Місяць як небесне тіло.

1. 1.1. Загальна характеристика
2. 1.2. Місячна орбіта
3. 1.3. місячні фази
4. 1.4. Рух по небесній сфері.
5. 1.6. коротке резюме

Дана глава містить мінімум відомостей про Місяць як про небесне тіло, необхідних для розуміння подальшого матеріалу. Читачі, знайомі з основами астрономії, можуть її пропустити. Решті ж настійно рекомендується не тільки прочитати, але й спробувати розібратися в суті викладеного. Якщо це здасться нудним або важким, то можна з першого разу глибоко не вникати, але в міру опрацювання інших розділів періодично звертатися до даної глави, як до довідника. Як мінімум, прочитайте хоча б коротке резюме .

УВАГА!
Повну інформацію про параметри Місяця см. За допомогою сервісу місячний Фактор .

1.1. Загальна характеристика

Місяць - досить велике небесне тіло в ряду планет і супутників Сонячної системи. Її середній радіус дорівнює 1737,1 км, що становить приблизно 27,3% земного радіуса. Для наочності на рис.1.1 Місяць показана в порівнянні з Меркурієм, Венерою, Землею і Марсом, а також найбільшими супутниками планет-гігантів Юпітера і Сатурна.

Рис.1.1 Порівняльні розміри Місяця та інших тіл сонячної системи

Добре видно, що за величиною вона лише трохи поступається найменшою з планет - Меркурія, а також найбільшим супутникам, «материнські» планети яких приблизно на порядок більша за Землю, тобто розмір Місяця по відношенню до своєї «материнської» планеті для сонячної системи аномально високий. Середня щільність Місяця дорівнює 3,346 г / см3, що на 70-80% вище, ніж у інших найбільших супутників (виняток становить тільки Іо з щільністю 3,528 г / см3), і наближається до щільності Марса (3,933 г / см3).

Наслідком щодо великого розміру і щільності Місяця є її відчутне гравітаційний вплив на Землю, що виявляється, перш за все, у вигляді припливів і відливів. Крім того, Земля і Місяць утворюють єдину систему мас, що обертається навколо загального центру, зміщеного відносно центру Землі на 4750 км. В результаті Земля рухається по орбіті навколо сонця не строго рівномірно, а здійснюючи коливальні рухи.

Період обертання Місяця навколо своєї осі дорівнює періоду її обертання навколо Землі, в зв'язку з чим Місяць постійно обернений до Землі однією стороною. Причиною цього є гальмуючий ефект приливних хвиль в корі Місяця, що викликаються потужним гравітаційним полем Землі. Таким же властивістю володіють і інші зазначені на рис.1 супутники.

Відомий кутовий діаметр Місяця (29'24 "- 33'40") дуже близький до кутового діаметру Сонця (31'29 "- 32'31"). Наслідком цього є можливість виникнення такого унікального оптичного явища, як повне затемнення Сонця, при якому сонячний диск майже один в один перекривається місячним, залишаючи видимою сонячну корону.

1.2. Місячна орбіта

На рис.1.2 приведена схема руху Місяця разом із Землею, якщо дивитися з боку північного полюса. Зверніть увагу - всі на цій схемі обертається в одну сторону: Місяць навколо своєї осі, Місяць навколо Землі, Земля навколо своєї осі і Земля навколо Сонця.

Місяць робить повний оборот по орбіті навколо Землі за 27,32166 земних діб (27 день 7 годин 43 хвилини 12 секунд). Цей період називається сидерическим місячним місяцем (від лат. Sideris - зоряний), оскільки спочатку вимірювався по зміні положення Місяця щодо зірок.

У більшості джерел фігурує одна й та ж формулювання сидерического місяці, як періоду, після закінчення якого «Місяць повертається в ту ж точку зоряного неба». Таке трактування невірна, тому що через постійне зміщення щодо небесного екватора, обумовленого нахилом орбіт Землі і Місяця і прецессией їх осей (див. наступні параграфи) Місяць в ту ж точку після повного обороту потрапити не може. Тому правильно говорити не про вовзращеніі до тієї ж точки щодо зірок, а про повернення до того ж небесному меридіану, від якого починався відлік.

