Движение и фазы Луны (Урок 10)

1. Урок 10

Движение и фазы Луны

2.

ЛУНА
• Единственный естественный спутник Земли,
удаленный в среднем от Земли на 384400 км
(± 21000 км)
• Радиус Луны R =1738 км
• Наблюдаемые угловые размеры Луны r 32’
2

3.

• Видимое движение Луны на фоне звезд есть
следствие действительного движения Луны
вокруг Земли
• Луна перемещается среди звезд всегда в одну и
ту же сторону — с запада на восток, или прямым
движением
3

4.

Скорость перемещения Луны: 360о:27,3≈13о/сут
Как следствие:
Ежесуточно кульминация Луны запаздывает на
24час : 27,3≈50 мин
4

5.

Систему Земля-Луна называют двойной планетой. Её центр масс
находится на расстоянии 4671км от центра Земли (именно он движется
вокруг Солнца по эллиптической орбите).
5

6.

6

7. Путь, по которому Луна движется вокруг Земли, называется орбитой Луны.

Промежуток времени, через который Луна возвращается возвращения в
исходную точку орбиты:
сидерический месяц: 27 cут. 7 ч. 43 мин.
перигей
апогей
Минимальное расстояние от Земли до Луны (перигей) – 356400 км
Максимальное расстояние от Земли до Луны (апогей) – 406700 км
7

8.

Угловой диаметр Луны на небе в перигее – 33’ 28.8”
Угловой диаметр Луны на небе в апогее – 29’ 23.2”
8

9.

9

10. Взаимное расположение плоскостей лунной орбиты и плоскости эклиптики

i=509/
Угол между плоскостями i=509/
10

11. Видимый путь Луны в проекции на небесную сферу

11

12. Фазы Луны

Видимое движение Луны сопровождается непрерывным изменением
ее внешнего вида, характеризуемого фазой Луны
• В некоторые дни Луна совсем не видна на небе
• В другие дни она имеет вид узкого серпа, полукруга и полного круга
• Лунные фазы объясняются тем, что Луна подобно Земле является
темным, непрозрачным шарообразным телом и при движении вокруг
Земли занимает различные положения относительно Солнца
12

13.

13

14. Луннация

14

15.

• Из-за удаленности Солнца солнечные лучи, падающие на Луну,
почти параллельны и всегда освещают ровно половину лунного
шара; другая его половина остается темной.
• Но так как к Земле обычно обращены часть светлого полушария
и часть темного, то Луна чаще всего кажется нам неполным
кругом.
• Линия, отделяющая темную часть диска Луны от светлой,
называется терминатором и всегда является полуэллипсом.
15

16.

Фаза - отношение площади освещенной части видимого
диска Луны ко всей его площади (или толщины
освещенной части диска к ее диаметру).
16

17.

Различают четыре основные фазы Луны, которые
постепенно переходят одна в другую в
следующей последовательности:
• новолуние,
• первая четверть,
• полнолуние,
• последняя четверть.
17

18. Если вид серпа Луны  (мысленно подставить палочку и получить букву р) - месяц молодой (Луна растет). Если вид серпа Луны  -

Фазы Луны
1 – новолуние,
3 – первая четверть,
5 – полнолуние,
7 – последняя четверть.
2, 4 – молодой месяц; 6, 8 – старый месяц.
Если вид серпа Луны (мысленно подставить палочку
и получить букву р) - месяц молодой (Луна растет).
Если вид серпа Луны - месяц старый (Луна
18
убывает).

19.

19

20.

Фазы повторяются с периодом 29 cут. 12 ч. 44 мин.
• Промежуток времени между двумя
последовательными одноименными фазами
Луны (например, между двумя полнолуниями)
называется
синодическим месяцем.
• Из наблюдений установлено, что синодический
месяц в среднем равен 29,53 средних солнечных
суток.
• Таким образом, синодический месяц длиннее
сидерического.
20

21.

Чтобы вновь настало
полнолуние, Луне нужно
достичь положения Л, т. е.
пройти дугу Л2Л = 27˚.
21

22.

Среднее суточное
смещение Луны равно
13,2 , а Земли = 1˚.
Следовательно, дугу в 27˚
Луна пройдет за 2,21 сут.
За этот интервал времени
Земля переместится в
положение 3, а Луна в
положение Л3 и опять будет
в полной фазе, но уже в
созвездии Девы.
•Таким образом, синодический
месяц равен 27,3 + 2,21,
т.е. 29 суток 12 часов 44 минуты.
22

23.

Кроме сидерического и синодического периодов
обращений в движении Луны различают еще три
периода:
• аномалистический месяц — промежуток времени между двумя
последовательными прохождениями Луны через перигей (27,55
средних суток);
• драконический месяц — промежуток времени между двумя
последовательными прохождениями Луны через один и тот же
узел своей орбиты (27,21 средних суток);
• тропический месяц — промежуток времени, в течение которого
долгота Луны увеличивается на 360°.
• Вследствие прецессии тропический месяц короче
сидерического месяца приблизительно на 7 секунд.
Драконический месяц короче сидерического из-за движения
узлов лунной орбиты навстречу движению Луны, а
аномалистический месяц длиннее сидерического потому, что
перигей лунной орбиты движется в ту же сторону, что и сама
Луна.
23

24. Вращение и либрации Луны

Период вращения
вокруг своей оси
совпадает с
орбитальным
сидерическим
периодом
(27 cут. 7 ч. 43 мин.).
Как следствие, Луна всегда обращена к Земле
одной стороной.
24

25. Законы Кассини

• Ось вращения Луны наклонена к плоскости лунной орбиты на
угол 83° 20' (изменяется в пределах от 83° 10' до 83° 31’).
• Таким образом, плоскость лунного экватора с плоскостью
лунной орбиты составляет угол 6°39', а с плоскостью эклиптики
1° 30'.
При этом плоскость эклиптики лежит между плоскостями
лунного экватора и орбиты Луны и все три плоскости
пересекаются по одной прямой.
Последнее замечательное обстоятельство было
обнаружено Кассини в 1721 г. и называется законом
Кассини.
25

26.

В каждый данный момент с Земли видна ровно половина поверхности
Луны, но продолжительные наблюдения позволяют изучать почти 60%
ее поверхности. Это возможно благодаря явлениям, носящим общее
название либрации (качаний) Луны.
Два вида либраций: оптические и физическая
26

27.

Либрация по долготе
Период либрации по долготе равен
аномалистическому месяцу, а
наибольшая возможная величина ее 7°
54'.
27

28.

Либрация по широте
Период либрации по широте равен
драконическому месяцу, а ее величина
достигает 6°50’
28

29.

Суточная или параллактическая либрация
Возникает вследствие сравнительной близости Луны к Земле. Поэтому из
разных точек Земли поверхность Луны видна неодинаково. Два
наблюдателя, находящиеся в двух противоположных точках земного
экватора, в один и тот же момент видят несколько различные области
лунной поверхности
Параллактическая либрация составляет около 1°.
29

30. Физическая либрация

действительное “качание” Луны, происходит оттого, что большая
полуось лунного эллипсоида периодически отклоняется от
направления на Землю, а притяжение Земли стремится вернуть ее в
это положение. Величина физической либрации очень мала — около
2".
30