РУХИ МІСЯЦЯ ТА ЗЕМЛІ: ОБЕРТАННЯ ТА ПЕРЕКЛАД - НАУКА - 2025

У рух Землі і Місяця мають своє походження, з одного боку, в гравітаційного тяжіння кожного з них робить на одного і, з іншого боку , в атракціоні , що Сонце в свою чергу , впливає на всі тіла Сонячної системи.

І Земля, і Місяць мають обертальні рухи навколо власної осі та перекладу, саме вони є найважливішими. Але вони також відчувають інші вторинні рухи рівноваги та коливань, оскільки вони не є точковими об'єктами, але мають помітні розміри і також не є абсолютно сферичними.

Малюнок 1. Орбітальні площини Землі та Місяця з нахилами відповідних осей та відстані між центрами та центром ваги. Джерело: Wikimedia Commons. Зображення Землі від NASA; домовленість по brews_ohare

Земля і Місяць розглядаються як ізольована система об'єктів вимірюваної величини, що обертаються навколо їхнього центру мас, розташованих на лінії, що приєднується до відповідних центрів.

Ця точка ближче до Землі, ніж до Місяця, маючи першу більшу масу. Він розташований приблизно в 4641 км від центру Землі і називається центром ваги.

Закони

Рухи Місяця регулюються законами Кассіні, проголошеними в 1693 році Джованні Кассіні (1625-1712):

-Місяць має синхронне обертання із Землею, оскільки у нього однаковий період обертання та перекладу, таким чином він завжди показує однакове обличчя наземним спостерігачам.

-Нахил місячної екваторіальної площини та екліптики постійний.

- Місячна вісь обертання, нормальна до екліптики - орбітальна площина Землі - і нормальна до орбітальної площини Місяця, є копланарною.

Обертання і переклад Місяця

Місяць здійснює обертальний рух навколо власної осі приблизно за 27,32 дня. Цей період обертання називають сидереальним місяцем. Згідно з першим законом Кассіні, це також час, який Місяць повинен обходити навколо Землі.

Малюнок 2. Анімація, що показує рух системи Земля-Місяць навколо центру ваги. Джерело: Wikimedia Commons

Синхронне обертання відповідає за те, щоб спостерігачі Землі завжди бачили ту саму сторону Місяця.

Зі свого боку, синодичний місяць - це час, який проходить між двома однаковими та послідовними місячними фазами.

Синодичний місяць триває 29,53 дня, і це тому, що Землі ще немає, а Місяць навколо неї навколо. Щоб відносні положення Земля-Сонце-Місяць знову були однаковими, Земля повинна просуватися на 27 ° у своєму поступальному русі навколо Сонця.

Місяць також подорожує навколо Землі по еліптичній орбіті з дуже малим ексцентриситетом. Ексцентриситет еліпса є мірою його сплющення. Це невелике значення означає, що траєкторія Місяця майже кругла, по якій вона проходить зі швидкістю 1 км / с.

Орбіти Землі та Місяця перетинаються в точках, званих вузлами, які роблять можливі затемнення, оскільки побачені із Землі видимі розміри Сонця та Місяця дуже схожі.

Інші рухи Місяця

Через еліптичну орбіту, яку Місяць слідує навколо Землі, а її вісь обертання нахилена 6,60 ° щодо перпендикуляра орбітальної площини (див. Рисунок 1), виникають рухи, які називаються бібліотеками. Завдяки їм ми можемо побачити невеликий відсоток дальньої сторони Місяця, приблизно 9%.

Найпомітніші ширяння - довгота та широта. Бібліотеки по довготі пояснюються тим, що, будучи еліптичною орбітою, швидкість перекладу більша в перигеї - ближче до Землі - ніж в апогей - далі від Землі.

Таким чином, невелика частина поверхні біля крайового меридіана стає видимою - та, яка знаходиться лише на схід від зазначеного меридіана, коли Місяць знаходиться між перигеєм та апогей.

Так само частина поверхні, яка знаходиться трохи на захід, стає видимою, коли Місяць знаходиться між апогеєм і перигеєм.

