Может ли луна оказаться в каком-либо положении на небе?

Мне кажется, что Луна появилась во многих местах - очевидных местах - в «куполе неба». Я знаю, что Солнце следует за дугой с востока на запад и что дуга зимой меньше, чем летом. Поэтому Солнце не может появиться в каждом месте «купола неба».
У меня вопрос: может ли Луна появиться в любом (каждом?) Месте в «куполе неба»?

Подобно солнцу, Луна, с нашей точки зрения, на поверхности Земли, поднимается на востоке и садится на западе. Однако он не поднимается точно из-за Востока и устанавливается точно из-за Запада. Если бы вы отслеживали положение восхода луны вдоль горизонта в течение года, вы бы заметили, что она значительно варьируется. Однако он не может быть расположен повсюду на ночном небе, даже в течение года. Чтобы понять почему, нам нужно понять некоторую небесную геометрию.

1. Плоскость эклиптики - это плоскость, которую гипотетическая линия между Землей и Солнцем выметает в течение года. На изображении выше вы можете видеть, как орбита Земли существует в этой плоскости.

2. Также обратите внимание, что линия от географического южного полюса Земли через ее северный полюс (ось вращения) не перпендикулярна этой плоскости эклиптики. На самом деле это 23,5 градусов от этого перпендикулярного направления.

3. Обратите внимание, что ось вращения Земли указывает в одном направлении независимо от того, на какой стороне Солнца находится Земля. Эта ось вращения всегда указывает на звезду Polaris. Это означает, что в разные периоды года солнце будет подниматься в разных точках вдоль горизонта.

4. Экваториальная плоскость Земли - это плоскость, определенная как протяженная от экватора Земли во всех направлениях. Эта плоскость наклонена относительно плоскости эклиптики на 23,5 градуса (столько же, сколько ось вращения наклонена относительно перпендикулярного направления плоскости эклиптики).

Теперь рассмотрим лунную систему Земли. Чтобы определить, как далеко на север или юг может появиться восходящая луна, вам необходимо учитывать угол между экваториальной плоскостью Земли и орбитальной плоскостью луны. Поскольку ось вращения Земли наклонена на 23,5 градуса относительно эклиптики, а орбита Луны наклонена на 5,14 градуса относительно эклиптики, максимальная орбита Луны, которая может быть относительно экваториальной плоскости Земли, составляет 28,64 градуса.

Таким образом, Луна не может находиться непосредственно над любой точкой на поверхности Земли, если эта точка находится на 28,64 градуса выше или (по симметричному аргументу) ниже экватора.

Таким образом, Луна не может появиться в каждом месте на небе для данного места на Земле. В некоторых частях неба геометрия земной лунной системы просто не позволяет Луне существовать.

Луна может появиться только на 48% неба ^* стационарного наблюдателя Земли. Луна должна быть на расстоянии не менее 61,4 градуса от небесных полюсов, например, около Полярной звезды.

По сравнению с солнцем, которое всегда должно находиться на расстоянии более 66,6 градусов от полюсов (40% неба), луна имеет немного больше места для перемещения в «куполе» вашего неба, немного выше, чем летняя солнечная энергия. дуга, чуть ниже зимней.

Чтобы визуализировать, в какой части вашего неба может быть луна, начните с визуализации небесного экватора . Это дуга, по которой Солнце путешествует в день равноденствия. Вот эта дуга в небе кого-то в средних северных широтах.

Луна должна находиться примерно в 28,6 градусах к северу или югу от этой экваториальной дуги.

Цифра 28,6 добавляет осевой наклон Земли - известный угол между вращением Земли и орбитой, 23,437 градуса - к углу между Луной и орбитами Земли - 5,145 градуса.

Итак, представьте полосу в 57,2 градуса по небу (28,6 в два раза) вдоль небесного экватора. Солнце ограничено аналогичной полосой 46,9 градусов. Вот изображение для такого сегмента вашей небесной сферы.

На этой фигуре, которую я также только что украл из паутины, сфера не представляет Землю, она представляет ваше небо, без Земли на пути. О, назовите это Наблюдателем, а угол между красными линиями составляет 57,2 градуса. И вам нужно представить, что это наклонено в той же степени, что и экватор в вашем небе.

Это показывает, что на широтах выше 61,4 градуса (90 минус 28,6) луна может появиться где угодно на вашем горизонте.

^{$2\pi R h$ $2 \pi R^2$$h / R$}

Нет, не может.

Позвольте мне уточнить. Если бы Луна вращалась вокруг Земли в плоскости эклиптики (плоскости, содержащей орбиту Земли вокруг Солнца), то было бы очевидно, что Солнце и Луна будут следовать по одному и тому же пути. Однако обе плоскости наклонены примерно на 5 °. Это означает, что местоположение Луны ограничено небольшой полосой с обеих сторон эклиптики.

Обратите внимание, что из-за явления, называемого дневным параллаксом (Солнце и Луна не находятся на бесконечности), их расположение на небе слегка зависит от местоположения наблюдателя на Земле.

Большая часть споров в ответах и ​​комментариях проистекает из двусмысленности фразы ФП « Купол неба» . Это зависит от того, думаете ли вы, что это означает «Небо над головой» или «Небесный купол», прикрепленный к звездам .

Небо над головой , зависит от того, где вы находитесь в мире. Если вы пойдете к экватору, вы увидите Луну прямо над головой в зените. Если вы пойдете на Северный полюс, вы никогда не увидите его там. Если вы следуете этой интерпретации, ответ, безусловно, да , так как вы принимаете возможные дорожки Луны в течение долгого времени и покраску по всему небу , как вы двигаться. Это кажется мне особенно педантичной позицией.

Celestial Dome не все равно , где вы находитесь , и вопрос становится может Луна закупорить каждую звезду в небе? Здесь ответ, очевидно, нет . Существуют широкие циркумполярные районы северного и южного неба, куда не может идти Луна. Например, Луна никогда не может появиться на Большой Медведице .