4.9 Орбита Луны и ее возмущения

Орбита невозмущенного движения Луны вокруг Солнца есть эллипс, эксцентриситет которого равен 0,055, или 1/18, а общая полуось равна 384 400 км. В перигее расстояние от Земли до Луны меньше среднего на 21000 км, а в апогее – на столько же больше.

Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики в среднем под углом 5⁰09^’. Луна движется вокруг Земли в направлении с запада к востоку, т.е. в том же направлении, что и Земля вокруг Солнца. Период обращения Луны вокруг Земли называется сидерическим или звездным месяцем. Его продолжительность равна 27,32 суток. По истечении этого времени Луна снова занимает прежнее положение на своей орбите по отношению к звездам.

Движение Луны является одним из самых трудных для исследования по двум причинам: 1) возмущения в движении Луны очень велики; 2) Луна близка к Земле, и поэтому в ее движении заметны такие отклонения, которые ускользают при наблюдении более далеких небесных тел.

Вследствие возмущений элементы лунной орбиты постоянно изменяются. Периодическим возмущениям подвержены все элементы лунной орбиты. Например, наклонение орбиты, равное в среднем 5⁰09^’, колеблется в пределах от 4⁰58^’ до 5⁰20^’ за время, несколько меньше полугода. Каждый элемент лунной орбиты имеет не одно периодическое возмущение, а несколько сотен с разыми периодами и амплитудами. Вследствие этого действительное движение Луны необычно сложно, и его исследование составляет одну из самых трудных задач небесной механики.

Вековым возмущениям подвержены долгота восходящего узла и долгота перигея лунной орбиты. Лунные узлы непрерывно перемещаются навстречу движению самой Луны, т.е. к западу, совершая полный оборот по эклиптике за 18 лет 7 месяцев (6 793 средних суток). Перигей лунной орбиты непрерывно движется к востоку, завершая полный оборот почти за 9 лет (3 232 средних суток).

За каждый оборот Луны вокруг Земли перемещение узлов составляет около 1.5⁰. Следовательно, по истечении звездного месяца Лун никогда не возвращается в точности к прежнему положению, и каждый следующий оборот она совершает, строго говоря, по новому пути. И только через 18 лет 7 месяцев, когда узлы сделают полный оборот по эклиптике, плоскость лунной орбиты займет опять прежнее положение.

Когда восходящий уел лунной орбиты совпадает с точкой весеннего равноденствия, то орбита Луны расположена дальше от небесного экватора, чем эклиптика. Следовательно, угол между орбитой Луны и небесным экватором в этом случае равен 28⁰35^’ (23⁰26^’+5⁰09^’). Если в точке весеннего равноденствия находится нисходящий узел, то орбита Луны расположена между небесным экватором и эклиптикой, а угол между орбитой Луны и небесным экватором равен 18⁰17^’ (23⁰26^’ - 5⁰09^’). Таким образом, в первом случае склонение Луны в течение месяца будет изменяться от +28⁰35^’ до -28⁰35^’ , а во втором случае от + 18⁰17^’ до -18⁰17^’ , т.е. в меньших пределах. В итог движение узлов лунной орбиты и связанное с ним изменение пределов склонения Луны оказывает существенное влияние на условия ее видимости.