การเคลื่อนไหวของดวงจันทร์และโลก: การหมุนและการแปล - วิทยาศาสตร์

การเคลื่อนที่ของโลกและดวงจันทร์มีต้นกำเนิดในแง่หนึ่งในด้านแรงดึงดูดของโลกแต่ละดวงจะกระทำต่ออีกฝ่ายหนึ่งและในอีกด้านหนึ่งในแรงดึงดูดที่ดวงอาทิตย์กระทำต่อร่างกายทั้งหมดของระบบสุริยะ

ทั้งโลกและดวงจันทร์มีการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบแกนของตัวเองและการแปลสิ่งเหล่านี้สำคัญที่สุด แต่พวกเขายังสัมผัสกับการเคลื่อนไหวทุติยภูมิอื่น ๆ ของเครื่องชั่งและการสั่นเนื่องจากไม่ใช่วัตถุที่ชี้ แต่มีขนาดที่สังเกตได้และไม่ได้เป็นทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ

รูปที่ 1. ระนาบวงโคจรของโลกและดวงจันทร์โดยมีความเอียงของแกนตามลำดับและระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางกับจุดศูนย์ถ่วง ที่มา: Wikimedia Commons ภาพโลกจาก NASA; จัดโดย brews_ohare

โลกและดวงจันทร์ถือเป็นระบบแยกวัตถุที่มีขนาดวัดได้โดยหมุนรอบจุดศูนย์กลางมวลซึ่งตั้งอยู่บนเส้นที่เชื่อมต่อกับจุดศูนย์กลางตามลำดับ

จุดนี้อยู่ใกล้โลกมากกว่าดวงจันทร์โดยมีมวลมากกว่าอันดับแรก ตั้งอยู่ห่างจากใจกลางโลกประมาณ 4641 กม. และเรียกว่าจุดศูนย์ถ่วง

กฎหมาย

การเคลื่อนไหวของดวงจันทร์อยู่ภายใต้กฎของ Cassini ซึ่งเผยแพร่ในปี 1693 โดย Giovanni Cassini (1625-1712):

- ดวงจันทร์มีการหมุนแบบซิงโครนัสกับโลกเนื่องจากมีระยะเวลาการหมุนและการแปลเท่ากันดังนั้นจึงแสดงใบหน้าเดียวกันกับผู้สังเกตการณ์บนบก

- ความเอียงของระนาบเส้นศูนย์สูตรของดวงจันทร์และสุริยุปราคาเป็นค่าคงที่

- แกนการหมุนของดวงจันทร์ซึ่งเป็นเรื่องปกติของสุริยุปราคา - ระนาบการโคจรของโลก - และระนาบการโคจรของดวงจันทร์ตามปกติคือ coplanar

การหมุนและการแปลของดวงจันทร์

ดวงจันทร์มีการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบแกนของตัวเองในเวลาประมาณ 27.32 วัน ช่วงเวลาของการหมุนเวียนนี้เรียกว่าเดือนข้างจริง ตามกฎข้อแรกของ Cassini นี่เป็นเวลาที่ดวงจันทร์จะโคจรรอบโลก

รูปที่ 2. ภาพเคลื่อนไหวแสดงการเคลื่อนที่ของระบบโลก - ดวงจันทร์รอบจุดศูนย์ถ่วง ที่มา: Wikimedia Commons

การหมุนแบบซิงโครนัสทำให้ผู้สังเกตการณ์โลกเห็นด้านเดียวกันของดวงจันทร์เสมอ

ในส่วนของเดือน Synodic คือเวลาที่ผ่านไประหว่างสองช่วงของจันทรคติที่เหมือนกันและต่อเนื่องกัน

เดือน Synodic กินเวลา 29.53 วันและเป็นเพราะโลกไม่ได้อยู่นิ่งในขณะที่ดวงจันทร์โคจรรอบดวงจันทร์ เพื่อให้ตำแหน่งของโลก - ดวงอาทิตย์ - ดวงจันทร์สัมพัทธ์เหมือนเดิมอีกครั้งโลกจะต้องเคลื่อนที่ไปข้างหน้า27ºในการเคลื่อนที่แบบแปลรอบดวงอาทิตย์

