В каких пределах изменяется угловое расстояние Луны от Солнца?
Если брать эклиптикальную систему координат, то угловое расстояние между Луной и Солнцем по долготе изменяется в пределах от 0° (соединение Солнца и Луны, т. е. момент новолуния) до 180° (оппозиция Солнца и Луны, т. е. момент полнолуния). Далее идёт уменьшение углового расстояния между светилами до 0°, хотя долготы Солнца и Луны относительно точки весеннего равноденствия (0°Овна), если отсчитывать против часовой стрелки, продолжают увеличиваться до 360°. Тем не менее, угловое расстояние по окружности эклиптики между светилами берётся по минимальной дуге, а оно не превышает 180°.
Если же отсчитывать угловое расстояние между Солнцем и Луной по эклиптикальной широте, то это расстояние будет меняться от 0° до примерно 5°. Оно будет равно нулю только в так называемых Лунных Узлах — точках пересечения лунной орбиты и плоскости эклиптики.
Для существования жизни необходима вода, которая легко будет переходить из одного агрегатного состояния в другое, то есть, температура небесного тела должна колебаться в пределах замерзания-испарения воды. Необходима гравитация и притяжения, что обеспечит в первую очередь притяжение воздуха (атмосрфера). Приток органического вещества. На Земле это процесс фотосинтеза, но могут быть и другие способы образования органических веществ (хемосинтез, например)
Наша Земля вращается вокруг своей оси. Суточный путь каждой звезды обусловлен вращением Земли вокруг оси и представляет собой окружность, которую описывает звезда вокруг оси мира с северным полюсом у Полярной звезды. А значит все эти окружности будут параллельны небесному экватору. Часть звезд будет уходить за горизонт (они будут восходить и заходить), а часть звезд — незаходящие. Ну а наклон оси мира и следовательно расположение небесного экватора будет зависеть от широты места наблюдения. Таким образом на любой широте, кроме самого северного полюса мы можем видеть небольшую часть звезд южного полушария. Они восходят невысоко над горизонтом и быстро заходят.
Тропосфера, на мой взгляд, — наиболее живой слой воздушной массы (8 — 12 километров), где происходят жизненно важные процессы. Это нижний, хорошо исследованный слой атмосферы. Здесь сконцентрировано до 80 % атмосферного воздуха. Именно тропосфера оказывает влияние на климат, погоду в регионах Земли. Ответ на вопрос относительно температуры воздушных масс не сложный. Конечно она во многом зависит от разогрева поверхности Земного шара.
Интересная особенность, которую исследователи вывели при её изучении, состоит в том, что температура воздуха каждые 100 метров снижается на примерно на 0,65 гр. Цельсия. При дальнейшем подъёме выше тропосферы изменение температуры не происходит. Этот эшелон именуется тропопаузой. Вот такие закономерности в околоземной атмосфере.
Конфигурация планет — это характерное взаимное расположение планет Земли и Солнца.
Все планеты относительно Земли делятся на внутренние (орбиты которых располагаются внутри земной орбиты) и внешние. К внутренним планетам относятся Венера й Меркурий, к внешним — все остальные. Для внутренних планет характерна конфигурация соединения.
Соединение — это такое положение планет, когда внутренняя планета находится либо между Землей
и Солнцем, либо за Солнцем. В таких случаях она невидима. Положение планеты между Землей и Солнцем называется нижним соединением; в нем планета находится наиболее близко к Земле. Нахождение планеты за Солнцем называется верхним соединением, причем планета
максимально удалена от Земли.
Внутренние планеты не отходят от Солнца на большие углы (максимальный угол для Меркурия составляет 28°, для Венеры — 48°). Наибольшие отклонения планет от Солнца на запад называются наибольшей западной элонгацией, на восток — наибольшей восточной элонгацией.
Для внешних планет также возможна конфигурация соединения (положение «за Солнцем»). При этом они невидимы для наблюдателя с Земли, поскольку теряются в лучах Солнца. Положение внешних планет на прямой Земля-Солнце называется противостоянием. Это наиболее удобная конфигурация для наблюдений планеты.
Образовались планеты из газопылевого облака, оставшегося после формирования звезды. На протяжении времени гравитация притягивала пыль, более крупные частица друг к другу, пока тела не стали массивными, а под действие собственной гравитации, еще и круглыми. С близких солнцу планет сдуло солнечным ветром и давлением света часть легких твердых масс и большую часть атмосферы, а далекие и холодные планеты почти не пострадали от этого, потому и являются газовыми гигантами, а планеты внутренней части солнечной системы твердые (Меркурий даже практически весь металлический) с небольшой, по сравнению с планетами гигантами, атмосферой. Осталось сказать про астероиды — они результат разрушения достаточно крупной планеты, потому являются крупными монолитами или группой частей, обычно, неправильной формы, а не первичной пылью.
