มีจุดใดบนโลกที่ดวงจันทร์อยู่ใต้เส้นขอบฟ้าเป็นระยะเวลานานหรือไม่?


17

เมื่อฉันสอนชั้นเรียนว่าเหตุใดโลกจึงมีฤดูกาลในวันนี้ฉันพูดถึงว่าเสาของโลกสัมผัสกับเดือนของเวลากลางวันและกลางคืน จากนั้นนักเรียนคนหนึ่งของฉันถามว่าดวงจันทร์หายไปหรือไม่

เราใช้วงโคจรและเชือกเราดูวงโคจรของดวงจันทร์รอบโลกและพยายามหาสถานที่ที่ดวงจันทร์อยู่ใต้เส้นขอบฟ้าสำหรับวงโคจรทั้งวง ในความพยายามของเราเราไม่สามารถหาสถานที่ดังกล่าวได้แม้ว่านักเรียนบางคนคาดการณ์ว่าถ้าคุณอยู่ในสถานที่ที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสมดวงจันทร์สามารถทำให้วงโคจรเต็มในขณะที่บดบังบางส่วนโดยขอบฟ้า

มีสถานที่บนโลกที่ไม่สามารถมองเห็นดวงจันทร์ได้เป็นระยะเวลานานเหมือนดวงอาทิตย์ในละติจูดตอนเหนือหรือไม่? หรือความจริงที่ว่ามันโคจรรอบโลกทำให้สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้?


คุณสามารถค้นหาปฏิทิน Moonrise / เดือนดับสำหรับขั้วโลกใต้ที่นี่: timeanddate.com/moon/antarctica/south-pole คุณจะเห็นได้ว่าดวงจันทร์ไม่เคยหยุดนิ่งนานกว่าสองสัปดาห์
David H

ฉันจะบอกว่าคุณสามารถหลีกเลี่ยงได้อีกต่อไปว่ามันเป็นครึ่งหนึ่งของระยะเวลาของดวงจันทร์และประมาณ 13.5 วัน
harogaston

ในถ้ำ :-) ฉันรู้ว่านี่ไม่ได้ตอบ "เจตนา" ของคำถามดังนั้นฉันจึงทิ้งมันไว้เป็นความคิดเห็นแทน
Jonathan

คำตอบ:


11

ขึ้นอยู่กับการตีความคำถามของคุณ ... สถานที่ที่ดีที่สุดที่ไม่ควรสังเกตดวงจันทร์คือขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ บนขั้วโลกเหนือคุณจะสามารถมองเห็นวัตถุเหนือเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าเท่านั้น เมื่อดวงจันทร์โคจรรอบโลกในหนึ่งเดือนวงโคจรของมันจะเอียงจากศูนย์สูตรท้องฟ้า ความโน้มเอียงนี้เกือบจะเหมือนกับการเอียงของสุริยุปราคา (เส้นทางของดวงอาทิตย์) กับเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า สุริยุปราคาข้ามเส้นศูนย์สูตรที่จุดสองจุดตรงข้ามกับทรงกลมฟ้า ซึ่งหมายความว่าประมาณครึ่งหนึ่งของการโคจรดวงอาทิตย์และเมื่อวงโคจรของดวงจันทร์อยู่ใกล้กับสุริยุปราคาและดวงจันทร์ก็จะอยู่เหนือสุริยุปราคาและมองเห็นได้จากขั้วโลกเหนือ

ที่ถูกกล่าวว่าดวงจันทร์ไม่ปฏิบัติตามสุริยุปราคาอย่างแม่นยำเนื่องจากวงโคจรของดวงจันทร์เอียงจากสุริยุปราคาประมาณ 5 ° ความโน้มเอียงของสุริยุปราคาคือ 23 °ดังนั้นในสถานการณ์พิเศษมากความสูงสูงสุดของดวงจันทร์เหนือขอบฟ้าบนขั้วโลกเหนือจะอยู่ที่ 18 °ในช่วงหนึ่งเดือน ระยะเวลาที่ดวงจันทร์จะอยู่เหนือขอบฟ้าบนขั้วโลกเหนือจะเป็นประมาณ 10 วัน (เดา) ประมาณ 13.6 วัน (แก้ไข: ดูความคิดเห็นด้านล่าง)

ดังนั้นถ้าเราตีความคำถามของคุณเป็น: มีสถานที่ที่ดวงจันทร์จะอยู่ใต้เส้นขอบฟ้าเป็นเวลานาน (> 1 เดือน) คำตอบคือไม่

