Кіріспе

Айдың Жерді айналдыратын орбитасы Айды айналдыратын нысанның орбитасы. data3 = █ label4 = Perigee █ data4 = km █ label5 = Apogee █ data5 = km █ label6 = Орташа эксцентрикалық █ data6 = 0.0549006 ((0.0260.077) Ай сағатына өзінің диаметріне жуық арақашықтықты, немесе аспан сферасында жарты градусты қамтиды. Ай басқа планеталардың әдеттегі спутниктерінен ерекшеленеді, өйткені оның орбитасы эклиптикалық жазықтыққа жақын, ал оның негізгі (бұл жағдайда Жердің) экваторлық жазықтығы емес. Айдың орбиталық жазықтығы эклиптикалық жазықтыққа қатысты шамамен 5,1°-ға еңкейген, ал Жердің экваторлық жазықтығы эклиптикалық жазықтыққа қатысты шамамен 23°-ға еңкейген.

Қасиеттері

Осы бөлімде сипатталған орбитаның қасиеттері шамамен алынған. Айдың Жерді айналдыратын орбитасы Күн мен планеталардың гравитациялық тартуы салдарынан көптеген өзгерістерге (тұрмалылықтарға) ие, оларды зерттеудің (ай теориясы) ұзақ тарихы бар. Бұл бұрынғы орбитаның экваторға қарай 10°-ға жуық еңісін қажет етеді, ал эклиптикаға қарай 5°-ға еңісін қажет етеді. Бастапқыда экваторға қарай еңіс нөлге жақын болған, бірақ Жерге құлаған кезде Айдың жанынан өткен планетазималдардың әсерінен 10°-ға дейін ұлғайтылуы мүмкін деп есептеледі. Егер бұл болмаған болса, Ай эклиптикаға әлдеқайда жақын орналасатын еді және тұтылулар әлдеқайда жиірек орын алатын еді. Айдың айналу осі оның орбиталық жазықтығына перпендикуляр емес, сондықтан Ай экваторы оның орбиталық жазықтығында емес, бірақ оған 6,688° тұрақты мәнмен еңкейген (бұл қисықтық). Жакс Кассини 1722 жылы ашқандай, Айдың айналу осі орбиталық жазықтығымен бірдей жылдамдықпен үзіледі, бірақ 180° фазадан тыс (Кассини заңдарын қараңыз). Сондықтан, Айдың айналу осі жұлдыздарға қатысты белгіленбесе де, эклиптика мен Ай экваторы арасындағы бұрыш әрқашан 1.543° болады. Бұл сонымен қатар Ай эклиптикадан солтүстікке қарай ең алыс болғанда, Жерден көрінетін бөлігінің орталығы Ай экваторынан оңтүстікке қарай 6,7° шамасында болады және оңтүстік полюс көрінеді, ал Ай эклиптикадан оңтүстікке қарай ең алыс болғанда көрінетін бөлігінің орталығы экватордан солтүстікке қарай 6,7° және солтүстік полюс көрінеді. Бұл кеңістіктегі либрация деп аталады.