Орбіта Місяця має форму еліпса, в одному з фокусів якого знаходиться Земля. З цієї причини відстань від Місяця до Землі постійно і в перигеї (найнижчої точки орбіти) дорівнює 363 104 км, а в апогеї (найвищій точці орбіти) - 405 696 км. Ці цифри є середніми, їх поточні значення змінюються з періодом близько 207 днів за досить складним залежностям. Природа даних коливань визначається безліччю різних факторів і до кінця не вивчена, тому ми її тут розглядати не будемо. Відзначимо також, що внаслідок мінливості відстані до Місяця її видимий кутовий діаметр змінюється приблизно на ± 6,7% від середнього значення. Це явище називається либрацией.

Точки перигею і апогею знаходяться на одній лінії з центром Землі, яка називається лінією апсид (апсида в перекладі з грецького - дуга). Ця лінія збігається з великою віссю еліпса. Вона теж повільно обертається в ту ж сторону (див. Ріс.1.2б), що і інші компоненти даної схеми, роблячи повний оборот за 8,85 років.

Період між проходженнями Місяцем перигею називається аномалістіческій місяцем. Він триває 27 діб 13 годин 18 хвилин і 33 секунди, що трохи перевищує тривалість сидерического місяці через постійне «тікання» перигею від Місяця внаслідок згаданого обертання лини апсид.

Рис.1.2 Вид і параметри місячної орбіти

Площина місячної орбіти розташована під невеликим кутом по відношенню до площини земної орбіти, яка називається також площиною екліптики (див. Рис. 1.2В). Цей кут називається нахилом орбіти і перебуває в діапазоні (періодично змінюється) від 4 ° 59 'до 5 ° 19'. Точка перетину місячної орбіти з площиною екліптики при висхідному русі Місяця називається висхідним вузлом (позначається Ω). Цей вузол переміщається в напрямку, протилежному всім іншим описаним обертанням, здійснюючи повний оборот за 18,6 років. Причиною цього переміщення є прецесія місячної орбіти, тобто зміна напрямку осі обертання, при якому вона описує конус (як, наприклад, у дзиги або впала монети). Оскільки цей вузол переміщається назустріч руху Місяця, то повторне проходження Місяцем висхідного вузла відбувається швидше, ніж вона робить повний оберт навколо Землі. Цей інтервал отримав назву Драконічеський місяці. Він трохи коротше сидерического і дорівнює 27,2 діб.

Крім згаданих сидерического, аномалістіческій і Драконічеський місяців є ще тропічний, який визначається, як період проходження Місяцем однієї і тієї ж довготи в системі екліптичних координат, наприклад, довготи точки весняного рівнодення. Його величина всього на кілька секунд менше тривалості сидерического місяці через вплив прецесії земної осі. Іноді ці поняття і їх величини плутають, але для цілей нашого дослідження ця різниця непринципова.

Вісь обертання самої Місяця відхилена від вертикалі на 1,5424 °, і, відповідно, має нахил по відношенню до площини власної орбіти. У зв'язку з цим у міру обертання навколо Землі Місяць трохи повертається до земного спостерігача різними боками, дозволяючи заглянути на невеликий ободок своєї зворотної сторони. Т.ч., незважаючи на те, що Місяць звернена до нас постійно однією стороною, для спостереження є трохи більше 50% її площі.

Як видно, Місяць рухається навколо Землі по досить непростий траєкторії з великим числом параметрів, в т.ч. змінних. Повний і точний математичний опис цього руху є дуже складним завданням.

1.3. місячні фази

Ми бачимо тільки ту частину Місяця, яка звернена до нас і при цьому освітлена сонцем. Очевидно, що вона визначається не тільки положенням Місяця відносно Землі при її русі по орбіті, але і положенням системи Земля - ​​Місяць щодо Сонця. Форма і орієнтація видимої нам в конкретний момент освітленої частини Місяця, для якої ми застосовуємо загальновідомі назви типу «повний місяць», «молодик», «стара місяць», «місячна чверть» тощо., На мові астрономів і астрологів іменується її фазою . У зв'язку зі зміною взаємного положення Місяця, Землі і Сонця фази нашого нічного світила послідовно змінюють один одного і цей процес безперервно повторюється з періодом, званим синодичним місячним місяцем. Даний механізм показаний рис.1.3.

