Лунная остановка или lunistice — это когда Луна достигает своей самой дальней северной или самой дальней южной точки в течение месяца (в частности, тропического месяца продолжительностью около 27,3 дня). Склонение ( небесная координата, измеряемая как угол от небесного экватора , аналог широты ) при лунной остановке изменяется в цикле продолжительностью 18,6 лет между 18,134° (север или юг) и 28,725° (север или юг) из-за лунной прецессии . Эти крайности называются малыми и большими лунными остановками.
Последняя небольшая остановка Луны была в октябре 2015 года, а следующая будет в 2034 году. Последняя крупная остановка Луны была в 2006 году, а следующая будет в 2024 году.
В это время северная лунистика происходит, когда Луна видна в направлении Тельца , северного Ориона , Близнецов или иногда самой южной части Возничего (как во время большой лунистики). Южная лунистика происходит, когда Луна находится в Стрельце или Змееносце . Из-за прецессии земной оси самые северные и самые южные положения Луны на небе смещаются на запад, и примерно через 13 000 лет северная лунистика произойдет в Стрельце и Змееносце, а южная лунистика — в области Близнецов.
Во время небольшой остановки Луны приливные силы в некоторых местах немного увеличиваются, что приводит к увеличению амплитуды приливов и приливных наводнений . [1]
При значительной остановке Луны диапазон склонения Луны, а следовательно, и диапазон ее азимута при восходе и заходе Луны, достигает максимума. В результате, если смотреть со средних широт , высота Луны в верхней кульминации (ежедневный момент, когда объект, по-видимому, касается меридиана наблюдателя ) изменяется за две недели от максимально возможного значения до минимально возможного значения над горизонтом , строго на север или строго на юг (в зависимости от полушария наблюдателя ). Аналогично, ее азимут при восходе Луны меняется с северо-востока на юго-восток, а при заходе Луны — с северо-запада на юго-запад.
Времена лунных остановок, по-видимому, имели особое значение для обществ Бронзового века , которые построили мегалитические памятники в Британии и Ирландии . Это также имеет значение для некоторых неоязыческих религий. Существуют также доказательства того, что выравнивание по восходу или заходу луны в дни лунных остановок можно найти в древних местах других древних культур, таких как каньон Чако в Нью-Мексико , Чимни-Рок в Колорадо и Хоупвелл-сайты в Огайо .
Большая лунная остановка происходит, когда склонение Луны достигает максимального месячного предела, около 28,72° северной или южной широты, тогда как малая лунная остановка происходит, когда склонение достигает минимального месячного предела, около 18,13° северной или южной широты. Точные значения зависят от точного положения Солнца, Луны, лунных узлов и перигея .
Лунистики происходят около равноденствий и затмений. Это происходит потому, что наклон орбиты Луны имеет периодические члены, и главный периодический член увеличивает наклон на 0,135° всякий раз, когда Солнце выстраивается в линию с узлами орбиты Луны, другими словами, в середине сезона затмений . [2] Поскольку лунистики происходят около времени, когда узлы выстраиваются в линию с небесным равноденствием , и поскольку Солнце находится около узла, это означает, что они происходят около времени, когда Солнце находится в точке небесного равноденствия, то есть около весеннего или осеннего равноденствия.
Даты, в которые узлы выстраиваются в линию с небесными равноденствиями, не совпадают с датами, когда Луна фактически достигает положения лунистики, и могут происходить в любое время года. Это происходит как из-за колебания наклона, упомянутого выше, так и из-за того, что Луна должна достичь прямого восхождения за 6 часов или 18 часов (90° или 270°). Выстраивание происходит в среднем каждые 6798,38 дней (18,613 юлианских лет по 365,25 дней, или 18 лет и 223 или 224 дня), хотя узел претерпевает колебание амплитудой 1,5°, что может задержать или ускорить выравнивание примерно на месяц. [2] В период с 1951 по 2050 год эти даты приходятся на 1969, 1987, 2006, 2024 и 2043 годы для большой лунности и на 1959, 1978, 1997, 2015 и 2034 годы для малой лунности.
Термин «lunar standstill» был, по-видимому, впервые использован инженером Александром Томом в его книге 1971 года «Megalithic Lunar Observatories» . [3] Термин lunistice происходит от латинского luna - (луна) + - stitium (остановка) и описывает крайности в изменении склонения Луны. В солнцестояние или lunistice ни солнце, ни луна не стоят на месте; то, что останавливается на мгновение, является изменением склонения.