З іншого боку, коливання у широті виникає через нахил осі обертання. Таким чином, деякі частини Місяця, що знаходяться трохи на північ чи трохи на південь, можна побачити із Землі залежно від моменту. Період цього завивання становить один драконічний місяць, який триває приблизно 27 днів і 5 годин.

Наступна анімація показує імітовані погляди Місяця протягом одного місяця:

Обертання Землі

Земля здійснює обертання навколо осі Землі у напрямку захід-схід, період якого становить 1 день або, точніше, 23 години, 56 хвилин і 3,5 секунди.

Швидкість обертання Землі становить 1600 км / год на екваторі і зменшується, поки вона не зникне прямо на полюсах, де проходить вісь обертання, яка нахилена до 23,44º щодо орбітальної площини Землі, відома як екліптики (див. рисунок 1).

Цей рух відповідає за появу дня і ночі, які керують життям людей. Близько 12 годин (це змінюється залежно від широти та пори року) одне наземне півкуля отримує сонячне світло і має більш високу температуру, а інше - у темряві і температура падає.

Обертання Землі відбувається завдяки способу формування Землі. Хмара речовини, що породила Сонячну систему, повинна була обертатися, щоб ущільнити матерію. Але обертання має супутній імпульс кута, який за відсутності зовнішніх крутних моментів зберігається.

Сонце, планети та інші члени Сонячної системи, що розглядаються як ізольована система, мають той кутовий імпульс, розподілений між своїми членами.

Ось чому кожна планета має свій обертальний рух із заходу на схід, за винятком Венери та Урана, які роблять навпаки, можливо, через зіткнення з іншим великим тілом.

Переклад Землі

Земля також здійснює рух обертання навколо Сонця, період якого трохи більше 1 року. Походження цього руху полягає в гравітаційному тяжінні, яке здійснює Сонце.

У цьому русі Земля описує еліптичну орбіту, завжди відповідно до законів Кеплера планетарного руху. Для спостерігача, розташованого на Північному полюсі, цей рух робиться в напрямку проти годинникової стрілки.

Як і у Місяця, ексцентриситет еліпса, який описує Землю, досить малий. Тоді орбіта Землі наближається до окружності радіусом 150 х 10 ⁶ км. Це значення використовується в астрономії для визначення одиниці відстані під назвою Астрономічна одиниця або АС, широко використовується для вираження відстаней у Сонячній системі.

Малюнок 3. Рух перекладу Землі навколо Сонця Джерело: Вікімедіа.

Загальна довжина цього еліпса становить 930 мільйонів кілометрів, якими Земля проїжджає зі швидкістю 30 км / с.

Вісь обертання Землі нахилена 23,44º щодо норми до екліптики. З цієї причини, коли наша планета подорожує своєю орбітою навколо Сонця, одна з її півкуль більше піддається сонячним променям, виробляючи літо, в той час як в іншій експозиції менше, і настає зима.

Інші рухи Землі

Земля - ​​не досконала сфера, а еліпсоїд, сплющений біля полюсів. Тож екваторіальна випинання викликає повільний рух колін на Землі, який називають прецесією.

При цьому русі вісь Землі обертається навколо полюса екліптики, простежуючи уявний конус, як це видно на наступному малюнку:

Малюнок. Прецесійні та нутаційні рухи Землі. Джерело: Wikimedia Commons. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/Precession-sphere-ES.svg.

Землі потрібно 25 767 років, щоб простежити цей конус. Накладений на прецесію - ще один зворотно-поступальний рух осі, який називається нутацією, викликаний гравітаційним потягуванням Місяця на екваторіальну випинання і має період 18,6 років.

Список літератури

1. Остер, Л. (1984). Сучасна астрономія. Редакція Reverte. 37-52.
2. Тіплер, П. Фізика для науки та техніки. Том 1. 5-й. Видання. 314-316
3. Чому Земля обертається? Отримано з: spaceplace.nasa.gov.
4. Вікіпедія. Барицентр. Відновлено з: es.wikipedia.org.
5. Вікіпедія. Рухи Землі. Відновлено з: es.wikipedia.org.