Рис.1.3. Механізм формування місячних фаз

Орбітальний місячний місяць прийнято визначати як період від молодика до молодика. Власне, сам термін походить від грецького синодос, що означає «з'єднання», оскільки в новолуненіе Місяць хіба що зливається з Сонцем. Орбітальний місяць на пару з невеликим доби довше сидеричному місяці, про який ми говорили вище. Це пояснюється тим, що за час повного оберту Місяця по своїй орбіті Земля проходить деяку відстань по своїй орбіті, внаслідок чого Сонце зміщується по екліптиці, «тікаючи» від Місяця, і Місяці потрібно зробити трохи більше повного обороту, щоб його «наздогнати» (див . рис.1.4).

Рис.1.4. Орбітальний місяць

Внаслідок впливу поєднання безлічі чинників тривалість синодичний місяці непостійна. Його середнє значення дорівнює 29,530588 діб (29 діб 12 годин 44 хвилини і 2,8 секунди), а відхилення від середнього значення досягає приблизно ± 13 годин. Саме синодичний місяць є основною одиницею більшості місячних календарів, тому що він, на відміну від інших місячних періодів, відміряється шляхом спостереження за фазами місяця неозброєним оком. Але про це ми поговоримо в наступному розділі, а поки продовжимо розбір місячної небесної механіки.

1.4. Рух по небесній сфері.

Перш, ніж говорити про рух Місяця по небесній сфері, зупинимося на самій цій сфері. Коли ми дивимося на небо і бачимо переміщення світил, нам здається, ніби вони обертаються навколо нас. Такої точки зору, тобто геоцентрической, люди дотримувалися з давніх часів, до появи в середні століття геліоцентричної системи Коперника. І тепер кожен знає, що світила рухаються по небу тому, що обертається Земля. Однак для цілей небесної картографії зручніше дотримуватися старої, ненауковою схеми з нерухомим спостерігачем в центрі обертової небесної сфери. На рис.1.5 показаний один з таких варіантів.

Рис.1.5. Геометрія небесної сфери і механіка видимого руху світил

Небесна сфера поділена на дві півсфери горизонтом спостерігача, внаслідок чого для спостереження доступна тільки верхня півсфера. На горизонті є сторони світу - північ, південь, схід і захід, що відповідають реальним. Небесна сфера має найвищу точку - зеніт, протилежну їй - надир, а також вісь світу, навколо якої вона обертається за годинниковою стрілкою і яка збігається з віссю обертання Землі. Точки небесної сфери, через які проходить вісь світу, іменуються полюсами світу - північним і південним. Кут між віссю світу і горизонтом дорівнює широті місцевості, на якій знаходиться земний спостерігач - в нашому прикладі це приблизно 50-60 °, що відповідає середній смузі Росії.

Зірки жорстко «закріплені» на небесній сфері і обертаються разом з нею по видимим орбітах, паралелльно один одному і небесного екватора, площина якого збігається з площиною земного екватора. На відміну від зірок, Cолнце не прив'язане жорстко до небесної сфери. Його проекція на зірки внаслідок обертання Землі по орбіті повільно рухається по траєкторії, званої екліптикою. Її площину збігається з площиною орбіти Землі і внаслідок нахилу земної осі утворює з площиною небесного екватора кут близько 23,5 ° Через це кута висота сонця в найвищій точці над горизонтом змінюється протягом року. Також змінюється і час сходу і заходу нашого світила. Саме тому взимку холодно і дні коротше, хоча в цей час Земля на орбіті розташована до Сонця ближче, ніж влітку (парадокс!).

Через рух по екліптиці сонце постійно зміщується по відношенню до зірок на схід, тобто відстає від них приблизно на 1 ° (приблизно на два своїх кутових діаметра) на добу. Добове зміщення щодо небесного екватора дещо менше, особливо поблизу точок сонцестояння, тому протягом дня сонце рухається майже паралельно зірок. Карта розташування екліптики на зоряному небі приведена на рис.1.6.

