Презентація на тему:
Фази і рух Місяця

Фази і рух Місяця. Учитель астрономії Рудченко О.М. Учениця 11 класу Макарець Є.В. 2010 рік.

Фази Місяця Фази Місяця. Місяць рухається навколо Землі в той самий бік, у який Земля обертається навколо своєї осі. Відображенням цього руху, як ми знаємо, є видиме переміщення Місяця на фоні зір назустріч обертанню неба. Щодоби Місяць зміщується на схід відносно зір приблизно на 13°, а через 27,3 доби повертається до тих самих зір, описавши на небесній сфері повне коло. Період обертання Місяця навколо Землі відносно зір (в інерціальній системі відліку) називається зоряним, або сиде ричним місяцем. Він становить 27,3 доби. Видимий рух Місяця супроводиться неперервною зміною його вигляду — зміною фаз. Відбувається це тому, що Місяць займає різні положення відносно Землі і Сонця, яке його освітлює. Схему, що пояснює зміну фаз Місяця, подано на малюнку.

мал.1 Зміна місячних фаз

Коли нам видно Місяць як вузький серп, інша частина його диска також злегка світиться. Це явище називається попелястим світлом і пояснюється тим, що Земля освітлює нічний бік Місяця відбитим сонячним світлом.

Мал.2 Відмінність між зоряним і синодичним місяцем

Проміжок, часу між двома послідовними однаковими фаза ми Місяця називається сино дичним місяцем (від грец. synodos — з'єднання); це період обертання Місяця навколо Землі відносно Сонця. Він до рівнює (як показують спостереження) 29,5 доби. Таким чином, синодичний місяць довший від сидеричного. Це легко зрозуміти, знаючи, що однакові фази Місяця на стають при однакових його по ложеннях відносно Землі й Сонця. На малюнку 2 взаємне розміщення Землі Т і Місяця і, відповідає моменту молодика.

Ми бачимо завжди тільки одну півкулю Місяця. Іноді це сприй мають як відсутність його осьового обертання. Насправді це пояснюється тим, що період обертання Місяця навколо осі до рівнює періоду обертання його навколо Землі. Обертаючись навколо осі, Місяць поперемінно повертає до Сонця різні свої боки. Отже, на Місяці відбувається зміна дня і ночі, і сонячна доба дорівнює синодичному періоду (його оберту відносно Сонця). Таким чином, на Місяці тривалість дня дорівнює двом земним тижням і два наші тижні становлять там ніч.

Легко зрозуміти, що фази Землі і Місяця взаємно протилежні. Коли Місяць майже повний, Землю з нього видно у вигляді вузького серпа. На малюнку 42 показано фотографію неба й мі сячного горизонту із Землею, у якої видно лише її освітлену частину — меншу від півкруга.

Мал.3  Схема затемнень Місяця і сонця.

Місячні і сонячні затемнення. Земля і Місяць, освітлені Сон цем відкидають конуси тіні (що сходяться) і конуси пів тіні (що розходяться). Коли Місяць потрапляє в тінь Землі пов ністю або частково, настає повне або часткове затемнення Місяця. Із Землі його видно одночасно скрізь, де Місяць над горизонтом. Фаза повного затемнення Місяця триває, поки він не почне виходи ти із земної тіні, і може тривати до 1 год. 40 хв. Сонячні промені, заломлюючись в атмосфері Землі, потрапляють у конус земної тіні.

При цьому атмосфера дуже поглинає голубі й сусідні з ними промені (згадайте спектр), а пропускає всередину конуса пере важно червоні промені, які поглинаються слабше. Ось чому Місяць при великій фазі затемнення забарвлюється в червонуватий колір, а не зникає зовсім. У давнину затемнення Місяця боялися як страшного передвістя, гадали, що «місяць обливається кров'ю». Місячні затемнення бувають до трьох разів на рік з майже півріч ними проміжками між ними і, звичайно, тільки в повний місяць.

Сонячне затемнення як повне видно лише там, де на Землю падає пляма місячної тіні. Діаметр плями не перевищує 250 км, тому одночасно повне затемнення Сонця видно тільки на малій ділянці Землі. Коли Місяць переміщується по своїй орбіті, його тінь рухається по Землі із заходу на схід, викреслюючи послідовно вузьку смугу повного затемнення .

