Лунный застой
Лунная остановка или lunistice — это когда Луна достигает своей крайней северной или самой южной точки в течение месяца (в частности, тропического месяца продолжительностью около 27,3 дней). Склонение лунной ( небесная координата, измеряемая как угол от небесного экватора , аналог широты ) во время остановки Луны меняется в цикле длиной 18,6 лет между 18,134 ° (север или юг) и 28,725 ° (север или юг) из-за прецессии . . Эти крайности называются малым и большим лунным застоем.
Последнее незначительное затишье Луны произошло в октябре 2015 года, следующее произойдет в 2034 году. Последнее крупное затишье Луны произошло в 2006 году, а следующее произойдет в 2024 году.
В это время происходит северное лунное календаре, когда Луна видна в направлении Тельца , северного Ориона , Близнецов или иногда самой южной части Возничего (как во время большого лунного календаря). Южное лунистическое состояние возникает, когда Луна находится в Стрельце или Змееносце . Из-за прецессии земной оси самое северное и самое южное места Луны на небе сместятся на запад, и примерно через 13 000 лет северное лунистическое состояние произойдет в Стрельце и Змееносце, а южное лунное свечение - в районе Близнецов.
Во время незначительного застоя Луны приливные силы в некоторых местах слегка усиливаются, что приводит к увеличению амплитуды приливов и приливных наводнений . [ 1 ]
При полном застое Луны диапазон склонения Луны и, следовательно, диапазон ее азимута при восходе и заходе Луны достигают максимума. В результате, если смотреть со средних широт Луны , высота в верхней кульминации наблюдателя (суточный момент, когда объект, по-видимому, касается меридиана ) меняется за две недели от максимально возможного значения до минимально возможного значения над горизонтом , строго на север. наблюдателя или строго на юг (в зависимости от полушария ). Точно так же его азимут при восходе луны меняется с северо-востока на юго-восток, а при заходе луны - с северо-запада на юго-запад.
Времена застоя Луны, по-видимому, имели особое значение для обществ бронзового века , строивших мегалитические памятники в Британии и Ирландии . Это также имеет значение для некоторых неоязыческих религий. Также существуют доказательства того, что совпадения с восходом или заходом луны в дни лунного застоя можно найти в древних местах других древних культур, таких как каньон Чако в Нью-Мексико , Чимни-Рок в Колорадо и Хоупвелл-Сайтс в Огайо .
Тайминг
[ редактировать ]Луны Большая остановка Луны происходит, когда склонение достигает максимального месячного предела, около 28,72 ° северной или южной широты, тогда как незначительная остановка Луны происходит, когда склонение достигает минимального месячного предела, около 18,13 ° северной или южной широты. Точные значения зависят от точного положения Солнца, Луны, лунных узлов и перигея .
Лунистики происходят близко по времени к равноденствиям и затмениям. Луны Это связано с тем, что наклонение орбиты имеет периодические члены, а главный периодический член увеличивает наклонение на 0,135 ° всякий раз, когда Солнце выравнивается с узлами орбиты Луны, другими словами, в середине сезона затмений . [ 2 ] Поскольку лунистики происходят примерно в то время, когда узлы совпадают с точкой небесного равноденствия , и поскольку Солнце находится вблизи узла, это означает, что они происходят примерно в то время, когда Солнце находится в точке небесного равноденствия, то есть вокруг весеннего или осеннего дня. равноденствие.
Даты, в которые узлы совпадают с точками небесного равноденствия, не совпадают с датами, когда Луна фактически достигает лунистического положения, и могут произойти в любое время года. Это происходит как из-за упомянутых выше колебаний наклонения, так и из-за того, что Луна должна прийти к прямому восхождению за 6 часов или 18 часов (90° или 270°). Выстраивание происходит в среднем раз в 6798,38 дней (18,613 юлианских лет по 365,25 дней, или 18 лет и 223 или 224 дня), хотя узел испытывает колебания амплитуды 1,5°, что может задерживать или опережать выстраивание на величину до около месяца. [ 2 ] Между 1951 и 2050 годами эти даты относятся к 1969, 1987, 2006, 2024 и 2043 годам для крупной лунистики и к 1959, 1978, 1997, 2015 и 2034 годам для малой лунистики.
