月球沿前進(jìn)方向繞地球公轉(zhuǎn),大約在27.32天(一個(gè)恒星月)內(nèi)完成相對(duì)于固定恒星的一次公轉(zhuǎn),大約在29.53天(一個(gè)朔望月)內(nèi)完成相對(duì)于太陽的一次公轉(zhuǎn)。地球和月球的運(yùn)動(dòng)會(huì)圍繞它們的一個(gè)重心(共同的質(zhì)量中心)運(yùn)行,其這個(gè)質(zhì)心位置在距離地球中心約4600公里(2900英里)(大約四分之三個(gè)地球的半徑)之處。我們地球中心到月球中心的平均距離大約是385000公里(239000英里),這個(gè)距離相當(dāng)于大約60個(gè)地球半徑。 月球的平均軌道速度約為1.022km/s(2290英里/小時(shí)),每小時(shí)運(yùn)行的距離大約相當(dāng)于其直徑的距離,或在天球上移動(dòng)大約半度的距離。月球的軌道不同于其他大多數(shù)行星的衛(wèi)星,因?yàn)樗能壍栏咏邳S道面,而不是它的主平面(在這種情況下,為地球的赤道面)。月球軌道面相對(duì)于黃道面的傾斜約5.1度,而月球的赤道面僅傾斜1.5度。 月球繞行地球的軌道大小和距離的比例。圖片中一個(gè)畫素寬度對(duì)應(yīng)至實(shí)際上500公里的距離。圖:WJ百科 月球的軌道性質(zhì)本節(jié)中描述的軌道屬性只是一個(gè)近似值。 月球圍繞地球的軌道有許多不規(guī)則性(擾動(dòng)),其研究(月球理論)有著悠久的歷史。 橢圓形軌道月球的軌道明顯是橢圓形的,平均離心率為0.0549。 月球軌道的非圓形形式導(dǎo)致月球的角速度和表觀尺寸隨著它朝向和遠(yuǎn)離地球上的觀察者而變化。 相對(duì)于地球 - 月球重心的假想觀察者的平均角運(yùn)動(dòng)是每天向東運(yùn)行13.176度(儒略日2000)。 距(角)月球的距角定義為是它在任何時(shí)候都在太陽以東的角距離。 在新月時(shí)候,它距離太陽的距角為0度,此時(shí)月亮與太陽和地球幾乎成一條直線上。 在滿月時(shí),其距角為180度,此時(shí)月亮也與太陽和地球幾乎成一條直線上,只是地球位于月亮與太陽之間。 在這兩種情況下,月亮都處于朔望狀態(tài),即太陽,月亮和地球幾乎成一條直線上。 當(dāng)距角為90度或270度時(shí),此時(shí)月亮為方照狀態(tài)(月亮約只有一半被太陽光照亮)。 進(jìn)動(dòng)月球的軌道方向不是一直固定在空間中的,而是隨時(shí)間公轉(zhuǎn)的。這種軌道進(jìn)動(dòng)也稱為近點(diǎn)進(jìn)動(dòng),是由于月球軌道在軌道平面內(nèi)的公轉(zhuǎn),即橢圓的軸線改變了方向。月球的半長軸——軌道的最長直徑,分別與它的最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn),即近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)相連——每8.85個(gè)地球年或3232.6054天進(jìn)行一次完整的公轉(zhuǎn),因?yàn)樗徛匮嘏c月球本身相同的方向(順行)公轉(zhuǎn)。月球的拱點(diǎn)進(jìn)動(dòng)不同于它的軌道平面的交點(diǎn)進(jìn)動(dòng)和月球本身的軸向進(jìn)動(dòng)(歲差)。 圖:Mosesofmason 圖:Mosesofmason 傾角月球軌道平面與黃道面的平均傾角為5.145度。 理論上的考慮表明,目前相對(duì)于黃道面的傾斜是由早期近地軌道的潮汐演化而引起的,相對(duì)于地球赤道,它具有相當(dāng)恒定的傾角。它要求這個(gè)較早的軌道必須要向赤道傾斜約10度左右,才能產(chǎn)生目前向黃道傾斜5度的解釋。 據(jù)認(rèn)為,原本向赤道的傾斜度接近于零,但由于小行星在月球附近墜落到地球時(shí)可能會(huì)增大到10度。如果沒有發(fā)生這種情況,現(xiàn)在月亮將更接近于黃道,那么日食將會(huì)發(fā)生的更加頻繁。 月球的自轉(zhuǎn)軸不垂直于其軌道平面,因此月球的赤道不在其軌道平面內(nèi),而是向它傾斜了一個(gè)恒定值約為6.688度(這是一種轉(zhuǎn)軸傾角)。 正如雅克·卡西尼(Jacques Cassini)在1722年發(fā)現(xiàn)的那樣,月球的自轉(zhuǎn)軸以與其軌道平面相同的速率前進(jìn),但是與軌道平面相差180度(參見卡西尼定律)。因此,黃道和月球赤道之間的角度總是1.543度,即使月亮的自轉(zhuǎn)軸不是相對(duì)于恒星固定的。 軌道上下交點(diǎn)交點(diǎn)是月球軌道穿過黃道的一種交處之點(diǎn)。 月球每27.2122天穿過同一個(gè)軌道交點(diǎn),這個(gè)間隔稱為交點(diǎn)月。 交點(diǎn)線,即兩個(gè)相應(yīng)平面之間的交點(diǎn),具有逆行運(yùn)動(dòng):對(duì)于地球上的觀察者來說,它沿著黃道向西公轉(zhuǎn),周期為18.60年或19.3549度/年。 從天球以北觀察時(shí),其交點(diǎn)繞地球順時(shí)針移動(dòng),與地球自身旋轉(zhuǎn)相反,并圍繞太陽公轉(zhuǎn)。 當(dāng)交點(diǎn)與太陽近一直線時(shí),可能會(huì)發(fā)生月食或者是日食,周期大約每173.3天。 月球軌道傾角也決定了日食的發(fā)生概率; 當(dāng)太陽,地球和月球在三維空間中處于幾乎一條直線時(shí),當(dāng)軌道交點(diǎn)與滿月和新月重合時(shí),陰影就會(huì)處于交叉狀態(tài)。 赤道傾斜與月球停變期每隔18.6年,月球軌道與地球赤道之間的夾角將達(dá)到最大值28°36′,這是地球赤道傾角(23°27′)和月球軌道向黃道的傾角(5°09′)度數(shù)之和。這就是所謂的月球大停變期。大約在這個(gè)時(shí)候,月球的赤緯將從28°36’變化到+ 28°36’。相反,9.3年后,月球軌道與地球赤道之間的角達(dá)到18°20’的最小值。這叫做月球小停變期。這些交點(diǎn)每年向西移動(dòng)約19度。太陽每年提前20天左右穿過一個(gè)給定的交點(diǎn)。 近點(diǎn)月和遠(yuǎn)點(diǎn)月的大小比較。圖:The original uploader was 轉(zhuǎn)載請(qǐng)取得授權(quán),并注意保持完整性和注明出處 |
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