Να μην συγχέεται με τη Σεληνιακή τροχιά (η τροχιά ενός αντικειμένου γύρω από τη Σελήνη).

Η Σελήνη περιστρέφεται γύρω από τη Γη σε μια προοδευτική κατεύθυνση και ολοκληρώνει μια περίοδο περιφοράς σε σχέση με τα αστέρια σε περίπου 27,32 ημέρες (ένας πλευρικός μήνας) και μια επανάσταση σε σχέση με τον Ήλιο σε περίπου 29,53 ημέρες (ένας συνοδικός μήνας). Η Γη και η Σελήνη περιστρέφονται γύρω από το βαρύκεντρο τους (κοινό κέντρο μάζας), το οποίο βρίσκεται περίπου 4.600 χλμ (2.900 μίλια) από το κέντρο της Γης (περίπου το 72% της ακτίνας του). Κατά μέσο όρο, η απόσταση από τη Σελήνη είναι περίπου 385.000 χλμ. (239.000 μίλια) από το κέντρο της Γης, το οποίο αντιστοιχεί σε περίπου 60 ακτίνες της Γης ή 1,282 δευτερόλεπτα φωτός.

Τροχιά της Σελήνης
Diagram of the Moon's orbit with respect to the Earth
Διάγραμμα της τροχιάς της Σελήνης σε σχέση με τη Γη.
Ενώ οι γωνίες και τα σχετικά μεγέθη είναι σε κλίμακα, οι αποστάσεις δεν είναι.
Ιδιότητα Τιμή
Ημι-μείζων άξονας 384.748 km (239.071 mi)
Μέση απόσταση 385.000 km (239.000 mi)
Αντίστροφη ημιτονοειδής παράλλαξη 384.400 km (238.900 mi)
Περίγειος
(δηλ. ελάχιστο απόσταση από τη Γη)
3.632.289 km (2.257.000 mi) (avg.)
(356400370400 km)
Απόγειος
(δηλ. μέγ. απόσταση από τη Γη)
405.400 km (251.900 mi) (avg.)
(404000406700 km)
Μέση εκκεντρότητα 0.0549006
(0.026–0.077)
Μέση πλαγιότητα 6.687° 
Μέση κλίση  
της τροχιάς έως Εκλειπτική 5.15° (4.99–5.30)
κλίση του σεληνιακού ισημερινού 1.543°
Περίοδος της  
τροχιάς γύρω από τη Γη (αστρικός) 27.322 days
orbit around Earth (συνοδικός) 29.530 days
Σεληνιακή υποχώρηση 18.5996 years
ύφεση της σειράς των αψίδων 8.8504 years

Με μέση τροχιακή ταχύτητα 1,022 km / s (0,635 μίλια / δευτ.), Η Σελήνη καλύπτει απόσταση περίπου της διαμέτρου της, ή περίπου μισό βαθμό στην ουράνια σφαίρα, κάθε ώρα. Η Σελήνη διαφέρει από τους περισσότερους δορυφόρους άλλων πλανητών στο ότι η τροχιά της είναι κοντά στο εκλειπτικό επίπεδο αντί εκείνου του πρωταρχικού (σε αυτήν την περίπτωση, της Γης) ισημερινού επιπέδου. Το τροχιακό επίπεδο της Σελήνης έχει κλίση περίπου 5,1 ° σε σχέση με το εκλειπτικό επίπεδο, ενώ το ισημερινό επίπεδο της Σελήνης έχει κλίση μόλις 1,5 °.

ΙδιότητεςΕπεξεργασία

Οι ιδιότητες της τροχιάς που περιγράφονται σε αυτήν την ενότητα είναι προσεγγίσεις. Η τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη έχει πολλές ανωμαλίες (Πάρελξη), η μελέτη των οποίων (σεληνιακή θεωρία) έχει μακρά ιστορία[1]

 
Η τροχιά της Σελήνης και τα μεγέθη της Γης και της Σελήνης σε κλίμακα.
 
Σύγκριση του φαινομένου μεγέθους της Σελήνης στο σεληνιακό περείγιο - Απόγειο

Ελλειπτικό σχήμαΕπεξεργασία

Η τροχιά της Σελήνης είναι μια σχεδόν κυκλική έλλειψη γύρω από τη Γη (οι ημι-άξονες και οι ημι-άξονες είναι 384.400 χλμ και 383.800 χλμ, αντίστοιχα: διαφορά μόνο 0,16%). Η εξίσωση της έλλειψης αποδίδει εκκεντρότητα 0,0549 και, αποστάσεις περιγείου και απογόνου 362,600 km και 405,400 km αντίστοιχα (διαφορά 12%).

Δεδομένου ότι τα κοντινότερα αντικείμενα εμφανίζονται μεγαλύτερα, το φαινόμενο μέγεθος της Σελήνης αλλάζει καθώς κινείται προς και μακριά από έναν παρατηρητή στη Γη. Ένα συμβάν που αναφέρεται ως «supermoon» συμβαίνει όταν η πανσέληνος βρίσκεται στο πλησιέστερο της Γης (perigee).