Происхождение имени
[ редактировать ]Термин «лунная остановка», по-видимому, впервые был использован инженером Александром Томом в его книге 1971 года «Мегалитические лунные обсерватории» . [ 3 ] Термин lunistice происходит от латинского luna - (луна) + - stitium (остановка) и описывает крайности в изменении склонения Луны. Во время солнцестояния или лунизма ни солнце, ни луна не стоят на месте; что на мгновение останавливается, так это изменение склонения.
Происхождение знаний
[ редактировать ]Явление остановки Луны, вероятно, было известно еще со времен мегалита. В высоких широтах в 18,6-летнем цикле был период, когда Луна стала околополярной. [ 4 ] Это бы привлекло внимание местных жителей. В других широтах основная остановка Луны характеризовалась постоянным освещением сцены во время полнолуния. Когда Солнце садилось, Луна уже находилась достаточно высоко в небе.
Неофициальное объяснение
[ редактировать ]
Когда Земля вращается вокруг своей оси, кажется, что звезды на ночном небе следуют по круговым траекториям вокруг небесных полюсов . (Этот ежедневный цикл видимого движения называется суточным движением .) Все звезды кажутся неподвижными на небесной сфере, окружающей наблюдателя. Точно так же, как положения на Земле измеряются с использованием широты и долготы , видимые места звезд на этой сфере измеряются по прямому восхождению (соответствует долготе) и склонению (соответствует широте). широты Если смотреть на Земле с 50° северной , любая звезда со склонением +50° будет проходить прямо над головой (достигая зенита в верхней кульминации ) один раз в звездные сутки (23 часа, 56 минут, 4 секунды), независимо от того, видна ли она. ночью или скрыты при дневном свете.
В отличие от звезд, Солнце и Луна не имеют фиксированного склонения. Поскольку ось вращения Земли наклонена примерно на 23,5° по отношению к линии, перпендикулярной плоскости ее орбиты ( эклиптике ), склонение Солнца колеблется от +23,5° во время июньского солнцестояния до -23,5° во время декабрьского солнцестояния , когда Земля вращается по орбите . Солнце один раз в тропический год . Поэтому в июне в Северном полушарии полуденное . Солнце находится выше на небе, а световой день тогда длиннее, чем в декабре В Южном полушарии ситуация обратная. Этот наклон вызывает смену времен года на Земле .
Склонение Луны также меняется, совершая цикл один раз в тропический месяц продолжительностью 27,3 дня. Таким образом, склонение Луны колеблется от положительного значения до отрицательного чуть менее чем за две недели и обратно. Луны Следовательно, менее чем за месяц высота в верхней кульминации наблюдателя (когда она касается меридиана ) может сместиться от более высокой на небе к нижней над горизонтом и обратно.
Таким образом, склонение Луны меняется циклически с периодом около четырех недель, но амплитуда этого колебания меняется в течение 18,6-летнего цикла. Лунная остановка происходит в тех точках этого последнего цикла, когда эта амплитуда достигает минимума или максимума.
Луна отличается от большинства естественных спутников других планет тем, что она остается вблизи эклиптики (плоскости орбиты Земли вокруг Солнца), а не экваториальной плоскости Земли . Максимальное и минимальное склонение Луны различаются, поскольку плоскость вокруг орбиты Луны Луны Земли наклонена примерно на 5,14° по отношению к плоскости эклиптики, а пространственное направление наклона орбиты постепенно меняется в течение 18,6-летнего цикла, поочередно добавляя или вычитая из наклона оси Земли на 23,5 °.
Поэтому максимальное склонение Луны варьируется примерно от 18,3° (на 5,14° меньше наклона земной оси) до 28,6° (на 5,14° больше). При малой лунной стоянке Луна в течение тропического месяца изменит свое склонение с +18,3° до -18,3°, в общем диапазоне 37°. Затем, 9,3 года спустя, во время большого застоя Луны, Луна в течение месяца изменит свое склонение примерно с +28,6° до -28,6°, что в сумме составляет 57° по дальности. Этого диапазона достаточно, чтобы всего за две недели (половина орбиты) поднять высоту Луны в кульминации с высокой точки неба до низкой над горизонтом.
