ДВИЖЕНИЯ НА ЛУНАТА И ЗЕМЯТА: ВЪРТЕНЕ И ПРЕВОД - НАУКА - 2025

На движението на Земята и Луната имат своя произход, от една страна, в гравитационното привличане на всеки от тях упражнява върху другия и, от друга страна, в привличането, че Слънцето от своя страна упражнява върху всички органи на Слънчевата система.

И Земята, и Луната имат въртеливи движения около собствената си ос и в превод, като тези са най-важните. Но те изпитват и други вторични движения на баланси и трептения, защото те не са точкови обекти, но имат забележими размери и също не са перфектно сферични.

Фигура 1. Орбитални равнини на Земята и Луната с наклоните на съответните оси и разстоянието между центровете и центъра на тежестта. Източник: Wikimedia Commons. Земно изображение от НАСА; подреждане от brews_ohare

Земята и Луната се считат за изолирана система от обекти с измерими размери, въртящи се около центъра им на маса, разположени на линията, която се съединява със съответните центрове.

Тази точка е по-близо до Земята, отколкото до Луната, като има първата по-голяма маса. Намира се на приблизително 4641 км от центъра на Земята и се нарича център на тежестта.

Закони

Движенията на Луната се управляват от законите на Касини, обявени през 1693 г. от Джовани Касини (1625-1712):

- Луната има синхронно въртене със Земята, тъй като има същия период на въртене и превод, по този начин тя винаги показва едно и също лице на земните наблюдатели.

-Наклонът на лунната екваториална равнина и еклиптиката е постоянен.

- Лунната ос на въртене, нормалната към еклиптиката - орбиталната равнина на Земята - и нормалната спрямо орбиталната равнина на Луната, са копланарни.

Въртене и превод на Луната

Луната прави въртеливо движение около собствената си ос за приблизително 27.32 дни. Този период на въртене се нарича страничен месец. Според първия закон на Касини това е и времето, което е необходимо на Луната да обиколи Земята.

Фигура 2. Анимация, показваща движението на системата Земя-Луна около центъра на тежестта. Източник: Wikimedia Commons

Синхронното въртене е отговорно за наблюдателите на Земята, които винаги виждат една и съща страна на Луната.

От своя страна, синодичният месец е времето, което изминава между две еднакви и последователни лунни фази.

Синодичният месец продължава 29,53 дни и е така, защото Земята не е неподвижна, докато Луната обикаля около нея. За да могат относителните позиции Земя-Слънце-Луна отново да бъдат същите, Земята трябва да напредне 27 ° в своето поступателно движение около Слънцето.

Луната също пътува около Земята, следвайки елиптична орбита с много малък ексцентриситет. Ексцентричността на елипса е мярка за нейното сплескване. Тази малка стойност означава, че траекторията на Луната е почти кръгла, която преминава със скорост 1 км / сек.

Орбитите на Земята и Луната се пресичат в точки, наречени възли, които правят затъмнения възможни, тъй като от Земята се виждат видимите размери на Слънцето и Луната са много сходни.

Други движения на Луната

Поради елиптичната орбита, която Луната следва около Земята, а нейната ос на въртене е наклонена 6,60 ° по отношение на перпендикуляра на орбиталната равнина (виж фигура 1), има движения, наречени библиотеки. Благодарение на тях можем да видим малък процент от далечната страна на Луната, приблизително 9%.

Най-забележимите завивки са по дължина и ширина. Библиотеките по дължина се дължат на факта, че като елиптична орбита, скоростта на превод е по-голяма в перигей - по-близо до Земята - отколкото при апогей - по-далеч от Земята.

По този начин малка част от повърхността в близост до крайния меридиан става видима, тази, която е точно на изток от споменатия меридиан, когато Луната е между перигей и апогей.

По същия начин частта от повърхността, която е леко на запад, става видима, когато Луната е между апогей и перигей.

