wszechświat
Autor: Paweł Ziemnicki | dodano: 2013-08-26
Ile dni ma miesiąc?

fot. Agencja PAP

We współcześnie używanym przez nas kalendarzu gregoriańskim miesiąc trwa od 28 do 31 dni. W astronomii miesięcy jest jednak znacznie więcej – i mają różną długość…

Dawniej długość miesiąca wiązano z okresem, jakiego Księżyc potrzebuje na przejście przez pełen cykl swoich faz. Naturalny satelita Ziemi nazywany był właśnie miesiącem. Czas pomiędzy dwoma nowiami Księżyca wynosi w przybliżeniu 29,5 dnia, średnio 29 dni, 12 godz., 44 min i 2,9 s. Dziś nazywamy ten okres miesiącem synodycznym.

Czym innym jest natomiast miesiąc syderyczny, zwany też miesiącem gwiazdowym. Miesiąc syderyczny to średni czas obiegu Księżyca wokół Ziemi. Trwa on w przybliżeniu 27,32 dnia, średnio 27 dni, 7 godz., 43 min i 11,5 s. Tyle samo czasu zajmuje Księżycowi wykonanie pełnego obrotu wokół własnej osi. Zjawisko polegające na tym, iż czas obiegu Księżyca wokół Ziemi jest równy okresowi obrotu naszego naturalnego satelity wokół własnej osi, nazywamy rotacją synchroniczną. W efekcie rotacji synchronicznej Księżyc jest zawsze zwrócony do Ziemi tą samą stroną – wciąż widzimy tę samą półkulę Srebrnego Globu.

Dlaczego jednak miesiąc synodyczny jest o ponad dwa dni dłuższy od miesiąca syderycznego? To, w jakiej fazie widzimy Księżyc na niebie, wynika z wzajemnego położenia Słońca, Ziemi i Księżyca w przestrzeni. A przecież w czasie kiedy Księżyc obiega Ziemię, układ Ziemia–Księżyc cały czas przesuwa się wzdłuż orbity, po której nasza planeta okrąża Słońce. Załóżmy, że rozpoczynamy pomiary w chwili, gdy Księżyc znajduje się w ostatniej kwadrze. W pewnym uproszczeniu możemy sobie wyobrazić, że Słońce, Ziemia i Księżyc tworzą wówczas trójkąt prostokątny, a Ziemia znajduje się w wierzchołku jego kąta prostego. Po upływie miesiąca syderycznego od pierwszej obserwacji Księżyc dopiero zbliża się do ostatniej kwadry, a trójkąt utworzony przez trzy wspomniane ciała niebieskie jest jeszcze rozwartokątny, z Ziemią w wierzchołku kąta rozwartego.

Dzieje się tak, ponieważ wskutek przemieszczania się Ziemi po orbicie okołosłonecznej Słońce zmieniło pozycję w stosunku do układu Ziemia–Księżyc. Żeby te trzy obiekty znów ułożyły się w trójkąt prostokątny, trzeba odczekać jeszcze nieco ponad dwa dni – do zakończenia miesiąca synodycznego. Dopiero wtedy Księżyc wejdzie w ostatnią kwadrę i na niebie ponownie ujrzymy dokładnie lewą połowę jego tarczy.

Miesiąc zwrotnikowy to natomiast okres pomiędzy dwoma kolejnymi przejściami Księżyca w pobliżu punktu Barana, czyli dwiema chwilami, w których ma on zerową długość ekliptyczną. Punkt Barana to miejsce, w którym płaszczyzna równika ziemskiego (równik niebieski) przecina się z płaszczyzną orbity ziemskiej (ekliptyka), jest też punktem, od którego liczy się na ekliptyce długość ekliptyczną. Inna nazwa tego miejsca to punkt równonocy wiosennej. Przejście Słońca przez punkt Barana oznacza początek astronomicznej wiosny – przez następne pół roku północna półkula Ziemi będzie lepiej oświetlona przez Słońce niż półkula południowa. Dwa i pół tysiąca lat temu punkt ten faktycznie znajdował się w gwiazdozbiorze Barana i stąd jego nazwa, lecz na skutek ruchu precesyjnego Ziemi przesunął się i dziś znajduje się w konstelacji Ryb. Precesja naszej planety sprawia, że punkt ten wciąż się powoli przesuwa w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (patrząc „z góry”). Natomiast Księżyc (znów patrząc „z góry”) okrąża Ziemię przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Dlatego właśnie miesiąc zwrotnikowy jest o kilka sekund krótszy od miesiąca syderycznego i trwa średnio 27 dni, 7 godz., 43 min i 4,7 s.