Η διακύμανση στην τροχιακή απόσταση της Σελήνης αντιστοιχεί με αλλαγές στις εφαπτομενικές και γωνιακές ταχύτητές της, όπως αναφέρεται στον δεύτερο νόμο του Κέπλερ. Η μέση γωνιακή κίνηση σε σχέση με έναν φανταστικό παρατηρητή στο barycentre της Γης - Σελήνης είναι 13.176 ° ανά ημέρα προς τα ανατολικά (Ιουλιανή ημέρα 2000).

ΕπιμήκυνσηΕπεξεργασία

Η επιμήκυνση της Σελήνης είναι η γωνιακή της απόσταση ανατολικά του Ήλιου ανά πάσα στιγμή. Στο νέο φεγγάρι, είναι μηδέν και η Σελήνη λέγεται ότι είναι σε συνδυασμό. Στην πανσέληνο, η επιμήκυνση είναι 180 ° και λέγεται ότι βρίσκεται σε αντίθεση. Και στις δύο περιπτώσεις, η Σελήνη βρίσκεται σε ζυζυγία, δηλαδή ο Ήλιος, η Σελήνη και η Γη είναι σχεδόν ευθυγραμμισμένες. Όταν η επιμήκυνση είναι είτε 90 ° είτε 270 °, η Σελήνη λέγεται ότι είναι σε Τετράγωνο (αστρονομία)τετραγωνική.

ΠροπόρευσηΕπεξεργασία

 
Ακαδημαϊκή μετάπτωση—Ο κύριος άξονας της ελλειπτικής τροχιάς της Σελήνης περιστρέφεται με μία πλήρη επανάσταση κάθε 8,85 χρόνια. Σε αυτήν την εικόνα, το ελλειπτικό σχήμα της τροχιάς της Σελήνης είναι υπερβολικά υπερβολικό από το σχεδόν κυκλικό του σχήμα για να κάνει την οπισθοδρόμηση.
 
Τροχιακή κλίση—η τροχιά της Σελήνης έχει κλίση 5,14 ° προς τη εκλειπτική.
Animation of Moon orbit around Earth
      Σελήνη ·       Γη
Top: Polar view; Bottom: Equatorial view
 
Διαταραχές της σεληνιακής τροχιάς της Γης

Ο προσανατολισμός της τροχιάς δεν είναι σταθερός στο χώρο, αλλά περιστρέφεται με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η τροχιακή υποχώρηση ονομάζεται επίσης αφαιρετική υποχώρηση και είναι η περιστροφή της τροχιάς της Σελήνης εντός του τροχιακού επιπέδου, δηλαδή οι άξονες της έλλειψης αλλάζουν κατεύθυνση. Ο κύριος άξονας της Σελήνης - η μεγαλύτερη διάμετρος της τροχιάς, ενώνει τα πλησιέστερα και πιο απομακρυσμένα σημεία της, το περιφέρεια και το απόγειο, αντίστοιχα - κάνει μια πλήρη επανάσταση κάθε 8,85 χρόνια της Γης, ή 3.232.6054 ημέρες, καθώς περιστρέφεται αργά προς την ίδια κατεύθυνση με τη Σελήνη η ίδια (άμεση κίνηση). Η απιδιακή μετάπτωση της Σελήνης διαφέρει από τη Όζώδης υποχώρηση του τροχιακού επιπέδου και την αξονική μετάπτωση της ίδιας της Σελήνης.

ΚλίσηΕπεξεργασία

Η μέση κλίση της σεληνιακής τροχιάς στο εκλειπτικό επίπεδο είναι 5.145 °. Οι θεωρητικές εκτιμήσεις δείχνουν ότι η παρούσα κλίση σε σχέση με το εκλειπτικό επίπεδο προέκυψε από την παλιρροιακή εξέλιξη από μια προηγούμενη τροχιά κοντά στη Γη με μια αρκετά σταθερή κλίση σε σχέση με τον Ισημερινό. Θα απαιτούσε μια κλίση αυτής της προηγούμενης τροχιάς περίπου 10 ° προς τον ισημερινό για να παραχθεί μια παρούσα κλίση 5 ° προς την εκλειπτική. Πιστεύεται ότι αρχικά η κλίση προς τον ισημερινό ήταν κοντά στο μηδέν, αλλά θα μπορούσε να είχε αυξηθεί σε 10 ° μέσω της επιρροής των πλανητών που περνούν κοντά στη Σελήνη ενώ πέφτουν στη Γη. Εάν αυτό δεν είχε συμβεί, η Σελήνη θα βρίσκεται τώρα πολύ πιο κοντά στην έκλειψη και οι εκλείψεις θα ήταν πολύ πιο συχνές.[2]

