Чи є якась точка на землі, де Місяць тривалий час залишається під горизонтом?

17

Коли я викладав клас, чому у Землі сьогодні сезони, я згадав, як полюси землі переживають місячні денного світла і темряви. Тоді один із моїх учнів запитав, чи зникає і місяць.

Користуючись ордером і струною, ми подивилися на орбіту Місяця навколо Землі і намагалися знайти місце, де Місяць знаходився нижче горизонту на цілу орбіту. У наших спробах ми не могли знайти такого місця, хоча деякі студенти припускали, що якщо ви знаходитесь у потрібному місці в потрібний час, Місяць може зробити повну орбіту, частково затемнений горизонтом.

Чи є на землі таке місце, на якому Місяць не можна буде бачити протягом тривалого періоду часу, як сонце в північних широтах? Або той факт, що він обертається навколо Землі, робить це неможливим?

the-moon orbit

— Купин
джерело

Ви можете знайти календар місяця на схід / місяць на Південний полюс тут: timeanddate.com/moon/antarctica/south-pole . Видно, що Місяць ніколи не затримується більше пари тижнів.

— Девід Н

Я б сказав, що чим довше ви можете цього уникнути, це рівно половина місяця сидерального періоду, а це приблизно 13,5 днів.

— harogaston

У печері :-) Я розумію, що це не відповідає "наміру" питання, тому я залишив це як коментар.

— Джонатан

11

Залежить від тлумачення вашого питання ... Найкращі місця, щоб не спостерігати Місяць, - північний і південний полюс. На північному полюсі ви зможете бачити лише предмети над небесним екватором. Коли Місяць обходить Землю за один місяць, її орбіта нахилена від небесного екватора. Цей нахил майже такий же, як нахил екліптики (шлях Сонця) з небесним екватором. Екліптика перетинає екватор у двох протилежних точках на небесній сфері. Це означає, що приблизно на половину його орбіти Сонце, і оскільки орбіта Місяця знаходиться поблизу від екліптики, також Місяць буде вище екліптики і тому видно з північного полюса.

При цьому, Місяць не слідує за екліптикою точно, оскільки орбіта Місяця нахилена від екліптики приблизно на 5 °. Нахил екліптики становить 23 °, тому під час дуже особливих обставин максимальна висота Місяця над горизонтом на Північному полюсі становитиме 18 ° протягом одного місяця. Тривалість перебування Місяця над горизонтом на північному полюсі буде~~приблизно 10 днів (здогадка)~~ приблизно 13,6 днів (редагувати: див. коментарі нижче).

Отже, якщо ми інтерпретуємо ваше запитання так: чи є місце, де Місяць буде перебувати під горизонтом протягом тривалого періоду часу (> 1 місяць), то відповідь - НІ.

Але якщо це станеться поблизу червня, то Сонце також буде над горизонтом на північному полюсі (на півроку), і оскільки Місяць буде близько до Сонця (як випливає більш-менш екліптичний), це буде дуже важко побачити Місяць за той час. Тож якщо ви конкретно запитаєте, чи Місяць не буде видно протягом тривалого періоду часу, то відповідь ТАК.

І, звичайно, є також місця з вічним хмарним покривом ;-)

— Dieudonné
джерело

1

Чудова відповідь, але я хотів би додати, що здогадка, яку ви зробили за 10 днів, невірна. Орбіта Місяця завжди буде перетинати небесний екватор у двох діаметрально протилежних точках (оскільки обидва - великі кола), а як видно із землі, період між цими двома точками завжди буде приблизно 13-14 днів (приблизно половина ~ 27,2 дня який є його драконічним періодом, "приблизно" через ексцентриситет орбіти Місяця та його розмір впливає на час підйому та встановлення тощо).

— Такку

@Takku Так, ви праві! Я не думав, що це через боюсь. Я відповідно відредагував відповідь.

— Dieudonné

Це передбачає, що Місяць - це точка (а не диск), і немає заломлення. Якщо взяти до уваги і те, і інше, відповідь може, випадково, бути ближче до 10 днів.

— barrycarter

5

На 87 градусах південної широти на меридіані (0 градусів на східній довготі) Місяць встановився 22 листопада 2012 року в 0121 UTC, і не піднявся знову до 2356 року 6 грудня 2012 року, за загальний без місячних 14 днів, 22 годин і 35 хвилин. Дивіться застереження нижче.

Ви можете "перевірити" цей розрахунок, відвідавши http://aa.usno.navy.mil/data/docs/RS_OneYear.php та ввівши ці параметри:

щоб отримати цей результат:


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.

Зауважте, що з 22 листопада по 06 грудня (без включення) підйом і встановлення є обома "----", що вказує на "об'єкт безперервно під горизонтом".

Застереження / примітки:

Як і у таблиці вище, я припускаю 34 армінути заломлення на горизонті. Це розумно для більшості локацій, але це може бути невиправдано на 87 градусах південної широти. Якщо заломлення було вище протягом розрахункового періоду без місяця, місяць, можливо, ненадовго піднявся.
Це найдовший період без місяця, який я міг оштрафувати між 2 січня 2000 року та 12 березня 2016 року, часові межі програми, яку я використовую. Можуть бути довші місячні періоди поза цим інтервалом.
Процес, який я використав, не гарантований, щоб знайти найдовший період без місяця, навіть в межах вищевказаного інтервалу. Іншими словами, може бути довший місячний період, який я пропустив.
Дещо дивно, що найдовший період без місяця настає так далеко від полюсів (тобто в 3 градусах від південного полюса). Почасти це пояснюється заломленням і тим, що Місяць має кутовий діаметр і не є просто геометричною точкою. Також висота Місяця може бути на 3 градуси нижчою на 87 градусів, ніж на полюсі, що дозволяє Місяцю трохи довше залишатися під горизонтом.
Найдовший період без місяця на південному полюсі (із застереженнями вище) був з 1 червня 2013 року в 1104 по 16 червня 2013 року в 0719, приблизно на дві чверті години менше, ніж найкоротший загальний місячний період, який я знайшов.
Найдовший період без місяця на північному полюсі був з 18 грудня 2008 року о 2311 по 2 січня 2009 року в 1155, приблизно на півгодини коротший, ніж на південному полюсі.
Програма, яку я написав, допомогла мені знайти це:

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

— баррикартер
джерело

2

Якщо ви підете досить далеко на північ чи південь, ви досягнете широти, де Місяць може перебувати під горизонтом протягом декількох днів, як і «півночі». З тієї ж причини він також може знаходитися над горизонтом кілька днів.

На північному чи південному полюсах Місяць може знаходитися або постійно, або над горизонтом протягом майже 2 тижнів одночасно.

— JayT
джерело