Рис.1.6. Екліптика на карті зоряного неба
(В.П.Чеховіч. Що і як спостерігати на небі. М., Наука, 1984, рис.29)

На даній карті пряма лінія - це лінія небесного екватора, а лінія, схожа на синусоїду, це і є лінія екліптики. Точки перетину екліптики з екватором є точки рівнодення, а точки екстремумів є точки сонцестояння. Зверніть увагу - Сонце рухається по екліптиці із заходу на схід, тобто справа наліво, на відміну від звичних синусоид на графіках процесів! Також треба мати на увазі, що карта екліптики лише показує траєкторію, яку прокреслює на тлі зірок Сонце за один оберт Землі, але не дає інформації про те, в який саме її точці в конкретний момент часу воно знаходиться, оскільки воно рухається по екліптиці нерівномірно, а Земля здійснює повний оборот не за ціле число днів. Для визначення точного положення треба користуватися ефемеридами - таблицями координат і параметрів небесних об'єктів, які розраховуються і видаються різними науковими організаціями та ентузіастами (див., Наприклад, астрономічний щорічник РАН). Крім того, положення може бути розраховано за допомогою спеціальних комп'ютерних програм.

Рухаючись по екліптиці, Сонце потрапляє в сузір'я, які називають зодіакальними. Саме положення Сонця в цих сузір'ях є головною основою для розрахунків у всіляких гороскопах. Однак слід зауважити, що загальноприйняті дати проходження Сонця по зодіакальним сузір'ям були актуальні пару-трійку тисяч років тому, коли зароджувалися астрономія і астрологія. На даний момент, внаслідок переміщення сонця щодозірок лінія екліптики змістилася по Зодіаку в сторону відставання приблизно на один знак. При цьому разом з екватором вона змістилася ще й до зеніту, в результаті чого в ряді зодіакальних сузір'їв з'явилося тринадцятий - Змієносець. Як це відбилося на астрології, ми розглянемо в іншій публікації. Зараз же нам треба подивитися, як рухається по небесній сфері Місяць. Звернемося до схеми рис.1.7.

Ріс.1.7. До руху Місяця по небесній сфері

Для спрощення виключимо зі схеми горизонт і прив'яжемо координати Місяця до екліптики. В такому випадку рух Місяця по небесній сфері буде складатися з руху екліптики і руху Місяця відносно екліптики. Максимально відхилення Місяця від екліптики при цьому дорівнюватиме нахиленню місячної орбіти, тобто приблизно 5 °, а в місячних вузлах траєкторія буде з екліптикою перетинатися. При цьому треба враховувати, що вузли місячної орбіти зміщуються назустріч руху Місяця, тобто на захід, приблизно на 1,5 ° за один оборот, і траєкторія Місяця буде весь час деформуватися, завершуючи повний цикл руху вузлів за 18,6 років (див. вище), але при цьому весь час залишаючись в «трубці» навколо екліптики шириною ± 5 °. Крім того, при цьому буде змінюватися амплітуда коливань траєкторії щодо екватора від 28,5 ° до 18,5 °, оскільки кут нахилу місячної орбіти до площини екліптики буде підсумовуватися з кутом нахилу останньої до екватора з різними знаками і коефіцієнтами.

Для прогнозування координат Місяця на потрібну дату потрібно ще більш складний і незручний розрахунок, ніж для Сонця. Це пов'язано з тим, що на рух Місяця впливає виключно велике число змінних параметрів. Існує кілька математичних моделей руху місяця по небесній сфері і так само, як для Сонця, видаються щорічники ефемерид.

Для прикладу на рис.1.8 показано кілька траєкторій руху Місяця по небесній сфері, побудованих за таблицями ефемерид, взятих на сайті NASA . Зверніть увагу - Місяць, як і Сонце, рухається по карті із заходу на схід, тобто справа наліво, на відміну від звичних синусоид на графіках процесів! Крім того, як і у випадку з Сонцем, дані траєкторії не дають точної інформації про те, в якій точці знаходиться Місяць в конкретний момент часу. І ще треба мати на увазі, що Сонце проходить свій шлях по екліптиці за один оберт Землі, тобто приблизно за один календарний рік, а Місяць проходить кожну свою траєкторію вздовж екліптики всього за один місячний сидеричний місяць. Іншими словами, всі ці картинки - це не реальне спільне рух Сонця і Місяця, а лише зіркові маршрути, за якими їм наказано рухатися.