Ο άξονας περιστροφής της Σελήνης δεν είναι κάθετος στο τροχιακό του επίπεδο, οπότε ο σεληνιακός ισημερινός δεν βρίσκεται στο επίπεδο της τροχιάς του, αλλά τείνει προς αυτήν με σταθερή τιμή 6,688 ° (αυτή είναι η κλίση). Όπως ανακαλύφθηκε από τον Ζακ Κασίνι το 1722, ο περιστροφικός άξονας της Σελήνης προεξέχει με τον ίδιο ρυθμό με το τροχιακό του επίπεδο, αλλά είναι 180 ° εκτός φάσης (βλ. Νόμους του Κασίνι). Επομένως, η γωνία μεταξύ του εκλειπτικού και του σεληνιακού ισημερινού είναι πάντα 1.543 °, παρόλο που ο περιστροφικός άξονας της Σελήνης δεν είναι σταθερός σε σχέση με τα αστέρια.[3]

ΚόμβοιΕπεξεργασία

Οι κόμβοι είναι σημεία στα οποία η τροχιά της Σελήνης διασχίζει την εκλειπτική. Η Σελήνη διασχίζει τον ίδιο κόμβο κάθε 27.2122 ημέρες, ένα διάστημα που ονομάζεται δρακόνιος μήνας ή δρακόνιτος μήνας. Η γραμμή των κόμβων, η τομή μεταξύ των δύο αντίστοιχων επιπέδων, έχει μια οπισθοδρομική κίνηση: για έναν παρατηρητή στη Γη, περιστρέφεται δυτικά κατά μήκος της εκλειπτικής με περίοδο 18,6 ετών ή 19,3549 ° ετησίως. Όταν παρατηρείται από τον ουράνιο βορρά, οι κόμβοι κινούνται δεξιόστροφα γύρω από τη Γη, απέναντι από την περιστροφή της Γης και την επανάστασή της γύρω από τον Ήλιο. Σεληνιακή και ηλιακή έκλειψη μπορεί να συμβεί όταν οι κόμβοι ευθυγραμμίζονται με τον Ήλιο, περίπου κάθε 173,3 ημέρες. Η κλίση της σεληνιακής τροχιάς καθορίζει επίσης τις εκλείψεις. οι σκιές διασταυρώνονται όταν οι κόμβοι συμπίπτουν με την πανσέληνο και το νέο φεγγάρι όταν ο Ήλιος, η Γη και η Σελήνη ευθυγραμμίζονται σε τρεις διαστάσεις.

Στην πραγματικότητα, αυτό σημαίνει ότι το «τροπικό έτος» στη Σελήνη έχει μήκος μόνο 347 ημέρες. Αυτό ονομάζεται δρακόνικο έτος ή έκλειψη. Οι «εποχές» στη Σελήνη ταιριάζουν σε αυτήν την περίοδο. Για περίπου το ήμισυ αυτού του δρακόνιου έτους, ο Ήλιος βρίσκεται βόρεια του σεληνιακού ισημερινού (αλλά το πολύ 1.543 °), και για το άλλο μισό, βρίσκεται νότια του σεληνιακού ισημερινού. Προφανώς, το αποτέλεσμα αυτών των εποχών είναι μικρό σε σύγκριση με τη διαφορά μεταξύ της σεληνιακής νύχτας και της σεληνιακής ημέρας. Στους σεληνιακούς πόλους, αντί για συνηθισμένες σεληνιακές μέρες και νύχτες περίπου 15 ημερών της Γης, ο Ήλιος θα «ανεβαίνει» για 173 ημέρες όπως θα είναι «κάτω». Η πολική ανατολή και η δύση του ηλίου διαρκεί 18 ημέρες κάθε χρόνο. Το "Up" εδώ σημαίνει ότι το κέντρο του Ήλιου βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα. Σεληνιακές πολικές ανατολές και ηλιοβασιλέματα εμφανίζονται γύρω από την εποχή των εκλείψεων (ηλιακή ή σεληνιακή). Για παράδειγμα, στην ηλιακή έκλειψη της 9ης Μαρτίου 2016, η Σελήνη ήταν κοντά στον κατηφορικό κόμβο της και ο Ήλιος ήταν κοντά στο σημείο του ουρανού όπου ο ισημερινός της Σελήνης διασχίζει την εκλειπτική. Όταν ο Ήλιος φτάσει σε αυτό το σημείο, το κέντρο του Ήλιου βγαίνει στον σεληνιακό βόρειο πόλο και υψώνεται στον σεληνιακό νότιο πόλο.

