Сторінка
3

Місяць, орбіта, форма, фази

Місяць притягається Сонцем у 2,2 рази сильніше, ніж Землею, так що теоретично спостерігач з іншої планети або планетної системи сказав би, що бачить рух Місяця навколо Сонця і збурювання цього руху Землею. Однак ми спостерігаємо рух Місяця так, як це виглядає з Землі, тому гравітаційна теорія, яку розробляли чимало найвидатніших учених, починаючи з І. Ньютона, розглядає рух Місяця саме навколо Землі. Найбільш детально теоретичні основи такого вивчення були розроблені американським математиком Дж. Хіллом. На базі його розробок американський астроном Е. Браун у 1919 році розрахував можливі математичні значення, що приймаються функціями, які описують широту, довготу й паралакс Місяця, причому аргументом є час. Браун склав таблиці можливих значень змінних.

Площина орбіти Місяця не рівнобіжна до екліптики, а нахилена до неї під кутом 5°8'43" (екліптика — лінія, що проходить через точки, на які послідовні проектується Сонце при спостереженнях із Землі, тобто видимий річний шлях Сонця на фоні зодіакальних сузір'їв). Через гравітаційні збурювання цей кут зазнає невеликих коливань. Точки перетину орбіти з екліптикою називаються висхідним і спадним вузлами. Вони зміщаються щодо неї у напрямку, протилежному напрямкові руху Місяця по орбіті, тобто' мають нерівномірний зворотний РУХ. За 6794 доби (близько 18 років) вузли роблять повний оберт по екліптиці. Місяць знаходиться в тому самому вузлі кожен драконічний місяць. Так називають інтервал часу — коротший, ніж сидеричний місяць, який у середньому дорівнює 27,21222 доби. Тривалість драконічного місяця визначає періодичність сонячних і місячних затемнень.

У Місяця є власний рух навколо осі, хоча із Землі його не можна спостерігати. Справа в тому, що період добового обертання Місяця навколо осі, нахиленої до площини екліптики під кутом 88°28', точно дорівнює сидеричному місяцеві. Місяць робить повний оберт навколо осі за той самий час, що і повний оберт навколо Землі, тому він повернений до Землі завжди одним і тим самим боком. Періоди обертання навколо осі й орбітального обертання збігаються цілком закономірно. Вони вирівнялися в той час, коли Земля викликала приливні збурювання у твердій або рідкій оболонці Місяця. Однак рівномірне обертання Місяця навколо осі поєднується з нерівномірним рухом по орбіті. Тому відбувається періодичне відхилення напрямку видимої частини Місяця до Землі, що сягає 7°54' за довготою. У свою чергу нахил осі обертання Місяця до площини його орбіти дає відхилення до 6°50' за широтою. Спостерігачі давно визначили, що в різний час можна бачити із Землі різну за площею частину місячної поверхні — максимально до 59% усієї поверхні Місяця. Частина видимого місячного диска, розташована біля його країв, сильно перекручена і спостерігається в перспективній проекції. Невелике «хитання» Місяця щодо його середнього положення, що спостерігається із Землі, називається лібрацією Місяця (від латинського дієслова, що означає «розгойдувати»). Докладніше зупинимося на різновидах лібрації.

Лібрація за довготою викликана тим, що обертання Місяця навколо осі практично рівномірне, а обертання навколо Землі — нерівномірне. Через це із Землі можна спостерігати то західну, то східну частину зворотної сторони. Максимальне значення лібрації за довготою — 7°45'.

Лібрація за широтою відбувається тому, що площина місячного екватора нахилена до площини екліптики під кутом 1°5', а кут між місячною орбітою й екліптикою додає ще 5'. У результаті додавання кутів місячний екватор нахилений до'місячної орбіти під кутом, близьким до 6,5°. Тому при обертанні навколо Землі Місяць ледь «повертається» до спостерігача то південним, то північним полюсом, і можна частково бачити навколополярні зони зворотної півкулі. Значення лібрації за довготою сягає 6°4Г.

Точки перетину площини екватора Місяця, екліптики і місячної орбіти завжди лежать на одній прямій (закон Кассіні).

Форма Місяця

Форма Місяця (еліптичний селенощ) наближається до кулі. Місячний радіус складає 1737,53 км, що дорівнює 0,2724 екваторіального радіуса Землі. Площа поверхні Місяця складає 3,8 107 км2, а обсяг 2,2 • ІО25 см3. Маса Місяця дорівнює 0,0123 земної маси, що складає 7,35 • 10" г. Середня густина Місяця дорівнює 3,34 г/см3, або 0,61 середньої густини Землі.

Форму Місяця дозволили уточнити дослідження лібрацій. Тривале вивчення цього ефекту допомогло оцінити розміри головних півосей селено'іда. Екваторіальна вісь, спрямована у бік Землі, більша за полярну вісь на 700 м, а екваторіальна вісь, перпендикулярна напрямкові до Землі, більша за полярну на 400 м. Це означає, що Місяць ледь витягнутий у бік Землі.

Приливні сили, створювані притяганням Землі, стали причиною виникнення твердих приливних хвиль на поверхні Місяця. Ці хвилі утворили два «приливні горби» на двох півкулях Місяця.

Фази Місяця

Місяць не є самосвітним тілом, як і всі планети. Спостерігати його можна лише настільки, наскільки він освітлюється Сонцем. Через особливості руху Місяць завжди освітлюється Сонцем тільки з одного боку, але земний спостерігач у різний час бачить освітлену половину по-різному. Місяць змінює свою видиму форму, і ці зміни називаються фазами. Фази залежать від відносного розташування Землі, Місяця й Сонця.

Молодик — фаза, коли Місяць знаходиться між Землею й Сонцем. У цей момент він невидимий для земного спостерігача.

Повня — протилежна точка орбіти Місяця, у якій його освітлена Сонцем півкуля видима земному спостерігачеві повністю.

Проміжні фази — положення Місяця між молодиком і повнею, коли земний спостерігач бачить більшу або меншу частину освітленої півкулі. їх називають чвертям и.

Перша чверть — фаза, що настає через 2—3 доби після молодика. Місяць у першій чверті з'являється в момент заходу Сонця і спостерігається на небі як тонкий серп, опуклою стороною звернений у бік Сонця. Протягом приблизно тижня видимий на небі серп Місяця збільшується в розмірах, поступово перетворюючись на півколо, — це друга чверть. Поступово збільшуючись у розмірах, півколо досягає стадії повні, а потім починає зменшуватися знову до півкола і вузького серпа, опуклою стороною знову зверненого у бік Сонця Це остання чверть. Весь цикл займає проміжок, який називається синодичним місяцем. Він дорівнює проміжкові часу між двома послідовними однаковими фазами.