Libracja - Libration
W astronomii księżycowej libracja to kołysanie się lub wahanie Księżyca postrzegane przez obserwatorów na Ziemi i spowodowane zmianami w ich perspektywie. Pozwala obserwatorowi zobaczyć nieco inne półkule powierzchni w różnym czasie. Jest podobny zarówno pod względem przyczyny, jak i skutku do zmian pozornej wielkości Księżyca, spowodowanych zmianami odległości . Jest to spowodowane trzema mechanizmami opisanymi poniżej, z których dwa powodują stosunkowo niewielkie fizyczne libracje poprzez siły pływowe wywierane przez Ziemię. Takie prawdziwe libracje znane są również z innych księżyców z zablokowanym obrotem .
Zupełnie inne zjawisko ruchu asteroidy trojańskiej zostało nazwane libracją trojańską ; i Trojan punkt Libracja oznacza Lagrange'a punkt .
libracja Księżyca
Księżyc utrzymuje jedną półkulę zwróconą w stronę Ziemi, ze względu na blokadę pływową . Dlatego pierwszy widok odległej strony Księżyca nie był możliwy, dopóki radziecka sonda Luna 3 nie dotarła do Księżyca 7 października 1959 r., A dalsze eksploracje Księżyca przez Stany Zjednoczone i Związek Radziecki . Ten prosty obraz jest tylko w przybliżeniu prawdziwe: w czasie, nieco więcej niż połowa (około 59% w sumie) z powierzchni Księżyca jest widoczne z Ziemi spowodowane libracji.
Libracja Księżyca wynika z trzech zmian perspektywy wynikających z: niekołowej i nachylonej orbity, skończonego rozmiaru Ziemi oraz orientacji Księżyca w przestrzeni. Pierwsza z nich to libracja optyczna , druga paralaksa , a trzecia to libracja fizyczna . Każdy z nich można podzielić na dwa wkłady.
Oto cztery rodzaje libracji księżyca:
- Libracja w geograficznej wynika z ekscentryczności Spośród orbicie Księżyca wokół Ziemi; rotacja Księżyca czasami prowadzi, a czasami opóźnia jego pozycję orbitalną. Księżycowa libracja długości geograficznej została odkryta przez Jana Heweliusza w 1648 roku. Jej amplituda może osiągnąć 7°54′ .
- Libracja w szerokości geograficznej wynika z niewielkiego nachylenia (około 6,7°) pomiędzy osią obrotu Księżyca a normalną do płaszczyzny jego orbity wokół Ziemi. Jego pochodzenie jest analogiczne do tego, jak powstają pory roku w wyniku ziemskiej rewolucji wokół Słońca. Galileuszowi Galilei przypisuje się czasami odkrycie księżycowej libracji na szerokości geograficznej w 1632 roku, chociaż Thomas Harriot lub William Gilbert mogli to zrobić wcześniej. Uwaga prawa Cassiniego . Może osiągnąć amplitudę 6°50′. 6,7º zależy od nachylenia orbity 5,15º i ujemnego nachylenia równika 1,54º.
- Libracja dobowa to niewielka dzienna oscylacja spowodowana obrotem Ziemi , która przenosi obserwatora najpierw na jedną stronę, a następnie na drugą stronę linii prostej łączącej środki Ziemi i Księżyca, umożliwiając obserwatorowi spojrzenie najpierw po jednej stronie Księżyca i potem wokół drugiego — ponieważ obserwator znajduje się na powierzchni Ziemi, a nie w jej środku. Osiąga mniej niż 1° amplitudy. Jednym z efektów paralaksy jest libracja dobowa, która zależy zarówno od długości, jak i szerokości geograficznej miejsca.
- Fizyczna libracja to oscylacja orientacji w przestrzeni o jednorodną rotację i precesję. Istnieją fizyczne libracje wokół wszystkich 3 osi. Rozmiary to około 100 sekund łuku. Patrząc z Ziemi jest to mniej niż 1 sekunda łuku. Na podstawie orbity i kształtu Księżyca można przewidzieć wymuszone libracje fizyczne . Można również przewidzieć okresy wolnych fizycznych libracji , ale nie można przewidzieć ich amplitud i faz.
libracja fizyczna
Orientacja Księżyca wykazuje niewielkie wahania kierunku bieguna w przestrzeni i obrót wokół bieguna.