Там, де на Землю падає півтінь Місяця, спостерігається часткове затемнення Сонця. Внаслідок невеликої зміни відстаней Землі від Місяця і Сонця видимий кутовий діаметр Місяця буває то трохи більшим, то трохи меншим від сонячного, то дорівнює йому. У першому випадку повне затемнення Сонця триває до 7 хв. 40 с, у третьому — тільки одну мить, а в другому випадку Місяць взагалі не закриває Сонця повні стю, спостерігається кільцеподібне затемнення. Тоді навколо тем ного диска Місяця видно сяючий обідок сонячного диска.

На основі точного знання законів руху Землі і Місяця обчислено на сотні років уперед моменти затемнень і те, де і як їх буде видно. Складено карти, на яких показано смугу повного затемнення, лінії (ізофази), де затемнення буде видно в однаковій фазі, і лінії, від носно яких для кожної місцевості можна обчислити моменти початку, кінця й середини затемнення.

Сонячних затемнень на рік для Землі може бути від двох до п'яти, в останньому випадку неодмінно часткових. У середньому в одному й тому самому місці повне сонячне затемнення буває видно надзвичайно рідко — тільки один раз у 200—300 років.

Особливий інтерес для науки становлять повні затемнення Сон ця, які раніше наганяли забобонний жах на марновірних людей, їх вважали передвісниками війни, кінця світу. Астрономи організовують експедиції в смугу повного затемнен ня, щоб протягом секунд, зрідка хвилин повної фази вивчати зов нішні розріджені оболонки Сонця, які не можна безпосередньо побачити без затемнення

. Під час повного сонячного затемнення небо темнішає, по горизонту горить кільце заграви — світіння атмосфери, освітленої променями Сонця в місцевостях, де затем нення неповне, навколо чорного сонячного диска простягаються перлисті промені так званої сонячної корони. Якби площина місячної орбіти збігалася з площиною екліпти ки, кожного молодика відбувалося б сонячне, а кожного повного місяця — місячне затемнення. Але площина місячної орбіти перетинає площину екліптики під кутом 5°9'.

Тому Місяць звичайно проходить далі на північ або далі на південь від площини екліптики, і затемнень не буває. Лише протягом двох періодів на рік, розділе них майже півріччям, коли повний місяць і молодик перебувають поблизу екліптики, можливі затемнення.

мал.4 Переміщення плями місячної тіні по Землі

Площина місячної орбіти обертається в просторі (це один з видів збурень у русі Місяця, які спричиняє притягання Сонця) і за 18 років робить повний оберт. Тому періоди можливих затемнень зміщуються за датами року. У давнину вчені помітили періодич ність у затемненнях, пов'язану з цим 18-річним періодом, і тому могли наближено передбачати настання затемнень. Тепер похибки перед обчислення моментів затемнень становлять менш як 1 с.

Мал. 5 Послідовність фаз часткового затемнення Місяця

Видимий рух Місяця. 1. Видимий рух Місяця. Місяць - найближче до нас небесне тіло, природний супутник Землі. Зміною свого зовнішнього вигляду він привертав до себе увагу людей з найдавніших часів. Помітити рух Місяця на небі можна вже за 10-15 хв., бо його зміщення серед зір відбувається дуже швидко: за 1 годину він проходить з заходу на схід майже 0,5°. Кутова швидкість Місяця за добу становить від 11° до 15°.

Проміжок часу, за який Місяць, описуючи повне коло на небесній сфері, повертається до тієї самої точки, називається сидеричним або зоряним місяцем (від лат. «сідус» - «зоря»). Сидеричний місяць дорівнює 271/3доби. Ретельне вивчення видимого руху Місяця серед зір з нанесенням його шляху на зоряну карту приводить до висновку, що Місяць рухається на небесній сфері по великому колу, нахиленому до екліптики приблизно на 5°, що майже дорівнює 10 його кутовим діаметрам.

Це коло перетинає екліптику удвох діаметрально протилежних точках, що називаються вузлами місячної орбіти. Вузол, у якому Місяць, рухаючись небом, опускається підекліптику і відхиляється на південь, називається низхідним, а той, у якому через 13,6 доби він піднімається над екліптикою і відхиляється на північ, називається висхідним.

