ดวงจันทร์สามารถปรากฏในตำแหน่งใด ๆ ในท้องฟ้าได้หรือไม่?

สำหรับฉันดูเหมือนว่าดวงจันทร์ปรากฏในหลาย ๆ สถานที่ - ในที่ต่าง ๆ - ใน 'โดมแห่งท้องฟ้า' ฉันรู้ว่าดวงอาทิตย์ติดตามส่วนโค้งจากตะวันออกไปตะวันตกและส่วนโค้งนั้นเล็กกว่าในฤดูหนาวมากกว่าในฤดูร้อน ดังนั้นดวงอาทิตย์จึงไม่สามารถปรากฏได้ในทุกที่ใน 'โดมของท้องฟ้า'
คำถามของฉันคือ: ดวงจันทร์สามารถปรากฏในตำแหน่งใด ๆ (ทุก?) ใน 'โดมของท้องฟ้า' หรือไม่?

เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ดวงจันทร์จากมุมมองของเราบนพื้นผิวโลกขึ้นในทิศตะวันออกและทิศตะวันตก อย่างไรก็ตามมันไม่ได้เพิ่มขึ้นอย่างแน่นอนเนื่องจากตะวันออกและกำหนดตะวันตกแน่นอน หากคุณต้องติดตามตำแหน่งของดวงจันทร์ขึ้นไปตามขอบฟ้าตลอดระยะเวลาหนึ่งปีคุณจะสังเกตเห็นว่ามีความแตกต่างกันอย่างมาก อย่างไรก็ตามมันไม่สามารถตั้งอยู่ทุกหนทุกแห่งในท้องฟ้ายามค่ำคืนแม้แต่ในช่วงเวลาหนึ่งปี เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมเราต้องเข้าใจเรขาคณิตท้องฟ้าบางส่วน

1. ระนาบสุริยุปราคาเป็นระนาบซึ่งเป็นเส้นสมมุติฐานระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ที่กวาดล้างไปในช่วงหนึ่งปี ในภาพด้านบนคุณจะเห็นว่าวงโคจรของโลกมีอยู่ในระนาบนี้อย่างไร

2. โปรดสังเกตด้วยว่าเส้นจากขั้วโลกใต้ทางภูมิศาสตร์ของโลกผ่านขั้วเหนือของมัน (แกนหมุนของมัน) ไม่ได้ตั้งฉากกับระนาบสุริยุปราคานี้ อันที่จริงมันเป็น 23.5 องศาจากทิศตั้งฉากนี้

3. ขอให้สังเกตว่าแกนการหมุนของโลกชี้ไปในทิศทางเดียวกันโดยไม่คำนึงว่าด้านใดของดวงอาทิตย์ที่โลกกำลังเปิด แกนหมุนนี้ชี้ไปที่ดาวฤกษ์ Polaris เสมอ ซึ่งหมายความว่าในส่วนต่าง ๆ ของปีดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นตามจุดต่าง ๆ ตามขอบฟ้า

4. ระนาบเส้นศูนย์สูตรของโลกเป็นระนาบที่กำหนดให้ขยายออกจากเส้นศูนย์สูตรของโลกในทุกทิศทาง ระนาบนี้เอียงเมื่อเทียบกับระนาบสุริยุปราคา 23.5 องศา (จำนวนเดียวกันกับที่แกนหมุนเอียงไปเมื่อเทียบกับทิศทางตั้งฉากของระนาบสุริยุปราคา)

ตอนนี้ให้พิจารณาระบบ Earth moon ในการพิจารณาว่าดวงจันทร์ขึ้นเหนือจากใต้หรือใต้คุณจะต้องพิจารณามุมระนาบเส้นศูนย์สูตรของโลกกับระนาบการโคจรของดวงจันทร์ เนื่องจากแกนการหมุนของโลกเอียง 23.5 องศาเมื่อเทียบกับสุริยุปราคาและวงโคจรของดวงจันทร์เอียง 5.14 องศาเมื่อเทียบกับสุริยุปราคาวงโคจรของดวงจันทร์ที่สูงที่สุดสามารถสัมพันธ์กับระนาบเส้นศูนย์สูตรของโลกได้ 28.64 องศา

ดังนั้นดวงจันทร์ไม่สามารถอยู่เหนือหัวโดยตรงของจุดใด ๆ บนพื้นผิวโลกถ้าจุดนั้นอยู่เหนือระดับ 28.64 องศาหรือ (โดยการโต้แย้งแบบสมมาตร) ใต้เส้นศูนย์สูตร

ดังนั้นดวงจันทร์ไม่สามารถปรากฏในทุกตำแหน่งบนท้องฟ้าสำหรับตำแหน่งที่กำหนดบนโลก มีบางส่วนของท้องฟ้าที่มีรูปทรงเรขาคณิตของระบบ Earth moon เพียง แต่จะไม่อนุญาตให้ดวงจันทร์อยู่

ดวงจันทร์สามารถปรากฏในประมาณ48% ของท้องฟ้า^*ของผู้สังเกตการณ์บนโลกที่อยู่นิ่ง ดวงจันทร์จะต้องอยู่ห่างจากขั้วฟ้าอย่างน้อย 61.4 องศาเช่นหนึ่งที่อยู่ใกล้ดาวเหนือ

เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ซึ่งจะต้องมากกว่า 66.6 องศาจากเสา (40% ของท้องฟ้า) ดวงจันทร์มีที่ว่างอีกเล็กน้อยสำหรับการเดินทางใน 'โดม' ของท้องฟ้าสูงกว่าแสงอาทิตย์ในฤดูร้อนเล็กน้อย อาร์คต่ำกว่าฤดูหนาวเล็กน้อย

เพื่อให้มองเห็นสิ่งที่เป็นส่วนหนึ่งของท้องฟ้าของคุณสามารถมีดวงจันทร์อยู่ในนั้นเริ่มต้นด้วยการแสดงผลเส้นศูนย์สูตร นั่นคือส่วนโค้งของดวงอาทิตย์ที่ดูเหมือนว่าจะเดินทางบน Equinoxes นี่คือส่วนโค้งในท้องฟ้าของบางคนที่ละติจูดตอนเหนือตอนกลาง

ดวงจันทร์จะต้องอยู่ภายในประมาณ 28.6 องศาเหนือหรือใต้ของส่วนโค้งของเส้นศูนย์สูตร

รูปที่ 28.6 เพิ่มความเอียงของแกนโลก - มุมที่มีชื่อเสียงระหว่างการหมุนและวงโคจรของโลก 23.437 องศา - ไปยังมุมระหว่างดวงจันทร์และวงโคจรของโลกที่ 5.145 องศา

ดังนั้นลองจินตนาการถึงแถบความถี่ 57.2 องศาบนท้องฟ้าของคุณ (28.6 เท่าเป็นสองเท่า) ตามเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า ดวงอาทิตย์ถูก จำกัด ให้อยู่ในวงดนตรีที่คล้ายกัน 46.9 องศา นี่คือภาพสำหรับกลุ่มดาวฤกษ์ท้องฟ้าประเภทนี้ของคุณ

ในรูปนี้ซึ่งฉันเพิ่งขโมย interwebs ทรงกลมไม่ได้เป็นตัวแทนของโลกมันหมายถึงท้องฟ้าของคุณโดยไม่ต้องโลกในทาง O คือคุณเรียกมันว่าผู้สังเกตการณ์และมุมระหว่างเส้นสีแดงคือ 57.2 องศา และคุณต้องจินตนาการว่าสิ่งนี้เอียงไปในระดับเดียวกับเส้นศูนย์สูตรในท้องฟ้าของคุณ

นี่แสดงให้เห็นว่าเมื่อละติจูดสูงกว่า 61.4 องศา (90 ลบ 28.6) ดวงจันทร์อาจปรากฏที่ใดก็ได้บนขอบฟ้าของคุณ

^{$2\pi R h$ $2 \pi R^2$$h / R$}

ไม่มันไม่สามารถ

ให้ฉันทำอย่างละเอียด หากดวงจันทร์กำลังโคจรรอบโลกในระนาบของสุริยุปราคา (เครื่องบินที่มีวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์) จากนั้นก็จะเห็นได้ชัดว่าดวงอาทิตย์และดวงจันทร์จะไปตามเส้นทางเดียวกัน อย่างไรก็ตามระนาบทั้งสองนั้นจะเอียงประมาณ 5 ° ซึ่งหมายความว่าตำแหน่งของดวงจันทร์ถูก จำกัด ให้เป็นวงเล็ก ๆ ทั้งสองข้างของสุริยุปราคา

โปรดทราบว่าเนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า diallal parallax (ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ไม่ได้อยู่ที่ระยะอินฟินิตี้) ตำแหน่งของพวกเขาบนท้องฟ้าขึ้นอยู่กับตำแหน่งของผู้สังเกตการณ์บนโลกเล็กน้อย

จำนวนมากของการอภิปรายในคำตอบและความคิดเห็นที่เกิดขึ้นจากความคลุมเครือในวลีของ OP ที่โดมท้องฟ้า มันขึ้นอยู่กับว่าคุณคิดว่านี้หมายถึงท้องฟ้าเหนือศีรษะของคุณหรือสวรรค์โดมได้รับการแก้ไขไปยังดาว

ท้องฟ้าเหนือศีรษะของคุณขึ้นอยู่กับคุณจะอยู่ที่ไหนในโลก ถ้าคุณไปที่เส้นศูนย์สูตรคุณจะเห็นดวงจันทร์อยู่เหนือศีรษะเป็นครั้งคราวที่จุดสูงสุด ถ้าคุณไปที่ขั้วโลกเหนือคุณจะไม่เห็นมันที่นั่น หากคุณปฏิบัติตามการตีความนี้คำตอบคือใช่แน่นอนเนื่องจากคุณกำลังติดตามเส้นทางที่เป็นไปได้ของดวงจันทร์และวาดภาพไปทั่วทั้งท้องฟ้าเมื่อคุณเคลื่อนไหว สิ่งนี้ดูเหมือนว่าฉันจะเป็นตำแหน่งอวดรู้ที่แปลกประหลาด

The Celestial Domeไม่สนใจว่าคุณอยู่ที่ไหนและคำถามจะกลายเป็นดวงจันทร์ได้หรือไม่ นี่คือคำตอบที่เห็นได้ชัดว่าไม่มี มีบริเวณ circumpolar กว้างของท้องฟ้าเหนือและใต้ที่ดวงจันทร์ไม่สามารถไปได้ ยกตัวอย่างเช่นดวงจันทร์ไม่สามารถปรากฏในUrsa Majorได้