Доставка

Эта статья об астрономических наблюдениях. Чтобы узнать о молекулярном движении, см. либрацию (молекула) . Для орбитальной механики см. Орбиту точки либрации .

Не путать с освобождением , возлиянием или вибрацией .

Фазы Луны и либрации в 2019 году в Северном полушарии с часовыми интервалами, с музыкой, названиями и дополнительной графикой.

Смоделированные виды Луны в течение одного месяца, демонстрирующие либрации по широте и долготе . Также видны различные фазы и изменения визуального размера, вызванные переменным расстоянием от Земли.

Теоретическая протяженность видимой лунной поверхности (зеленый цвет) вследствие либрации по сравнению с протяженностью видимой лунной поверхности без либрации (желтый цвет). Это проекция Винкеля-Трипеля . Море Восточное , расположенное сразу за желтой областью, становится видимым с Земли в результате либрации.

Суточная либрация Луны, наблюдаемая на самом деле от начала до конца одной ночи. Два угла создаются разным положением наблюдателя относительно Луны из-за вращения Земли за несколько часов.

В лунной астрономии либрация — это циклическое изменение видимого положения Луны, воспринимаемое наземными наблюдателями и вызванное изменениями между плоскостями орбиты и вращения Луны. Это заставляет наблюдателя видеть несколько разные полушария поверхности в разное время. Луны По причине и следствию это похоже на изменения видимого размера из-за изменения расстояния . Это вызвано тремя механизмами, подробно описанными ниже, два из которых вызывают относительно небольшую физическую либрацию за счет приливных сил, создаваемых Землей. Подобные истинные либрации известны и для других спутников с заблокированным вращением .

Совершенно иное явление движения троянского астероида было названо троянской либрацией ; а троянская точка либрации означает точку Лагранжа .

Лунная либрация

Луна держит одно полушарие обращенным к Земле из-за приливной блокировки . Таким образом, первый вид на обратную сторону Луны был невозможен до тех пор, пока советский зонд «Луна-3» не достиг Луны 7 октября 1959 года и не последовало дальнейшее исследование Луны Соединенными Штатами и Советским Союзом . Эта простая картина верна лишь приблизительно: с течением времени из-за либрации с Земли видно чуть больше половины (всего около 59%) поверхности Луны.

Лунная либрация возникает в результате трех изменений перспективы из-за: некруглой и наклонной орбиты, конечного размера Земли и ориентации Луны в космосе. Первый из них называется оптической либрацией , второй — параллаксом , а третий — физической либрацией . Каждый из них можно разделить на два вклада. 

Ниже приведены три типа лунной либрации:

• Оптическая либрация , комбинированная либрация продольной и широтной либрации, создает движение подземной точки и колеблющийся вид между временно видимыми частями Луны во время лунной орбиты. Это не следует путать с изменением видимого размера Луны из-за изменения расстояния между Луной и Землей во время эллиптической орбиты Луны или с изменением позиционного угла из-за изменения положения наклонной оси Луны. , или с наблюдаемым раскачивающимся движением Луны из-за относительного положения наклонной оси Земли во время обращения Луны по орбите.
  • Либрация по долготе возникает из-за эксцентриситета вокруг орбиты Луны Земли; вращение Луны иногда опережает, а иногда отстает от ее орбитального положения. Лунная либрация по долготе была открыта Иоганном Гевелием в 1648 году. может достигать 7°54′ Амплитуда . Продольная либрация позволяет наблюдателю на Земле иногда видеть дальше на запад и восток Луны соответственно на разных фазах орбиты Луны.
  • Либрация по широте Луны возникает в результате небольшого наклона (около 6,7 °) между осью вращения и нормалью к плоскости ее орбиты вокруг Земли. Его происхождение аналогично тому, как времена года возникают в результате вращения Земли вокруг Солнца. Галилео Галилею иногда приписывают открытие лунной либрации по широте в 1632 году. хотя Томас Хэрриот или Уильям Гилберт могли сделать это раньше. Обратите внимание на законы Кассини . Амплитуда может достигать 6°50′. 6,7° зависит от наклона орбиты 5,15° и отрицательного наклона экватора 1,54°. Широтная либрация позволяет наблюдателю на Земле видеть за северным и южным полюсами Луны на разных фазах орбиты Луны.
• Либрация параллакса зависит как от долготы, так и от широты того места на Земле, откуда наблюдается Луна.
  • Суточная либрация — это небольшая суточная либрация, колебание, вызванное вращением Земли , которое переносит наблюдателя сначала в одну, а затем в другую сторону прямой линии, соединяющей центры Земли и Луны, позволяя наблюдателю сначала посмотреть вокруг одной стороны. Луну, а затем вокруг другой, поскольку наблюдатель находится на поверхности Земли, а не в ее центре. Амплитуда достигает менее 1°.
• Физическая либрация — это колебание ориентации в пространстве относительно равномерного вращения и прецессии. Существуют физические либрации по всем трем осям. Размеры составляют примерно 100 угловых секунд. Если смотреть с Земли, это составляет менее 1 угловой секунды. Вынужденные физические либрации можно предсказать, учитывая орбиту и форму Луны. Периоды свободных физических либраций также можно предсказать, но их амплитуды и фазы предсказать нельзя.