Легко помітити, що умови видимості Місяця в різні пори року дуже відрізняються. Влітку у повні Місяць перебуває на небі низько і недовго, а взимку сяє високо і подовгу, бо дуга екліптики на нічному літньому небі лежить під небесним екватором, а взимку – над ним. Найменша висота Місяця влітку для широти ? = 50° може становити11°, найбільша його висота взимку для широти ? = 50° може становити 68°.

. Фази Місяця. Поверхня Місяця світиться відбитим сонячним світлом, тому його зовнішній вигляд змінюється залежно від того, яке положення він займає відносно Сонця. Така зміна зовнішнього вигляду Місяця для спостерігача на Землі називається фазами Місяця. Розрізняють чотири найголовніші фази: новий Місяць - 1, перша чверть - 3, повня (повний місяць) - 5, третя (остання) чверть - 7.

Досліджуючи положення Місяця серед зір у моменти повторення однієї й тієї ж фази, можна зробити висновок: однакові фази Місяця повторюються приблизно через кожні S = 29,5 доби, але настають вони в різних точка місячної орбіти - у кожному наступному місяці на 30° східніше порівняно з попереднім. Проміжок часу S між двома однойменними фазами Місяця називається синодичним місяцем (від грец. «синодос» - «зближення», мається на увазі зближення нового Місяця з Сонцем).

Як бачимо, тривалість синодичного місяця більша від сидеричного. Неважко з'ясувати, чому це так. Нехай у початковий момент Місяць у повні перебуває біля якоїсь зорі. Через 27,3 доби він знову зблизиться з нею. Однак, Земля за цей час зміститься по своїй орбіті (а відповідно і Сонцева небесній сфері) на кут близько 27,3°. Тому, щоб зайняти те ж саме положення відносно Сонця і знову бути у повні, Місяць повинен рухатися ще 21/4 доби. Ця величина якраз і складає різницю між сидеричним.

Тепер розглянемо докладно різні положення і фази Місяця і їхній вплив на водяну оболонку Землі.

I. МОЛОДИК. Коли Сонце, Місяць і Земля знаходяться на одній лінії, так, що Місяць розташований між Сонцем і спостерігачем, що знаходиться на Землі, то Сонце висвітлює тільки зворотну сторону Місяця, і тоді вона стає невидимою. Це і є молодик. Через те, що Сонце і Місяць знаходяться на одній стороні стосовно Землі, їхні гравітаційні сили складаються і діють в одному напрямку. Саме в цей час спостерігаються найбільші припливи і відливи. А зміна сили ваги, що виникає в результаті припливів у твердому тілі Землі, складає приблизно 20% основної зміни, обумовленого притяганням Місяця і Сонця, і діє в ту ж сторону! Доповнимо, що в точці молодика, на максимумі припливів і відливів, намічається зворотний рух до заспокоєння, зміні напрямку впливу.

II. ПЕРША ФАЗА. У міру того як Місяць продовжує рухатися на схід (проти вартовий стрілки) від Сонця, вона знову стає видимою - у виді молодика в західній частині неба. І освітлена (права) частина місячної півкулі збільшується, поки через 7,4 доби не буде освітлена рівно половина Місяця. Це і є перша фаза. Під час цієї фази відбуваються наступні зміни з водяною оболонкою Землі. Тому що Місяць наприкінці цієї фази займає положення 90o стосовно Сонця, те гравітаційний ефект їхній результуючого впливу найменший. Місячні припливи збігаються із сонячними відливами, а місячні відливи, навпаки, із сонячними припливами. Таким чином, у цій фазі спостерігається тенденція переходу від найбільших припливів-впливів до повного заспокоєння.

III. ПЕРША ЧВЕРТЬ. У добу, коли освітлена рівно права половина Місяця, немає ніяких гравітаційних збурювань від Місяця і Сонця. Це особлива крапка, у якій через маленький проміжок спокою міняється напрямок руху на інше - що розширюється.

