Orbita Lunii
Luna își completează orbita în jurul Pământului în aproximativ 27,32 zile (lună siderală). Pământul și Luna orbitează centrul lor de greutate (centrul comun de masă), care este la aproximativ 4.600 km de centrul Pământului (aproximativ trei sferturi din raza Pământului). Luna este situată în medie la o distanță de aproximativ 385.000 km de centrul Pământului, ceea ce corespunde la aproximativ 60 de raze ale Pământului. Cu o viteză orbitală medie de 1,022 km / s, [1] Luna se mișcă în raport cu stelele în fiecare oră cu o distanță egală cu diametrul său unghiular , adică aproximativ 0,5 °. Spre deosebire de majoritatea sateliților altor planete , orbita Lunii este aproape de planul eclipticii , mai degrabă decât de planul ecuatorial al Pământului. Planul orbitei lunare este înclinat față de ecliptică cu aproximativ 5,1 °, în timp ce axa de rotație a Lunii este înclinată cu numai 1,5 °.
| Proprietate | Valoare |
|---|---|
| Axa semi-majoră [2] | 384.748 km [3] |
| Distanță medie [4] | 385.000 km [5] |
| Distanța până la perigeu | ~ 362.600 km (356.400-370.400 km) |
| Distanța până la apogeu | ~ 405.400 km (404.000-406.700 km) |
| Excentricitate medie | 0,0549006 (0,026 - 0,077) [6] |
| Înclinarea orbitală medie a orbitei față de ecliptică | 5,14 ° (4,99 - 5,30) [6] |
| Înclinare axială medie | 6,58 ° |
| Înclinarea medie a ecuatorului lunar față de ecliptică | 1,543 ° |
| Perioada de retrogradare a nodurilor | 18.5996 ani |
| Perioada de recesiune a liniei absidelor | 8.8504 ani |
Proprietate
Proprietățile orbitelor descrise în această secțiune sunt aproximări. Orbita Lunii în jurul Pământului are multe nereguli ( perturbări ). [7]
Forma eliptică
Orbita Lunii are o excentricitate medie de 0,0549. Forma necirculară a orbitei lunare determină variații ale vitezei unghiulare și a dimensiunii aparente a Lunii pe măsură ce se apropie sau se îndepărtează de Pământ. Mișcarea unghiulară medie față de un observator imaginar situat în centrul de greutate este de 13,176 ° spre est.
Apsides
Orientarea orbitei nu este fixată în spațiu, dar, în timp, se precesează. Cel mai apropiat și cel mai îndepărtat punct al orbitei este perigeul și respectiv apogeul . Linia care unește cele două puncte - linia absidelor - se rotește încet în aceeași direcție ca Luna - mișcare directă - făcând o revoluție completă în 3.232.6054 de zile corespunzătoare a aproximativ 8,85 ani.
Elongaţie
Alungirea Lunii este, în orice moment, distanța sa unghiulară la est de Soare. În faza lunii noi, alungirea de 0 °, Luna este în conjuncție . În faza lunii pline, alungire de 180 °, Luna este în opoziție . În ambele cazuri se spune că Luna se află în syzygies , adică soarele, luna și pământul sunt aproape aliniate. Când alungirea este de 90 ° sau 270 °, Luna este în cuadratură .
Noduri
Nodurile sunt punctele în care orbita Lunii traversează ecliptica. Luna traversează același nod la fiecare 27.2122 de zile, un interval numit luna draconică. Linia nodurilor, adică intersecția dintre cele două planuri respective, are o mișcare retrogradă : pentru un observator de pe Pământ se rotește spre vest de-a lungul eclipticii cu o perioadă de 18,60 ani sau 19,3549 ° pe an. Văzute din polul ceresc nordic, nodurile se deplasează în sensul acelor de ceasornic în jurul Pământului, spre deosebire de rotația Pământului însuși și de revoluția sa în jurul Soarelui. Eclipsele lunare și solare pot apărea atunci când nodurile sunt aliniate cu Soarele, care are loc aproximativ la fiecare 173,3 zile. Înclinarea orbitei lunare determină și eclipsele, umbrele apar atunci când nodurile coincid cu o lună plină sau nouă, cu soarele, pământul și luna aliniate.