Источник
Движение и фазы Луны
Полный цикл смены лунных фаз составляет 29,5 суток. Этот промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами называется синодическим месяцем (от греч. synodos — соединение). Ещё в глубокой древности у многих народов месяц, наряду с сутками и годом, стал одной из основных календарных единиц.
Понять, почему синодический месяц длиннее сидерического, нетрудно, если вспомнить, что Земля движется вокруг Солнца. На рисунке 2.15 взаимное расположение Земли Т и Луны L соответствует новолунию. Через 27,3 суток Луна займет на небе прежнее положение относительно звезд и будет находиться в точке L1. За это время Земля, на 1° в сутки, пройдёт по орбите дугу в 27° и окажется в точке Т1. Луне, для того чтобы снова оказаться в новолунии L2, придётся пройти по орбите такую же дугу (27°). На это потребуется немногим более двух суток, поскольку за сутки Луна смещается на 13°.
С Земли видна лишь одна сторона Луны, однако это не означает, что она не вращается вокруг своей оси. Проведём опыт с глобусом Луны, перемещая его вокруг глобуса Земли так, чтобы к нему всегда была обращена одна сторона лунного глобуса. Этого можно достичь лишь в том случае, если мы будем его поворачивать по отношению ко всем другим предметам, находящимся в классе. Полный оборот глобуса Луны вокруг оси завершится одновременно с тем, как завершится один оборот вокруг глобуса Земли. Это доказывает, что период вращения Луны вокруг своей оси равен сидерическому периоду её обращения вокруг Земли — 27,3 суток.
1. В каких пределах изменяется угловое расстояние Луны от Солнца? 2. Как по фазе Луны определить её примерное угловое расстояние от Солнца? 3. На какую примерно величину меняется прямое восхождение Луны за неделю? 4. Какие наблюдения необходимо провести, чтобы заметить движение Луны вокруг Земли? 5. Какие наблюдения доказывают, что на Луне происходит смена дня и ночи? 6. Почему пепельный свет Луны слабее, чем свечение остальной части Луны, видимой вскоре после новолуния?
1. Нарисуйте вид Луны между первой четвертью и полнолунием. В какое время суток она видна в такой фазе? 2. Луна видна вечером как серп, который обращён выпуклостью вправо и расположен невысоко над горизонтом. В какой стороне горизонта находится Луна? 3. Утром перед восходом Солнца виден серп Луны. Увеличится или уменьшится его ширина на следующие сутки? 4. Сегодня была видна полная Луна. В какое время суток она будет видна через неделю? Нарисуйте, как она будет выглядеть в это время. 5*. Сколько времени для наблюдателя, находящегося на Л уне, проходит от одной кульминации звезды до следующей?
1. Вечером. 2. В западной. 3. Уменьшится. 4. Утром. 5. 27,3 сут.
Источник
В каких пределах изменяется угловое расстояние луны
Вероятно, первое из астрономических явлений, на которое обратил внимание первобытный человек, была смена фаз Луны. Она-то и позволяла ему учиться вести счет суткам. И не случайно, по-видимому, во многих языках слово «месяц» имеет общий корень, созвучный с корнями слов «мерить» и «Луна», например, латинское mensis — месяц и mensuга — мера, греческое «мэнэ» — Луна и «мэн» — месяц, английское moon — Луна и month — месяц. Да и русское общенародное название Луны — месяц! В украинском языке эти названия тождественны: „мкяць».
Сидерический месяц. Наблюдая за положением Луны на небе на протяжении нескольких вечеров, легко убедиться в том, что она передвигается среди звезд с запада на восток со средней скоростью 13°,2 в сутки. Угловой диаметр Луны (так же, как и Солнца) равен примерно 0°,5. Можно сказать поэтому, что за каждые сутки Луна сдвигается к востоку на 26 своих поперечников, а за один час — более чем на величину своего диаметра. Сделав полный круг на небесной сфере, Луна спустя 27,321661 суток возвращается к той же звезде. Этот промежуток времени называется сидерическим (т. е. звездным: sidus — звезда по-латыни) месяцем.
Конфигурации и фазы Луны. Как известно, Луна, диаметр которой почти в 4, а масса — в 81 раз меньше, чем у Земли, обращается вокруг нашей планеты на среднем расстоянии в 384 000 км. Поверхность Луны холодна и светится она отраженным солнечным светом. При обращении Луны вокруг Земли или, как принято говорить, при смене конфигураций Луны (от латинского configuro — придаю правильную форму) — ее положений относительно Земли и Солнца та часть ее поверхности, которую видно с нашей планеты, освещается Солнцем неодинаково. Следствием этого является периодическое изменение фаз Луны (рис.).
