаться, почему в летние полнолуния Луна ходит так низко, ведь Солнце перемещается по созвездиям Тельца, Близнецов, Рака и Льва, следовательно, полная Луна, отстоящая от Солнца на угол в 180° будет сиять на фоне звезд таких южных созвездий, как Скорпион, Змееносец, Стрелец и Козерог, которые поднимаются в средних широтах на небольшую высоту. А вот зимой Солнце проходит по этим южным созвездиям, поэтому и полная Луна высоко сияет на фоне Тельца, Близнецов и Рака. Аналогично и с первой/последней четвертями. Известно, что чем старше Луна (чем ближе до новолуния), тем позже она восходит. Летом, когда эклиптика наклонена к горизонту под малым углом, в последующие после полнолуния дни убывающая Луна восходит каждый вечер всего на 10-15 минут позже. А вот зимой, когда эклиптика имеет большой наклон к горизонту, после полнолуния Луна восходит с каждым днем примерно на 1,5 часа позже. Поэтому лето и первая половина осени – это идеальное время для наблюдений стареющей Луны, а вторая половина зимы и весна – для наблюдений молодой Луны. Например, ранней весной Луна в первой четверти заходит за горизонт лишь во второй половине ночи, а осенними вечерами в этой же фазе Луна закатывается за горизонт часа за 2 до полуночи.
.
, где R — радиус космического тела; H — высота точки наблюдения.
) и не зависит от ускорения свободного падения. Отсюда следует, что трение между частичками реголита больше, чем у земного песка.