แต่ถ้าสิ่งนี้เกิดขึ้นใกล้มิถุนายนแล้วดวงอาทิตย์ก็จะอยู่เหนือขอบฟ้าที่ขั้วโลกเหนือ (เป็นเวลาหกเดือน) และเมื่อดวงจันทร์อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ (เนื่องจากติดตามสุริยุปราคามากหรือน้อย) ก็จะเป็นเช่นนั้น ยากมากที่จะเห็นดวงจันทร์ในช่วงเวลานั้น ดังนั้นถ้าคุณโดยเฉพาะถามว่าดวงจันทร์จะไม่ได้เป็นที่มองเห็นได้เป็นระยะเวลานานแล้วคำตอบคือใช่

และแน่นอนว่ายังมีสถานที่ที่มีเมฆปกคลุมตลอดเวลา ;-)


1
คำตอบที่ดี แต่ฉันต้องการเพิ่มว่าการเดาของคุณใน 10 วันนั้นไม่ถูกต้อง วงโคจรของดวงจันทร์จะตัดกันเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้าที่จุดตรงข้ามสองจุด (เนื่องจากทั้งคู่เป็นวงกลมใหญ่) และเมื่อมองจากโลกระยะเวลาระหว่างจุดสองจุดนั้นจะอยู่ที่ประมาณ 13-14 วัน (ประมาณครึ่งหนึ่งของประมาณ 27.2 วัน) ซึ่งเป็นช่วงเวลามังกรของ 'ประมาณ' เพราะความผิดปกติของวงโคจรของดวงจันทร์และขนาดผลกระทบต่อการเพิ่มขึ้นและการตั้งค่าเวลา ฯลฯ )
Takku

@ Takku ใช่คุณพูดถูก! ไม่คิดว่าอย่างใดอย่างหนึ่งผ่านฉันกลัวฉันได้แก้ไขคำตอบตาม
Dieudonné

นี่ถือว่าดวงจันทร์เป็นจุด (ไม่ใช่ดิสก์) และไม่มีการหักเห หากคุณคำนึงถึงทั้งสองข้อคำตอบอาจบังเอิญได้ใกล้ถึง 10 วัน
barrycarter

5

ที่ละติจูด 87 องศาใต้บนเส้นเมอริเดียนที่สำคัญ (0 องศาตะวันออกลองจิจูด) ดวงจันทร์ตั้งไว้ที่ 0121 UTC เมื่อวันที่ 22 พฤศจิกายน 2012 และไม่เพิ่มขึ้นอีกจนถึง 2356 ในวันที่ 6 ธันวาคม 2012 รวมระยะเวลาดวงจันทร์ทั้งหมด 14 วัน, 22 ชั่วโมงและ 35 นาที ดูคำเตือนด้านล่าง

คุณสามารถ "ยืนยัน" การคำนวณนี้ได้โดยไปที่ http://aa.usno.navy.mil/data/docs/RS_OneYear.phpและป้อนพารามิเตอร์เหล่านี้:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

เพื่อรับผลลัพธ์นี้:


Sun or Moon Rise/Set Table for One Year
             o  ,    o  ,                                                                              Astronomical Applications Dept.
Location:  000 00, S87 00                         Rise and Set for the Moon for 2012                   U. S. Naval Observatory        
                                                                                                       Washington, DC  20392-5420     
                                                            Universal Time                                                            


       Jan.       Feb.       Mar.       Apr.       May        June       July       Aug.       Sept.      Oct.       Nov.       Dec.  
Day Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set
     h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m
01  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1821       **** ****  **** ****  **** ****       0649  ---- ----  ---- ----  ---- ----
02  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1255 0021  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
03  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
04  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1718       **** ****  **** ****  **** ****  1900 1121  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
05  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1030 0834  **** ****  **** ****  **** ****       0634  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
06  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  2356     
07  ---- ----  ---- ----  2222       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****
08  ---- ----  ---- ----  1634 0339  **** ****  **** ****  **** ****       1038  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****
09  ---- ----  2057       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  0200 0451  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0427 1338  **** ****
09                                                                                                                2341                
10  ---- ----  1425 1149  **** ****  **** ****  **** ****  2154 1518  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
11  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****       1029  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
12  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
13  2049       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0357       **** ****  **** ****
14  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****       1502  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****
15  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  0304 1024  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0824 1654  **** ****  **** ****  **** ****
16  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0325       **** ****  **** ****  **** ****
17  **** ****  **** ****  **** ****       1533  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****
18  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****
19  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0754       **** ****  **** ****  **** ****  1143 0118
19                                                                                                                                2046
20  **** ****  **** ****       2102  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----
21  **** ****  **** ****  0252 1604  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----
22  **** ****       2040  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1324 1819  **** ****  **** ****  **** ****       0121  ---- ----
23  **** ****  0810 1556  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0758       **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----
24  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----
25  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1253 2338  **** ****  **** ****  **** ****  1214 0649  ---- ----  ---- ----
26       2026  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0757       **** ****  **** ****  **** ****       0154  ---- ----  ---- ----
27  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----
28  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  1659 0645  ---- ----  ---- ----  ---- ----
29  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1303       **** ****  **** ****  **** ****       0213  ---- ----  ---- ----  ---- ----
30  ---- ----             ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
31  ---- ----             ---- ----             **** ****             **** ****  **** ****             ---- ----             ---- ----

(**** object continuously above horizon)                                                      (---- object continuously below horizon)

NOTE: BLANK SPACES IN THE TABLE INDICATE THAT A RISING OR A SETTING DID NOT OCCUR DURING THAT 24 HR INTERVAL.