Рис.1.8. Траєкторії руху Місяця на карті зоряного неба

У своєму добовому русі Місяць відстає від зірок ще більше, ніж Сонце - приблизно на 13 ° на добу, що дорівнює приблизно 26 (двадцяти шести!) Видимим місячним діаметрами. Це помітно на око. За добу Місяць також істотно (в максимумі до 5-6 °, тобто до 10-12 діаметрів) зміщується і щодо небесного екватора. Внаслідок цього спіральний характер у місячних траєкторій набагато помітніший, ніж у сонячних.

Примітка. Всі наведені вищє графіки руху Сонця и Місяця справедліві для спостерігача, что находится в точці, яка відповідає центром Землі. Для спостерігача, что находится на поверхні земної Кулі, з'являється додаткова складових Зсув, обумовлена параллаксом, тобто зміною положення Сонця и Місяця относительно нескінченно віддаленої сфери за рахунок Зміни положення спостерігача. У нашому випадка положення спостерігача змінюється як при зміні широти місцевості, так и через Обертаном Землі. Внаслідок параллакса відхилення видимого положення Місяця (від розрахованого для центру Землі) може досягати 2-х градусів, тобто до 4-х видимих ​​місячних діаметрів. Це має велике значення, особливо стосовно сонячним і місячним затемненням.

Про сонячні і місячні затемнення і їх природу повинні знати всі. Тут лише додамо, що сонячне затемнення відбувається строго в момент молодика, при цьому для повного сонячного затемнення Місяць повинна знаходитися в площині екліптики, тобто в одному зі своїх вузлів, причому для конкретної місцевості ще й з урахуванням параллакса, про який ми щойно говорили вище, а видимий кутовий діаметр Місяця повинен бути більше або дорівнює кутовому діаметру Сонця. Поєднання таких параметрів буває не часто, тому повне сонячне затемнення для конретно місцевості - надзвичайно рідкісне явище. Приватні затемнення, коли Місяць не закриває сонячний диск повністю, трапляються частіше, але все одно не щороку.

Місячні затемнення, на противагу сонячним, можна спостерігати тільки в моменти, близькі до молодика, але оскільки тіньовий конус від Землі, в який потрапляє Місяць, має в 2,5 рази більший тілесний кут, ніж видимий кутовий діаметр Місяця, спостерігати повне затемнення можна практично з будь-якої точки нічний боку Землі і вони набагато триваліші. З цієї причини місячні затемнення в конкретній місцевості відбуваються частіше сонячних. Слід зазначити, що під час місячного затемнення Місяць повністю не зникає, що пояснюється її підсвічуванням сонячними променями, які огинають Землю за рахунок ефекту заломлення в атмосфері.

Місячні і сонячні затемнення, безумовно, значущі природні явища, неординарно сприймаються навіть тваринами, не кажучи вже про людей. Але вони трапляються вкрай рідко і говорити про будь-яке систематичному їх вплив на живу і неживу природу не доводиться. З цієї причини далі ми їх розглядати не будемо.

1.6. коротке резюме

Підводячи підсумок, підсумуємо:

1. Місяць є аномально великим супутником і може надавати досить відчутний гравітаційний вплив.

2. Відомий кутовий діаметр Місяця ледь змінюються і може збігатися з видимим кутовим діаметром Сонця.

3. Місяць постійно обернений до Землі однією стороною.

4. Параметри місячної орбіти циклічно змінюються з різними періодами.

5. Траєкторії руху Місяця щодо зірок розташовуються поблизу екліптики і з кожним оборотом видозмінюються, повторюючись через 18,6 років.

6. В залежності від вибору параметра для відліку виділяються кілька типів місячних місяців:

• сидерический (по проходженню небесного меридіана);
• аномалістіческій (по проходженню перигею);
• драконічний (по проходженню висхідного вузла);
• тропічний (по проходженню довготи екліптики);
• синодичний (з повторення місячної фази).

* * *

поділитися посиланням

Передрук без узгодження з автором заборонена.
При цитуванні обов'язкове зазначення автора, назви і активного посилання на дану сторінку
або посилання на титульну сторінку публікації.

наверх

Місяць як небесне тіло

Опубліковано 05.05.15. Остання зміна - немає.

© Janto 2015-2016