Рис. Конфигурация (1 — конъюнкция, 3 и 7 — квадратура, 5 — противостояние) и фазы Луны (1 — новолуние, 3—первая четверть, 5 — полнолуние, 7—последняя, или третья четверть; 2, 4, 6, 8 — промежуточные фазы)
Когда Луна при своем движении оказывается между Солнцем и Землей (это положение называется конъюнкцией — соединением), к Земле она обращена неосвещенной стороной, и тогда ее вообще не видно. Это — новолуние.
Появившись затем на вечернем небе сначала в виде узкого серпа, Луна приблизительно через 7 суток уже видна в форме полукруга.
а фаза называется первой четвертью. Еще примерно через 8 дней Луна занимает положение прямо противоположное Солнцу и ее обращенная к Земле сторона полностью освещается им. Наступает полнолуние, в это время Луна восходит при заходе Солнца и видна на небе всю ночь. Через 7 суток после полнолуния наступает последняя четверть, когда Луна снова видна в форме полукруга, обращенного выпуклостью уже в другую сторону, и восходит после полуночи. Напомним, что если в момент новолуния тень Луны падает на Землю (чаще она проскальзывает «выше» или «ниже» нашей планеты), происходит солнечное затмение. Если же Луна в полнолунии погружается в тень Земли, наблюдается лунное затмение.
Синодический месяц. Промежуток времени, спустя который фазы Луны снова повторяются в том же порядке, называется синодическим месяцем. Он равен 29,53058812 суток. Двенадцать же синодических месяцев составляют 354,36706 суток. Таким образом, синодический месяц несоизмерим ни с сутками, ни с тропическим годом: он не состоит из целого числа суток и не укладывается без остатка в тропическом году.
Указанная продолжительность синодического месяца является его средним значением, которое получают так: подсчитывают, сколько времени протекло между двумя далеко отстоящими друг от друга затмениями, сколько раз за это время Луна сменила свои фазы, и делят первую величину на вторую (причем выбирают несколько пар и находят среднее значение).
к как Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите, то линейная и наблюдаемая угловая скорости ее движения в различных точках орбиты различны. В частности, эта последняя изменяется в пределах примерно от 11° до 15° в сутки. Очень усложняется движение Луны и силой притяжения, действующей на нее со стороны Солнца, ведь величина этой силы непрерывно меняется как по ее численному значению, так и по направлению она имеет наибольшее значение в новолунии и наименьшее — в полнолунии.
Рис. Отклонение продолжительности синодических месяцев в 1967—1986 гг. от среднего значения
Неомения. В среднем промежуток времени от исчезновения Луны в лучах восходящего Солнца и ее появления вечером после захода Солнца, составляет 2—3 дня. За эти дни Луна переходит (по отношению к Солнцу) с западной стороны неба в восточную, превращаясь тем самым из утреннего светила в вечернее. Первое появление Луны на вечернем небе («рождение новой Луны») древнегреческие астрономы назвали неоменией («новая Луна»). От неомении и было удобным начинать счет времени в месяце.
Но, как только что было сказано, продолжительность синодического месяца может быть более чем на шесть часов короче или длиннее его среднего значения. Поэтому неомения может наступить как днем раньше, так и днем позже относительно средней ожидаемой даты появления новой Луны (рис.). Отклонение дат новолуний от рассчитанных по средней продолжительности синодического месяца и показано на рис.
Рис. Отклонение моментов новолуний в 1967—1986 гг. от рассчитанных по средней длительности синодического месяца
Луна «высокая» и «низкая». Условия видимости на вечернем небе узкого серпа «новой» Луны в немалой степени определяются и особенностями ее движения вокруг Земли. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики под углом i = 5°9. Следовательно, Луна то «поднимается» над эклиптикой («приближается» к северному полюсу мира) на десять своих видимых угловых диаметров, то «опускается» под эклиптику на столько же. Дважды на протяжении периода в 27,2122 суток (этот промежуток времени называется драконическим месяцем) путь Луны на небе пересекается с эклиптикой в точках, которые называются узлами лунной орбиты.
Узел, переходя через который Луна приближается к северному полюсу мира, называется восходящим узлом, противоположный —нисходящим. Линия, проходящая через центр Земли и соединяющая узлы лунной орбиты, называется линией узлов. Как нетрудно убедиться путем наблюдения за Луной и сопоставления ее положений среди звезд на карте звездного неба, лунные узлы непрерывно перемещаются навстречу Луне, т. е. к западу, совершая полный оборот за 18,61 года. Ежегодно расстояние восходящего узла от. точки весеннего равноденствия уменьшается примерно на 20°, а за один драконический месяц —на 1°,5.