Тораптар

Бұрандалар - Ай орбитасының эклиптикамен қиылысу нүктелері. Ай 27.2122 күнде бір түйіннен өтеді, бұл аралық драконовтық ай немесе драконовтық ай деп аталады. Екі ұшақтың қиылысу нүктелері ретроградты қозғалысқа ие: Жердегі бақылаушы үшін ол 18,6 жыл немесе жылына 19,3549° кезеңмен эклиптика бойымен батысқа қарай айналады. Аспанның солтүстігінен қараған кезде түйіндер Жерді айналып, Күнді айналдырған Жердің айналуына және оның айналуына қарама-қарсы бағытта қозғалады. Айдың немесе Күннің тұтылуы түйіндер Күнмен тураласқан кезде, шамамен 173,3 күнде бір рет болуы мүмкін. Ай орбитасының еңісінің болуы да тұтылуды анықтайды; көлеңкелер толғанда және жаңа аймен тұтасқанда, Күн, Жер және Ай үш өлшемде туралғанда көлеңкелер қиылысады. Бұл дегеніміз, Айдағы "тропикалық жыл" 347 күнге созылады. Бұл жылды "дракондық жыл" немесе "күн тұтылу жылы" деп атайды. Айдағы "маусымы" осы кезеңге сәйкес келеді. Бұл драконикалық жылдың жартысына жуығы Күн Ай экваторының солтүстігінде (бірақ ең көп дегенде 1,543°), ал екінші жартысында Ай экваторының оңтүстігінде болады. Алайда, бұл кезеңдердің әсері айдың түн мен күн арасындағы айырмашылықпен салыстырғанда аз. Айдың полюстерінде, әдеттегі айлық күн мен түннің орнына, Күн 173 күн бойы "түсіп" отырады, өйткені ол "төмен"; полярлық күннің шығуы мен батуы әр жылы 18 күнді алады. "Жоғарда" дегеніміз - Күннің орталығы көкжиектен жоғарыда. Айдың полярлық күн шығысы мен күн батуы тұтылудың (күн немесе ай) уақытында болады. Мысалы, 2016 жылдың 9 наурызында Күн тұтылуы кезінде Ай өзінің төмен түсетін түйініне жақын болды, ал Күн Ай экваторы эклиптиканы кесіп өтетін аспан нүктесіне жақын болды. Күн сол нүктеге жеткенде, оның орталығы Айдың солтүстік полюсіне батып, Айдың оңтүстік полюсіне шығады. Сол жылдың 1 қыркүйегіндегі Күн тұтылуында Ай өзінің көтерілу түйініне жақын және Күн Ай экваторы эклиптиканы кесіп өтетін аспан нүктесіне жақын болды. Күн сол нүктеге жеткенде, оның орталығы Айдың солтүстік полюсінде шығады және Айдың оңтүстік полюсінде батырады.

Экваторға қарай еңіс және Айдың тұрақтанғандығы

Әр 18,6 жылда Ай орбитасы мен Жер экваторы арасындағы бұрыш ең көп дегенде 28°36′-ға жетеді, бұл Жердің экваторлық еңістігінің (23°27′) және Ай орбитасының эклиптикаға деген еңістігінің (5°09′) қосындысы. Бұл айдың негізгі тұрақтанғандығы деп аталады. Бұл уақытта Айдың қиылысы -28°36′-ден +28°36′-ге дейін өзгереді. Керісінше, 9,3 жылдан кейін Ай орбитасы мен Жер экваторы арасындағы бұрыш 18°20′ ең төменгі деңгейіне жетеді. Бұл айдың кішігірім тұрақтанғандығы деп аталады. Соңғы рет Айдың жұмысы 2015 жылдың қазан айында біртіндеп тоқтаған болатын. Сол кезде төмен түсетін түйін күн мен түн теңдеуімен (көктегі нүкте оң жақ көтерілу нөлге және нөлдік қисыққа ие) қатарласып тұрды. Тораптар жыл сайын батысқа қарай 19°-ға қарай жылжып келеді. Күн белгілі бір торапты жыл сайын 20 күн бұрын кесіп өтеді. Ай орбитасының Жер экваторына ең төменгі 18°20′ еңіс кезінде Ай дискінің орталығы 70°43' (90° - 18°20' 57' параллакс) солтүстікке немесе оңтүстікке дейінгі ендіктерден күн сайын көкжиектен жоғары болады. Егер еңіс 28°36' болса, Ай дискінің орталығы тек 60°27' (90° - 28°36' 57' параллакс) солтүстікке немесе оңтүстікке дейінгі ендіктерден ғана күн сайын көкжиектен жоғары болады. Жоғары кеңістікте Айдың көтерілмейтін күні әр айда кем дегенде бір күн болады, бірақ Айдың тұрмайтын күні әр айда кем дегенде бір күн болады. Бұл Күннің маусымдық мінез-құлқына ұқсас, бірақ 365 күннің орнына 27,2 күндік кезеңмен. Айдағы нүкте атмосфералық сынудың әсерінен көкжиектен 34 доға минуты төмен болған кезде көрінетінін ескеріңіз. Ай орбитасының Жер экваторына қатысты еңістігіне байланысты Ай ай сайын екі апта бойы Солтүстік және Оңтүстік полюстерде көкжиектен жоғары болады, тіпті Күн алты ай бойы көкжиектен төмен болса да. Айдың полюстерде шығуынан айдың шығуына дейінгі кезең тропикалық ай, шамамен 27,3 күн, сидерлік кезеңге өте жақын. Күн көкжиектен төменгі жерде (қысқы күн тұруы) болған кезде, Ай ең биік нүктесінде болады. Ай Егіздерге түсіп тұрса, солтүстік полюстегі көкжиектен жоғарыда болады, ал Ақсақалға түсіп тұрса, оңтүстік полюсте болады. Айдың жарығын Арктикадағы зоопланктон айлар бойы Күн көкжиектен төмен болған кезде пайдаланады және климат жылы болған кезде Арктика мен Антарктика аймақтарында өмір сүрген жануарларға пайдалы болған болуы керек.