Строго говоря, лунная остановка — это перемещение положения на небе относительно направления земной оси и вращения Луны узлов орбиты ( лунных узлов прецессия ) один раз в 18,6 года. Положение покоя не сохраняется в течение двух недель, которые требуются Луне, чтобы перейти от максимального (положительного) склонения к минимальному (отрицательному) склонению, и, скорее всего, оно не будет точно совпадать ни с одним крайним положением. Однако, поскольку 18,6-летний цикл простоя намного длиннее орбитального периода Луны (около 27,3 дня), изменение диапазона склонений за периоды всего в половину орбиты очень мало. Период прецессии лунных узлов в космосе немного короче, чем интервал покоя Луны из-за осевой прецессии Земли , изменяющей осевой наклон Земли в течение очень длительного периода относительно направления прецессии лунных узлов. Проще говоря, цикл остановки возникает в результате комбинации двух наклонностей.
Как уже говорилось ранее, лунистики происходят близко по времени к затмениям. В год большого покоя Луны солнечные затмения происходят в марте или апреле в восходящем узле и в сентябре или октябре в нисходящем узле, тогда как лунные затмения в нисходящем узле происходят в марте или апреле, а лунные затмения в восходящем узле происходят в сентябре или октябре. . В год малого лунного застоя ситуация меняется на обратную. Что касается большого лунизма, сезон затмений вблизи мартовского равноденствия с нечетными номерами включает солнечные и лунные затмения сарос , в то время как другой сезон затмений вблизи сентябрьского равноденствия включает солнечные и лунные затмения сарос с четными номерами. Для незначительного лунизма в сезон затмений вблизи мартовского равноденствия происходят солнечные и лунные затмения саросов с четными номерами, а в сезон затмений вблизи сентябрьского равноденствия есть солнечные и лунные затмения саросов с нечетными номерами.
Видимое положение Луны во время покоя
[ редактировать ]Азимут продолжительностью Луны (горизонтальное направление) восхода и захода луны варьируется в зависимости от тропического месяца 27,322 дня, тогда как изменение азимута в течение каждого тропического месяца варьируется в зависимости от периода покоя Луны (18,613 года).
Из-за упомянутого выше эффекта время (на широтах, не слишком близких к экватору), когда Луна находится под абсолютно наибольшим углом над горизонтом (ее « высотным углом ») в течение 18,6-летнего цикла, составляет около неделю после новолуния, если это весна, или за неделю до новолуния, если это осень. Это означает, что это будет полумесяц, и эта самая высокая точка будет находиться на закате (весной) или восходе солнца (осенью). Зимой, через три месяца после этого времени, Луна будет почти такой же высокой (примерно на половину диаметра Луны меньше), как полнолуние в полночь. Также в другое время в течение 18,6-летнего цикла полнолуние будет самым высоким в полночь в середине зимы, примерно во время лунизма тропического месяца.
широты Для 55 ° северной или 55 ° южной широты на Земле в следующей таблице показаны азимуты восхода и захода Луны для самой узкой и самой широкой дуги Луны по небу. Азимуты указаны в градусах от истинного севера и применяются, когда горизонт свободен. Также приводятся цифры за промежуточный период между большим и незначительным застоем.
Дуговая траектория полной Луны обычно достигает наибольшей ширины в середине зимы и наименьшей в середине лета. Дуговая траектория новой Луны обычно достигает наибольшей ширины в середине лета и самой узкой в середине зимы. Дуговая траектория первой четверти Луны обычно достигает самой широкой ширины в середине весны и самой узкой в середине осени. Дуговая траектория последней четверти луны обычно достигает самой широкой ширины в середине осени и самой узкой в середине весны.
