|
Obserwowany ruch Ksiê¿yca
Orbita Ksiê¿yca wokó³ S³oñca ma kszta³t z³o¿onej krzywej. Ksiê¿yc przecie¿ nie obiega S³oñca sam, ale wspólnie z Ziemi¹. W uk³adzie Ziemia-Ksiê¿yc oba cia³a obiegaj¹ wspólny œrodek masy, który nazywamy barycentrum. Poniewa¿ masa Ksiê¿yca w porównaniu do masy Ziemi jest stosunkowo du¿a, barycentrum nie znajduje siê blisko œrodka Ziemi, lecz jest po³o¿one oko³o 1600 km pod jej powierzchni¹. Ruch Ksiê¿yca wokó³ S³oñca sk³ada siê z ruchu barycentrum uk³adu Ziemia-Ksiê¿yc wokó³ S³oñca i ruchu Ksiê¿yca wokó³ barycentrum. Droga Ziemi, a tak¿e droga Ksiê¿yca w ka¿dym swym punkcie jest ³ukiem zwróconym wklês³¹ stron¹ w kierunku S³oñca. Z³o¿onoœæ ruchu Ksiê¿yca w przestrzeni przejawia siê te¿ w jego obserwowanym ruchu na niebie. Sk³adaj¹ siê nañ: ruch Ksiê¿yca ze wschodu na zachód, bêd¹cy odbiciem obrotu Ziemi, i rzeczywisty ruch Ksiê¿yca wokó³ Ziemi. W ci¹gu doby Ksiê¿yc przechodzi po swej orbicie dooko³a Ziemi w przybli¿eniu 13°. Porusza siê przy tym z zachodu na wschód. Poniewa¿ jednak i S³oñce przesuwa siê na niebie w przybli¿eniu o 1° w ci¹gu doby w tym samym kierunku co Ksiê¿yc, Ksiê¿yc pozostaje za S³oñcem na niebie mniej wiêcej 12° w ci¹gu doby. Gdyby to nastêpowa³o dok³adnie tak, jak mówiliœmy, Ksiê¿yc codziennie wschodzi³by o 50 min póŸniej. Jednak prêdkoœæ Ksiê¿yca w ruchu wokó³ Ziemi nie jest sta³a, a st¹d i jego ruch na niebie nie jest jednostajny. Codzienne opóŸnienie siê wschodu Ksiê¿yca waha siê od 38 do 66 min. Chocia¿ Ksiê¿yc dokonuje pe³nego obiegu Ziemi w ci¹gu miesi¹ca gwiazdowego, potrzebuje dalszych dwóch dni, aby znaleŸæ siê w tej samej fazie. Odstêp czasu pomiêdzy dwiema kolejnymi identycznymi fazami nazywamy miesi¹cem synodycznym. D³ugoœæ tego miesi¹ca - 29d12h44m02,89s - jest w przybli¿eniu równa d³ugoœci miesi¹ca kalendarzowego. Zgodnoœæ ta nie jest przypadkowa. Ju¿ w zamierzch³ych czasach pojawi³a siê potrzeba jednostki czasu wiêkszej od doby. Opieraj¹c siê na regularnych zmianach faz Ksiê¿yca, ludzie u³o¿yli kalendarz ksiê¿ycowy. Gdy cz³owiek przeszed³ od koczowniczego ¿ycia pasterskiego do osiad³ego trybu ¿ycia rolnika, musia³ umieæ dok³adnie wyznaczaæ czas odpowiedni na siew, zbiór p³odów rolnych i inne prace rolnicze. Kalendarz ksiê¿ycowy ju¿ nie wystarcza³, ale oczywiste by³o, ¿e terminy prac rolniczych zale¿¹ od ruchu S³oñca po niebie. Powsta³ wiêc kalendarz s³oneczny z podstawow¹ jednostk¹ - rokiem zwrotnikowym; w kalendarzu tym utrzyma³a siê mniejsza jednostka, miesi¹c synodyczny, zaokr¹glony do pe³nych dni. Obserwowany ruch Ksiê¿yca po niebie w ci¹gu miesi¹ca jest mniej wiêcej taki sam jak obserwowany ruch S³oñca po niebie w ci¹gu roku. Zale¿y on zatem, podobnie jak dla wszystkich cia³ niebieskich, nie tylko od rzeczywistego ruchu tych cia³ w przestrzeni, ale równie¿ od szerokoœci geograficznej miejsca obserwacji. Poniewa¿ orbita Ksiê¿yca jest nachylona do ekliptyki pod niewielkim k¹tem, mo¿na przyj¹æ, ¿e Ksiê¿yc te¿ porusza siê