Кажущееся колебание малого тела, наблюдаемое со стороны главного тела, вокруг которого оно вращается.
Фазы Луны и либрации в 2019 году в Северном полушарии с часовыми интервалами, с музыкой, названиями и дополнительной графикой.Смоделированные виды Луны в течение одного месяца, демонстрирующие либрации по широте и долготе . Также видны различные фазы и изменения визуального размера, вызванные переменным расстоянием от Земли.Теоретическая протяженность видимой лунной поверхности (зеленым цветом) вследствие либрации по сравнению с протяженностью видимой лунной поверхности без либрации (желтым цветом). Это проекция Винкеля-Трипеля . Море Восточное , расположенное сразу за желтой областью, становится видимым с Земли в результате либрации.
В лунной астрономии либрация — это циклическое изменение видимого положения Луны, воспринимаемое наблюдателями с Земли и вызванное изменениями между плоскостями орбиты и вращения Луны. Это заставляет наблюдателя видеть несколько разные полушария поверхности в разное время. По причине и следствию это похоже на изменения видимого размера Луны из-за изменения расстояния . Это вызвано тремя механизмами, подробно описанными ниже, два из которых вызывают относительно небольшую физическую либрацию за счет приливных сил , создаваемых Землей. Подобные истинные либрации известны и для других спутников с заблокированным вращением .
Совершенно иное явление движения троянского астероида было названо троянской либрацией ; а троянская точка либрации означает точку Лагранжа .
Лунная либрация
Луна держит одно полушарие обращенным к Земле из-за приливной блокировки . Таким образом, первый вид на обратную сторону Луны был невозможен до тех пор, пока советский зонд « Луна-3» не достиг Луны 7 октября 1959 года и не последовало дальнейшее исследование Луны Соединенными Штатами и Советским Союзом . Эта простая картина верна лишь приблизительно: с течением времени из-за либрации с Земли видно чуть больше половины (всего около 59%) поверхности Луны. [1]
Лунная либрация возникает в результате трех изменений перспективы из-за: некруглой и наклонной орбиты, конечного размера Земли и ориентации Луны в космосе. Первый из них называется оптической либрацией , второй — параллаксом , а третий — физической либрацией . Каждый из них можно разделить на два вклада.
Ниже приведены четыре типа лунной либрации:
Оптическая либрация , комбинированная либрация продольной и широтной либраций, создает движение подземной точки и колеблющийся вид между временно видимыми частями Луны во время лунной орбиты. Это не следует путать с изменением видимого размера Луны из-за изменения расстояния между Луной и Землей во время эллиптической орбиты Луны или с изменением позиционного угла из-за изменения положения наклонной оси Луны. , или с наблюдаемым раскачивающимся движением Луны из-за относительного положения наклонной оси Земли во время обращения Луны по орбите. [2]
Либрация по долготе возникает из-за эксцентриситета орбиты Луны вокруг Земли; вращение Луны иногда опережает, а иногда отстает от ее орбитального положения. Лунная либрация по долготе была открыта Иоганном Гевелием в 1648 году. [3] Ее амплитуда может достигать 7°54′ . [4] Продольная либрация позволяет наблюдателю на Земле иногда заглядывать дальше на запад и восток Луны соответственно на разных фазах орбиты Луны. [2]
Либрация параллакса зависит как от долготы, так и от широты того места на Земле, откуда наблюдается Луна.
Суточная либрация — это небольшая суточная либрация, колебание, вызванное вращением Земли , которое переносит наблюдателя сначала в одну, а затем в другую сторону прямой линии, соединяющей центры Земли и Луны, позволяя наблюдателю сначала осмотреть одну сторону Земли. Луну, а затем вокруг другой, поскольку наблюдатель находится на поверхности Земли, а не в ее центре. Амплитуда достигает менее 1°. [4]
Физическая либрация — это колебание ориентации в пространстве относительно равномерного вращения и прецессии. Существуют физические либрации по всем трем осям. Размеры составляют примерно 100 угловых секунд. Если смотреть с Земли, это составляет менее 1 угловой секунды. Вынужденные физические либрации можно предсказать, учитывая орбиту и форму Луны. Периоды свободных физических либраций также можно предсказать, но их амплитуды и фазы предсказать невозможно.
Физическая либрация
Также называемая настоящей либрацией, в отличие от оптической либрации продольного, широтного и суточного типов, ориентация Луны демонстрирует небольшие колебания направления полюса в пространстве и вращения вокруг полюса.
Эту либрацию можно разделить на принудительную и свободную либрацию. Вынужденная либрация вызвана силами, действующими во время обращения Луны вокруг Земли и Солнца, тогда как свободная либрация представляет собой колебания, происходящие в течение более длительных периодов времени.
Луна равномерно вращается вокруг своей полярной оси, одной стороной обращенной к Земле.
Плоскость экватора Луны наклонена относительно плоскости эклиптики и равномерно прецессирует вдоль плоскости эклиптики.
Нисходящий узел экватора на эклиптике соответствует восходящему узлу плоскости орбиты.
