§ 118. Система Земля—Луна
Видимое движение Луны. Луна — ближайшее к Земле небесное тело и ее естественный спутник. Луна делает один оборот вокруг Земли за 27,3 сут. и с таким же периодом вращается вокруг своей оси, поэтому с Земли видно только одно ее полушарие. Обратную сторону Луны впервые удалось увидеть только 7 октября 1959 г., когда советская автоматическая станция «Луна-3» облетела Луну и сфотографировала ее обратную сторону, передав снимки на Землю.
Видимое перемещение Луны происходит неравномерно, потому что Луна движется в пространстве по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится центр Земли. Большая полуось лунной орбиты а = 384 400 км = = 60,ЗR⊕ (R⊕ — радиус Земли), эксцентриситет е = 0,055.
Луна, подобно Земле, представляет собой темный непрозрачный шар, светящий отраженным солнечным светом. Солнце всегда освещает примерно половину этого шара, другая половина остается темной. Но так как к Земле обыкновенно бывают обращены и часть светлого видимого полушария, и часть неосвещенного, то Луна большую часть времени кажется нам неполной. Различают четыре основные фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.
На рисунке 15.8 показаны положения Луны относительно Земли и Солнца для различных фаз.
Интервал времени между двумя последовательными новолуниями, равный 29,5 сут., получил название синодический месяц (период). Синодический месяц лежит в основе лунного календаря.
Солнечные и лунные затмения. Периодически Луна частично или полностью заслоняет Солнце — такое явление называется солнечным затмением, оно может произойти во время новолуний. Когда Луна попадает в тень Земли, наступает лунное затмение, которое может наступить во время полнолуний. Вследствие наклона лунной орбиты к эклиптике эти явления происходят не каждый месяц, а значительно реже. На протяжении календарного года происходят от 2 до 5 солнечных затмений и от 0 до 3 лунных затмений.
Еще древние вавилоняне заметили, что все затмения повторяются в том же порядке примерно через 18 лет и 11 дней. Этот период у древних вавилонян назывался циклом Сароса (в переводе с египетского арос — повторение), им пользовались для предсказаний затмений.
Приливные явления. Под действием лунного притяжения водная оболочка Земли принимает слегка вытянутую в сторону Луны (и противоположную сторону) форму. Там, где Луна выше всего над горизонтом и где ниже всего под горизонтом, будет прилив. На восходе и заходе Луны будут наблюдаться отливы (рис. 15.9). Действительно, ближайшая к Луне точка А будет испытывать большее притяжение к Луне, чем центр Земли Е и точка С (эти силы отмечены синим цветом). Разница сил между точками А и Е называется приливной силой (отмечена черной стрелкой), и она направлена от центра Земли к Луне. В точке В приливная сила направлена в противоположную сторону от Луны, а в точках С и D приливная сила направлена к центру Земли. Таким образом, вода под действием приливной силы будет оттекать из С и D (отлив) и собираться в А и В (прилив).
Во время приливов уровень воды плавно нарастает, достигая наибольшего значения, а затем постепенно снижается до низшего уровня. Вследствие вращения Земли приливные выступы образуются в каждый следующий момент уже в новых точках земной поверхности. Максимумы подъемов воды чередуются через определенные промежутки времени, близкие к 12 ч 26 мин. Таким образом, в каждом месте океанского берега за 24 ч 52 мин бывают два прилива и два отлива. Максимальные приливы бывают, когда Луна находится выше всего над горизонтом и ниже всего под горизонтом. Из-за движения Луны вокруг Земли Луна проходит выше всего над горизонтом как раз через 24 ч 52 мин. Это указывает на взаимосвязь между Луной и приливами. Действительно, явление приливов вызывается притяжением Луны.
Солнце, как и Луна, также вызывает приливы. Несмотря на большую удаленность от Земли, но благодаря большой массе Солнца приливы, которые оно вызывает, всего в 2,5 раза меньше лунных.
Во время полнолуний и новолуний лунные и солнечные приливы складываются и наблюдаются самые большие приливы. Напротив, когда Луна в первой или последней четверти, во время лунного прилива будет солнечный отлив; действие Солнца вычитается из действия Луны, и приливы бывают существенно меньшими.
Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите. Смена лунных фаз определяется изменением вида освещенной стороны Луны. Движением Луны вокруг Земли объясняются лунные и солнечные затмения. Явление приливов и отливов обусловлено притяжением Луны и большими размерами Земли.
Источник
Над горизонтом или под горизонтом находится луна
Пятна на Солнце
Архив числа Вольфа
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.
Пример иллюзии удаленности
Теория о роли конвергенции глаз