Бақылаулар мен өлшеулер тарихы

Б.з.д. 1000 жылы бабылдықтар Айды бақылаудың тұрақты жазбасын сақтаған алғашқы адамзат өркениеттері болды. Қазіргі Ирак жерінен табылған сол кезеңдегі балшықтан жасалған тақташаларда айдың шығуы мен бату уақыты, Айдың жақын арадан өткен жұлдыздары, Ай мен Күннің толық ай айға жақын уақытта көтерілуі мен батуының аралығындағы уақыт айырмашылығы жазылған. Бабыл астрономиясы Ай қозғалысының үш негізгі кезеңін анықтады және болашаққа дейін созылған ай күнтізбесін құру үшін деректерді талдауды қолданды. Тәжірибелік деректерге негізделген болжаулар жасау үшін егжей-тегжейлі, жүйелі бақылауларды қолдану адамзат тарихындағы алғашқы ғылыми зерттеу ретінде жіктелуі мүмкін. Алайда, бабылдықтар өз деректерін геометриялық немесе физикалық тұрғыдан түсіндіруден айырылған сияқты, олар болашақтағы Ай тұтылуын болжай алмады (егерде тұтылу уақытынан бұрын "ескертулер" шығарылса да). Көне грек астрономдары аспандағы денелердің қозғалысының математикалық модельдерін алғаш рет енгізді және талдады. Птолемей ай қозғалысын эпициклдер мен эвекциялардың жақсы анықталған геометриялық моделін пайдалану арқылы сипаттады. Сидериялық ай - бұл тұрақты жұлдыздарға қатысты Жерді айналып өту үшін қажетті уақыт. Бұл шамамен 27,32 күн. Синодикалық ай - Айдың бірдей визуалды фазаға жетуіне кететін уақыт. Бұл жыл бойы айтарлықтай өзгереді, бірақ орташа есеппен 29,53 күн. Синодтық кезең сидерлік кезеңнен ұзағырақ, өйткені Жер-ай жүйесі әрбір сидерлік ай ішінде Күнді айналып жүреді, сондықтан Жер, Күн және Айдың ұқсас сәйкестігіне жету үшін ұзақ уақыт қажет. Аномалистік ай - перигеялар арасындағы уақыт және шамамен 27,55 күн. Жер мен Айдың ара қашықтығы Айдың су көтеру күшін анықтайды. Дракондық ай - бұл көтерілу түйіні мен көтерілу түйіні арасындағы уақыт. Еклиптикалық бойлық бойынша бір-бірінен екі рет өткен аралық тропикалық ай деп аталады. Соңғы кезеңдер сидериялық айдан сәл өзгешеленеді. Күнтізбелік айдың орташа ұзындығы (жылдың он екінші бөлігі) шамамен 30,4 күнді құрайды. Бұл айлық кезең емес, бірақ күнтізбе айы тарихи түрде айдың көрінетін фазасымен байланысты.

