История лунной теории

Движение Луны является настолько сложным, что удовлетворительное объяснение многим его феноменам дал лишь И. Ньютон в созданной им теории движения Луны на основании тяготения.

Клавдий Птолемей решал проблему неравномерного движения Луны, вводом эксцентра. Он предполагал, что Луна движется вокруг Земли по кругу, центр которого не совпадает с Землёй.

Птолемей доказал теорему о том, что движение Луны по эксцентру можно представить как комбинацию двух равномерных круговых движений, по деференту и эпициклу.

Для точного описания движения Луны нужно было найти отношение радиусов деферента и эпицикла. Птолемей нашёл их, исследуя две тройки затмений. Найденная теория хорошо описывала движение Луны в сизигиях, и давала большие погрешности с наблюдаемыми значениями для остальных точек орбиты.

Форма лунной орбиты периодически изменяется. Её эксцентриситет возрастает, когда линия апсид направлена на Солнце, и уменьшается, когда она составляет с ним прямой угол. (Эвекция) Период эвекции равен 31,81 средних солнечных суток.

Причина эвекции в том, что в новолуние Луна находится ближе к Солнцу чем Земля и Солнце сильнее притягивает её, стремясь как бы отдалить. В полнолуние таким же образом Солнце действует на Землю. Во время квадратур действие Солнца стремится сблизить их между собой. Благодаря эвекции орбита Луны стремится вытянуться по направлению к Солнцу и эксцентриситет всё время меняется. Период его изменения равен 206 суток.

Для усовершенствования своей теории Птолемей ввёл понятие экванта - неравномерного движения по окружности. За это допущение он позднее критиковался арабскими учёными и Н.Коперником. Всё же Птолемей создал достаточно удовлетворительную теорию движения Луны. По его расчётам среднее расстояние до Луны равно 59 земным радиусам. Современное значение - 60.

Серьёзные возражение вызывало лишь то, что Птолемей приводит слишком большое отношение наибольшего расстояния от Земли до Луны к наименьшему - 1,9 (совр. 1,14). С таким значением видимые размеры Луны должны были бы меняться в два раза, в зависимости от того, в какой точке своей орбиты находится Луна. Мы этого не наблюдаем, а Птолемей обошёл молчанием.

Теория Коперника внесла мало ясности в движение Луны, так как Луна двигалась вокруг Земли и по теории Птолемея.

Коперник предложил своё описание движения Луны, применив для неё два эпицикла. Эта теория устраняла средний и истинный перигеи, неравномерное движение центра эпицикла по эксцентру, эквант.

Однако теория Коперника описывала движение Луны не намного лучше.

Истинное понимание было внесено лишь И. Ньютоном после открытия законов тяготения.

Фазы.

Видимое движение Луны сопровождается непрерывным изменением её внешнего вида, характеризуемого фазой Луны. Фаза Луны измеряется отношением площади освещённой части видимого диска ко всей его площади. Угол между направлением с Луны на Солнце и Землю называется фазовым углом.

Различают четыре основные фазы Луны, которые постепенно переходят одна в другую: новолуние, первая четверть, полнолуние, последняя четверть.

Линия, отделяющая тёмную часть диска Луны от светлой, называется терминатором.

Соединение Луны с Солнцем во время новолуния и противостояние во время полнолуния называются сизигиями.

Луна обращена к Земле всегда одной и той же стороной, одним и тем же полушарием, так как она вращается вокруг своей оси с тем же периодом (и в том же направлении), с каким она обращается вокруг Земли.

Звёздные сутки на Луне составляют 27,32 земных средних суток.

Ось вращения Луны наклонена к плоскости лунной орбиты на угол 83020'.

Луна немного поворачивается к земле то одной скрытой стороной, то другой, так что на Земле можно наблюдать 60% её поверхности. Это явление называется либрации (качания) Луны.