Czy jest jakiś punkt na ziemi, w którym księżyc pozostaje pod horyzontem przez dłuższy okres czasu?


17

Kiedy uczyłem klasę, dlaczego Ziemia ma dziś pory, wspomniałem, jak bieguny ziemi doświadczają miesięcy światła dziennego i ciemności. Potem jeden z moich studentów zapytał, czy księżyc również znika.

Używając orrery i sznurka, spojrzeliśmy na orbitę księżyca wokół Ziemi i próbowaliśmy znaleźć miejsce, w którym księżyc znajdował się poniżej horyzontu przez całą orbitę. W naszych próbach nie mogliśmy znaleźć takiego miejsca, chociaż niektórzy studenci spekulowali, że jeśli jesteś we właściwym miejscu we właściwym czasie, księżyc może wykonać pełną orbitę, częściowo zasłonięty horyzontem.

Czy na ziemi jest miejsce, w którym księżyc nie jest widoczny przez długi czas, jak słońce na północnych szerokościach geograficznych? Czy fakt, że okrąża Ziemię, uniemożliwia to?


Kalendarz wschodów i zachodów księżyca na biegunie południowym można znaleźć tutaj: timeanddate.com/moon/antarctica/south-pole . Widać, że księżyc nigdy nie pozostaje na dnie dłużej niż kilka tygodni.
David H

Powiedziałbym, że im dłużej można tego uniknąć, jest to dokładnie połowa okresu gwiazdowego księżyców, a to około 13,5 dnia.
harogaston

W jaskini :-) Zdaję sobie sprawę, że to nie odpowiada na „cel” pytania, więc zostawiłem to jako komentarz.
Jonathan

Odpowiedzi:


11

Zależy od interpretacji twojego pytania ... Najlepszym miejscem do nieobserwowania Księżyca jest biegun północny i południowy. Na biegunie północnym będzie można zobaczyć tylko obiekty powyżej równika niebieskiego. Gdy księżyc okrąża Ziemię w ciągu jednego miesiąca, jego orbita jest nachylona od równika niebieskiego. Nachylenie to jest prawie takie samo jak nachylenie ekliptyki (ścieżki Słońca) z równikiem niebieskim. Ekliptyka przecina równik w dwóch przeciwnych punktach na sferze niebieskiej. Oznacza to, że przez około połowę swojej orbity Słońce i gdy orbita Księżyca znajduje się w pobliżu ekliptyki, również Księżyc będzie ponad ekliptyką, a zatem będzie widoczny z bieguna północnego.

To powiedziawszy, Księżyc nie podąża dokładnie za ekliptyką, ponieważ orbita Księżyca jest nachylona od ekliptyki o około 5 °. Nachylenie ekliptyki wynosi 23 °, więc w bardzo szczególnych okolicznościach maksymalna wysokość Księżyca nad horyzontem na biegunie północnym wyniesie 18 ° w ciągu jednego miesiąca. Czas trwania Księżyca nad horyzontem na biegunie północnym będzie wynosiłokoło 10 dni (przypuszczenie) około 13,6 dni (edycja: patrz komentarze poniżej).

Więc jeśli zinterpretujemy twoje pytanie jako: Czy jest miejsce, w którym Księżyc będzie pod horyzontem przez długi okres czasu (> 1 miesiąc), to odpowiedź brzmi NIE.

Ale jeśli zdarzy się to w okolicach czerwca, wówczas Słońce znajdzie się również nad horyzontem na biegunie północnym (przez sześć miesięcy), a ponieważ Księżyc będzie blisko Słońca (podążając mniej więcej za ekliptyką), będzie w tym czasie bardzo trudno zobaczyć Księżyc. Więc jeśli zapytasz konkretnie, czy Księżyc nie będzie widoczny przez dłuższy czas, odpowiedź brzmi TAK.

I oczywiście są też miejsca z wieczystym zachmurzeniem ;-)


1
Świetna odpowiedź, ale chciałbym dodać, że przypuszczenie, że zrobiłeś 10 dni jest nieprawidłowe. Orbita Księżyca zawsze będzie przecinać równik niebieski w dwóch diametralnie przeciwnych punktach (ponieważ oba są wielkimi okręgami), a jak widać z Ziemi, okres między tymi dwoma punktami zawsze będzie wynosił około 13-14 dni (około połowy ~ 27,2 dni który jest okresem Dracona, „z grubsza” z powodu ekscentryczności orbity księżyca i jej wpływu na rozmiary wschodów i zachodów itp.).
Takku

@Takku Tak masz rację! Obawiam się, że nie pomyślałem o tym. Odpowiedziałem odpowiednio.
Dieudonné,

Zakłada to, że księżyc jest punktem (nie dyskiem) i nie ma refrakcji. Jeśli weźmiesz pod uwagę oba te czynniki, odpowiedź może przypadkowo być bliżej 10 dni.
barrycarter

5

Na 87 stopniach szerokości geograficznej południowej na głównym południku (0 stopni długości geograficznej wschodniej) księżyc ustawił się na 0121 UTC w dniu 22 listopada 2012 r. I nie wzniósł się ponownie do 2356 w dniu 6 grudnia 2012 r., Przez całkowity bezksiężycowy okres 14 dni, 22 godziny i 35 minut. Zobacz poniższe zastrzeżenia.

