Esiste un punto sulla terra in cui la luna rimane sotto l'orizzonte per un lungo periodo di tempo?


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Quando insegnavo a una classe sul perché la terra abbia stagioni oggi, ho menzionato come i poli della terra vivano mesi di luce e oscurità. Quindi uno dei miei studenti ha chiesto se anche la luna scompare.

Usando un orrery e una stringa, abbiamo osservato l'orbita della luna intorno alla terra e abbiamo cercato di trovare un posto in cui la luna fosse sotto l'orizzonte per un'intera orbita. Nei nostri tentativi, non siamo riusciti a trovare un posto simile, anche se alcuni studenti hanno ipotizzato che se tu fossi nel posto giusto al momento giusto, la luna potrebbe fare un'orbita completa mentre è parzialmente oscurata dall'orizzonte.

C'è un posto sulla terra in cui la luna non può essere vista per lunghi periodi di tempo, come il sole alle latitudini settentrionali? O il fatto che orbita attorno alla terra lo rende impossibile?


Puoi trovare un calendario albe / al chiaro di luna per il Polo Sud qui: timeanddate.com/moon/antarctica/south-pole . Puoi vedere che la luna non rimane mai giù per più di un paio di settimane.
David H,

Direi che più a lungo puoi evitarlo è esattamente la metà del periodo siderale delle lune, e sono circa 13,5 giorni.
Harogaston,

In una grotta :-) Mi rendo conto che questo non risponde all '"intento" della domanda, quindi l'ho lasciato come commento.
Jonathan,

Risposte:


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Dipende dall'interpretazione della tua domanda ... I posti migliori per non osservare la luna sono il polo nord e sud. Sul polo nord potrai vedere solo oggetti sopra l'equatore celeste. Mentre la luna orbita attorno alla Terra in un mese, la sua orbita è inclinata dall'equatore celeste. Questa inclinazione è quasi uguale all'inclinazione dell'eclittica (percorso del Sole) con l'equatore celeste. L'eclittica attraversa l'equatore in due punti opposti sulla sfera celeste. Ciò significa che per circa metà della sua orbita, il Sole, e poiché l'orbita della luna è vicino all'eclittica, anche la Luna, sarà al di sopra dell'eclittica e quindi visibile dal polo nord.

Detto questo, la Luna non segue l'eclittica proprio come l'orbita della luna è inclinata dall'eclittica di circa 5 °. L'inclinazione dell'eclittica è di 23 °, quindi in circostanze molto speciali l'altitudine massima della Luna sopra l'orizzonte sul polo nord sarà di 18 ° per un mese. La durata che la Luna sarà al di sopra dell'orizzonte sul polo nord saràcirca 10 giorni (un'ipotesi) circa 13,6 giorni (modifica: vedi commenti sotto).

Quindi, se interpretiamo la tua domanda come: c'è un posto in cui la Luna sarà sotto l'orizzonte per un lungo periodo di tempo (> 1 mese), allora la risposta è NO.

Ma se ciò accade vicino a giugno, allora il Sole sarà anche sopra l'orizzonte al polo nord (per sei mesi), e poiché la Luna sarà vicina al Sole (poiché segue più o meno l'eclittica), sarà molto difficile vedere la Luna in quel periodo. Quindi, se chiedi specificamente se la Luna non sarà visibile per un lungo periodo di tempo, allora la risposta è SÌ.

E naturalmente ci sono anche posti con copertura nuvolosa perpetua ;-)


1
Ottima risposta, ma vorrei aggiungere che l'ipotesi che hai fatto di 10 giorni non è corretta. L'orbita della luna intersecherà sempre l'equatore celeste in due punti diametralmente opposti (poiché entrambi sono grandi cerchi) e, visto dalla terra, il periodo tra quei due punti sarà sempre di circa 13-14 giorni (circa la metà di ~ 27,2 giorni che è il suo periodo draconico, "approssimativamente" a causa dell'eccentricità dell'orbita della luna e dei suoi effetti sulle dimensioni sui tempi di salita e di presa, ecc.).
Takku,

@Takku Sì, hai ragione! Non ho pensato che uno attraverso ho paura. Ho modificato la risposta di conseguenza.
Dieudonné,

Ciò presuppone che la luna sia un punto (non un disco) e che non vi sia rifrazione. Se si prendono in considerazione entrambi, la risposta potrebbe essere, per coincidenza, più vicina a 10 giorni.
Barrycarter,

5

A 87 gradi di latitudine sud sul meridiano principale (0 gradi di longitudine est), la luna è stata fissata a 0121 UTC il 22 novembre 2012 e non si è alzata di nuovo fino al 2356 del 6 dicembre 2012, per un periodo senza luna totale di 14 giorni, 22 ore e 35 minuti. Vedi avvertenze di seguito.