Феномен лунной остановки, вероятно, был известен со времен мегалита. В высоких широтах был период в 18,6-летнем цикле, когда Луна становилась околополярной. [4] Это привлекло бы внимание местных жителей. В других широтах основная лунная остановка характеризовалась постоянным освещением сцены во время полнолуния. Когда Солнце садилось, Луна уже была достаточно высоко в небе.
Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, звезды на ночном небе , по-видимому, следуют по круговым траекториям вокруг небесных полюсов . (Этот ежедневный цикл видимого движения называется суточным движением .) Все звезды кажутся фиксированными на небесной сфере, окружающей наблюдателя. Точно так же, как положения на Земле измеряются с использованием широты и долготы , видимые положения звезд на этой сфере измеряются по прямому восхождению (соответствующему долготе) и склонению (соответствующему широте). Если смотреть с широты 50° с. ш. на Земле, любая звезда со склонением +50° будет проходить прямо над головой (достигая зенита в верхней кульминации ) один раз в каждые звездные сутки (23 часа, 56 минут, 4 секунды), независимо от того, видна ли она ночью или скрыта при дневном свете.
В отличие от звезд, Солнце и Луна не имеют фиксированного склонения. Поскольку ось вращения Земли наклонена примерно на 23,5° относительно линии, перпендикулярной ее орбитальной плоскости ( эклиптики ), склонение Солнца колеблется от +23,5° в июньское солнцестояние до −23,5 ° в декабрьское солнцестояние , поскольку Земля совершает один оборот вокруг Солнца за тропический год . Поэтому в июне в Северном полушарии полуденное Солнце находится выше в небе, и тогда день длиннее, чем в декабре. В Южном полушарии ситуация обратная. Это наклонение вызывает смену времен года на Земле .
Склонение Луны также меняется, совершая цикл один раз в тропический месяц продолжительностью 27,3 дня. Таким образом, склонение Луны меняется от положительного значения до отрицательного всего за две недели и обратно. Следовательно, менее чем за месяц высота Луны в верхней кульминации (когда она касается меридиана наблюдателя ) может сместиться с более высокой точки на небе на более низкую точку над горизонтом и обратно.
Таким образом, склонение Луны циклически меняется с периодом около четырех недель, но амплитуда этого колебания меняется в течение 18,6-летнего цикла. Лунная остановка происходит в точках этого последнего цикла, когда эта амплитуда достигает минимума или максимума.
Луна отличается от большинства естественных спутников других планет тем, что она остаётся вблизи эклиптики (плоскости орбиты Земли вокруг Солнца), а не экваториальной плоскости Земли . Максимальное и минимальное склонение Луны варьируется, поскольку плоскость орбиты Луны вокруг Земли наклонена примерно на 5,14° по отношению к плоскости эклиптики, а пространственное направление наклона орбиты Луны постепенно меняется в течение 18,6-летнего цикла, попеременно добавляя или вычитая 23,5° наклона земной оси.
Таким образом, максимальное склонение Луны варьируется примерно от 18,3° (на 5,14° меньше наклона земной оси) до 28,6° (на 5,14° больше). При малой остановке Луны Луна изменит свое склонение в течение тропического месяца с +18,3° до −18,3°, что в общей сложности составит 37°. Затем, 9,3 года спустя, во время большой остановки Луны Луна изменит свое склонение в течение месяца примерно с +28,6° до −28,6°, что в общей сложности составит 57° в диапазоне. Этого диапазона достаточно, чтобы поднять высоту Луны в кульминации с высокой в небе до низкой над горизонтом всего за две недели (половина орбиты).
Строго говоря, лунная остановка — это движущееся положение на небе относительно направления земной оси и вращения орбитальных узлов Луны ( прецессия лунных узлов ) раз в 18,6 лет. Положение остановки не сохраняется в течение двух недель, которые требуются Луне для перехода от максимального (положительного) склонения к минимальному (отрицательному) склонению, и, скорее всего, не будет точно совпадать ни с одним из крайних значений. Однако, поскольку 18,6-летний цикл остановок намного длиннее орбитального периода Луны ( около 27,3 дней), изменение диапазона склонения за периоды, составляющие всего лишь половину орбиты, очень мало. Период прецессии лунных узлов в пространстве немного короче интервала лунной остановки из-за прецессии оси Земли , изменяющей наклон оси Земли за очень длительный период относительно направления прецессии лунных узлов. Проще говоря, цикл остановки является результатом комбинации двух наклонений.