ดวงจันทร์ยังเดินทางรอบโลกตามวงโคจรรูปไข่ที่มีความเบี้ยวขนาดเล็กมาก ความเบี้ยวของวงรีเป็นตัวชี้วัดความแบนของมัน ค่าเล็กน้อยนี้หมายความว่าวิถีของดวงจันทร์เกือบเป็นวงกลมซึ่งเคลื่อนที่ด้วยอัตรา 1 กม. / วินาที

วงโคจรของโลกและดวงจันทร์ตัดกันที่จุดที่เรียกว่าโหนดซึ่งทำให้เกิดสุริยุปราคาได้เนื่องจากขนาดของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ที่มองเห็นได้จากโลกนั้นใกล้เคียงกันมาก

การเคลื่อนไหวอื่น ๆ ของดวงจันทร์

เนื่องจากวงโคจรของวงรีที่ดวงจันทร์ติดตามรอบโลกและแกนการหมุนของมันเอียง6.60ºเทียบกับแนวตั้งฉากของระนาบวงโคจร (ดูรูปที่ 1) จึงมีการเคลื่อนไหวที่เรียกว่า librations ต้องขอบคุณพวกเขาที่ทำให้เราสามารถเห็นด้านไกลของดวงจันทร์เพียงเล็กน้อยประมาณ 9%

สิ่งที่โดดเด่นที่สุดคือลองจิจูดและละติจูด การเปลี่ยนเป็นเส้นแวงเกิดจากความจริงที่ว่าเป็นวงโคจรของวงรีความเร็วในการแปลจะสูงกว่าที่ perigee ใกล้โลกมากกว่าที่จุดบนสุดซึ่งอยู่ห่างจากโลก

ด้วยวิธีนี้ส่วนเล็ก ๆ ของพื้นผิวใกล้กับเส้นเมริเดียนขอบจะมองเห็นได้ส่วนที่อยู่ทางทิศตะวันออกของเมริเดียนดังกล่าวเมื่อดวงจันทร์อยู่ระหว่างเพอริจีและอโพจี

ในทำนองเดียวกันส่วนของพื้นผิวที่อยู่ห่างไปทางทิศตะวันตกเล็กน้อยจะมองเห็นได้เมื่อดวงจันทร์อยู่ระหว่างอโพจีและเพอริจี

ในทางกลับกันการกระจายในละติจูดเกิดขึ้นเนื่องจากความเอียงของแกนหมุน ดังนั้นบางส่วนของดวงจันทร์ที่อยู่ทางเหนือเล็กน้อยหรือทางใต้เล็กน้อยสามารถมองเห็นได้จากโลกขึ้นอยู่กับช่วงเวลา ช่วงเวลาของการเลื่อนนี้คือหนึ่งเดือนที่รุนแรงซึ่งยาวนานประมาณ 27 วัน 5 ชั่วโมง

ภาพเคลื่อนไหวต่อไปนี้แสดงมุมมองจำลองของดวงจันทร์เป็นเวลาหนึ่งเดือน:

การหมุนของโลก

โลกดำเนินการหมุนรอบแกนโลกในทิศทางตะวันตก - ตะวันออกซึ่งมีระยะเวลา 1 วันหรือมากกว่าอย่างแม่นยำ 23 ชั่วโมง 56 นาทีและ 3.5 วินาที

ความเร็วในการหมุนของโลกคือ 1600 กม. / ชม. ที่เส้นศูนย์สูตรและลดลงจนกว่าจะหายไปที่ขั้วตรงที่แกนหมุนเคลื่อนผ่านซึ่งเอียง23.44ºเทียบกับระนาบการโคจรของโลกหรือที่เรียกว่า สุริยุปราคา (ดูรูปที่ 1)

การเคลื่อนไหวนี้รับผิดชอบต่อการปรากฏตัวของกลางวันและกลางคืนซึ่งควบคุมชีวิตของผู้คน เป็นเวลาประมาณ 12 ชั่วโมง (แตกต่างกันไปตามละติจูดและฤดูกาล) ซีกโลกหนึ่งได้รับแสงแดดและมีอุณหภูมิสูงกว่าในขณะที่อีกซีกหนึ่งอยู่ในความมืดและอุณหภูมิจะลดลง

การหมุนของโลกเกิดจากการที่โลกก่อตัวขึ้น เมฆของสสารที่ก่อให้เกิดระบบสุริยะต้องหมุนเพื่อกระชับสสาร แต่การหมุนมีโมเมนตัมเชิงมุมที่เกี่ยวข้องซึ่งในกรณีที่ไม่มีแรงบิดภายนอกจะได้รับการอนุรักษ์ไว้