IV. ДРУГА ФАЗА. Місяць продовжує свій рух після крапки першої чверті, усе більш і більш віддаляючись від Сонця. Освітлена поверхня Місяця росте день від дня. І нарешті, коли Місяць займає положення 180o стосовно Сонця, а Земля зі спостерігачем на ній знаходиться між ними, видна цілком освітлена Сонцем сторона Місяця. Настає повня. З моменту першої чверті до повні проходить ще 7,4 доби (з молодика-14,8). Це друга фаза. Під час цієї фази результуюча гравітаційного впливу Місяця і Сонця починає розділяти водяну оболонку Землі, поки в повню не закінчиться і цей процес. Таким чином, після крапки першої чверті в цій фазі спостерігається тенденція до роз'єднання, розширенню,

V. ПОВНЯ. У повню відбувається максимальний поділ водяної оболонки Землі між Місяцем і Сонцем. З боку Місяця йдуть свої припливи, а з боку Сонця - свої. Відливи спостерігаються між цими приливними хвилями. Отже, повня - це особлива крапка, максимального поділу і розширення водяної поверхні, після якої починається зворотний процес.

VI. ТРЕТЯ ФАЗА. Після крапки повно максимального видалення від Сонця - Місяць починає своє наближення до нього. Цілком освітлена частина місячної півкулі починає зменшуватися, поки з лівої сторони не залишиться рівно половина. Це третя фаза, що у місячному місяці триває з 14,8 по 22,1 доби. У цій фазі відбувається переміщення Місяця від положення 180o стосовно Сонця, на 90o. Під час переміщення гравітаційні сили Місяця і Сонця тепер поєднують водяну оболонку Землі. Припливи поступово зменшуються, аж до свого повного зникнення. Таким чином, у цій фазі спостерігається тенденція переходу від розширення до стиску.

VII. ТРЕТЯ ЧВЕРТЬ. У добу, коли освітлена рівно ліва половина Місяця, так само як і в першій чверті, немає ніяких гравітаційних збурювань. Це особлива крапка, у якій через маленький проміжок спокою міняється тенденція від стиску до іншого виду руху.

VIII. ЧЕТВЕРТА ФАЗА. Місяць усе більш і більш продовжує зближатися із Сонцем, поки не займе середнього положення між Землею і Сонцем. Це забирає час з 22,1 до 29,5 доби, тобто до молодика. Зовні це виражається в усі більшому зникнень місячного серпа аж до молодика, коли нічого не видно. Це є остання, четверта фаза. У цій фазі Місяць з девяностоградусного відносини до Сонця приходить у нульове. Під час цього руху гравітаційні сили поступово починають накладатися один на одного, взаємно підсилюватися і "тягти" водяну оболонку Землі в одному напрямку, утворити до молодика найбільші відливи і припливи. Таким чином, у цій фазі намічається цілеспрямоване, взаємно посилюючий рух від спокою до максимальної активності.

Сучасна наука знайшла зв'язки, за допомогою яких Місяць впливає на людину. Так, через сильний гравітаційний вплив Місяця на оболонку Землі (тверду і рідку) у дні молодиків і повень сильно міняються наступні фізичні параметри: вологість, атмосферний тиск, температура, електричне і магнітне полючи. Виявляються, навіть невеликі зміни цих параметрів впливають на людський організм.

Але якщо це відбувається різко і сильно, а організм людини попередньо ослаблений, зашлакований і т.д., те це приводить до появи різноманітних хвороб. Наприклад, різкі коливання атмосферного тиску порушують стабільність кровотворних функцій, приводячи до таких захворювань, як гіпертонія, різним рецидивам серцево-судинних порушень. Мозок дуже відчутно реагує на зміну вологості атмосфери, що позначається на його активності. Ще більш вираження на біоелектричну активність мозку впливають зміни напруженості магнітного полючи, що може викликати масу психічних порушень. Американський психіатр Леонард Дж. Равіц на початку сімдесятих років проводив виміру різниці електронних потенціалів у головному мозку й в області грудей душевнохворих людей. І виявилося, що ця різниця міняється день від дня в залежності від фаз Місяця. Мінялося і порушення хворих. Равіц так пояснив це явище: "Місяць безпосередньо не визначає людське поводження, але, змінюючи співвідношення електромагнітних сил Всесвіт, вона може викликати катастрофічні прояви в неврівноважених людей".

Презентацію підготувала учениця 11 класу Макарець Євгенія