La luna può apparire in qualche posizione nel cielo?

Mi sembra che la Luna sia apparsa in molti luoghi - luoghi apparenti - nella "cupola del cielo". So che il Sole segue un arco da est a ovest e che l'arco è più piccolo in inverno che in estate. Pertanto il sole non può apparire in ogni posizione nella "cupola del cielo".
La mia domanda è: la luna può apparire in qualsiasi (ogni?) Posizione nella "cupola del cielo"?

Come il sole, la luna, dal nostro punto di vista sulla superficie della Terra, sorge a est e tramonta a ovest. Tuttavia, non sale esattamente verso est e imposta esattamente verso ovest. Se dovessi tracciare la posizione del sorgere della luna lungo l'orizzonte nel corso di un anno, noteresti che varia considerevolmente. Tuttavia, non può essere localizzato ovunque nel cielo notturno, neppure nel corso di un anno. Per capire il perché, dobbiamo capire alcune geometrie celesti.

1. Il piano eclittico è il piano su cui un'ipotetica linea tra la Terra e il sole si estende nel corso di un anno. Nell'immagine sopra, puoi vedere come esiste l'orbita terrestre all'interno di questo piano.

2. Si noti inoltre che la linea dal polo sud geografico della Terra attraverso il suo polo nord (il suo asse di rotazione) non è perpendicolare a questo piano eclittico. In realtà è a 23,5 gradi da questa direzione perpendicolare.

3. Notare che l'asse di rotazione della Terra punta nella stessa direzione indipendentemente dal lato del Sole su cui si trova attualmente la Terra. Questo asse di rotazione punta sempre verso la stella Polaris. Ciò significa che in diverse parti dell'anno, il sole sorgerà in vari punti lungo l'orizzonte.

4. Il piano equatoriale della Terra è un piano definito per estendersi dall'equatore della Terra in tutte le direzioni. Questo piano è inclinato rispetto al piano dell'eclittica di 23,5 gradi (la stessa quantità dell'asse di rotazione è inclinata rispetto alla direzione perpendicolare del piano dell'eclittica).

Ora considera il sistema lunare terrestre. Al fine di determinare la distanza a nord o sud da cui può apparire la luna, è necessario considerare l'angolo tra il piano equatoriale della Terra e il piano orbitale della luna. Poiché l'asse di rotazione della Terra è inclinato di 23,5 gradi rispetto all'eclittica e l'orbita della Luna è inclinata di 5,14 gradi rispetto all'eclittica, la più alta dell'orbita della Luna può essere relativa al piano equatoriale della Terra è di 28,64 gradi.

Pertanto, la Luna non può essere direttamente al di sopra di qualsiasi punto sulla superficie della Terra se quel punto si trova 28,64 gradi sopra o (per un argomento simmetrico) sotto l'equatore.

Pertanto, la Luna non può apparire in ogni posizione nel cielo per una data posizione sulla Terra. Ci sono parti del cielo in cui la geometria del sistema lunare terrestre semplicemente non permetterà alla Luna di esistere.

La Luna può apparire solo nel 48% circa del cielo ^* di un osservatore terrestre stazionario. La luna deve trovarsi ad almeno 61,4 gradi dai poli celesti, come quello vicino alla stella polare.

Rispetto al sole, che deve essere sempre a più di 66,6 gradi dai poli (40% del cielo), la luna ha solo un po 'più spazio per viaggiare nella "cupola" del tuo cielo, un po' più in alto del sole estivo arco, un po 'più basso di quello invernale.

Per visualizzare quale parte del tuo cielo può contenere una luna, inizia visualizzando l' equatore celeste . Questo è l'arco in cui il sole sembra viaggiare sugli equinozi. Ecco quell'arco nel cielo di qualcuno alle medie latitudini nord.

La luna deve trovarsi a circa 28,6 gradi a nord o sud di quell'arco equatoriale.

La figura 28.6 aggiunge l' inclinazione assiale della Terra - il famoso angolo tra rotazione e orbita terrestre, 23.437 gradi - all'angolo tra la Luna e le orbite terrestri , 5.145 gradi.

Quindi immagina una banda di 57.2 gradi attraverso il tuo cielo (28.6 raddoppiata), lungo l'equatore celeste. Il sole è limitato a una fascia simile di 46,9 gradi. Ecco un'immagine per questo tipo di segmento della tua sfera celeste.

In questa figura che ho anche appena rubato alle interwebs, la sfera non rappresenta la Terra, rappresenta il tuo cielo, senza la Terra sulla strada. O sei tu, chiamalo osservatore e l'angolo tra le linee rosse è di 57.2 gradi. E devi immaginarlo inclinato nella stessa misura dell'equatore nel tuo cielo.

Ciò dimostra che a latitudini superiori a 61,4 gradi (90 meno 28,6), la luna potrebbe apparire in qualsiasi punto del tuo orizzonte.

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

No non può.

Lasciami elaborare. Se la Luna stesse orbitando attorno alla Terra nel piano dell'eclittica (il piano contenente l'orbita della Terra attorno al Sole), sarebbe ovvio che il Sole e la Luna avrebbero seguito lo stesso percorso. Tuttavia, entrambi i piani sono inclinati di circa 5 °. Ciò significa che la posizione della Luna è limitata a una piccola banda su entrambi i lati dell'eclittica.

Si noti che a causa di un fenomeno chiamato parallasse diurna (il Sole e la Luna non sono all'infinito), la loro posizione sul cielo dipende leggermente dalla posizione dell'osservatore sulla Terra.

Gran parte del dibattito nelle risposte e nei commenti deriva dall'ambiguità nella frase del PO " Cupola del cielo" . Dipende se pensi che questo significhi il Cielo sopra la tua testa o la Cupola celeste fissata alle stelle .

Il cielo sopra la tua testa dipende da dove ti trovi nel mondo. Se vai all'equatore, a volte vedrai la Luna direttamente in alto, allo zenit. Se vai al Polo Nord, non lo vedrai mai lì. Se segui questa interpretazione, la risposta è certamente sì poiché stai prendendo la possibile traccia della Luna nel tempo e la dipingi su tutto il cielo mentre ti muovi. Questa mi sembra una posizione particolarmente pedante.

Alla Celestial Dome non importa dove ti trovi e la domanda diventa: la Luna può occludere ogni stella nel cielo? Qui la risposta è ovviamente no . Ci sono ampie regioni circumpolari del cielo settentrionale e meridionale dove la Luna non può andare. La Luna non può mai apparire nell'Orsa Maggiore , per esempio.