โปรดสังเกตว่าตั้งแต่วันที่ 22 พ.ย. ถึง ธ.ค. 49 (ไม่รวม) การเพิ่มขึ้นและการตั้งค่าเป็นทั้ง "----" ซึ่งระบุว่า "วัตถุอย่างต่อเนื่องต่ำกว่าขอบฟ้า"

เตือน / หมายเหตุ:

  • เช่นเดียวกับตารางด้านบนฉันถือว่า 34 อาร์คติมิสของการหักเหที่ขอบฟ้า นั่นเป็นเหตุผลที่เหมาะสมสำหรับสถานที่ส่วนใหญ่ แต่อาจไม่มีเหตุผลที่ละติจูด 87 องศาใต้ หากการหักเหสูงขึ้นในช่วงระยะเวลาไร้แสงจันทร์ที่คำนวณข้างต้นดวงจันทร์อาจเพิ่มขึ้นชั่วครู่

  • นี่เป็นช่วงเวลาที่ไม่มีดวงจันทร์ที่ยาวที่สุดที่ฉันสามารถปรับได้ระหว่าง 2 มกราคม 2000 ถึง 12 มีนาคม 2016 ระยะเวลาของโปรแกรมที่ฉันใช้ อาจมีช่วงเวลาที่ไม่มีดวงจันทร์นานขึ้นนอกช่วงเวลานี้

  • กระบวนการที่ฉันใช้ไม่ได้รับประกันว่าจะพบช่วงเวลาที่ไม่มีดวงจันทร์ที่ยาวที่สุดแม้จะอยู่ในช่วงเวลาข้างต้น อีกนัยหนึ่งอาจมีช่วงเวลาที่ไม่มีจันทร์ที่ฉันพลาดไปอีกนาน

  • มันค่อนข้างน่าแปลกใจที่ระยะเวลาไร้ดวงจันทร์ที่ยาวที่สุดเกิดขึ้นไกลจากเสา (เช่น 3 องศาจากขั้วโลกใต้) นี่เป็นส่วนหนึ่งของการหักเหและข้อเท็จจริงที่ว่าดวงจันทร์มีเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมและไม่ได้เป็นเพียงจุดเรขาคณิต นอกจากนี้ระดับความสูงของดวงจันทร์อาจลดลง 3 องศาที่ 87 องศาซึ่งอยู่ที่ขั้วโลกทำให้ดวงจันทร์อยู่ใต้เส้นขอบฟ้าได้นานขึ้นเล็กน้อย

  • ระยะเวลาดวงจันทร์ที่ยาวที่สุดที่ขั้วโลกใต้ (มีข้อแม้ด้านบน) คือตั้งแต่วันที่ 1 มิถุนายน 2013 เวลา 1104 ถึง 16 มิถุนายน 2013 เวลา 0719 ประมาณสองและสี่ชั่วโมงน้อยกว่าระยะเวลาดวงจันทร์โดยรวมที่สั้นที่สุดที่ฉันพบ

  • ระยะเวลาที่ไม่มีดวงจันทร์ที่ยาวที่สุดที่ขั้วโลกเหนือคือจาก 18 ธันวาคม 2008 เวลา 2311 ถึง 2 มกราคม 2009 เวลา 1155 ประมาณครึ่งชั่วโมงสั้นกว่าเวลาขั้วโลกใต้

  • โปรแกรมที่ฉันเขียนเพื่อช่วยฉันค้นหาสิ่งนี้:

https://github.com/barrycarter/bcapps/blob/master/ASTRO/bc-solve-astro-5894.c


2

หากคุณไปทางเหนือหรือใต้ไกลพอคุณจะไปถึงละติจูดที่ดวงจันทร์สามารถอยู่ใต้เส้นขอบฟ้าได้หลายวันเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์เที่ยงคืน นอกจากนี้ยังสามารถอยู่เหนือเส้นขอบฟ้าเป็นเวลาหลายวันด้วยเหตุผลเดียวกัน

ที่ขั้วโลกเหนือหรือใต้ดวงจันทร์อาจอยู่เหนือหรือใต้ขอบฟ้าอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาเกือบ 2 สัปดาห์ในแต่ละครั้ง

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.