Wymuszona libracja fizyczna
- Księżyc obraca się jednostajnie wokół swojej osi biegunowej, trzymając jedną stronę w kierunku Ziemi.
- Płaszczyzna równika Księżyca jest nachylona w stosunku do płaszczyzny ekliptyki i przechodzi jednostajnie wzdłuż płaszczyzny ekliptyki.
- Zstępujący węzeł równika na ekliptyce odpowiada wznoszącemu się węzłowi płaszczyzny orbity.
Oprócz jednorodnej rotacji i jednorodnej precesji płaszczyzny równika, Księżyc ma niewielkie oscylacje orientacji w przestrzeni wokół wszystkich 3 osi. Te drgania nazywane są libracjami fizycznymi. Oprócz pochylenia o 1,5427º między równikiem a ekliptyką, oscylacje mają wielkość około ±100 sekund łuku. Oscylacje te można wyrazić szeregami trygonometrycznymi, które zależą od księżycowych momentów bezwładności A < B < C . Wrażliwe kombinacje to β = ( C – A )/ B i γ = ( B – A )/ C . Oscylacja wokół osi biegunowej jest najbardziej czuła na γ, a dwuwymiarowy kierunek bieguna, w tym nachylenie 1,5427°, jest najbardziej czuły na β . W konsekwencji dokładne pomiary fizycznych libracji zapewniają dokładne określenie β =6,31 × 10 -4 i γ =2,28 x 10 -4 .
Umieszczenie 3 retroreflektorów na Księżycu w eksperymencie Lunar Laser Ranging i 2 retroreflektorów przez łaziki Lunokhod umożliwiło dokładny pomiar fizycznych libracji za pomocą lasera namierzającego Księżyc.
Bezpłatna libracja fizyczna
Swobodna libracja fizyczna jest podobna do rozwiązania zredukowanego równania dla liniowych równań różniczkowych. Okresy swobodnych libracji można obliczyć, ale należy zmierzyć ich amplitudy. Lunar Laser Ranging zapewnia określenia. Dwie największe wolne libracje odkrył O. Calame. Współczesne wartości to:
- 1,3 sekundy łuku z okresem 1056 dni (2,9 roku) na obrót wokół osi biegunowej,
- 74,6 letnie chybotanie eliptyczne bieguna o wymiarach 8,18 × 3,31 sekundy kątowej, oraz
- 81-letnia rotacja bieguna w przestrzeni, która ma wielkość 0,03 sekundy łuku.
Płynny rdzeń może wywołać czwarty mod z okresem około 4 wieków. Oczekuje się, że wolne libracje wygasną w bardzo krótkim czasie w porównaniu z wiekiem Księżyca. W konsekwencji ich istnienie implikuje, że musi istnieć jeden lub więcej mechanizmów stymulujących.
Zobacz też
Bibliografia
- J. Derral Mulholland, Eric C. Silverberg (1972). „Pomiar libracji fizycznych za pomocą retroreflektorów laserowych”. Ziemia, Księżyc i Planety . 4 (1–2): 155–159. Kod Bibcode : 1972Księżyc....4..155M . doi : 10.1007/BF00562923 .
- Moore, Sir Patrick (2003). Atlas Wszechświata Filipa . Przedmowa Sir Arnolda Wolfendale'a . Filipa. Numer ISBN 978-0-540-08707-5. OCLC 51966591 .
Zewnętrzne linki
- Libration of the Moon z portalu edukacyjnego Od Stargazers to Starships
- Astronomy Picture of the Day: 13 listopada 2005 – animacja poklatkowa Księżyca w jednym pełnym cyklu, prowadzona przez NASA
- Libration: 2 lata w 2 sekundy – 24 zdjęcia pełni księżyca zrobione w ciągu dwóch lat, zebrane w animację (link na stronie) pokazującą librację Księżyca i zmiany w pozornej średnicy
- Obserwacja stref libracji Księżyca