Înclinare
Înclinarea medie a orbitei lunare față de planul ecliptic este de 5,145 °. Mai mult, axa de rotație a Lunii nu este perpendiculară pe planul său orbital, ci este înclinată de o valoare constantă de 6,668 °. S-ar putea crede că, în urma precesiei planului orbital al Lunii, unghiul dintre ecuatorul lunar și ecliptică poate varia între suma (11.833 °) și diferența (1.543 °) a acestor două unghiuri. Totuși, așa cum a fost descoperit de Jacques Cassini în 1722, axa de rotație a Lunii este supusă precesiunii cu aceeași viteză ca planul său orbital, dar este defazată cu 180 ° (vezi legea lui Cassini ). Astfel, chiar dacă axa de rotație a Lunii nu este fixă față de stele, unghiul dintre ecliptică și ecuatorul lunar este întotdeauna de 1,543 °.
Perioadele lunare
| Nume | Valoare (zile) | Definiție |
|---|---|---|
| luna siderală | 27.32166155 | în comparație cu stelele fixe (13,36874634 treceri pe orbită solară) |
| luna sinodică | 29.53058886 | față de Soare (fazele Lunii, 12.36874634 trepte pe orbita solară) |
| luna tropicală | 27.321582 | cu privire la punctul vernal (precesiune în ~ 26.000 de ani) |
| luna anomalistică | 27,554550 | comparativ cu perigeul (recesiune în 3.232.6054 zile = 8.8504 ani) |
| luna draconică | 27.212220815 | în ceea ce privește nodul ascendent (precesiune în 6.793.4765 zile = 18.5996 ani) |
Există mai multe moduri de a măsura cât durează Luna până la finalizarea unei orbite. Luna siderală este timpul necesar pentru a face o orbită completă față de stelele fixe, aproximativ 27,3 zile. Pe de altă parte, luna sinodică , care durează aproximativ 29,5 zile, este timpul necesar pentru ca Luna să ajungă în aceeași fază . Perioada sinodică este mai lungă decât perioada siderală, deoarece sistemul Pământ-Lună mișcă o distanță precisă pe orbita sa în jurul Soarelui în fiecare lună siderală și, prin urmare, este necesară o durată mai mare pentru a obține aceeași geometrie relativă. Alte definiții ale duratei unei luni lunare sunt: timpul necesar pentru a trece de două ori la perigeu ( luna anomalistică ), la nodul ascendent ( luna draconică ) și pentru o anumită longitudine ecliptică ( luna tropicală ). Datorită precesiei lente a orbitei lunare, aceste ultime trei perioade sunt ușor diferite de luna siderală. Durata medie a unei luni calendaristice ( 1 ⁄ 12 dintr-un an) este de aproximativ 30,4 zile.
Maree
Tragerea gravitațională pe care Luna o exercită pe Pământ este principala cauză a mareelor, în timp ce Soarele are o influență mai mică. Dacă Pământul ar avea un ocean global de adâncime uniformă, Luna ar acționa deformând atât pământul solid (cu o cantitate mică), cât și oceanul formând un elipsoid cu cele mai înalte puncte direct sub Lună și pe partea opusă a Pământului. Cu toate acestea, din cauza neregulilor de coastă și a diferitelor adâncimi ale oceanului , această idealizare este realizată doar parțial. În timp ce perioada fluxului de maree este în mare parte sincronizată cu orbita Lunii în jurul Pământului, faza sa poate varia. De exemplu, în unele locuri de pe Pământ, există doar o maree mare pe zi.