Посмотрим теперь, как же эффект наклона плоскости лунной орбиты влияет на высоту Луны в верхней кульминации. Если восходящий узел совпадает («почти совпадает») с точкой весеннего равноденствия (а это повторяется каждые 18,61 года), то угол наклонения плоскости лунной орбиты к небесному экватору равен ε+ i (28°,5). В этот период времени склонение Луны на протяжении 27,2 суток изменяется от +28°,5 до —28°,5 (рис.).
Рис. Пределы изменения склонения Луны на протяжении 18,61 года
Спустя 14 суток склонение Луны уже равно своему наименьшему значению —28°,5, а ее высота в верхней кульминации для той же широты 50° составляет всего 11°,5. Таким будет положение «низкой» Луны: она даже в верхней кульминации едва видна над горизонтом…
Легко сообразить, что весной этого высшего положения на небе Луна достигает в момент первой четверти вечером, а самого низкого — в последней четверти утром. И наоборот, осенью, когда Солнце находится вблизи точки осеннего равноденствия, дуга эклиптики на вечернем небе находится ниже небесного экватора, а орбита Луны еще ниже. Поэтому и Луна достигает указанного наиболее низкого положения в первой четверти, тогда как в последней четверти утром она стоит наиболее высоко.
Благодаря непрерывному перемещению узлов лунной орбиты через 9,3 года вблизи точки весеннего равноденствия будет уже находиться нисходящий узел. Угол наклона плоскости лунной орбиты к небесному экватору составит уже ε— i (18°,5). На широте 50° высота Луны в верхней кульминации при наибольшем 18°,5 равна уже 58°,5 (весной —в первой четверти, осенью —в последней), наименьшая, 14 суток спустя — 21°,5 (весной — в последней четверти, осенью — в первой). В промежуточные годы узлы лунной орбиты проходят дуги эклиптики, на которых расположены точки солнцестояний. При этом склонение Луны на протяжении месяца колеблется примерно от +23°,5 до —23°,5, как показано на рис. Соответственно изменяются и высоты Луны в верхней кульминации.
В целом условия видимости Луны на вечернем небе в первую очередь определяются все же положением эклиптики относительно горизонта: весной Луна всегда гораздо выше, чем осенью (рис.).
Рис. Положение молодой Луны на вечернем небе: а) весной, б) осенью при одинаковом угловом расстоянии от Солнца, 1 — положение «верхней» Луны, 2— положение «нижней» Луны
Этот эффект, однако, существенно усиливается благоприятной ориентацией плоскости лунной орбиты: высота Луны в момент верхней кульминации на весеннем вечернем небе при φ= 50° равна от 58°,5 до 68°,5, тогда как осенью — от 11°,5 до 21°,5.
Угловое расстояние восходящего узла лунной орбиты от точки весеннего равноденствия на 1 января 1900 г. было равным 259°,18. Пользуясь формулой W = 259°,18—19°,34t, где t — время в годах, нетрудно рассчитать моменты совпадения этих точек; 1913,4, 1932,0, 1950,6, 1969,2 и 1987,8. Таким образом, последняя «высокая Луна» наблюдалась в начале 1969 г. Обычно, как это видно и из рис. вблизи этих моментов склонение Луны от месяца к месяцу изменяется очень медленно. Поэтому Луна бывает «высокой» около трех лет, в данном случае — в 1968—1970 гг. Такое событие повторится снова в 1986—1988 гг. «Низкая» Луна наблюдалась вблизи средних моментов 1904,1, 1922,7, 1941,3, 1959,9, 1978,5 , 1997,1 и т.д.
Из всего здесь сказанного следует, что весной наблюдатель может заметить узкий серп Луны после новолуния на сутки раньше, чем осенью. Этот эффект к тому же еще зависит и от географических координат наблюдателя. В частности, на широте 32°,5 (это широта Древнего Вавилона) промежуток времени между конъюнкцией и неоменией меняется в пределах от 16 ч 30 мин в марте до 42 ч в сентябре. На широте 38° (широта Афин)—от 23 до 69 ч. Опытный польский астроном, составитель первой карты видимой стороны Луны Ян Гевелий (1611—1687), наблюдая Луну в Гданьске, никогда не видел ее ни позже чем за 27 часов до конъюнкции, ни раньше чем через 40 часов после нее.
Таким образом, использовать для построения календаря такое, казалось бы, легко заметное явление, как смена фаз Луны,— все же дело довольно трудное…
Источник