4. Законы движения Луны.
Законы движения Луны. Луна является единственным для Земли спутником. Она обращается вокруг Земли по эллиптической орбите на среднем расстоянии 384 400 км с периодом в 27,3217 средних солнечных суток. Этот период называется сидерическим месяцем.21
На протяжении движения Луны вокруг Земли её внешний вид не остаётся неизменным. Луна появляется на небе как узкий серп, который в последующие дни растёт (увеличивается), пока Луна не превратится в круглое небесное тело, которое затем начинает сокращаться в своих размерах, пока не исчезает из поля видимости земного наблюдателя. Различные формы видимой части Луны называются фазами Луны.
Смена лунных фаз обусловлена переменами в условиях освещения Солнцем видимой с Земли половины тёмного шара Луны при её движении по своей орбите. Различаются четыре основные фазы Луны: новолуние, когда Луна находится между Землёй и Солнцем и невидима для земного наблюдателя; первая и последняя четверти, когда Луна видна с Земли на угловом расстоянии 90º от Солнца и солнечными лучами освещена только половина её видимого диска; полнолуние, когда Луна находится в направлении, противоположном Солнцу и видна как полный диск.
Для астрономии очень важной точкой является конъюнкция, тот момент, когда Луна находятся на одной линии между Солнцем и Землёй (момент истинного астрономического новолуния).
Для хронологии в движении Луны большое значение имеет понятие неомении (начального момента видимой сферы Луны через определённое время после конъюнкции).
Период смены всех фаз Луны называется синодическим месяцем22, его продолжительность составляет 29,53059 средних солнечных суток. Промежуток времени между смежными основными фазами Луны составляет в среднем около недели (7½ суток).
Солнечные и лунные затмения. С законами движения Луны связано явление солнечных и лунных затмений, наблюдаемых на Земле. Затмения (солнечные и лунные) происходят либо когда Земля попадает в тень, отбрасываемую Луной (солнечные затмения), либо когда Луна попадает в тень Земли (лунные затмения) (см. рис. 4 на стр. 13).
Солнечные затмения происходят, когда Луна во время новолуния оказывается на одной линии между Землёй и Солнцем и конус лунной тени падает на поверхность Земли. Так как угловые размеры Солнца и Луны из-за вытянутости земной и лунной орбит могут несколько изменяться, то во время затмений лунный диск либо полностью закрывает Солнце (полное затмение), либо закрывает его середину, оставляя открытым край Солнца в виде узкого кольца (кольцеобразное затмение). Затмение, при котором только часть лунного диска закрывает Солнце, называется частным.
Длительность полных солнечных затмений не превышает 7,5 минут, частных (большой фазы) – 2 часа. Лунная тень скользит по Земле со скоростью ок. 1 км/с, пробегая расстояние до 15 тыс. км, её диаметр. около 270 км – это макс. ширина области полного солнечного затмения.
Лунные затмения могут происходить во время полнолуния, если Луна проходит достаточно близко от плоскости прямой, соединяющей Землю и Солнце. Полные лунные затмения могут длиться до 1 часа 35 минут.
Ежегодно бывает не более 7 затмений (из них не более три лунных), но далеко не все они видна на земной поверхности. Солнечные и лунные затмения повторяются в определённой последовательности.
В теории затмений большое значение имеет уже встречавшееся нам понятие сидерический период обращения23. Для согласования взаимного движения Земли и Луны сидерический период приближённо равен 6585⅓ суткам, т. е. 18 годам 11⅓ суток. Этот период в астрономии называется драконическим периодом24 (в хронологии используется термин Сарос25). В продолжение одного Сароса на Земле бывает в среднем 41солнечное и 27 лунных затмений (данные для ХХ в.).
Некоторые другие астрономические понятия, с которыми может встретиться студент при изучении исторической хронологии.
Прецессия (позднелат. praecessio – движение впереди), движение оси вращения твёрдого тела. Тело при этом вращается вокруг оси, неизменной относительно этого тела, в то время как сама ось вращения описывает некоторую поверхность (в простейшем случае – круговую коническую). Прецессию можно наблюдать при вращении волчка.
В астрономии прецессия проявляется в медленном движении оси вращения Земли по поверхности кругового конуса. Ось этого конуса перпендикулярна плоскости земной орбиты, а угол между осью и образующей конуса составляет 23º27`. Период прецессии равен приблизительно 26 тыс. лет.
Вследствие прецессии точка весеннего равноденствия движется по эклиптике навстречу кажущемуся годичному движению Солнца (т. н. предварение равноденствия), проходя 50″,24 угловой скорости в год, полюс мира перемещается меду звёздами, экваториальные координаты звёзд непрерывно изменяются.
Одновременно с прецессионным движением земная ось испытывает небольшие колебания, называемые нутацией.
Нутация (от лат. nutatio – колебание), колебательное движение оси вращающегося твёрдого тела. В астрономии – небольшие (до 9″ угловой скорости) колебания оси вращения Земли, происходящие главным образом от изменения положения плоскости лунной орбиты и имеющие период ок. 18,6 лет. Нутация оси вращения Земли открыта в 1737 английским астрономом Джеймсом. Брадлеем.
Параллакс (от греч. parallax – отклонение), 1) видимое изменение положения предмета (тела) вследствие перемещения глаза наблюдателя; 2) в астрономии – видимое изменение положения небесного светила вследствие перемещения наблюдателя. Различают параллакс, обусловленный вращением Земли (суточный параллакс), обращением Земли вокруг Солнца (годичный параллакс) и движением Солнечной системы в Галактике (вековой параллакс).
Суточный Параллакс – угол с вершиной в центре небесного светила и со сторонами, направленными к центру Земли и к точке наблюдения на земной поверхности; имеет заметную величину лишь для тел Солнечной системы.
Годичный Параллакс – малый угол при небесном светиле в прямоугольном треугольнике, в котором гипотенуза есть расстояние R от Солнца до светила, а малый катет – расстояние от Солнца до Земли.
Геоцентрическая система, существовавшее в древности представление, согласно которому Земля считалась неподвижно покоящейся в центре мира, а все небесные светила движущимися вокруг неё. Геоцентрическая система была опровергнута разработанной великим польским астрономом Николаем Коперником (1473-1543) гелиоцентрической системой.
Гелиоцентрическая система мира, учение, доказывающее, что Земля, как и другие планеты, обращается вокруг Солнца и, кроме того, вращается вокруг своей оси. Гелиоцентрическая система, созданная Коперником, оказала огромное влияние на прогрессивное развитие науки в последующие века.