Datorită rotației Pământului, umflăturile de maree de pe Pământ se formează puțin mai departe de axa pământ-lună. Acest fapt este o consecință directă a frecării și disipării energiei datorită apei care se mișcă pe fundul oceanului, intră în golfuri sau iese din estuare . Fiecare umflătură exercită o mică atracție gravitațională asupra Lunii, umflătura de pe fața Pământului cea mai apropiată de Lună trăgând într-o direcție ușor înainte de-a lungul orbitei Lunii, pe măsură ce rotația Pământului a adus umflătura înainte. Bulionul de pe cealaltă parte are efectul opus, dar cel mai apropiat predomină, datorită distanței mai mici de Lună. Ca urmare, o parte din impulsul unghiular (sau de rotație) al Pământului este transferat treptat în momentul orbital al Lunii și acest lucru face ca Luna să se retragă încet de pe Pământ cu o rată de aproximativ 38 milimetri pe an. Pentru a conserva impulsul unghiular , rotația Pământului încetinește treptat și, prin urmare, ziua Pământului se prelungește cu aproximativ 23 de microsecunde în fiecare an (cu excepția așezării post-glaciare ). Ambele valori sunt valabile numai pentru configurația actuală a continentelor. Straturile de sedimente formate de maree arată că acum sute de milioane de ani Luna s-a retras cu o rată medie de 22 milimetri pe an și ziua s-a prelungit cu 12 microsecunde pe an; ambele valori sunt aproximativ jumătate din cele actuale.
Luna se îndepărtează treptat de Pământ într-o orbită superioară, iar unele calcule [8] [9] indică faptul că această tendință ar putea continua timp de aproximativ cincizeci de miliarde de ani. În acel moment, Pământul și Luna s-ar afla în ceea ce se numește „rezonanță spin-orbită” sau „ rotație sincronă ”, în care Luna se învârte în jurul Pământului în aproximativ 47 de zile (în prezent 27) și ambele se rotesc în jurul. axele lor folosind aceeași perioadă de timp, întors întotdeauna aceeași față una față de cealaltă. (Acest lucru s-a întâmplat deja cu Luna, care se confruntă întotdeauna cu aceeași față spre Pământ și se întâmplă încet și cu Pământul ...) Cu toate acestea, încetinirea rotației Pământului nu se întâmplă suficient de repede pentru a întinde rotația la o cu o lună înainte ca alte efecte să se schimbe: aproximativ 2,3 miliarde de ani de acum înainte, creșterea radiației solare va fi provocat vaporizarea oceanelor Pământului, [10] eliminând cea mai mare parte a frecării și accelerării mareelor.
Librare
Luna este într-o rotație sincronă , în sensul că întoarce întotdeauna aceeași față spre Pământ. Cu toate acestea, acest lucru este valabil doar în medie, deoarece orbita Lunii este excentrică . În consecință, viteza unghiulară a Lunii variază pe măsură ce se mișcă în jurul Pământului, nefiind astfel întotdeauna egală cu viteza de rotație a Lunii. Când se află la perigeu , rotația sa este mai lentă decât mișcarea orbitală, iar acest lucru ne permite să vedem până la opt grade de longitudine a laturii sale opuse de est (dreapta). În schimb, atunci când Luna atinge apogeul , rotația este mai rapidă decât mișcarea sa orbitală, iar acest lucru dezvăluie opt grade de longitudine a laturii sale opuse vestice (stânga). Acest fenomen se numește librație longitudinală .
Deoarece orbita lunară este înclinată 5,1 ° spre planul eclipticii Pământului, axa de rotație a Lunii pare să se rotească spre noi și să se îndepărteze de noi în timpul unei orbite complete. Aceasta este librația latitudinală , care ne permite să vedem aproape 7 ° latitudine dincolo de polul din partea opusă. În cele din urmă, deoarece Luna se află la doar 60 de raze ale Pământului de centrul de masă al Pământului, un observator de la ecuator care a observat Luna toată noaptea s-ar deplasa lateral cu un diametru al Pământului. Acest lucru are ca rezultat o librație diurnă , care permite vizualizarea unui grad suplimentar de longitudine lunară. Din același motiv, observatorii de la ambii poli geografici ai Pământului ar putea vedea un grad suplimentar de librație în latitudine.
Traiectoria în jurul Soarelui
Orbita pe care Luna o parcurge în jurul Soarelui, dar în același timp în jurul Pământului, se numește mișcare de traducere.
Privind din polul ceresc nordic , adică din steaua Polară , Luna orbitează Pământul în sens invers acelor de ceasornic , Pământul orbitează Soarele în sens invers acelor de ceasornic și ambele se rotesc în jurul axei lor în sens invers acelor de ceasornic.