Азимут полной Луны на горизонте
(если смотреть с 55° северной широты)Самая узкая дуга Самая широкая дуга Эпоха Восход луны Заход Луны Восход луны Заход Луны Незначительная остановка 124° 236° 56° 304° Мидуэй 135° 225° 45° 315° Серьезное затишье 148° 212° 32° 328°
Азимут полной Луны на горизонте
(если смотреть с 55 ° южной широты)Самая широкая дуга Самая узкая дуга Эпоха Восход луны Заход Луны Восход луны Заход Луны Незначительная остановка 124° 236° 56° 304° Мидуэй 135° 225° 45° 315° Серьезное затишье 148° 212° 32° 328°
Для наблюдателей в средних широтах (не слишком близко к экватору или к любому из полюсов наблюдателя ) Луна находится на самой высокой точке неба в каждый период в 24 часа, когда она достигает меридиана . В течение месяца эти высоты кульминации меняются таким образом, чтобы обеспечить наибольшую и наименьшую ценность. В следующей таблице показаны эти высоты в разное время лунного узлового периода для наблюдателя, находящегося на 55 ° северной широты или 55 ° южной широты. Наибольшие и наименьшие кульминации происходят с интервалом примерно в две недели.
Высота в кульминации
(если смотреть под углом 55° северной или южной широты)Эпоха Величайший Наименее Незначительная остановка 53.5° 16.5° Мидуэй 58.5° 11.5° Серьезное затишье 63.5° 6.5°
В следующей таблице показаны некоторые приблизительные даты, когда лунный узел прошел или пройдет точку равноденствия. Наибольшее склонение Луны происходит в течение нескольких месяцев после этого времени, ближе к равноденствию, в зависимости от ее детальной орбиты. [ 5 ] Даты рассчитываются по траектории среднего узла без небольших периодических колебаний, которые могут сдвинуть дату на несколько недель. [ 6 ]
Времена лунного застоя Серьезное затишье Незначительная остановка ноябрь 1987 г. февраль 1997 г. июнь 2006 г. Октябрь 2015 г. январь 2025 г. май 2034 г. Сентябрь 2043 г. декабрь 2052 г.
К северу от 62° широты, например, в Фэрбенксе , на Аляске, полумесяц можно увидеть прямо на севере в точке главного лунизма. Это будет на рассвете, если луна растущая, или на закате, если луна убывающая.
Воздействие на Землю
[ редактировать ]Во время незначительного застоя Луны приливные силы (силы гравитации) солнечных объектов более выровнены. Это приводит к увеличению амплитуды приливов и приливных паводков на интервале 18,6 лет. [ 1 ] Температура поверхности моря в экваториальной части Тихого океана и атмосферное давление в южной части Тихого океана коррелируют со склонением Луны в тропический месяц и могут оказывать влияние на колебания Эль-Ниньо-Ла-Нинья . [ 7 ] [ 8 ]
Подробное объяснение
[ редактировать ]
Более подробное объяснение лучше всего рассматривать с точки зрения путей Солнца и Луны на небесной сфере , как показано на первой схеме. Это показывает абстрактную сферу, окружающую Землю в центре. Земля ориентирована так, что ее ось вертикальна.
Солнце по определению всегда видно на эклиптике (видимый путь Солнца по небу), в то время как Земля наклонена под углом е = 23,5 ° к плоскости этого пути и совершает один оборот вокруг Солнца за 365,25636 дней. немного дольше одного года из-за прецессии, изменяющей направление наклона Земли.
Орбита Луны вокруг Земли (показана пунктиром) наклонена под углом i = 5,14 ° относительно эклиптики. Луна совершает один оборот вокруг Земли за 27,32166 дней. Две точки, в которых Луна пересекает эклиптику, известны как ее орбитальные узлы , обозначенные как «N1» и «N2» (восходящий узел и нисходящий узел соответственно), а линия, соединяющая их, известна как линия узлов . Из-за прецессии Луны плоскости орбиты эти точки пересечения и положения затмений постепенно смещаются вокруг эклиптики за период 18,6 лет.
Глядя на диаграмму, обратите внимание, что когда линия узлов Луны (N1 и N2) вращается немного больше, чем показано, и выравнивается с экватором Земли, орбита Луны достигнет своего самого крутого угла с экватором Земли, а через 9,3 года она изменится. быть самым пологим: склонение (наклон) орбиты Луны на 5,14 ° либо добавляет к (большому остановке), либо вычитает (незначительное состояние покоя) наклон оси вращения Земли (23,439°).