Κλίση στον ισημερινό και σεληνιακή ακινησίαΕπεξεργασία

Κάθε 18,6 χρόνια, η γωνία μεταξύ της τροχιάς της Σελήνης και του Ισημερινού της Γης φτάνει το μέγιστο των 28 ° 36 ′, το άθροισμα της ισημερινής κλίσης της Γης (23 ° 27 ′) και την τροχιακή κλίση της Σελήνης (5 ° 09 ′) προς την εκλειπτική. Αυτό ονομάζεται μείζων σεληνιακή ακινησία. Περίπου αυτό το διάστημα, η απόκλιση της Σελήνης θα κυμαίνεται από −28 ° 36 ′ έως + 28 ° 36 ′. Αντίθετα, 9,3 χρόνια αργότερα, η γωνία μεταξύ της τροχιάς της Σελήνης και του ισημερινού της Γης φτάνει στο ελάχιστο των 18 ° 20 ′. Αυτό ονομάζεται δευτερεύον σεληνιακό αδιέξοδο. Η τελευταία σεληνιακή στάση ήταν μια μικρή στάση τον Οκτώβριο του 2015. Εκείνη την εποχή ο φθίνων κόμβος ήταν ευθυγραμμισμένος με την ισημερία (το σημείο στον ουρανό με το δικαίωμα μηδενικής ανόδου και μηδενική απόκλιση). Οι κόμβοι κινούνται δυτικά περίπου 19 ° ετησίως. Ο Ήλιος διασχίζει έναν δεδομένο κόμβο περίπου 20 ημέρες νωρίτερα κάθε χρόνο.

Όταν η κλίση της τροχιάς της Σελήνης στον ισημερινό της Γης είναι τουλάχιστον 18 ° 20 ′, το κέντρο του δίσκου της Σελήνης θα βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα κάθε μέρα από γεωγραφικά πλάτη μικρότερα από 71 ° 40 '(90 ° - 18 ° 20' ) βόρεια ή νότια. Όταν η κλίση είναι στο μέγιστο των 28 ° 36 ', το κέντρο του δίσκου της Σελήνης θα βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα κάθε μέρα μόνο από γεωγραφικά πλάτη μικρότερα από 61 ° 24' (90 ° - 28 ° 36 ') βόρεια ή νότια.

Σε υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη, θα υπάρχει μια περίοδος τουλάχιστον μίας ημέρας κάθε μήνα, όταν η Σελήνη δεν θα ανέβει, αλλά θα υπάρχει επίσης μια περίοδος τουλάχιστον μιας ημέρας κάθε μήνα, όταν η Σελήνη δεν θα δύει. Αυτό είναι παρόμοιο με την εποχιακή συμπεριφορά του Ήλιου, αλλά με περίοδο 27,2 ημερών αντί για 365 ημέρες. Σημειώστε ότι ένα σημείο στη Σελήνη μπορεί πραγματικά να είναι ορατό όταν είναι περίπου 34 λεπτά τόξου κάτω από τον ορίζοντα, λόγω της ατμοσφαιρικής διάθλασης.

Λόγω της κλίσης της τροχιάς της Σελήνης σε σχέση με τον ισημερινό της Γης, η Σελήνη βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα στο Βόρειο και Νότιο Πόλο για σχεδόν δύο εβδομάδες κάθε μήνα, παρόλο που ο Ήλιος βρίσκεται κάτω από τον ορίζοντα για έξι μήνες κάθε φορά. Η περίοδος από την ανατολή του φεγγαριού έως την ανατολή του φεγγαριού στους πόλους είναι ένας τροπικός μήνας, περίπου 27,3 ημέρες, πολύ κοντά στην πλευρική περίοδο. Όταν ο Ήλιος είναι ο πιο απομακρυσμένος κάτω από τον ορίζοντα (χειμερινό ηλιοστάσιο), η Σελήνη θα είναι γεμάτη όταν βρίσκεται στο υψηλότερο σημείο της. Όταν η Σελήνη βρίσκεται στους Δίδυμους, θα βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντα στον Βόρειο Πόλο και όταν βρίσκεται στον Τοξότη θα ανέβει στον Νότιο Πόλο.

Το φως της Σελήνης χρησιμοποιείται από το ζωοπλαγκτόν στην Αρκτική όταν ο Ήλιος βρίσκεται κάτω από τον ορίζοντα για μήνες[4] και πρέπει να ήταν χρήσιμος για τα ζώα που ζούσαν σε περιοχές της Αρκτικής και της Ανταρκτικής όταν το κλίμα ήταν πιο ζεστό.