Жауын-шашын эволюциясы

Айдың Жерге әсер ететін гравитациялық тартылуы мұхит пен қатты Жердегі су тасқынының себебі болып табылады; Күннің су тасқыны әсері аз. Жер қатты жердің су тасқыны күшін өзгертуге тез жауап береді, бұрмалану эллипсоид түрінде, айдың астындағы және Жердің қарама-қарсы жағында орналасқан жоғары нүктелермен. Бұл қатты Жердің ішіндегі сейсмикалық толқындардың жоғары жылдамдығының нәтижесі. Алайда сейсмикалық толқындардың жылдамдығы шексіз емес және Жердегі энергия жоғалуы әсерімен бірге бұл Айдың ең үлкен күшін Жердің ең үлкен ағыны мен ең үлкен ағыны аралығында кішкене кідіріске әкеледі. Жер Ай орбитасы бойынша айналғаннан гөрі жылдам айналғанда, бұл кішкентай бұрыш Жерді баяулататын және Айды орбитасында жылдамдататын гравитациялық айналым моментін тудырады. Мұхит ағыны жағдайында мұхиттағы толқындардың жылдамдығы Айдың толқын күшінің жылдамдығынан әлдеқайда баяу. Нәтижесінде мұхит ешқашан теңгерімге жақын емес. Керісінше, күш салу мұхит алабының айналасында ұзақ уақыт бойы таралатын мұхит толқынын тудырады, содан кейін мұхиттың терең жерлерінде немесе жасыл континенттік текшелерде турбуленттік әсерінен энергиясын жоғалтады. Мұхиттың реакциясы екеуінің ішіндегі күрделірек болса да, мұхит ағымын Айға әсер ететін кішкентай эллипсоидты терминге және әсер етпейтін екінші терминге бөлуге болады. Океанның эллипсоидты термині Жерді тежеп, Айды жылдамдатады, бірақ мұхит толкун энергиясын өте көп тарататындықтан, қазіргі мұхит ағыны қатты Жердің ағынынан да үлкен әсер етеді. Эллипсоидтар туғызатын сулы-сулы айналу моментінің арқасында Жердің бұрыштық (немесе айналу) импульсінің бір бөлігі бірте-бірте олардың ортақ массалық орталығының, бариорталығының айналасындағы Жер-Ай жұбының айналуына ауысады. Толығырақ сипаттама үшін, бұрылыс жылдамдығын қараңыз. Бұл орбиталық бұрыштық импульс біршама жоғары, сондықтан Жер мен Ай арасындағы қашықтық жылына шамамен 38 миллиметрге өседі. Бұрыштық импульстің сақталуы Жердің осьтік айналуының біртіндеп баяулап бара жатқанын білдіреді, сондықтан оның күні жыл сайын шамамен 24 микросекундқа ұзартылады (мұздықтардың қайта оралуын қоспағанда). Екі сан да тек континенттердің қазіргі конфигурациясына қатысты. 620 миллион жыл бұрын пайда болған су тасқыны ырғақтары жүздеген миллион жыл бойы Айдың орташа жылына 2200 км немесе Жер мен Ай аралығының 0,56% -ы жыл сайын артқа шегінгенін және күннің орташа жылына 12 микросекундқа ұзарғанын көрсетеді (немесе жүз миллион жылға 20 минут), екеуі де қазіргі мәндерінің жартысы. Қазіргі жоғары жылдамдық табиғи мұхит жиіліктері мен тасқын жиіліктерінің арасындағы жақын резонансқа байланысты болуы мүмкін. Тағы бір түсінік - ертеде Жер әлдеқайда тез айналған, ертедегі Жерде күн 9 сағатқа созылуы мүмкін. Оқиғадан пайда болған теңіз толқындары одан да қысқа болар еді және қысқа толқын толқындары үшін ұзақ толқын толқынының әсер етуі қиын болар еді. Ай Жерден бірте-бірте жоғары орбитаға кетіп барады, және есептеулер бұл шамамен 50 миллиард жыл жалғасатынын көрсетеді. Сол уақытта Жер мен Ай өзара спин-орбиталық резонанста немесе тасқындық бұғаттауда болады, онда Ай Жерді шамамен 47 күнде айналып шығады (қазіргі уақытта 27 күн), ал Ай мен Жер өз ошақтары бойынша бір мезгілде айналады, әрқашан бір-біріне қарама-қарсы. Бұл Айдың бет-бейнесімен байланысты, ал Жерде де осылай болып жатыр. Алайда, Жердің айналуының баяулауы айналудың басқа әсерлері жағдайды өзгертпей тұрып, бір айға созылуы үшін жеткілікті жылдамдықпен орын алмайды: шамамен 2,3 миллиард жылдан кейін Күн сәулесінің артуы Жер мұхиттарының булануына әкеліп соғады, бұл жауын-шашынның сүрінуін және жылдамдауының басым бөлігін жояды.