po ekliptyce, ale 12 razy szybciej ni¿ S³oñce. Z rozdzia³u o dziennym (dobowym) ruchu S³oñca wiemy, ¿e S³oñce w czasie przesileñ mo¿e oddaliæ siê maksymalnie na 23,4° na pó³noc albo na po³udnie od równika niebieskiego, wykonuje zatem swój obserwowany fuch roczny oko³o równika niebieskiego w strefie o szerokoœci 46,8°. Ksiê¿yc w czasie letniego przesilenia mo¿e siê znaleŸæ najwy¿ej na pó³noc nad ekliptyk¹ i, na odwrót, w czasie zimowego przesilenia najni¿ej na po³udnie pod ni¹. Strefa, w której siê mo¿e poruszaæ Ksiê¿yc ko³o równika niebieskiego, jest zatem szersza ni¿ 46,8°, i to o wartoœæ dok³adnie dwa razy wiêksz¹ ni¿ nachylenie orbity Ksiê¿yca wzglêdem ekliptyki. St¹d obserwowany ruch Ksiê¿yca ko³o równika niebieskiego odbywa siê w strefie o szerokoœci 57°. Widocznoœæ Ksiê¿yca i jego wysokoœæ nad horyzontem jest uzale¿niona od wzajemnego po³o¿enia S³oñca i Ksiê¿yca oraz od szerokoœci geograficznej miejsca obserwacji. Dlatego w nowiu Ksiê¿yc znajduje siê na niebie w tym samym kierunku co S³oñce, a zatem wschodzi razem ze wschodem S³oñca i zachodzi równoczeœnie z jego zachodem. Krótko po nowiu, kiedy Ksiê¿yc jest ju¿ widoczny, wschodzi w godzinach przedpo³udniowych, a zachodzi wieczorem. Ka¿dy nastêpny wschód Ksiê¿yca opóŸnia siê, jak ju¿ wspomnieliœmy, œrednio o 50 min. W pierwszej kwadrze Ksiê¿yc pozostaje na niebie za S³oñcem o 90°, wschodzi zatem oko³o po³udnia i zachodzi ko³o pó³nocy. W pe³ni Ksiê¿yc znajduje siê z przeciwnej strony nieba ni¿ S³oñce, wschodzi wraz z zachodem S³oñca i zachodzi przy jego wschodzie. W ostatniej kwadrze Ksiê¿yc jest znowu oddalony od S³oñca o 90°, ale z przeciwnej strony ni¿ w pierwszej kwadrze. Ksiê¿yc wschodzi wtedy oko³o pó³nocy i zachodzi ko³o po³udnia. Gdy znamy w danym dniu fazê Ksiê¿yca, nie jest trudno oceniæ, kiedy zobaczymy na niebie Ksiê¿yc, a kiedy nie. Na odwrót, z po³o¿enia Ksiê¿yca na niebie mo¿na wyznaczyæ jego fazê. Pomoc¹ mnemotechniczn¹ przy okreœlaniu faz Ksiê¿yca mog¹ byæ s³owa “dope³nia siê" i “cofa siê". W pobli¿u pierwszej kwadry Ksiê¿yca terminator, czyli linia oddzielaj¹ca oœwietlon¹ czêœæ powierzchni od nie oœwietlonej, przesuwa siê po tarczy Ksiê¿yca z prawej strony do lewej, pozostawiaj¹c za sob¹ oœwietlon¹ czêœæ powierzchni ksiê¿ycowego globu. Kszta³t oœwietlonej czêœci tarczy Ksiê¿yca przypomina du¿¹ literê “D" (dope³nia siê). Po pe³ni za terminatorem, który znowu przesuwa siê po powierzchni Ksiê¿yca z prawej strony na lew¹, pozostaje nie oœwietlona czêœæ powierzchni. Po ostatniej kwadrze kszta³t oœwietlonej czêœci powierzchni Ksiê¿yca przypomina literê “C" (cofa siê). Najdogodniejsza pora obserwacji Ksiê¿yca przypada w pobli¿u jego górnej kulminacji, kiedy Ksiê¿yc przechodzi przez po³udnik miejscowy. W pobli¿u nowiu po³o¿enie to Ksiê¿yc osi¹ga w tym samym czasie co S³oñce, a zatem ko³o po³udnia. W pierwszej kwadrze Ksiê¿yc jest najwy¿ej wieczorem, po zachodzie S³oñca, w pe³ni - oko³o pó³nocy, w ostatniej kwadrze - rano, przy wschodzie S³oñca. Wysokoœæ Ksiê¿yca mo¿emy oceniæ na podstawie aktualnego po³o¿enia ekliptyki. W nowiu Ksiê¿yc kulminuje na tej samej wysokoœci co S³oñce. W pierwszej kwadrze wysokoœæ Ksiê¿yca przy przejœciu po³udnika miejscowego bêdzie w przybli¿eniu taka, jak¹ bêdzie mia³o kulminuj¹ce S³oñce za trzy miesi¹ce. W pe³ni odpowiednia wysokoœæ kulminuj¹cego Ksiê¿yca bêdzie równa wysokoœci kulminuj¹cego S³oñca za pó³ roku, a w ostatniej kwadrze taka, jak¹ mia³o S³oñce przed trzema miesi¹cami. Bior¹c pod uwagê po³o¿enie Ksiê¿yca wzglêdem S³oñca przy takich samych fazach i po³o¿enia ekliptyki wzglêdem równika niebieskiego w ci¹gu roku, mo¿emy oceniæ, kiedy Ksiê¿yc znajduje siê w momencie kulminacji najwy¿ej nad horyzontem. W nowiu przypadnie to w czerwcu, w pierwszej kwadrze w marcu, w pe³ni - w grudniu i w ostatniej kwadrze we wrzeœniu. Fazy Ksiê¿yca Ksiê¿yc nie ma w³asnych Ÿróde³ œwiecenia. Jest cia³em ciemnym, które œwieci tylko odbitym œwiat³em s³onecznym. Powierzchnia Ksiê¿yca jest dlatego zawsze oœwietlona tylko w po³owie.Gdy Ziemia znajduje siê miêdzy S³oñcem i Ksiê¿ycem, przy czym S³oñce, Ziemia i Ksiê¿yc nie le¿¹ dok³adnie na jednej prostej, na niebie œwieci pe³na tarcza Ksiê¿yca. Mówimy, ¿e Ksiê¿yc jest w pe³ni. Po pe³ni widzimy coraz mniejsz¹ z ka¿dym dniem czêœæ oœwietlonej powierzchni Ksiê¿yca. Po obiegniêciu przez Ksiê¿yc czwartej czêœci drogi wokó³ Ziemi widoczna bêdzie tylko lewa po³owa oœwietlonej czêœci jego powierzchni. Ksiê¿yc jest wtedy w ostatniej kwadrze. Po przejœciu dalszej æwiartki swojej drogi Ksiê¿yc znajdzie siê miêdzy S³oñcem i Ziemi¹. W tym momencie zwraca ku nam swoj¹ nieoœwietlon¹ czêœæ. Na niebie go nie widaæ, jest w nowiu. Nieca³e dwa dni po nowiu zauwa¿ymy na niebie w¹ziutki sierp “nowego" Ksiê¿yca, który w kolejnych dniach stale narasta. Siedem dni po nowiu zobaczymy ju¿ ca³¹ praw¹ po³owê oœwietlonej powierzchni Ksiê¿yca. Ksiê¿yc jest w pierwszej kwadrze. Po up³ywie dalszych siedmiu dni Ksiê¿yc jest znowu w pe³ni. Przebieg wszystkich czterech faz Ksiê¿yca nazywamy lunacj¹. Wielkoœæ Ksiê¿yca w lunacji nazywa siê zwykle jego wiekiem. W nowiu wiek Ksiê¿yca wynosi 0,0 dni, w pierwszej kwadrze w przybli¿eniu 7,4 dnia, w pe³ni 14,8 dnia, w ostatniej kwadrze 22,1 dnia. Wystarczy jednak¿e, gdy zapamiêtamy, ¿e poszczególne fazy w lunacji nastêpuj¹ po sobie w przybli¿eniu co siedem dni. S³abe pojaœnienie nieoœwietlonej czêœci powierzchni Ksiê¿yca, tzw. œwiat³o popielate, mo¿na dostrzec kilka dni przed lub po nowiu. Œwiat³o popielate powstaje wskutek oœwietlenia powierzchni Ksiê¿yca odbitym od Ziemi œwiat³em s³onecznym. W³aœnie blisko nowiu Ziemia jest dla Ksiê¿yca w pe³ni i silnie oœwietla jego nocn¹ stronê. Œwiat³o popielate jest bardzo s³abe. Ksiê¿yc odbija tylko 7% dochodz¹cego z Ziemi œwiat³a, na powierzchniê Ziemi wraca jedynie czêœæ z niego. |
ZJAWISKA ŒWIETLNE W ATMOSFERZE
| |||
Opracowano na podstawie ksi¹¿ki E.Pittich D.Kalmancok - "Niebo na d³oni" |