Có điểm nào trên trái đất mà mặt trăng ở dưới đường chân trời trong một khoảng thời gian dài không?


17

Khi tôi đang dạy một lớp học tại sao trái đất có mùa hôm nay, tôi đã đề cập đến việc các cực của trái đất trải qua những tháng ngày ánh sáng và bóng tối. Sau đó, một trong những học sinh của tôi hỏi liệu mặt trăng có biến mất không.

Sử dụng một quỹ đạo và một chuỗi, chúng tôi nhìn vào quỹ đạo của mặt trăng quanh trái đất và cố gắng tìm một nơi mà mặt trăng ở dưới đường chân trời cho toàn bộ quỹ đạo. Trong nỗ lực của chúng tôi, chúng tôi không thể tìm thấy nơi nào như vậy, mặc dù một số sinh viên suy đoán rằng nếu bạn ở đúng nơi vào đúng thời điểm, mặt trăng có thể tạo ra một quỹ đạo đầy đủ trong khi bị che khuất một phần bởi đường chân trời.

Có một nơi nào trên trái đất mà mặt trăng không thể nhìn thấy trong thời gian dài, giống như mặt trời ở vĩ độ phía bắc? Hay thực tế là nó quay quanh trái đất làm cho điều này là không thể?


Bạn có thể tìm thấy lịch mặt trăng / mặt trăng cho Nam Cực tại đây: timeanddate.com/moon/antarctica/south-pole . Bạn có thể thấy rằng mặt trăng không bao giờ ở lại trong hơn một vài tuần.
David H

Tôi muốn nói rằng bạn có thể tránh được lâu hơn chính xác là một nửa thời gian thiên văn mặt trăng, và đó là khoảng 13,5 ngày.
harogaston

Trong một hang động :-) Tôi nhận ra điều này không trả lời "ý định" của câu hỏi, vì vậy tôi đã để nó như một bình luận thay thế.
Jonathan

Câu trả lời:


11

Phụ thuộc vào việc giải thích câu hỏi của bạn ... Những nơi tốt nhất để không quan sát mặt trăng là cực bắc và cực nam. Ở cực bắc, bạn sẽ chỉ có thể nhìn thấy các vật thể phía trên đường xích đạo thiên thể. Khi mặt trăng quay quanh Trái đất trong một tháng, quỹ đạo của nó nghiêng từ xích đạo thiên thể. Độ nghiêng này gần giống như độ nghiêng của đường hoàng đạo (đường đi của Mặt trời) với đường xích đạo thiên thể. Đường hoàng đạo đi qua đường xích đạo tại hai điểm đối diện trên thiên cầu. Điều này có nghĩa là trong khoảng một nửa quỹ đạo của nó, Mặt trời và quỹ đạo của mặt trăng ở gần nhật thực, cũng là Mặt trăng, sẽ ở trên cực quang và do đó có thể nhìn thấy từ cực bắc.

Điều đó đang được nói, Mặt trăng không đi theo đường hoàng đạo chính xác vì quỹ đạo của mặt trăng nghiêng từ hoàng đạo khoảng 5 °. Độ nghiêng của hoàng đạo là 23 °, vì vậy trong những trường hợp rất đặc biệt, độ cao tối đa của Mặt trăng trên đường chân trời trên cực Bắc sẽ là 18 ° trong một tháng. Thời gian mà Mặt trăng sẽ ở trên đường chân trời ở cực bắc sẽ làkhoảng 10 ngày (một lần đoán) khoảng 13,6 ngày (chỉnh sửa: xem bình luận bên dưới).

Vì vậy, nếu chúng tôi giải thích câu hỏi của bạn là: Có nơi nào Mặt trăng sẽ ở dưới đường chân trời trong một khoảng thời gian dài (> 1 tháng), thì câu trả lời là KHÔNG.

Nhưng nếu điều này xảy ra vào gần tháng 6, thì Mặt trời cũng sẽ ở phía trên đường chân trời ở cực bắc (trong sáu tháng) và vì Mặt trăng sẽ ở gần Mặt trời (vì nó theo sau ít nhiều là nhật thực), nó sẽ rất khó để nhìn thấy Mặt trăng trong thời gian đó. Vì vậy, nếu bạn đặc biệt yêu cầu cho dù Mặt trăng sẽ không thể nhìn thấy được cho một khoảng thời gian dài, thì câu trả lời là CÓ.