Μοντέλο κλίμακαςΕπεξεργασία

Ιστορικό παρατηρήσεων και μετρήσεωνΕπεξεργασία

Περίπου το 1000 π.Χ., οι Βαβυλώνιοι ήταν ο πρώτος ανθρώπινος πολιτισμός που ήταν γνωστό ότι διατηρούσε ένα σταθερό αρχείο των σεληνιακών παρατηρήσεων. Πήλινα δισκία από εκείνη την περίοδο, τα οποία έχουν βρεθεί στην επικράτεια του σημερινού Ιράκ, είναι εγγεγραμμένα με σφηνοειδή γραφή που καταγράφουν τις ώρες και τις ημερομηνίες των φεγγαριών και των φεγγαριών, τα αστέρια από τα οποία πέρασε η Σελήνη και τις χρονικές διαφορές μεταξύ της αύξησης και της ρύθμιση του Ήλιου και της Σελήνης γύρω από την εποχή της πανσελήνου. Η βαβυλωνιακή αστρονομία ανακάλυψε τις τρεις κύριες περιόδους της κίνησης της Σελήνης και χρησιμοποίησε την ανάλυση δεδομένων για να φτιάξει σεληνιακά ημερολόγια που επεκτείνονταν καλά στο μέλλον. Αυτή η χρήση λεπτομερών, συστηματικών παρατηρήσεων για την πραγματοποίηση προβλέψεων βάσει πειραματικών δεδομένων μπορεί να ταξινομηθεί ως η πρώτη επιστημονική μελέτη στην ανθρώπινη ιστορία. Ωστόσο, οι Βαβυλώνιοι φαίνεται ότι δεν είχαν καμία γεωμετρική ή φυσική ερμηνεία των δεδομένων τους και δεν μπορούσαν να προβλέψουν μελλοντικές σεληνιακές εκλείψεις (αν και «προειδοποιήσεις» εκδόθηκαν πριν από πιθανές ώρες έκλειψης).

Οι αρχαίοι Έλληνες αστρονόμοι ήταν οι πρώτοι που παρουσίασαν και αναλύουν μαθηματικά μοντέλα κίνησης αντικειμένων στον ουρανό. Ο Πτολεμαίος περιέγραψε τη σεληνιακή κίνηση χρησιμοποιώντας ένα καλά καθορισμένο γεωμετρικό μοντέλο επικύκλων και εκρήξεων.

Ο Sir Isaac Newton ήταν ο πρώτος που ανέπτυξε μια ολοκληρωμένη θεωρία κίνησης, μηχανικής. Ο απόλυτος πλούτος των παρατηρήσεων της ανθρωπότητας για τη σεληνιακή κίνηση ήταν το κύριο τεστ της θεωρίας του.

Σεληνιακές περίοδοιΕπεξεργασία

Όνομα Αξία (ημέρες) Ορισμός
Πλευρικός μήνας 27.321662 σε σχέση με τα μακρινά αστέρια (13.36874634 περάσματα ανά ηλιακή τροχιά)
Συνοδικός μήνας 29.530589 σε σχέση με τον Ήλιο (φάσεις της Σελήνης, 12.36874634 περάσματα ανά ηλιακή τροχιά)
Τροπικός μήνας 27.321582 σε σχέση με το κοίλο σημείο (διεργασίες σε ~ 26.000 χρόνια)
Ανωμαλιστικός μήνας 27.554550 αναφορικά με το περίγειο (προχωρεί σε 3232.6054 ημέρες = 8.850578 χρόνια)
Δρακωνικός μήνας 27.212221 αναφορικά με τον ανερχόμενο κόμβο (προεξοχές σε 6793.4765 ημέρες = 18.5996 χρόνια)

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές περίοδοι που σχετίζονται με τη σεληνιακή τροχιά[5]. Ο πλευρικός μήνας είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να κάνει μια πλήρη τροχιά γύρω από τη Γη σε σχέση με τα σταθερά αστέρια. Είναι περίπου 27,32 ημέρες. Ο συνοδικός μήνας είναι ο χρόνος που χρειάζεται η Σελήνη για να φτάσει στην ίδια οπτική φάση. Αυτό ποικίλλει κυρίως καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους[6], αλλά κατά μέσο όρο περίπου 29,53 ημέρες. Η συνοδική περίοδος είναι μεγαλύτερη από την πλευρική περίοδο επειδή το σύστημα Γης-Σελήνης κινείται στην τροχιά του γύρω από τον Ήλιο κατά τη διάρκεια κάθε πλαϊνού μήνα, επομένως απαιτείται μεγαλύτερη περίοδος για να επιτευχθεί μια παρόμοια ευθυγράμμιση της Γης, του Ήλιου και της Σελήνης. Ο μημαλιστικός μήνας είναι ο χρόνος μεταξύ των περιγενειών και είναι περίπου 27,55 ημέρες. Ο διαχωρισμός Γης-Σελήνης καθορίζει τη δύναμη της δύναμης αύξησης της σεληνιακής παλίρροιας.

Ο δρακόνιος μήνας είναι ο χρόνος από τον ανερχόμενο κόμβο στον ανερχόμενο κόμβο. Ο χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών περάσεων του ίδιου εκλειπτικού μήκους ονομάζεται τροπικός μήνας. Οι τελευταίες τρεις περίοδοι είναι ελαφρώς διαφορετικές από τον δευτερεύοντα μήνα

Η μέση διάρκεια ενός ημερολογιακού μήνα (ένα δωδέκατο του έτους) είναι περίπου 30,4 ημέρες. Αυτό δεν είναι σεληνιακή περίοδος, αν και ο ημερολογιακός μήνας σχετίζεται ιστορικά με την ορατή σεληνιακή φάση.

