Чи може місяць виглядати в будь-якому положенні на небі?

Мені здається, що Місяць з'явився у багатьох місцях - очевидних місцях - у "куполі неба". Я знаю, що Сонце йде за дугою зі сходу на захід і що дуга взимку менша, ніж влітку. Тому Сонце не може з'являтися в усіх місцях "купола неба".
Моє запитання: чи може з’явитися Місяць у будь-якому (кожному?) Місці в «куполі неба»?

Як і сонце, Місяць, з нашої точки зору на поверхні Землі, піднімається на Сході і заходить на Заході. Однак він не піднімається саме через Схід і встановлюється саме завдяки Заходу. Якби ви відстежували положення сходу місяця вздовж горизонту протягом року, ви помітили б, що це значно змінюється. Однак він не може бути розташований скрізь на нічному небі, навіть протягом року. Щоб зрозуміти чому, нам потрібно зрозуміти деяку небесну геометрію.

1. Екліптична площина - це площина, яка протягом року змітає гіпотетичну лінію між Землею та Сонцем. На зображенні вище ви можете бачити, як існує орбіта Землі в цій площині.

2. Також зауважте, що лінія від географічного південного полюсу Землі через її північний полюс (його обертальна вісь) не перпендикулярна цій площині еліптики. Насправді це 23,5 градусів від цього перпендикулярного напрямку.

3. Зауважте, що обертальна вісь Землі вказує в тому ж напрямку, незалежно від того, на якій стороні Сонця знаходиться Земля. Ця вісь обертання завжди вказує на зірку Поляріс. Це означає, що в різні частини року сонце підніметься в різних точках вздовж горизонту.

4. Екваторіальна площина Землі - це площина, визначена для простягання від екватора Землі у всіх напрямках. Ця площина нахилена відносно площини екліптики на 23,5 градусів (така ж величина, як вісь обертання, нахилена відносно перпендикулярного напрямку площини екліптики).

Тепер розглянемо систему Місяця Землі. Для того, щоб визначити, наскільки на північ чи південь може здаватися Місяць, потрібно розглянути кут між екваторіальною площиною Землі та орбітальною площиною Місяця. Оскільки обертальна вісь Землі нахилена до 23,5 градусів відносно екліптики, а орбіта Місяця похила 5,14 градуса відносно екліптики, то найвища орбіта Місяця може бути відносно екваторіальної площини Землі - 28,64 градуса.

Таким чином, Місяць не може бути безпосередньо над головою над будь-якою точкою на поверхні Землі, якщо ця точка на 28,64 градуса вище або (за симетричним аргументом) нижче екватора.

Таким чином, Місяць не може з’являтися в будь-якому місці неба на певному місці на Землі. Є частини неба, що геометрія системи Земного Місяця просто не дозволить Місяцю існувати.

Місяць може з'явитися лише приблизно в 48% неба ^* нерухомого спостерігача Землі. Місяць повинен знаходитися на відстані не менше 61,4 градуса від небесних полюсів, наприклад, біля Північної зірки.

У порівнянні з сонцем, яке завжди повинно бути на відстані 66,6 градусів від полюсів (40% неба), Місяць має лише трохи більше місця для подорожі в «куполі» вашого неба, трохи вище, ніж літня сонячна батарея дуга, трохи нижча за зимову.

Щоб уявити, на якій частині вашого неба може бути місяць у ньому, почніть з візуалізації небесного екватора . Ось дуга, як видається, на сонце подорожує на рівноденнях. Ось ця дуга на небі когось середніх північних широт.

Місяць повинен знаходитися в межах приблизно 28,6 градусів на північ або південь від цієї екваторіальної дуги.

Малюнок 28,6 додає осьовий нахил Землі - знаменитий кут між спіновим і орбітним земним кутом , 23.437 градусів - до кута між орбітами Місяця та Землі , 5.145 градусів.

Тож уявіть собі смугу 57,2 градуса в усьому небі (28,6 вдвічі) уздовж небесного екватора. Сонце обмежується схожим діапазоном 46,9 градусів. Ось наочний для цього виду сегмент вашої небесної сфери.

У цій фігурі, яку я також просто вкрав з переплетень, сфера не являє собою Землю, вона представляє ваше небо, без Землі на шляху. О ти, називай це Спостерігачем, а кут між червоними лініями - 57,2 градуса. І вам потрібно уявити це нахилене в такій же мірі, як екватор у вашому небі.

Це свідчить про те, що на широтах, що перевищують 61,4 градуса (90 мінус 28,6), Місяць міг з’являтися в будь-якому місці вашого горизонту.

^{$2\pi R h$ $2 \pi R^2$$h / R$}

Ні, не може.

Дозвольте мені детальніше. Якби Місяць обертався навколо Землі в площині екліптики (площині, що містить орбіту Землі навколо Сонця), то було б очевидно, що Сонце і Місяць пішли б за одним і тим же шляхом. Однак обидві площини нахилені приблизно на 5 °. Це означає, що розташування Місяця обмежене невеликою смугою по обидва боки від екліптики.

Зауважимо, що через явище, що називається добовим паралаксам (Сонце і Місяць не знаходяться в нескінченності), їх розташування на небі трохи залежить від місця розташування спостерігача на Землі.

Багато дискусій у відповідях та коментарях виникає через неоднозначність у фразі ОП « Купол неба» . Це залежить від того, чи думаєте ви, що це означає Небо над вашою головою або Небесний купол, який закріплений на зірках .

Небо над головою , залежить від того, де ви знаходитесь у світі. Якщо ви підете до екватора, ви будете іноді побачити Місяць прямо над головою, в зеніті. Якщо ви підете на Північний полюс, там його ніколи не побачите. Якщо ви будете слідувати цій інтерпретації, відповідь, безумовно, так, оскільки ви рухаєтеся можливим слідом Місяця з часом і малюєте його по всьому небі, коли рухаєтесь. Це здається мені особливо педантичною позицією.

Celestial Dome НЕ все одно , де ви знаходитеся , і питання стає може Місяць закупорити кожну зірку в небі? Тут відповідь, очевидно, ні . Є широкі циркуполярні райони Північного та Південного неба, куди Місяць не може пройти. Наприклад, Місяць ніколи не може з'являтися у великої Урси .