Движение Луны по небу

Луна движется вокруг Земли примерно по круговой орбите и обходит нас приблизительно за 27,3 суток. Это называется сидерическим периодом обращения. В результате этого периода обращения меняется положение Луны относительно звезд.

Движение Луны вокруг Земли

Поскольку в круге 360 градусов, то Луна проходит в сутки относительно звезд: 360/27,3 = 13,2 градусов в сутки. Это означает, что за один час Луна проходит по небу 0,5 градуса или примерно один свой диаметр. От ночи к ночи Луна проходит на восток немного больше, чем ширина вытянутой руки относительно звезд и за каждый час смещается среди звезд на восток на один свой диаметр.

luna-na-orbite

Рисунок 1 – Схема движения Луны вокруг Земли.
Луна проходит всю орбиту за 27,3 суток – в среднем 13,2 градуса в сутки –
92 градуса за неделю.

Орбита Луны наклонена к плоскости эклиптики примерно 5 градусов. Это избавляет Землю от слишком частых лунных затмений. По этой же причине иногда в средних широтах (а не на экваторе!) молодой или старый месяц лежит на спине.

Движение Луны по небу: с востока на запад

Луна двигается вокруг Земли с запада на восток, а Земля сама также вращается с запада на восток и намного быстрее, так что оборачивается вокруг своей оси как раз за сутки. В результате, хотя сама Луна двигается относительно звезд на восток, более быстрое движение ее на запад вместе со звездами приводит к тому, что она всегда встает на востоке и садится на западе.

Звезды делают полный оборот по небу за приблизительно 23 часа 56 минут, а Луна, движется на запад медленнее. Она проходит на восток за сутки 13,2 градуса, а Земля затрачивает 4 минуты, чтобы повернуться на 1 градус. Поэтому Земле нужно 53 минуты, чтобы пройти эти лишние 13,2º (13,2 × 4 ≈ 53). Это означает, что в среднем Луна проходит полный оборот по небу за 24 часа 49 минут или на 53 минуты дольше, чем звезды. В результате, она восходит (и садится) с каждым днем все позже и позже. Через примерно 27 дней Луна проходит полный оборот вокруг Земли относительно звезд и возвращается на свое «исходное» положение, в том числе по времени восхода и заката.

luna-cherez-sutki

Рисунок 2 – Видимое движение Луны за одни сутки.
За сутки Луна проходит около 13 градусов или 26 своих диаметров.

luna-za-chas
Рисунок 3 – Видимое движение луны за один час.
Каждый час Луна смещается на один свой диаметр на восток.

rezultat-luny
Рисунок 4 – Движение Луны на восток намного медленнее, чем общий поворот неба на запад. Поэтому, хотя Луна и перемещается относительно каждые сутки на восток за счет общего движения неба на запад, она в итоге перемещается на запад. Это значит, что она продолжает вставать на востоке и садиться на западе как и звезды, но с каждым днем все раньше и раньше.

Видимые размеры Луны в апогее и перигее

Хотя Луна проходит в среднем 13,2 градуса в сутки, ее движение в течение месяца меняется. Для этого есть две причины.

Во-первых, орбита Луны – это эллипс и один из центров этого эллипса находится на расстоянии 19000 км от центра Земли. Поэтому при каждом обороте  расстояние до Луны меняется на удвоенное это расстояние, то есть примерно на 38000 км. На одной половине орбиты Луна к нам приближается, а на другой половине – удаляется.

luna-apogey-perigey

Рисунок 5 – Фотографии показывают видимые размеры Луны в апогее (слева) и перигее (справа). Это изменение труднее заметить, так между этими разными размерами проходит две недели, чем тогда. когда они распложены рядом.

Скорость движения Луны по орбите

В течение той половины орбиты, когда Луна к нам приближается, наше взаимное притяжение ускоряет Луну, заставляя ее двигаться все быстрее и быстрее, пока в самой ближней к нам точке – перигее – она не будет двигаться на 6 % быстрее средней скорости. Аналогично, в течение той половины орбиты, когда Луна от нас удаляется наше взаимное притяжение замедляет ее, заставляя двигаться все медленнее и медленнее, пока в самой дальней от нас точке – апогее – она будет двигаться на 6 % медленнее, чем средняя скорость по орбите.

Вдобавок к этим действительным изменениям скорости есть еще кажущиеся изменения в скорости просто из-за того, что Луна находится ближе или дальше. Когда она ближе, любое движение, которое она делает, кажется более быстрым в угловом измерении, чем когда она дальше. Этот эффект дает еще 6 % видимого увеличения или уменьшения скорости вдобавок к действительному ее изменению.

Другим словами, когда Луна приближается к перигею, ее угловая скорость среди звезд будет выглядеть быстрее средней скорости на 12 %, а когда она будет приближаться к апогею – ее угловая скорость будет на 12 % меньше средней скорости.

12 % от 13,2 градусов составляет 1,6 градуса в сутки. Поэтому суточное движение Луны на восток может различаться от 11,6 градусов в сутки вблизи апогея и до 14,8 градусов в сутки вблизи перигея.

Луна перемещается по небу со скоростью один свой диаметр в час — или полградуса в час – или около 26 диаметров или 13 градусов в сутки. За 27,3 сутки она как раз проходит всю орбиту.

Луна имитирует движение Солнца

Солнце двигается по небу почти потому же самому пути, что и Луна, но скоростью только два своих диаметра в сутки – за 365,25 суток как раз проходит свою орбиту в 360 градусов.

Понятно, что легче наблюдать за движением Луны, чем Солнца. Для этого есть две причины, Во-первых, Луна перемещается между звезд намного быстрее, чем Солнце. Во-вторых, эти звезды можно видеть, когда вблизи их находится Луна, но никак не Солнце. Однако, конечно, можно измерять положение Солнца на небе, чтобы убедится, что оно проходит среди звезд почти тот же путь, что и Луна только намного медленнее.

Другие планеты проходят по небу среди звезд тем же путем, но по более сложным траекториям, включая возвратные петли. Это происходит, потому что движение луны состоит только из одного движения – ее собственного. Движение Солнца также состоит из одного движения – его собственного. В отличие от Луны и Солнца движение планет состоит из двух движений – их собственных и нашего движения вокруг Солнца.

Источник:  http://cseligman.com/text/sky/moonmotion.htm

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Одноклассники