Как уже говорилось ранее, лунистики происходят близко по времени к затмениям. В год большой лунной остановки солнечные затмения происходят в марте или апреле в восходящем узле и в сентябре или октябре в нисходящем узле, тогда как лунные затмения в нисходящем узле происходят в марте или апреле, а лунные затмения в восходящем узле происходят в сентябре или октябре. В год малой лунной остановки ситуация обратная. Для большой лунистики сезон затмений около мартовского равноденствия имеет солнечные и лунные затмения нечетного сароса , в то время как другой сезон затмений около сентябрьского равноденствия имеет солнечные и лунные затмения четного сароса. Для малой лунистики сезон затмений вблизи мартовского равноденствия имеет солнечные и лунные затмения четного сароса, в то время как сезон затмений вблизи сентябрьского равноденствия имеет солнечные и лунные затмения нечетного сароса.
Азимут (горизонтальное направление) восхода и захода Луны меняется в зависимости от тропического месяца Луны, продолжительностью 27,322 дня, в то время как изменение азимута в течение каждого тропического месяца меняется в зависимости от периода покоя Луны (18,613 лет).
Из-за эффекта, упомянутого выше, время (на широтах, не слишком близких к экватору), когда Луна находится под абсолютно наибольшим углом над горизонтом (ее « угол высоты ») в течение 18,6-летнего цикла, наступает примерно через неделю после новолуния, если это весной, или за неделю до новолуния, если это осенью. Это означает, что это будет полумесяц, и он будет в этой самой высокой точке на закате (весной) или восходе (осенью). Зимой, через три месяца после этого времени, Луна будет почти такой же высокой (примерно на половину диаметра Луны меньше), как полная Луна в полночь. Также в другие периоды в течение 18,6-летнего цикла полная Луна будет самой высокой в полночь в середине зимы, около времени лунистики тропического месяца.
Для широты 55° северной или 55° южной широты на Земле следующая таблица показывает азимуты восхода и захода Луны для самой узкой и самой широкой дуги пути Луны по небу. Азимуты даны в градусах от истинного севера и применяются, когда горизонт ничем не закрыт. Также даны цифры для времени на полпути между большой и малой остановкой.
Дуга полной Луны обычно достигает наибольшей ширины в середине зимы и наименьшей ширины в середине лета. Дуга новой Луны обычно достигает наибольшей ширины в середине лета и наибольшей ширины в середине зимы. Дуга первой четверти Луны обычно достигает наибольшей ширины в середине весны и наибольшей ширины в середине осени. Дуга последней четверти Луны обычно достигает наибольшей ширины в середине осени и наибольшей ширины в середине весны.
Для наблюдателей в средних широтах (не слишком близко к экватору или полюсам ) Луна находится выше всего на небе в каждый период 24 часов, когда она достигает меридиана наблюдателя . В течение месяца эти высоты кульминации изменяются таким образом, чтобы дать наибольшее значение и наименьшее значение. Следующая таблица показывает эти высоты в разное время в лунном узловом периоде для наблюдателя в 55° северной широты или 55° южной широты. Наибольшая и наименьшая кульминации происходят с интервалом около двух недель.
В следующей таблице приведены некоторые приблизительные даты, когда узел Луны проходит или пройдет равноденствие. Наибольшее склонение Луны происходит в течение нескольких месяцев после этих времен, ближе к равноденствию, в зависимости от ее подробной орбиты. [5] Даты рассчитываются по пути среднего узла, без небольших периодических колебаний, которые могут сместить дату на несколько недель. [6]
К северу от широты 62°, например, в Фэрбанксе , Аляска, полумесяц можно увидеть прямо на севере в большую лунистику. Это будет на рассвете, если луна растущая, или на закате, если луна убывающая.
Во время небольшой остановки Луны приливные силы (гравитационные силы) солнечных объектов более выровнены. Это приводит к увеличению амплитуды приливов и приливных наводнений с интервалом в 18,6 лет. [1] Температура поверхности моря в экваториальной части Тихого океана и атмосферное давление в южной части Тихого океана коррелируют со склонением, которого достигает Луна в тропическом месяце, и могут оказывать влияние на колебания Эль-Ниньо-Ла-Нинья . [7] [8]
Более подробное объяснение лучше всего рассматривать в терминах путей Солнца и Луны на небесной сфере , как показано на первой диаграмме. Она показывает абстрактную сферу, окружающую Землю в центре. Земля ориентирована так, что ее ось вертикальна.
Солнце, по определению, всегда видно на эклиптике (видимом пути Солнца по небу), в то время как Земля наклонена под углом e = 23,5° к плоскости этого пути и совершает один оборот вокруг Солнца за 365,25636 дня, что немного дольше года из-за прецессии, изменяющей направление наклона Земли.