Физическая либрация

Также называемая реальной либрацией, в отличие от оптической либрации продольного, широтного и суточного типов, ориентация Луны демонстрирует небольшие колебания направления полюса в пространстве и вращения вокруг полюса.

Эту либрацию можно разделить на принудительную и свободную либрацию. Вынужденная либрация вызвана силами, действующими во время обращения Луны вокруг Земли и Солнца, тогда как свободная либрация представляет собой колебания, происходящие в течение более длительных периодов времени.

Принудительная физическая либрация

Полнолуние в противоположных либрациях

Законы Кассини гласят, что:

1. Луна равномерно вращается вокруг своей полярной оси, одной стороной обращенной к Земле.
2. Плоскость экватора Луны наклонена относительно плоскости эклиптики и равномерно прецессирует вдоль плоскости эклиптики.
3. Нисходящий узел экватора на эклиптике соответствует восходящему узлу плоскости орбиты.

Помимо равномерного вращения и равномерной прецессии плоскости экватора, Луна имеет небольшие колебания ориентации в пространстве вокруг всех 3-х осей. Эти колебания называются физическими либрациями. Если не считать наклона 1,5427° между экватором и эклиптикой, колебания составляют приблизительно ±100 угловых секунд. Эти колебания можно выразить тригонометрическими рядами, зависящими от лунных моментов инерции A < B < C . Чувствительными комбинациями являются β = ( C – A )/ B и γ = ( B – A )/ C . Колебания вокруг полярной оси наиболее чувствительны к γ , а двумерное направление полюса, включая наклон 1,5427°, наиболее чувствительно к β . Следовательно, точные измерения физических либраций обеспечивают точное определение β = 6,31 × 10. ⁻⁴ и γ = 2,28 × 10 ⁻⁴ .

Размещение 3 ретрорефлекторов на Луне в ходе эксперимента по лазерной локации Луны и 2 ретрорефлекторов луноходов позволило точно измерить физические либрации с помощью лазерной локации до Луны.

Бесплатная физическая либрация

Свободная физическая либрация аналогична решению приведенного уравнения для линейных дифференциальных уравнений. Периоды свободных либраций можно вычислить, но необходимо измерить их амплитуды. Лунная лазерная локация обеспечивает определение. Две крупнейшие свободные либрации были открыты О. Каламом. Современные ценности – это:

1. 1,3 угловых секунды с периодом вращения вокруг полярной оси 1056 дней (2,9 года),
2. эллиптическое колебание полюса длительностью 74,6 года и размером 8,18 × 3,31 угловых секунды, и
3. 81-летнее вращение полюса в космосе, имеющее размер 0,03 угловой секунды.

Жидкое ядро ​​может вызвать четвертую моду с периодом около 4 столетий. Ожидается, что свободные либрации прекратятся за очень короткое время по сравнению с возрастом Луны. Следовательно, их существование подразумевает, что должен существовать один или несколько стимулирующих механизмов.

См. также

• Параллактический угол

Ссылки

• Дж. Деррал Малхолланд, Эрик К. Сильверберг (1972). «Измерение физических вибраций с помощью лазерных ретрорефлекторов». Земля, Луна и планеты . 4 (1–2): 155–159. Бибкод : 1972Луна....4..155М . дои : 10.1007/BF00562923 . S2CID   122988376 .
• Мур, сэр Патрик (2003). Атлас Вселенной Филиппа . Предисловие сэра Арнольда Вулфендейла . Филиппа. ISBN  978-0-540-08707-5 . OCLC   51966591 .

Внешние ссылки

• Либрация Луны с образовательного сайта From Stargazers to Starships
• Астрономическая картина дня: 13 ноября 2005 г. - покадровая анимация Луны на протяжении одного полного цикла, организованная НАСА.
• Либрация: 2 года за 2 секунды — 24 изображения полнолуния, сделанные за два года, объединенные в анимацию (ссылка на странице), показывающую либрацию Луны и изменения видимого диаметра.
• Наблюдение лунных зон либрации