Orbita, po której Księżyc okrąża Ziemię, ma kształt elipsy. Punkt na orbicie Księżyca, w którym Księżyc znajduje się najdalej od Ziemi, nazywa się apogeum, a punkt, w którym Księżyc jest najbliżej planety, to perygeum. Okres pomiędzy dwoma kolejnymi przejściami Księżyca przez perygeum nazywamy miesiącem anomalistycznym. Miesiąc anomalistyczny trwa średnio 27 dni, 13 godz., 18 min i 33,2 s. Jest więc o kilka godzin dłuższy od miesiąca syderycznego. Dlaczego? Wynika to z jednego z ruchów precesyjnych orbity Księżyca. Otóż prosta przechodząca przez apogeum i perygeum orbity Księżyca, zwana linią absyd, obraca się powoli w płaszczyźnie księżycowej orbity w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Księżyc, okrążając Ziemię, też porusza się w stronę przeciwną do wskazówek zegara. W czasie kiedy obiega on naszą planetę, perygeum nieznacznie mu „ucieka” i stąd potrzebuje on jeszcze kilku dodatkowych godzin, by ten punkt dogonić. Dlatego właśnie miesiąc anomalistyczny jest dłuższy od syderycznego. Okres obrotu wspomnianej linii absyd wynosi w przybliżeniu 8,85 r.

Miesiąc smoczy

Płaszczyzna orbity Księżyca jest nachylona do płaszczyzny orbity, po której Ziemia okrąża Słońce (ekliptyka) pod kątem około 5,145°. To tłumaczy, dlaczego nie każdy nów kończy się zaćmieniem Słońca i nie każda pełnia skutkuje zaćmieniem Księżyca. Zwykle Księżyc przechodzi bowiem nad lub pod tarczą Słońca (w nowiu) oraz nad lub pod cieniem rzucanym przez Ziemię (w pełni). Do zaćmienia może dochodzić jedynie w węzłach, czyli punktach, w których orbita Księżyca przecina ekliptykę. Inny ruch precesyjny orbity Księżyca sprawia, iż prosta zawierająca oba ww. węzły obraca się w płaszczyźnie ekliptyki, z okresem równym w przybliżeniu 18,6 r. Ruch ten odbywa się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Jak pamiętamy, Księżyc natomiast okrąża Ziemię w stronę przeciwną do wskazówek zegara. Stąd miesiąc smoczy, czyli okres pomiędzy dwoma przejściami Księżyca przez ten sam węzeł, jest o ponad 2,5 godz. krótszy od miesiąca syderycznego. Miesiąc smoczy trwa średnio 27 dni, 5 godz., 5 min i 35,8 s. Jego nazwa nawiązuje do mitycznego smoka, który miał mieszkać w węzłach orbitalnych i, jak wierzono, w czasie zaćmienia pożerał odpowiednio Księżyc lub Słońce.

Na koniec warto zauważyć, że uśredniona długość miesiąca kalendarzowego, rozumiana jako dwunasta część roku, trwałaby około 30,4375 dnia. Jest to zatem wartość większa od długości każdego z pięciu wyżej opisanych rodzajów miesiąca, odnoszących się do Księżyca. Długości miesięcy w używanym przez nas współcześnie kalendarzu gregoriańskim nie łączą się już ze zmianami w wyglądzie Księżyca na niebie czy w jego położeniu na orbicie okołoziemskiej.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 09/2013 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2014
10/2014
Kalendarium
Październik
31
W 1956 r. samolot transportowy amerykańskiej marynarki wojennej C-47 Skytrain jako pierwszy wylądował na biegunie południowym.
Warto przeczytać
Teoria kwantowa jest zapewne najlepszym przykładem tego, jak to, co nieskończenie obce i graniczące z wiedzą tajemną może być również niezwykle przydatne.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Paweł Ziemnicki | dodano: 2013-08-26
Ile dni ma miesiąc?