Và tất nhiên cũng có những nơi có mây che phủ vĩnh viễn ;-)


1
Câu trả lời tuyệt vời, nhưng tôi muốn nói thêm rằng dự đoán bạn đưa ra trong 10 ngày là không chính xác. Quỹ đạo của mặt trăng sẽ luôn giao nhau với đường xích đạo thiên thể ở hai điểm đối diện nhau (vì cả hai đều là những vòng tròn lớn) và như nhìn từ trái đất, khoảng thời gian giữa hai điểm đó sẽ luôn ở khoảng 13-14 ngày (khoảng một nửa ~ 27,2 ngày đó là thời kỳ Draconic của nó, "đại khái" vì độ lệch tâm của quỹ đạo của mặt trăng và hiệu ứng kích thước của nó đối với thời gian tăng và thiết lập, v.v.).
Takku

@Takku Có bạn đúng! Tôi không nghĩ rằng một người qua tôi sợ. Tôi đã chỉnh sửa câu trả lời tương ứng.
Dieudonné

Điều này giả định mặt trăng là một điểm (không phải là đĩa) và không có khúc xạ. Nếu bạn tính đến cả hai điều đó, câu trả lời có thể chỉ là trùng hợp trong vòng 10 ngày.
barrycarter

5

Ở 87 độ vĩ nam trên kinh tuyến gốc (0 độ kinh đông), mặt trăng đặt tại 0121 UTC vào ngày 22 tháng 11 năm 2012 và không tăng trở lại cho đến 2356 ngày 6 tháng 12 năm 2012, trong tổng thời gian không trăng là 14 ngày, 22 giờ và 35 phút Xem hãy cẩn thận dưới đây.

Bạn có thể "xác minh" tính toán này bằng cách truy cập http://aa.usno.neef.mil/data/docs/RS_OneYear.php và nhập các tham số sau:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

để có được kết quả này:


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.

Lưu ý rằng từ ngày 22 tháng 11 đến ngày 06 tháng 12 (không bao gồm) sự gia tăng và tập hợp đều là "----", biểu thị "đối tượng liên tục dưới đường chân trời".

Hãy cẩn thận / ghi chú:

  • Giống như bảng trên, tôi giả sử 34 cung phút khúc xạ ở đường chân trời. Điều đó hợp lý cho hầu hết các địa điểm, nhưng có thể không hợp lý ở vĩ độ 87 độ nam. Nếu khúc xạ cao hơn trong khoảng thời gian không trăng tính toán ở trên, mặt trăng có thể đã tăng lên nhanh chóng.

  • Đây là khoảng thời gian không trăng dài nhất tôi có thể phạt trong khoảng thời gian từ ngày 2 tháng 1 năm 2000 đến ngày 12 tháng 3 năm 2016, giới hạn thời gian của chương trình tôi đang sử dụng. Có thể có những khoảng thời gian không trăng dài hơn ngoài khoảng thời gian này.

  • Quá trình tôi sử dụng không đảm bảo để tìm ra khoảng thời gian không trăng dài nhất ngay cả trong khoảng thời gian trên. Nói cách khác, có thể có một khoảng thời gian không trăng dài hơn mà tôi đã bỏ lỡ.

  • Điều đáng ngạc nhiên là thời gian không trăng dài nhất xảy ra cách xa các cực (tức là 3 độ từ cực nam). Điều này một phần là do khúc xạ và thực tế là mặt trăng có đường kính góc và không chỉ là một điểm hình học. Ngoài ra, độ cao của mặt trăng có thể thấp hơn 3 độ ở 87 độ so với cực, cho phép mặt trăng ở dưới đường chân trời chỉ lâu hơn một chút.

  • Thời gian không trăng dài nhất ở cực nam (có cảnh báo ở trên) là từ ngày 1 tháng 6 năm 2013 lúc 1104 đến ngày 16 tháng 6 năm 2013 lúc 0719, ít hơn khoảng hai giờ rưỡi so với khoảng thời gian không có mặt trăng ngắn nhất mà tôi tìm thấy.

  • Thời gian không trăng dài nhất ở cực bắc là từ ngày 18 tháng 12 năm 2008 lúc 2311 đến ngày 2 tháng 1 năm 2009 lúc 1155, ngắn hơn khoảng nửa giờ so với thời gian cực nam.

  • Chương trình tôi đã viết để giúp tôi tìm thấy điều này:

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


2

Nếu bạn đi đủ xa về phía bắc hoặc phía nam, bạn sẽ đạt đến một vĩ độ nơi mặt trăng có thể ở dưới đường chân trời trong vài ngày, giống như 'mặt trời nửa đêm'. Nó cũng có thể ở trên đường chân trời trong vài ngày với cùng một lý do.

Ở các cực bắc hoặc nam, mặt trăng có thể liên tục ở trên hoặc dưới đường chân trời trong gần 2 tuần một lần.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.