Кітапшалық

Ай синхронды айналумен айналысады, яғни Жерге қарай бетін әрдайым бірдей ұстайды. Бұл синхронды айналу орташа есеппен ғана дұрыс, өйткені Ай орбитасының белгілі бір эксцентрициті бар. Нәтижесінде Айдың бұрыштық жылдамдығы Жерді айналып жүрген кезде өзгеріп отырады, сондықтан ол айдың айналма жылдамдығына әрқашан тең емес, ол тұрақтырақ. Ай перигейде болғанда, оның орбиталық қозғалысы айналудан жылдам болады. Сол кезде Ай орбитасында өзінің осі бойынша айналуына қатысты сәл алға шығады, бұл оның шығыс (оң) алыс жағының сегіз градусқа дейінгі бойлығын көруге мүмкіндік беретін перспективалық әсерді тудырады. Керісінше, Ай апогейде болған кезде оның орбиталық қозғалысы айналудан баяу болады, бұл оның батыс (сол) алыс жағының сегіз градус бойлығын көрсетеді. Бұл ұзындықтағы оптикалық либрация деп аталады. Айдың айналу осі эклиптика жазықтығына қатысты жалпы 6,7°-ға еңкейген. Бұл солтүстік-оңтүстік бағыттағы ұқсас перспективалық әсерге әкеледі, оны ендікте оптикалық либрация деп атайды, бұл алыс жақтағы полюстен тыс 7 ° ендікті көруге мүмкіндік береді. Ақырында, Ай Жердің массалық ортасынан 60 Жер радиусы қашықтықта болғандықтан, Айды түн бойы бақылайтын экватордағы бақылаушы Жердің бір диаметрімен көлденең қозғалады. Бұл күндізгі либрацияға әкеледі, бұл айлық бойлықтың қосымша бір градусын көруге мүмкіндік береді. Сол себепті, Жердің екі географиялық полюсіндегі бақылаушылар ендікте бір қосымша либрация дәрежесін көре алады. Жердегі бақылаушының перспективасының өзгеруінен туындаған осы "оптикалық либрациялардан" басқа, Айдың кеңістіктегі айналу полюсінің бағытының нақты нутациясы болып табылатын "физикалық либрациялар" да бар: бірақ олар өте кішкентай.

Жер мен Айдың Күнді айналып өту жолы

[[Файл:Ай траекториясы1. svg igishushanyo mbonera cy'isi n'ukwezi kuzenguruka izuba, cyangwa 73.3% radius y'isi kuva ku isi. Бұл ауырлық орталығы Жер мен Айдың ортасы арасындағы сызықта болады, өйткені Жер өзінің тәуліктік айналуын аяқтайды. Жер-ай жүйесінің Күн орбитасындағы жолы Күнді айналдыратын бұл ортақ ауырлық орталығының қозғалысы ретінде анықталады. Нәтижесінде Жердің орталығы Күн орбиталық жолының ішінде және сыртында әр синодикалық айда Ай ортақ ауырлық орталығының айналасында орбитада қозғалғанда бұрылады. (күнге қарай бүкіл Күн-Жер-Ай жүйесінің Күн-Жер-Ай орбитасынан тыс үлкен қашықтықтан көрініп тұрғандай) және еш жерде (бірдей көзқараспен) немесе ілмекті емес. Яғни, Айдың Күн орбитасымен қоршалған аймақ - бұл құрғақ жиынтық.