fot. Agencja PAP

We współcześnie używanym przez nas kalendarzu gregoriańskim miesiąc trwa od 28 do 31 dni. W astronomii miesięcy jest jednak znacznie więcej – i mają różną długość…

Dawniej długość miesiąca wiązano z okresem, jakiego Księżyc potrzebuje na przejście przez pełen cykl swoich faz. Naturalny satelita Ziemi nazywany był właśnie miesiącem. Czas pomiędzy dwoma nowiami Księżyca wynosi w przybliżeniu 29,5 dnia, średnio 29 dni, 12 godz., 44 min i 2,9 s. Dziś nazywamy ten okres miesiącem synodycznym.

Czym innym jest natomiast miesiąc syderyczny, zwany też miesiącem gwiazdowym. Miesiąc syderyczny to średni czas obiegu Księżyca wokół Ziemi. Trwa on w przybliżeniu 27,32 dnia, średnio 27 dni, 7 godz., 43 min i 11,5 s. Tyle samo czasu zajmuje Księżycowi wykonanie pełnego obrotu wokół własnej osi. Zjawisko polegające na tym, iż czas obiegu Księżyca wokół Ziemi jest równy okresowi obrotu naszego naturalnego satelity wokół własnej osi, nazywamy rotacją synchroniczną. W efekcie rotacji synchronicznej Księżyc jest zawsze zwrócony do Ziemi tą samą stroną – wciąż widzimy tę samą półkulę Srebrnego Globu.

Dlaczego jednak miesiąc synodyczny jest o ponad dwa dni dłuższy od miesiąca syderycznego? To, w jakiej fazie widzimy Księżyc na niebie, wynika z wzajemnego położenia Słońca, Ziemi i Księżyca w przestrzeni. A przecież w czasie kiedy Księżyc obiega Ziemię, układ Ziemia–Księżyc cały czas przesuwa się wzdłuż orbity, po której nasza planeta okrąża Słońce. Załóżmy, że rozpoczynamy pomiary w chwili, gdy Księżyc znajduje się w ostatniej kwadrze. W pewnym uproszczeniu możemy sobie wyobrazić, że Słońce, Ziemia i Księżyc tworzą wówczas trójkąt prostokątny, a Ziemia znajduje się w wierzchołku jego kąta prostego. Po upływie miesiąca syderycznego od pierwszej obserwacji Księżyc dopiero zbliża się do ostatniej kwadry, a trójkąt utworzony przez trzy wspomniane ciała niebieskie jest jeszcze rozwartokątny, z Ziemią w wierzchołku kąta rozwartego.

Dzieje się tak, ponieważ wskutek przemieszczania się Ziemi po orbicie okołosłonecznej Słońce zmieniło pozycję w stosunku do układu Ziemia–Księżyc. Żeby te trzy obiekty znów ułożyły się w trójkąt prostokątny, trzeba odczekać jeszcze nieco ponad dwa dni – do zakończenia miesiąca synodycznego. Dopiero wtedy Księżyc wejdzie w ostatnią kwadrę i na niebie ponownie ujrzymy dokładnie lewą połowę jego tarczy.