Влияние этого на склонение Луны показано на второй диаграмме. В течение узлового периода, когда Луна вращается вокруг Земли, ее склонение колеблется от – m ° до + m °, где m – число в диапазоне ( e – i ) ≤ m ≤ ( e + i ). При незначительном застое (например, в 2015 г.) его склонение в течение месяца изменяется от –( e – i ) ≈ –18,5° до +( e – i ) ≈ 18,3°. Во время крупного застоя (например, в 2005–2006 гг.) склонение Луны изменялось в течение каждого месяца примерно от –( e + i ) ≈ –28,6° до +( e + i ) ≈ 28,5°.
Однако дополнительная тонкость еще больше усложняет картину. Гравитационное притяжение Солнца к Луне притягивает ее к плоскости эклиптики, вызывая небольшое колебание примерно на 9 угловых минут в течение 173-дневного периода. В 2006 году эффект от этого заключался в том, что хотя совмещение узлов с точками небесного равноденствия произошло в июне, максимальное склонение Луны было не в июне, а в сентябре, как показано на третьей диаграмме. Максимальное абсолютное значение склонения было в марте предыдущего года -28,7215°. [ 9 ]
Другие осложнения
[ редактировать ]Поскольку Луна находится относительно близко к Земле, лунный параллакс меняет склонение (до 0,95 °) при наблюдении с поверхности Земли по сравнению с геоцентрическим склонением, то есть отклонением Луны от центра Земли. Таким образом, геоцентрическое склонение может отличаться от наблюдаемого отклонения примерно на 0,95 °. Величина этого параллакса варьируется в зависимости от широты, поэтому наблюдаемый максимум каждого цикла покоя варьируется в зависимости от места наблюдения.
Атмосферная рефракция – отклонение света Луны при прохождении через атмосферу Земли – изменяет наблюдаемое склонение Луны, особенно на небольшой высоте, где атмосфера толще (глубже).
Не все максимумы можно наблюдать из всех мест в мире - Луна может находиться ниже горизонта в определенном месте наблюдения во время максимума, а к моменту восхода ее склонение может быть меньшим, чем наблюдаемый максимум в какую-то другую дату. .
2006 г. застой
[ редактировать ]| События в Сиднее, Австралия | Дата/время | ДА | декабрь | . | Ученик | лунная фаза |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ближайшее наблюдение максимального северного склонения в утренних сумерках 15 сентября (14-го числа по Гринвичу). | Четверг, 14 сентября, 19:53 UTC (5:53 AEST ) | 04:42:57.32 | +29:29:22.9 | 3° | 27° | 46% снижается |
| Самое высокое видимое северное склонение во время гражданских сумерек. | Вторник, 4 апреля, 07:49 (17:49 AEST) | 06:03:11.66 | +29:30:34.5 | 350° | 26° | 38% депиляция |
| Самое высокое видимое северное склонение в темноте | Вторник, 4 апреля, 09:10 (19:10 AEST) | 06:05:22.02 | +29:27:29.4 | 332° | 21° | 39% депиляция |
| Максимальное видимое южное склонение во время гражданских сумерек. | Среда, 22 марта, 19:45 (5:45 AEST) | 18:10:57.40 | −28:37:33.2 | 41° | 83° | 50% уменьшается |
| Максимальное видимое южное склонение в темноте | Среда, 22 марта 18:36 (4:36 AEST) | 18:09:01.55 | −28:36:29.7 | 80° | 71° | 50% уменьшается |
| События в Лондоне, Англия | Дата/время | ДА | декабрь | . | Ученик | лунная фаза |
| Самый высокий видимый максимум во время гражданских сумерек. | Пятница, 15 сентября 05:30 | 06:07:12.72 | +28:19:52.6 | 150° | 64° | 42% уменьшаются |
| Самый высокий видимый максимум в темноте | Вторник, 7 марта 19:43 | 05:52:33.05 | +28:18:26.9 | 207° | 64° | 60% депиляция |
| Самый низкий видимый минимум во время гражданских сумерек. | Пятница, 29 сентября 17:44 | 17:49:08.71 | −29:31:34.4 | 186° | 9° | 43% депиляция |
| Самый низкий видимый минимум в темноте | Суббота, 2 сентября 20:50 | 18:15:08.74 | −29:25:44.0 | 198° | 7° | 70% депиляция |
Обратите внимание, что даты и время в этом разделе и в таблице указаны во всемирном координированном времени , все небесные положения указаны в топоцентрических видимых координатах, включая эффекты параллакса и рефракции, а лунная фаза показана как доля лунной фазы. диск с подсветкой.