 
Η απόσταση της Σελήνης από τις φάσεις της Γης και της Σελήνης το 2014. Φάσεις της Σελήνης: 0 (1) - Νέα Σελήνη, 0,25 — πρώτο τέταρτο, 0,5 — Πανσέληνος, 0,75 — τελευταίο τέταρτο

Παλιρροιακή εξέλιξηΕπεξεργασία

Η βαρυτική έλξη που ασκεί η Σελήνη στη Γη είναι η αιτία της παλίρροιας στη θάλασσα. ο Ήλιος έχει μικρότερη παλιρροιακή επιρροή. Εάν η Γη είχε έναν παγκόσμιο ωκεανό ομοιόμορφου βάθους, η Σελήνη θα ενεργούσε για να παραμορφώσει τόσο τη στερεά Γη (κατά μικρή ποσότητα) όσο και τον ωκεανό σε σχήμα ελλειψοειδούς με τα υψηλά σημεία περίπου κάτω από τη Σελήνη και στην αντίθετη πλευρά της Γης . Ωστόσο, λόγω της παρουσίας των ηπείρων, της γρηγορότερης περιστροφής της Γης και των διαφορετικών βάσεων των ωκεανών, αυτή η απλοϊκή απεικόνιση δεν συμβαίνει. Αν και η περίοδος παλιρροιακής ροής είναι γενικά συγχρονισμένη με την τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη, ο σχετικός χρονισμός της ποικίλλει σημαντικά. Σε ορισμένα μέρη της Γης, υπάρχει μόνο μια υψηλή παλίρροια την ημέρα, ενώ άλλα όπως το Southampton έχουν τέσσερα, αν και αυτό είναι κάπως σπάνιο.

Οι πλασματικές παλιρροιακές εξογκώσεις μεταφέρονται μπροστά από τον προσανατολισμό Γη-Σελήνη από τις ηπείρους ως αποτέλεσμα της περιστροφής της Γης. Η εκκεντρική μάζα κάθε διόγκωσης ασκεί μια μικρή ποσότητα βαρυτικής έλξης στη Σελήνη, με το κύμα στην πλευρά της Γης πιο κοντά στη Σελήνη να τραβά προς μια κατεύθυνση ελαφρώς προς τα εμπρός κατά μήκος της τροχιάς της Σελήνης (επειδή η περιστροφή της Γης έχει μεταφέρει το κύμα προς τα εμπρός). Η διόγκωση στην πλευρά που βρίσκεται πιο μακριά από τη Σελήνη έχει το αντίθετο αποτέλεσμα, αλλά επειδή η βαρυτική έλξη ποικίλλει αντιστρόφως με το τετράγωνο της απόστασης, το αποτέλεσμα είναι ισχυρότερο για την εξογκώσιμη πλευρά. Ως αποτέλεσμα, μέρος της γωνιακής (ή περιστροφικής) ορμής της Γης μεταφέρεται σταδιακά στην περιστροφή του ζεύγους Γης-Σελήνης γύρω από το αμοιβαίο κέντρο μάζας τους, που ονομάζεται barycentre. Αυτή η ελαφρώς μεγαλύτερη τροχιακή γωνιακή ορμή προκαλεί αύξηση της απόστασης Γης-Σελήνης περίπου 38 χιλιοστά το χρόνο. Η διατήρηση της γωνιακής ορμής σημαίνει ότι η αξονική περιστροφή της Γης επιβραδύνεται σταδιακά, και λόγω αυτού η ημέρα της επιμηκύνεται κατά περίπου 23 μικροδευτερόλεπτα κάθε χρόνο (εξαιρουμένης της παγετώδους ανάκαμψης). Και οι δύο αριθμοί ισχύουν μόνο για την τρέχουσα διαμόρφωση των ηπείρων. Οι παλιρροιακοί ρυθμοί από 620 εκατομμύρια χρόνια πριν δείχνουν ότι, πάνω από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, η Σελήνη υποχώρησε με μέσο ρυθμό 22 mm (0,87 in) ανά έτος (2200 km ή 0,56% ή την απόσταση Earth-moon ανά εκατό εκατομμύρια χρόνια) και η ημέρα επιμήκυνσε με μέσο ρυθμό 12 μικροδευτερόλεπτα ανά έτος (ή 20 λεπτά ανά εκατό εκατομμύρια χρόνια), και οι δύο περίπου τις μισές από τις τρέχουσες τιμές τους. Ο σημερινός υψηλός ρυθμός μπορεί να οφείλεται σε σχεδόν συντονισμό μεταξύ φυσικών ωκεανών και παλιρροιακών συχνοτήτων. Δείτε επίσης την παλιρροιακή επιτάχυνση για μια πιο λεπτομερή περιγραφή.