Помимо равномерного вращения и равномерной прецессии плоскости экватора, Луна имеет небольшие колебания ориентации в пространстве вокруг всех 3-х осей. Эти колебания называются физическими либрациями. Если не считать наклона 1,5427° между экватором и эклиптикой, колебания составляют приблизительно ±100 угловых секунд. Эти колебания можно выразить тригонометрическими рядами, зависящими от лунных моментов инерции A < B < C . [6] Чувствительными комбинациями являются β = ( C – A )/ B и γ = ( B – A )/ C . Колебания вокруг полярной оси наиболее чувствительны к γ , а двумерное направление полюса, включая наклон 1,5427°, наиболее чувствительно к β . Следовательно, точные измерения физических либраций обеспечивают точное определение β =6,31 × 10 −4 и γ =2,28 × 10 -4 . [7]
Размещение 3 ретрорефлекторов на Луне в ходе эксперимента по лазерной локации Луны и 2 ретрорефлекторов луноходов позволило точно измерить физические либрации с помощью лазерной локации до Луны.
Бесплатная физическая либрация
Свободная физическая либрация аналогична решению приведенного уравнения для линейных дифференциальных уравнений. Периоды свободных либраций можно вычислить, но необходимо измерить их амплитуды. Лунная лазерная локация обеспечивает определения. Две крупнейшие свободные либрации были открыты О. Каламом. [8] [9] Современные ценности:
1,3 угловых секунды с периодом вращения вокруг полярной оси 1056 дней (2,9 года),
эллиптическое колебание полюса длительностью 74,6 года и размером 8,18 × 3,31 угловых секунды, и
81-летнее вращение полюса в космосе, имеющее размер 0,03 угловой секунды. [10]
Жидкое ядро может вызвать четвертую моду с периодом около 4 столетий. [11] Ожидается, что свободные либрации прекратятся за очень короткое время по сравнению с возрастом Луны. Следовательно, их существование подразумевает, что должен существовать один или несколько стимулирующих механизмов.
^ Спудис, Пол Д. (2004). "Луна". Всемирная книга НАСА . Архивировано из оригинала 3 июля 2013 года . Проверено 27 мая 2010 г.
^ abc SVS, НАСА (18 августа 2021 г.). «СВС: Фаза Луны и либерация, 2020». Главная — Студия научной визуализации НАСА . Проверено 1 июня 2022 г.
^ ab Жаклин Бержерон, изд. (2013). Основные моменты астрономии: представлено на XXI Генеральной ассамблее МАС, 1991 г. Springer Science & Business Media. п. 521. ИСБН978-9401128285.
^ abc Ратковски, Роб; Фостер, Джим (31 мая 2014 г.). «Либрация Луны». Наука о Земле. Картина дня .
^ Стивен Памфри: Карты Луны Харриота: Новые интерпретации. Примечания Рек. Р. Сок. 63, 2009, doi:10.1098/rsnr.2008.0062.
^ Экхардт, Дональд Х. (1981). «Теория либрации Луны». Луна и планеты . 25 (1): 3–49. Бибкод : 1981M&P....25....3E. дои : 10.1007/BF00911807. ISSN 1573-0794. S2CID 123650603.
^ Уильямс, Джеймс Г.; Коноплив Александр Сергеевич; Боггс, Дейл Х.; Парк, Райан С.; Юань, Да-Нин; Лемуан, Фрэнк Г.; Гуссенс, Сандер; Мазарико, Эрван; Ниммо, Фрэнсис; Вебер, Рене К.; Асмар, Сами В. (2014). «Свойства интерьера Луны из миссии GRAIL: Свойства интерьера Луны». Журнал геофизических исследований: Планеты . 119 (7): 1546–1578. дои : 10.1002/2013JE004559 . S2CID 7045590.
^ Калам, О. (1976). «Определение свободных колебаний Луны, анализ измерений расстояний с помощью лазера». Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série B. 282 : 133–135.
^ Калам, О. (1976). «Свободные либрации Луны, определенные путем анализа измерений лазерной дальности». Луна . 15 (3–4): 343–352. Бибкод : 1976Луна...15..343C. дои : 10.1007/BF00562246. S2CID 119505889.
^ Рамбо, Н.; Уильямс, Дж. Г. (2011). «Физические либрации Луны и определение их свободных мод» (PDF) . Небесная механика и динамическая астрономия . 109 (1): 85–100. Бибкод : 2011CeMDA.109...85R. дои : 10.1007/s10569-010-9314-2. S2CID 45209988.
^ Вишванатан, В.; Рамбо, Н.; Фиенга, А.; Ласкар, Дж.; Гастино, М. (2019). «Наблюдательные ограничения на радиус и сжатие границы лунного ядра и мантии». Письма о геофизических исследованиях . 46 (13): 7295–7303. arXiv : 1903.07205 . Бибкод : 2019GeoRL..46.7295V. дои : 10.1029/2019GL082677. S2CID 119508748.
Дж. Деррал Малхолланд, Эрик К. Сильверберг (1972). «Измерение физических вибраций с помощью лазерных ретрорефлекторов». Земля, Луна и планеты . 4 (1–2): 155–159. Бибкод : 1972Луна....4..155М. дои : 10.1007/BF00562923. S2CID 122988376.
Поищите либрацию в Викисловаре, бесплатном словаре.
Либрация Луны с образовательного сайта From Stargazers to Starships
Астрономическая картина дня: 13 ноября 2005 г. - покадровая анимация Луны на протяжении одного полного цикла, организованная НАСА.
Либрация: 2 года за 2 секунды — 24 фотографии полнолуния, сделанные за два года, объединенные в анимацию (ссылка на странице), показывающую либрацию Луны и изменения видимого диаметра.