Możesz „zweryfikować” to obliczenie, odwiedzając stronę http://aa.usno.navy.mil/data/docs/RS_OneYear.php i wprowadzając następujące parametry:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

aby uzyskać ten wynik:


Sun or Moon Rise/Set Table for One Year
             o  ,    o  ,                                                                              Astronomical Applications Dept.
Location:  000 00, S87 00                         Rise and Set for the Moon for 2012                   U. S. Naval Observatory        
                                                                                                       Washington, DC  20392-5420     
                                                            Universal Time                                                            


       Jan.       Feb.       Mar.       Apr.       May        June       July       Aug.       Sept.      Oct.       Nov.       Dec.  
Day Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set
     h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m
01  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1821       **** ****  **** ****  **** ****       0649  ---- ----  ---- ----  ---- ----
02  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1255 0021  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
03  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
04  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1718       **** ****  **** ****  **** ****  1900 1121  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
05  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1030 0834  **** ****  **** ****  **** ****       0634  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
06  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  2356     
07  ---- ----  ---- ----  2222       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****
08  ---- ----  ---- ----  1634 0339  **** ****  **** ****  **** ****       1038  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****
09  ---- ----  2057       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  0200 0451  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0427 1338  **** ****
09                                                                                                                2341                
10  ---- ----  1425 1149  **** ****  **** ****  **** ****  2154 1518  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
11  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****       1029  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
12  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
13  2049       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0357       **** ****  **** ****
14  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****       1502  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****
15  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  0304 1024  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0824 1654  **** ****  **** ****  **** ****
16  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0325       **** ****  **** ****  **** ****
17  **** ****  **** ****  **** ****       1533  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****
18  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****
19  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0754       **** ****  **** ****  **** ****  1143 0118
19                                                                                                                                2046
20  **** ****  **** ****       2102  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----
21  **** ****  **** ****  0252 1604  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----
22  **** ****       2040  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1324 1819  **** ****  **** ****  **** ****       0121  ---- ----
23  **** ****  0810 1556  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0758       **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----
24  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----
25  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1253 2338  **** ****  **** ****  **** ****  1214 0649  ---- ----  ---- ----
26       2026  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0757       **** ****  **** ****  **** ****       0154  ---- ----  ---- ----
27  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----
28  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  1659 0645  ---- ----  ---- ----  ---- ----
29  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1303       **** ****  **** ****  **** ****       0213  ---- ----  ---- ----  ---- ----
30  ---- ----             ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
31  ---- ----             ---- ----             **** ****             **** ****  **** ****             ---- ----             ---- ----

(**** object continuously above horizon)                                                      (---- object continuously below horizon)

NOTE: BLANK SPACES IN THE TABLE INDICATE THAT A RISING OR A SETTING DID NOT OCCUR DURING THAT 24 HR INTERVAL.

Zwróć uwagę, że od 22 listopada do 06 grudnia (nie włącznie) wzrost i set mają zarówno „----”, co oznacza „obiekt stale poniżej horyzontu”.

Ostrzeżenia / uwagi:

  • Podobnie jak w powyższej tabeli, zakładam 34 minuty kątowe załamania światła na horyzoncie. Jest to rozsądne w przypadku większości lokalizacji, ale może być nieuzasadnione na 87 stopni szerokości geograficznej południowej. Jeśli załamanie było wyższe podczas powyższego obliczonego okresu bezksiężycowego, księżyc mógł krótko wzrosnąć.

  • To najdłuższy bezksiężycowy okres, jaki mogłem nałożyć między 2 stycznia 2000 r. A 12 marca 2016 r., Czyli limitami czasowymi używanego przeze mnie programu. Poza tym przedziałem mogą występować dłuższe okresy bezksiężycowe.

  • Proces, którego użyłem, nie jest gwarancją znalezienia najdłuższego okresu bezksiężycowego, nawet w powyższym przedziale. Innymi słowy, może minąć dłuższy okres bezksiężycowy.

  • To dość zaskakujące, że najdłuższy okres bezksiężycowy występuje tak daleko od biegunów (tj. 3 stopnie od bieguna południowego). Wynika to częściowo z załamania światła i faktu, że księżyc ma średnicę kątową, a nie tylko punkt geometryczny. Wysokość księżyca może być o 3 stopnie niższa o 87 stopni niż na biegunie, co pozwala księżycowi pozostać nieco poniżej horyzontu.

  • Najdłuższy bezksiężycowy okres na biegunie południowym (z powyższymi zastrzeżeniami) trwał od 1 czerwca 2013 r. Do 1104 do 16 czerwca 2013 r. O godz. 0719, około dwie i kwadrans mniej niż najkrótszy ogólny okres bezksiężycowy, jaki znalazłem.

  • Najdłuższy bezksiężycowy okres na biegunie północnym trwał od 18 grudnia 2008 r. Do 2311 r. Do 2 stycznia 2009 r. O godz. 1155, czyli o około pół godziny krócej niż czas na biegunie południowym.

  • Program, który napisałem, aby pomóc mi to znaleźć:

https://github.com/barrycarter/bcapps/blob/master/ASTRO/bc-solve-astro-5894.c


2

Jeśli pójdziesz wystarczająco daleko na północ lub południe, osiągniesz szerokość geograficzną, na której księżyc może znajdować się poniżej horyzontu przez kilka dni, podobnie jak „słońce o północy”. Może również znajdować się nad horyzontem przez kilka dni z tego samego powodu.

Na biegunach północnym lub południowym księżyc może znajdować się stale powyżej lub poniżej horyzontu przez prawie 2 tygodnie.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.