...и о видимом движении Луны

Рассмотрим теперь, как меняется склонение Луны при ее движении по небу, которое на самом деле отражает обращение Луны по орбите вокруг Земли. Плоскость лунной орбиты наклонена к эклиптике под углом 5,2°. Две точки пересечения с эклиптикой большого круга, образованного на небесной сфере этой плоскостью, называются узлами лунной орбиты. Узел, минуя который Луна попадает из южной в северную часть неба относительно эклиптики, считается восходящим, а другой — нисходящим. Вследствие вековых возмущений в движении Луны долгота узлов непрерывно меняется. Они перемещаются по эклиптике в направлении, обратном движению Луны, т. е. на запад, при этом полный оборот совершается за 18 лет и 7 мес (примерно 18,6 года).

На рис. 16, а показан случай, когда восходящий узел совпадает с точкой весеннего равноденствия Т. Тогда орбита Луны находится вне угла между эклиптикой и небесным экватором и наклонена под общим углом к экватору 5,2° + 23,5° = 28,7°. Соответственно за период оборота вокруг Земли (так называемый сидерический месяц) склонение Луны изменяется от -28,7° до +28,7°. Каждую ночь Луна восходит и заходит в разных точках горизонта в зависимости от своего склонения. Через девять с небольшим лет восходящий и нисходящий узлы меняются местами, т. е. в точке ν оказывается уже нисходящий узел (рис. 16, б). Орбита Луны в таком случае наклонена к экватору под углом 23,5° - 5,2° = 18,3°, а склонение в течение месяца меняется от -18,3° до +18,3°.

Склонением небесного тела определяются не только положения точек его восхода и захода, но и максимальная высота над горизонтом, который достигает тело в процессе суточного движения. Как уже говорилось, например, для широты Болгарии высота Солнца в день зимнего солнцестояния (δ = -23,5°) равна примерно 24°, в дни равноденствий (δ = 0) — около 47°, а в день летнего солнцестояния (δ = +23,5°) — около 71°. Существует простая формула, позволяющая вычислить эту высоту.

Рис. 16. Изменение склонения Луны в течение 18,6 года.

На рис. 17 показана небесная сфера, понятие о которой было введено еще древними греками. Это воображаемая сфера, на которую проецируются все небесные тела; ее центр совпадает с центром Земли, На рисунке отмечены также Северный (Р) и Южный (Р') полюсы мира и показан небесный экватор. Земля изображена в центре как малая сфера с линиями оси вращения и экватора и произвольной точкой наблюдения А. Пересечение плоскости, перпендикулярной отвесной линии ZZ' в месте наблюдения A, с небесной сферой образует окружность, которая называется небесным горизонтом. Географическая широта точки А — это угол φ. Легко видеть из простых геометрических соображений, что в данном месте наблюдений высота Северного полюса Р над горизонтом также равна φ, а высота экватора над горизонтом на юге составляет угол 90° — φ. На рис. 17 представлена суточная параллель, описываемая некоторым небесным телом от восхода до захода. Она, как мы знаем, параллельна экватору и находится от него на угловом расстоянии δ (склонение объекта). В момент так называемой верхней кульминации тело поднимается на наибольшую высоту над горизонтом. Обозначив ее Л, нетрудно видеть, что h = 90° — φ + δ. Географическая широта Софии φ = 42°41' (ок. 42,5°). Предоставив читателю возможность самому вычислить полуденную высоту Солнца в столице Болгарии для четырех важных астрономических дат, займемся соответствующими вычислениями для Луны. Выше уже были указаны пределы изменений ее склонения в двух экстремальных случаях на протяжении 18,6 года.

Рис. 17. Суточная параллель, описываемая звездой на небесной сфере вследствие вращения Земли вокруг своей оси.

Предположим, что сейчас лето и Солнце находится в точке летнего солнцестояния, а восходящий узел лунной орбиты в этот момент совпадает с точкой весеннего равноденствия (рис. 16, a). Пусть Луна будет в полнолунии, т. е. располагается на звездном небе в месте, прямо противоположном точке летнего солнцестояния. Очевидно, это место совпадает с точкой зимнего солнцестояния, и склонение Луны будет равно -28,7°. Легко получить, что на географической широте Болгарии высота Луны над горизонтом в верхней кульминации тогда будет около 19°. В противоположном случае, в момент зимнего солнцестояния, полная Луна, имеющая склонение + 28,7°, поднимется на высоту около 76°.

Полученный нами результат — полная Луна зимой поднимается выше, чем летом, — справедлив всегда, а не только для рассмотренного случая совпадения восходящего узла с точкой ν. Аналогично получается, что при тех же начальных условиях высота полной Луны летом для широты Ленинграда (φ примерно равна 60°) составляет всего 1,3°. Другими словами, Луна лишь слегка показывается над горизонтом и снова заходит. А в более северных широтах в полнолуние наш спутник вообще не виден!

Ну а теперь, после проведенной подготовки, атакуем Стоунхендж по примеру Хокинса.