Η Σελήνη υποχωρεί σταδιακά από τη Γη σε υψηλότερη τροχιά και οι υπολογισμοί υποδηλώνουν ότι αυτό θα συνεχιστεί για περίπου 50 δισεκατομμύρια χρόνια. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, η Γη και η Σελήνη θα βρίσκονται σε αμοιβαίο συντονισμό περιστροφής - τροχιάς ή παλιρροιακού κλειδώματος, στην οποία η Σελήνη θα περιστρέφεται γύρω από τη Γη σε περίπου 47 ημέρες (επί του παρόντος 27 ημέρες), και τόσο η Σελήνη όσο και η Γη θα περιστρέφονται γύρω από τους άξονες τους την ίδια στιγμή, αντιμέτωποι πάντα με την ίδια πλευρά. Αυτό έχει ήδη συμβεί στη Σελήνη - η ίδια πλευρά βλέπει πάντα τη Γη - και συμβαίνει επίσης αργά στη Γη. Ωστόσο, η επιβράδυνση της περιστροφής της Γης δεν συμβαίνει αρκετά γρήγορα ώστε η περιστροφή να επιμηκύνεται σε ένα μήνα προτού αλλάξουν τα άλλα αποτελέσματα: περίπου 2,3 δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, η αύξηση της ακτινοβολίας του Ήλιου θα έχει προκαλέσει την εξάτμιση των ωκεανών της Γης, αφαιρώντας την το μεγαλύτερο μέρος της παλιρροιακής τριβής και επιτάχυνσης.

ΕλευθερίαΕπεξεργασία

 
Κινούμενη εικόνα της Σελήνης καθώς κυκλοφορεί στις φάσεις της. Η φαινομενική ταλάντωση της Σελήνης είναι γνωστή ως απελευθέρωση.

Η Σελήνη βρίσκεται σε σύγχρονη περιστροφή, που σημαίνει ότι διατηρεί το ίδιο πρόσωπο προς τη Γη ανά πάσα στιγμή. Αυτή η σύγχρονη περιστροφή ισχύει μόνο κατά μέσο όρο, επειδή η τροχιά της Σελήνης έχει μια συγκεκριμένη εκκεντρότητα. Ως αποτέλεσμα, η γωνιακή ταχύτητα της Σελήνης ποικίλλει καθώς περιστρέφεται γύρω από τη Γη και επομένως δεν είναι πάντα ίση με την ταχύτητα περιστροφής της Σελήνης. Όταν η Σελήνη βρίσκεται στο περίγυρό της, η τροχιακή της κίνηση είναι ταχύτερη από την περιστροφή της, και αυτό μας επιτρέπει να βλέπουμε έως και οκτώ μοίρες γεωγραφικού μήκους της ανατολικής (δεξιάς) άκρης πλευράς του. Αντίθετα, όταν η Σελήνη φτάσει στο απόγειό της, η τροχιακή της κίνηση είναι πιο αργή από την περιστροφή της, αποκαλύπτοντας οκτώ μοίρες γεωγραφικού μήκους της δυτικής (αριστεράς) μακρινής πλευράς. Αυτό αναφέρεται ως διαμήκης απελευθέρωση.

Επειδή η σεληνιακή τροχιά έχει επίσης κλίση στο εκλειπτικό επίπεδο της Γης κατά 5,1 °, ο περιστροφικός άξονας της Σελήνης φαίνεται να περιστρέφεται προς και μακριά από τη Γη κατά τη διάρκεια μιας πλήρους τροχιάς. Αυτό αναφέρεται ως γεωγραφική απελευθέρωση, η οποία επιτρέπει σε κάποιον να δει σχεδόν 7 ° γεωγραφικού πλάτους πέρα ​​από τον πόλο στην άκρη πλευρά. Τέλος, επειδή η Σελήνη απέχει περίπου 60 ακτίνες της Γης από το κέντρο μάζας της Γης, ένας παρατηρητής στον ισημερινό που παρατηρεί τη Σελήνη καθ 'όλη τη διάρκεια της νύχτας κινείται πλευρικά με μία διάμετρο της Γης. Αυτό δημιουργεί μια ημερήσια απελευθέρωση, η οποία επιτρέπει σε κάποιον να δει ένα επιπλέον σεληνιακό μήκος ενός βαθμού. Για τον ίδιο λόγο, οι παρατηρητές και στους δύο γεωγραφικούς πόλους της Γης θα μπορούσαν να δουν την απελευθέρωση ενός επιπλέον βαθμού στο γεωγραφικό πλάτος.

Μονοπάτι της Γης και της Σελήνης γύρω από τον ΉλιοΕπεξεργασία

 
Τομή των τροχιών της Γης και της Σελήνης γύρω από τον Ήλιο[7]

Όταν προβάλλεται από τον βόρειο ουράνιο πόλο (δηλαδή, από την κατά προσέγγιση κατεύθυνση του άστρου Polaris), η Σελήνη περιστρέφεται γύρω από τη Γη αριστερόστροφα και η Γη περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο αριστερόστροφα και η Σελήνη και η Γη περιστρέφονται στους δικούς τους άξονες αριστερόστροφα.