ดวงอาทิตย์ดาวเคราะห์และสมาชิกอื่น ๆ ของระบบสุริยะซึ่งถือว่าเป็นระบบที่แยกได้มีโมเมนตัมเชิงมุมกระจายอยู่ในหมู่สมาชิกของพวกมัน

นั่นคือเหตุผลที่ดาวเคราะห์แต่ละดวงมีการเคลื่อนที่แบบหมุนจากทิศตะวันตกไปทิศตะวันออกยกเว้นดาวศุกร์และดาวมฤตยูซึ่งทำตรงกันข้ามอาจเกิดจากการชนกับร่างใหญ่อีกดวงหนึ่ง

คำแปลของโลก

โลกยังมีการเคลื่อนไหวของการปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์ซึ่งมีระยะเวลาเพียง 1 ปีกว่า ที่มาของการเคลื่อนที่นี้อยู่ในแรงดึงดูดที่ดวงอาทิตย์ออกแรง

ในการเคลื่อนที่นี้โลกจะอธิบายถึงวงโคจรรูปไข่ซึ่งเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์เสมอ สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ที่ขั้วโลกเหนือการเคลื่อนที่นี้จะกระทำในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา

เช่นเดียวกับดวงจันทร์ความเบี้ยวของวงรีที่อธิบายโลกมีค่อนข้างน้อย จากนั้นวงโคจรของโลกจะเข้าใกล้เส้นรอบวงรัศมี 150 x 10 ⁶กม. ค่านี้ใช้ในทางดาราศาสตร์เพื่อกำหนดหน่วยระยะทางที่เรียกว่า Astronomical Unit หรือ AU ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการแสดงระยะทางภายในระบบสุริยะ

รูปที่ 3. การเคลื่อนที่ของการแปลของโลกรอบดวงอาทิตย์ที่มา: Wikimedia Commons

ความยาวรวมของวงรีนี้คือ 930 ล้านกิโลเมตรซึ่งโลกเดินทางด้วยความเร็ว 30 กม. / วินาที

แกนการหมุนของโลกเอียง23.44ºเทียบกับปกติกับสุริยุปราคา ด้วยเหตุนี้ในขณะที่โลกของเราโคจรรอบดวงอาทิตย์ซีกโลกหนึ่งของมันจะสัมผัสกับรังสีดวงอาทิตย์มากขึ้นทำให้เกิดฤดูร้อนในขณะที่อีกซีกโลกหนึ่งการเปิดรับแสงจะน้อยลงและฤดูหนาวจะเกิดขึ้น

การเคลื่อนไหวอื่น ๆ ของโลก

โลกไม่ใช่ทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ แต่เป็นทรงรีแบนที่ขั้ว ดังนั้นส่วนบนของเส้นศูนย์สูตรทำให้เกิดการเคลื่อนที่อย่างช้าๆบนโลกที่เรียกว่าภาวะพรีเซสชั่น

ในการเคลื่อนที่นี้แกนของโลกจะหมุนรอบขั้วของสุริยุปราคาโดยติดตามกรวยในจินตนาการดังที่เห็นได้ในรูปต่อไปนี้:

รูป. การเคลื่อนตัวของโลก ที่มา: Wikimedia Commons https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/Precession-sphere-ES.svg

ใช้เวลาโลก 25,767 ปีในการตามรอยกรวยนี้ การซ้อนทับบนพรีเซสชั่นเป็นการเคลื่อนที่แบบต่างตอบแทนของแกนที่เรียกว่า nutation ซึ่งเกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์บนส่วนกระพุ้งของเส้นศูนย์สูตรและมีระยะเวลา 18.6 ปี

อ้างอิง

Oster, L. (1984). ดาราศาสตร์สมัยใหม่. บทบรรณาธิการ Reverte 37-52
Tipler, P. ฟิสิกส์สำหรับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม. เล่ม 1. 5th. ฉบับ 314-316
ทำไมโลกถึงหมุน? ดึงมาจาก: spaceplace.nasa.gov.
วิกิพีเดีย Barycenter. สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.
วิกิพีเดีย การเคลื่อนไหวของโลก สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.

การเคลื่อนไหวของดวงจันทร์และโลก: การหมุนและการแปล - วิทยาศาสตร์ - 2025