Miesiąc zwrotnikowy to natomiast okres pomiędzy dwoma kolejnymi przejściami Księżyca w pobliżu punktu Barana, czyli dwiema chwilami, w których ma on zerową długość ekliptyczną. Punkt Barana to miejsce, w którym płaszczyzna równika ziemskiego (równik niebieski) przecina się z płaszczyzną orbity ziemskiej (ekliptyka), jest też punktem, od którego liczy się na ekliptyce długość ekliptyczną. Inna nazwa tego miejsca to punkt równonocy wiosennej. Przejście Słońca przez punkt Barana oznacza początek astronomicznej wiosny – przez następne pół roku północna półkula Ziemi będzie lepiej oświetlona przez Słońce niż półkula południowa. Dwa i pół tysiąca lat temu punkt ten faktycznie znajdował się w gwiazdozbiorze Barana i stąd jego nazwa, lecz na skutek ruchu precesyjnego Ziemi przesunął się i dziś znajduje się w konstelacji Ryb. Precesja naszej planety sprawia, że punkt ten wciąż się powoli przesuwa w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (patrząc „z góry”). Natomiast Księżyc (znów patrząc „z góry”) okrąża Ziemię przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Dlatego właśnie miesiąc zwrotnikowy jest o kilka sekund krótszy od miesiąca syderycznego i trwa średnio 27 dni, 7 godz., 43 min i 4,7 s.

Orbita, po której Księżyc okrąża Ziemię, ma kształt elipsy. Punkt na orbicie Księżyca, w którym Księżyc znajduje się najdalej od Ziemi, nazywa się apogeum, a punkt, w którym Księżyc jest najbliżej planety, to perygeum. Okres pomiędzy dwoma kolejnymi przejściami Księżyca przez perygeum nazywamy miesiącem anomalistycznym. Miesiąc anomalistyczny trwa średnio 27 dni, 13 godz., 18 min i 33,2 s. Jest więc o kilka godzin dłuższy od miesiąca syderycznego. Dlaczego? Wynika to z jednego z ruchów precesyjnych orbity Księżyca. Otóż prosta przechodząca przez apogeum i perygeum orbity Księżyca, zwana linią absyd, obraca się powoli w płaszczyźnie księżycowej orbity w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Księżyc, okrążając Ziemię, też porusza się w stronę przeciwną do wskazówek zegara. W czasie kiedy obiega on naszą planetę, perygeum nieznacznie mu „ucieka” i stąd potrzebuje on jeszcze kilku dodatkowych godzin, by ten punkt dogonić. Dlatego właśnie miesiąc anomalistyczny jest dłuższy od syderycznego. Okres obrotu wspomnianej linii absyd wynosi w przybliżeniu 8,85 r.

Miesiąc smoczy

Płaszczyzna orbity Księżyca jest nachylona do płaszczyzny orbity, po której Ziemia okrąża Słońce (ekliptyka) pod kątem około 5,145°. To tłumaczy, dlaczego nie każdy nów kończy się zaćmieniem Słońca i nie każda pełnia skutkuje zaćmieniem Księżyca. Zwykle Księżyc przechodzi bowiem nad lub pod tarczą Słońca (w nowiu) oraz nad lub pod cieniem rzucanym przez Ziemię (w pełni). Do zaćmienia może dochodzić jedynie w węzłach, czyli punktach, w których orbita Księżyca przecina ekliptykę. Inny ruch precesyjny orbity Księżyca sprawia, iż prosta zawierająca oba ww. węzły obraca się w płaszczyźnie ekliptyki, z okresem równym w przybliżeniu 18,6 r. Ruch ten odbywa się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Jak pamiętamy, Księżyc natomiast okrąża Ziemię w stronę przeciwną do wskazówek zegara. Stąd miesiąc smoczy, czyli okres pomiędzy dwoma przejściami Księżyca przez ten sam węzeł, jest o ponad 2,5 godz. krótszy od miesiąca syderycznego. Miesiąc smoczy trwa średnio 27 dni, 5 godz., 5 min i 35,8 s. Jego nazwa nawiązuje do mitycznego smoka, który miał mieszkać w węzłach orbitalnych i, jak wierzono, w czasie zaćmienia pożerał odpowiednio Księżyc lub Słońce.

Na koniec warto zauważyć, że uśredniona długość miesiąca kalendarzowego, rozumiana jako dwunasta część roku, trwałaby około 30,4375 dnia. Jest to zatem wartość większa od długości każdego z pięciu wyżej opisanych rodzajów miesiąca, odnoszących się do Księżyca. Długości miesięcy w używanym przez nas współcześnie kalendarzu gregoriańskim nie łączą się już ze zmianami w wyglądzie Księżyca na niebie czy w jego położeniu na orbicie okołoziemskiej.