Puoi "verificare" questo calcolo visitando http://aa.usno.navy.mil/data/docs/RS_OneYear.php e inserendo questi parametri:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

per ottenere questo risultato:


Sun or Moon Rise/Set Table for One Year
             o  ,    o  ,                                                                              Astronomical Applications Dept.
Location:  000 00, S87 00                         Rise and Set for the Moon for 2012                   U. S. Naval Observatory        
                                                                                                       Washington, DC  20392-5420     
                                                            Universal Time                                                            


       Jan.       Feb.       Mar.       Apr.       May        June       July       Aug.       Sept.      Oct.       Nov.       Dec.  
Day Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set
     h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m
01  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1821       **** ****  **** ****  **** ****       0649  ---- ----  ---- ----  ---- ----
02  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1255 0021  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
03  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
04  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1718       **** ****  **** ****  **** ****  1900 1121  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
05  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1030 0834  **** ****  **** ****  **** ****       0634  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
06  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  2356     
07  ---- ----  ---- ----  2222       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****
08  ---- ----  ---- ----  1634 0339  **** ****  **** ****  **** ****       1038  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****
09  ---- ----  2057       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  0200 0451  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0427 1338  **** ****
09                                                                                                                2341                
10  ---- ----  1425 1149  **** ****  **** ****  **** ****  2154 1518  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
11  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****       1029  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
12  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
13  2049       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0357       **** ****  **** ****
14  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****       1502  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****
15  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  0304 1024  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0824 1654  **** ****  **** ****  **** ****
16  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0325       **** ****  **** ****  **** ****
17  **** ****  **** ****  **** ****       1533  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****
18  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****
19  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0754       **** ****  **** ****  **** ****  1143 0118
19                                                                                                                                2046
20  **** ****  **** ****       2102  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----
21  **** ****  **** ****  0252 1604  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----
22  **** ****       2040  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1324 1819  **** ****  **** ****  **** ****       0121  ---- ----
23  **** ****  0810 1556  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0758       **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----
24  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----
25  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1253 2338  **** ****  **** ****  **** ****  1214 0649  ---- ----  ---- ----
26       2026  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0757       **** ****  **** ****  **** ****       0154  ---- ----  ---- ----
27  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----
28  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  1659 0645  ---- ----  ---- ----  ---- ----
29  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1303       **** ****  **** ****  **** ****       0213  ---- ----  ---- ----  ---- ----
30  ---- ----             ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
31  ---- ----             ---- ----             **** ****             **** ****  **** ****             ---- ----             ---- ----

(**** object continuously above horizon)                                                      (---- object continuously below horizon)

NOTE: BLANK SPACES IN THE TABLE INDICATE THAT A RISING OR A SETTING DID NOT OCCUR DURING THAT 24 HR INTERVAL.

Si noti che dal 22 novembre al 6 dicembre (non inclusivo) l'ascesa e l'insieme sono entrambi "----", indicando "oggetto continuamente sotto l'orizzonte".

Caveat / note:

  • Come nella tabella sopra, suppongo 34 arcminuti di rifrazione all'orizzonte. È ragionevole per la maggior parte delle località, ma può essere irragionevole a 87 gradi di latitudine sud. Se la rifrazione era maggiore durante il periodo senza luna calcolato sopra, la luna potrebbe essersi alzata brevemente.

  • Questo è il periodo lunare più lungo che ho potuto superare tra il 2 gennaio 2000 e il 12 marzo 2016, i limiti di tempo del programma che sto usando. Potrebbero esserci periodi più lunghi senza luna al di fuori di questo intervallo.

  • Il processo che ho usato non è garantito per trovare il periodo più lungo senza luna, anche all'interno dell'intervallo sopra. In altre parole, potrebbe esserci un periodo senza luna più lungo che ho perso.

  • È piuttosto sorprendente che il periodo lunare più lungo si verifichi così lontano dai poli (cioè a 3 gradi dal polo sud). Ciò è dovuto in parte alla rifrazione e al fatto che la luna ha un diametro angolare e non è solo un punto geometrico. Inoltre, l'elevazione della luna può essere di 3 gradi inferiore a 87 gradi rispetto al polo, consentendo alla luna di rimanere sotto l'orizzonte solo un po 'più a lungo.

  • Il periodo più lungo senza luna al polo sud (con avvertenze sopra) è stato dal 1 ° giugno 2013 alle 1104-16 giugno 2013 alle 0719, circa due ore e un quarto in meno rispetto al periodo più corto senza luna complessivo che ho trovato.

  • Il periodo più lungo senza luna al polo nord è stato dal 18 dicembre 2008 al 2311 al 2 gennaio 2009 al 1155, circa mezz'ora in meno rispetto al tempo del polo sud.

  • Il programma che ho scritto per aiutarmi a trovare questo:

https://github.com/barrycarter/bcapps/blob/master/ASTRO/bc-solve-astro-5894.c


2

Se vai abbastanza a nord o a sud, raggiungerai una latitudine in cui la luna può essere sotto l'orizzonte per diversi giorni, proprio come il "sole di mezzanotte". Può anche essere sopra l'orizzonte per diversi giorni per lo stesso motivo.

Ai poli nord o sud, la luna può essere continuamente sopra o sotto l'orizzonte per quasi 2 settimane alla volta.

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