В 2006 году минимальное склонение Луны, если смотреть из центра Земли, было в 16:54 UTC 22 марта, когда Луна достигла видимого склонения -28:43:23,3. Следующие два лучших претендента были 20:33 29 сентября при склонении -28:42:38,3 и 13:12 2 сентября при склонении -28:42:16,0.
Максимальное . склонение Луны, если смотреть из центра Земли, было в 01:26 15 сентября, когда склонение достигло +28:43:21,6 Следующий максимум был в 07:36 4 апреля, когда он достиг +28:42:53,9.
Однако эти даты и время не представляют собой максимумы и минимумы для наблюдателей на поверхности Земли.
Например, после учета рефракции и параллакса наблюдаемый максимум 15 сентября в Сиднее, Австралия, произошел на несколько часов раньше, а затем произошел при дневном свете. В таблице показаны основные остановки движения, которые на самом деле были видны (т. е. не при дневном свете и с Луной над горизонтом) как из Лондона, Великобритания, так и из Сиднея, Австралия.
Для других мест на поверхности Земли положения Луны можно рассчитать с помощью калькулятора эфемерид JPL .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Мачемер, Тереза (14 июля 2021 г.). «Шаткая орбита Луны и повышение уровня моря вызовут рекордные наводнения в 2030-х годах» . Смитсоновский журнал . Проверено 23 июля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Саймон, Дж.Л.; Бретаньон, П.; Чапрон, Дж.; Шапрон-Туз, М.; Франку, Г.; Ласкар, Дж. (февраль 1994 г.). «Численные выражения для формул прецессии и средних элементов для Луны и планет». Астрономия и астрофизика . 282 : 663. Бибкод : 1994A&A...282..663S .
- ^ Винсент, Фиона (август 2005 г.). «Главное «лунное затишье» ». Журнал Британской астрономической ассоциации . 115 (4): 220. Бибкод : 2005JBAA..115..220В .
- ^ Том А., 1971, Мегалитические лунные обсерватории, Оксфорд, Clarendon Press
- ^ См. Резюме на Фред Эспенак . «Величайшие ежегодные остановки Луны: с 2001 по 2100 год» . АстроПиксели . Все даты в марте, сентябре или октябре.
- ^ Рассчитано по уравнению где это время в юлианских столетиях, составляющее 36525 дней от J2000 (около полудня 1 января 2000 г.), по данным Simon et al. 1994 г.
- ^ Червени, Рэндалл С.; Шаффер, Джон А. (январь 2001 г.). «Луна и Эль-Ниньо». Письма о геофизических исследованиях . 28 (1): 25–28. Бибкод : 2001GeoRL..28...25C . дои : 10.1029/2000GL012117 .
- ^ «Связь Луны и климата?» . CO2 Наука . Архивировано из оригинала 2 декабря 2008 года.
- ^ Сравните моделирование НАСА в марте , дающее -28,7215 °, с моделированием сентября , дающим 28,720 °.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Большая лунная остановка 2006 г. Цифровая фотомозаика, изображающая событие 2006 г. в Греции.
- Лунный сезон застоя
- Веб-камера в Каланаисе I (Льюис, Шотландия), записывающая события остановки Луны в 2005, 2006 и 2007 годах.
- Проект по изучению основных случаев простоя (до)исторических зданий в 2005, 2006 и 2007 годах.
- Большая лунная остановка у Дымоходной скалы
| Физический характеристики |  | |
|---|---|---|
| Орбита | ||
| Поверхность и функции | ||
| Наука | ||
| Разведка | ||
| Определение времени и навигация | ||
| Фазы и имена | ||
| Повседневные явления | ||
| Связанный |
| |