От друга страна, вибрацията в географската ширина възниква поради наклона на оста на въртене. Така някои части от Луната, които са малко на север или малко на юг, могат да се видят от Земята, в зависимост от момента. Периодът на този ховър е един драконов месец, който продължава приблизително 27 дни и 5 часа.

Следващата анимация показва симулирани изгледи на Луната за един месец:

Въртене на Земята

Земята извършва въртене около земната ос в посока запад-изток, чийто период е 1 ден или по-точно 23 часа, 56 минути и 3,5 секунди.

Скоростта на въртене на Земята е 1600 км / ч при екватора и намалява, докато не изчезне точно на полюсите, където минава оста на въртене, която е наклонена 23,44 ° по отношение на орбиталната равнина на Земята, известна като еклиптиката (виж фигура 1).

Това движение е отговорно за появата на деня и нощта, която управлява живота на хората. За около 12 часа (варира в зависимост от географската ширина и сезона), едното сухоземно полукълбо получава слънчева светлина и има по-висока температура, докато другото е в тъмнина и температурата спада.

Въртенето на Земята се дължи на начина, по който се е образувала Земята. Облакът от материя, който породи Слънчевата система, трябваше да се върти, за да уплътни материята. Но въртенето има свързан ъглов импулс, който при липса на външни въртящи моменти се запазва.

Слънцето, планетите и други членове на Слънчевата система, разглеждани като изолирана система, имат тази ъглова инерция, разпределена между членовете си.

Ето защо всяка планета има свое ротационно движение от запад на изток, с изключение на Венера и Уран, които правят обратното, може би поради сблъсък с друго голямо тяло.

Превод на Земята

Земята също прави движение на революция около Слънцето, периодът на който е малко над 1 година. Произходът на това движение е в гравитационното привличане, което Слънцето упражнява.

В това движение Земята описва елиптична орбита, винаги в съответствие с законите на Кеплер за движението на планетата. За наблюдател, разположен на северния полюс, това движение се извършва в посока, обратна на часовниковата стрелка.

Както при Луната, ексцентричността на елипсата, която описва Земята, е доста малка. Тогава орбитата на Земята се приближава до обиколка с радиус 150 х 10 ⁶ км. Тази стойност се използва в астрономията за определяне на единица разстояние, наречена Астрономическа единица или АС, широко използвана за изразяване на разстояния в Слънчевата система.

Фигура 3. Движение на превода на Земята около Слънцето Източник: Wikimedia Commons.

Общата дължина на тази елипса е 930 милиона километра, които Земята изминава със скорост 30 км / с.

Оста на въртене на Земята е наклонена 23,44º по отношение на нормалното към еклиптиката. Поради тази причина, докато нашата планета обикаля орбитата си около Слънцето, едно от полукълбото му е по-изложено на слънчевите лъчи, произвеждайки лятото, докато в другата експозицията е по-малка и зимата възниква.

Други движения на Земята

Земята не е съвършена сфера, а елипсоид, сплескан на полюсите. Така екваториалната издутина причинява бавно подвижно движение на Земята, наречено прецесия.

При това движение земната ос се върти около полюса на еклиптиката, проследявайки въображаем конус, както може да се види на следната фигура:

Фигура. Прецесия и нутационни движения на Земята. Източник: Wikimedia Commons.

На Земята са необходими 25 767 години, за да се проследи този конус. Наложено върху прецесията е друго възвратно-постъпателно движение на оста, наречено нутация, причинено от гравитационното дърпане на Луната върху екваториалната издутина и има период от 18,6 години.

Препратки

1. Остер, Л. (1984). Съвременна астрономия. Ревертиране на редакцията. 37-52.
2. Типлер, П. Физика за наука и инженерство. Том 1. 5-ти. Edition. 314-316
3. Защо Земята се върти? Извлечено от: spaceplace.nasa.gov.
4. Wikipedia. Barycenter. Възстановено от: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Движения на Земята. Възстановено от: es.wikipedia.org.