Ο δεξί κανόνας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δείξει την κατεύθυνση της γωνιακής ταχύτητας. Εάν ο αντίχειρας του δεξιού χεριού δείχνει τον βόρειο ουράνιο πόλο, τα δάχτυλά του κάμπτονται προς την κατεύθυνση που η Σελήνη περιστρέφεται γύρω από τη Γη, η Γη περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο και η Σελήνη και η Γη περιστρέφονται στους δικούς τους άξονες.

Σε αναπαραστάσεις του Ηλιακού Συστήματος, είναι σύνηθες να σχεδιάζουμε την τροχιά της Γης από την άποψη του Ήλιου και την τροχιά της Σελήνης από την άποψη της Γης. Αυτό θα μπορούσε να δώσει την εντύπωση ότι η Σελήνη περιστρέφεται γύρω από τη Γη με τέτοιο τρόπο που μερικές φορές πηγαίνει προς τα πίσω όταν το βλέπεις από την προοπτική του Ήλιου. Ωστόσο, επειδή η τροχιακή ταχύτητα της Σελήνης γύρω από τη Γη (1 km / s) είναι μικρή σε σύγκριση με την τροχιακή ταχύτητα της Γης για τον Ήλιο (30 km / s), αυτό δεν συμβαίνει ποτέ. Δεν υπάρχουν πίσω βρόχοι στην ηλιακή τροχιά της Σελήνης.

Θεωρώντας το σύστημα Γης-Σελήνης ως δυαδικό πλανήτη, το κέντρο βάρους του βρίσκεται εντός της Γης, περίπου 4.624 χλμ. (2.873 μίλια) ή 72,6% της ακτίνας της Γης από το κέντρο της Γης. Αυτό το κέντρο βάρους παραμένει στη γραμμή μεταξύ των κέντρων της Γης και της Σελήνης καθώς η Γη ολοκληρώνει την ημερήσια περιστροφή της. Η διαδρομή του συστήματος Γης-Σελήνης στην ηλιακή του τροχιά ορίζεται ως η κίνηση αυτού του αμοιβαίου κέντρου βάρους γύρω από τον Ήλιο. Κατά συνέπεια, το κέντρο της Γης στρέφεται μέσα και έξω από το ηλιακό τροχιακό μονοπάτι κατά τη διάρκεια κάθε συνοδικού μήνα καθώς η Σελήνη κινείται στην τροχιά της γύρω από το κοινό κέντρο βάρους.

Η βαρυτική επίδραση του Ήλιου στη Σελήνη είναι διπλάσια από αυτή της Γης στη Σελήνη. Κατά συνέπεια, η τροχιά της Σελήνης είναι πάντα κυρτή[8][9] (όπως φαίνεται όταν βλέπουμε το Sunward σε ολόκληρο το σύστημα Ήλιος-Γη-Σελήνη από μεγάλη απόσταση έξω από την ηλιακή τροχιά Γης-Σελήνης) και δεν είναι πουθενά κοίλη (από την ίδια προοπτική) ή βρόχο. Δηλαδή, η περιοχή που περικλείεται από την τροχιά του Ήλιου της Σελήνης είναι ένα κυρτό σύνολο.

Δείτε επίσηςΕπεξεργασία

ΠαραπομπέςΕπεξεργασία

  1. Gutzwiller, Martin C. (1998-04). «Moon-Earth-Sun: The oldest three-body problem» (στα αγγλικά). Reviews of Modern Physics 70 (2): 589–639. doi:10.1103/RevModPhys.70.589. ISSN 0034-6861. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1998RvMP...70..589G/abstract. 
  2. Aron, Jacob. «Flying gold knocked the moon off course and ruined eclipses». New Scientist (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 3 Αυγούστου 2020. 
  3. «Why the Moon apears to vary in Elevation». www.nfo.edu. Ανακτήθηκε στις 3 Αυγούστου 2020. 
  4. Wong, Sam. «Moonlight helps plankton escape predators during Arctic winters». New Scientist (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 3 Αυγούστου 2020. 
  5. Simon, J. L.; Bretagnon, P.; Chapront, J.; Chapront-Touze, M.; Francou, G.; Laskar, J. (1994-02). «Numerical expressions for precession formulae and mean elements for the Moon and the planets.» (στα αγγλικά). Astronomy and Astrophysics 282: 663. ISSN 0004-6361. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1994A&A...282..663S/abstract. 
  6. Williams, George E. (2000). «Geological constraints on the Precambrian history of Earth's rotation and the Moon's orbit» (στα αγγλικά). Reviews of Geophysics 38 (1): 37–60. doi:10.1029/1999RG900016. ISSN 8755-1209. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2000RvGeo..38...37W/abstract. 
  7. «1912JRASC...6..117T Page 117». adsabs.harvard.edu. Ανακτήθηκε στις 3 Αυγούστου 2020. 
  8. www.science.nus.edu.sg https://www.science.nus.edu.sg/. Ανακτήθηκε στις 3 Αυγούστου 2020.  Missing or empty |title= (βοήθεια)
  9. «The Moon Always Veers Toward the Sun». www.mathpages.com. Ανακτήθηκε στις 3 Αυγούστου 2020.