În reprezentările sistemului solar , este obișnuit să trasăm traiectoria Pământului din punctul de vedere al Soarelui și traiectoria Lunii din punctul de vedere al Pământului. Acest lucru ar putea da impresia că Luna, privită din punctul de vedere al Soarelui, se învârte în jurul Pământului în așa fel încât uneori să se întoarcă înapoi. Cu toate acestea, acest lucru nu este cazul, deoarece viteza orbitală a Lunii în jurul Pământului (1 km / s) este mult mai mică decât cea a Pământului din jurul Soarelui (30 km / s). Nu există bucle înapoi pe orbita solară a Lunii.
Considerând sistemul Pământ-Lună ca o planetă binară, centrul lor de greutate comun se află în interiorul Pământului, la aproximativ 4624 km de centru, echivalent cu 72,6% din raza sa. Acest centru de greutate rămâne în linie cu Luna pe măsură ce Pământul își completează rotația diurnă. Acest centru de greutate reciproc este cel care determină calea sistemului Pământ-Lună pe orbita solară. În consecință, centrul Pământului se întoarce și iese din calea orbitală în timpul fiecărei luni sinodice, pe măsură ce Luna se mișcă în direcția opusă. [12]
Spre deosebire de majoritatea sateliților din sistemul solar, traiectoria Lunii în jurul Soarelui este foarte asemănătoare cu cea a Pământului. Efectul gravitațional al Soarelui asupra Lunii este de peste două ori mai mare decât cel al Pământului pe Lună; în consecință, traiectoria Lunii este întotdeauna convexă [12] [13] (așa cum s-ar vedea observând întregul sistem Lună / Pământ / Soare de la o distanță mare, din afara orbitei solare Pământ / Lună), nu este concavă în orice punct sau formă a buclelor. [11] [12] [14]
Notă
- ^ Moon Fact Sheet , la nssdc.gsfc.nasa.gov , NASA. Adus la 8 ianuarie 2014 .
- ^ Distanța medie geometrică pe orbită (a ELP )
- ^ M. Chapront-Touzé, J. Chapront, Efemerida lunară ELP-2000 , în Astronomy & Astrophysics , vol. 124, 1983, p. 54.
- ^ Constanta din expresiile ELP pentru distanță, care este distanța medie medie în timp
- ^ M. Chapront-Touzé, J. Chapront, ELP2000-85: o efemeridă lunară semi-analitică adecvată timpurilor istorice , în Astronomy & Astrophysics , vol. 190, 1988, p. 351.
- ^ a b Jean Meeus, Bucăți de astronomie matematică (Richmond, VA: Willmann-Bell, 1997) 11-12.
- ^ Martin C. Gutzwiller, Lună-Pământ-Soare: Cea mai veche problemă cu trei corpuri , în Review of Modern Physics , vol. 70, nr. 2, 1998, pp. 589-639, DOI : 10.1103 / RevModPhys.70.589 .
- ^ CD Murray & SF Dermott, Solar System Dynamics , Cambridge University Press, 1999, p. 184.
- ^ Terence Dickinson , De la Big Bang la Planeta X , Camden East, Ontario, Camden House , 1993, pp. 79–81, ISBN 0-921820-71-2 .
- ^ Caltech Oamenii de stiinta prezic o longevitate mai mare planete cu viata Filed 30 martie 2012 la Internet Archive .
- ^ a b Referința făcută de HL Vacher (2001) (detalii citate separat în această listă) descrie acest lucru drept „convex spre exterior”, în timp ce referințele mai vechi precum „ Orbita lunii în jurul soarelui , Turner, AB Journal of the Royal Astronomical Society of Canada, Vol. 6, p.117, 1912JRASC ... 6..117T "; și „ H Godfray, Tratat elementar asupra teoriei lunare ” descrie aceeași geometrie prin cuvintele concav la soare .
- ^ a b c Helmer Aslaksen, Orbita Lunii în jurul Soarelui este Convexă! Pe math.nus.edu.sg, 2010. Adus pe 21-04-2006 (arhivat din „Url-ul original 16 ianuarie 2013).
- ^ Luna întotdeauna se întoarce spre Soare la MathPages
- ^ HL Vacher, Computational Geology 18 - Definition and the Concept of Set ( PDF ), în Journal of Geoscience Education , vol. 49, nr. 5, noiembrie 2001, pp. 470–479. Adus 21/04/2006 .