Орбита Луны вокруг Земли (показана пунктиром) наклонена под углом i = 5,14° относительно эклиптики. Луна совершает один оборот вокруг Земли за 27,32166 дня. Две точки, в которых Луна пересекает эклиптику, известны как ее орбитальные узлы , обозначенные как «N1» и «N2» (восходящий узел и нисходящий узел соответственно), а линия, соединяющая их, известна как линия узлов . Из-за прецессии орбитальной плоскости Луны эти точки пересечения и положения затмений постепенно смещаются вокруг эклиптики за период 18,6 лет.
Глядя на схему, обратите внимание, что когда линия узлов Луны (N1 и N2) поворачивается немного больше, чем показано, и совмещается с экватором Земли, орбита Луны достигнет своего самого крутого угла с экватором Земли, а через 9,3 года она станет самой пологой: склонение (наклон) орбиты Луны в 5,14° либо добавляет (большая остановка), либо вычитает (малая остановка) наклон оси вращения Земли (23,439°).
Влияние этого на склонение Луны показано на второй диаграмме. В течение узлового периода, когда Луна вращается вокруг Земли, ее склонение колеблется от – m ° до + m °, где m – число в диапазоне ( e – i ) ≤ m ≤ ( e + i ). При незначительном застое (например, в 2015 году) ее склонение в течение месяца меняется от –( e – i ) ≈ –18,5° до +( e – i ) ≈ 18,3°. Во время большого застоя (например, в 2005–2006 годах) склонение Луны в течение каждого месяца менялось примерно от –( e + i ) ≈ –28,6° до +( e + i ) ≈ 28,5°.
Однако дополнительная тонкость еще больше усложняет картину. Гравитационное притяжение Солнца к Луне тянет ее к плоскости эклиптики, вызывая небольшое колебание около 9 угловых минут в течение 173-дневного периода. В 2006 году эффект этого был таков, что, хотя выравнивание узлов с небесными равноденствиями произошло в июне, максимальное склонение Луны было не в июне, а в сентябре, как показано на третьей диаграмме. Максимальное абсолютное значение склонения было в предыдущем марте, на уровне −28,7215°. [9]
Поскольку Луна находится относительно близко к Земле, лунный параллакс изменяет склонение (до 0,95°) при наблюдении с поверхности Земли по сравнению с геоцентрическим склонением, отклонением Луны от центра Земли. Таким образом, геоцентрическое склонение может отличаться от наблюдаемого склонения примерно на 0,95°. Величина этого параллакса меняется в зависимости от широты, поэтому наблюдаемый максимум каждого цикла покоя меняется в зависимости от позиции наблюдения.
Атмосферная рефракция — отклонение света от Луны при прохождении через атмосферу Земли — изменяет наблюдаемое склонение Луны, особенно на малых высотах, где атмосфера толще (глубже).
Не все максимумы можно наблюдать из всех точек мира — в определенном месте наблюдения во время максимума Луна может находиться ниже горизонта, а к моменту восхода она может иметь меньшее склонение, чем наблюдаемый максимум в какую-то другую дату.
Обратите внимание, что даты и время в этом разделе и в таблице указаны по всемирному координированному времени , все небесные положения указаны в топоцентрических видимых координатах, включая эффекты параллакса и рефракции, а лунная фаза показана как освещенная часть лунного диска.
В 2006 году минимальное лунное склонение, видимое из центра Земли, было в 16:54 UTC 22 марта, когда Луна достигла видимого склонения −28:43:23.3. Следующими двумя лучшими претендентами были 20:33 29 сентября при склонении −28:42:38.3 и 13:12 2 сентября при склонении −28:42:16.0.
Максимальное склонение Луны, наблюдаемое из центра Земли, было в 01:26 15 сентября, когда склонение достигло +28:43:21.6. Следующее самое высокое склонение было в 07:36 4 апреля, когда оно достигло +28:42: 53.9
Однако эти даты и время не отражают максимумы и минимумы для наблюдателей на поверхности Земли.
Например, после учета рефракции и параллакса, наблюдаемый максимум 15 сентября в Сиднее, Австралия, был на несколько часов раньше, и тогда он произошел при дневном свете. Таблица показывает основные остановки, которые были фактически видны (т. е. не при полном дневном свете, и с Луной над горизонтом) как из Лондона, Великобритания, так и из Сиднея, Австралия.
Для других мест на поверхности Земли положение Луны можно рассчитать с помощью калькулятора эфемерид JPL.
