2.1.10. Ұйытқыған қозғалыс туралы түсінік

Егер Күн жүйесінің қандай да бір денесі Күнге ғана тартылса, онда ол Күн маңайында дәл Кеплер заңдары бойынша қозғалар еді. Бұл екі дене есебінен шешуге сәйкес келетін қозғалыс ұйытқымаған деп аталады. Ал шын мәнінде Күн жүйесіндегі бірде-бір дене дәл эллипс, парабола, гипербола немесе шеңбер бойымен қозғала алмайды. Денелер қозғалысындағы Кеплер заңынан ауытқыған қозғалыс – ұйытқу деп аталады. Ал денелердің шын мәніндегі (реалды) қозғалысы – ұйытқыған қозғалыс деп аталады. Күн және аспан денелерінің ұйытқу сипаты өте күрделі және оларды ескеру өте қиын. Бірақ, ол ұйытқуды шырақтың ұйытқыған және ұйытқымаған кездегі орындарының айырмашылығы ретінде, ал ұйытқыған қозғалысты Кеплердің 3 заңына сәйкес орбитасының элементтері айнымалы деп қарастыруға болады.

Дене орбитасы элементтерініің оның басқа денелермен тартылысы салдарынан өзгеруін – ұйытқу немесе элементтердің теңсіздігі деп аталады. Элементтердің ұйытқуы – ғасырлық және периодты болып бөлінеді.

Ғасырлық ұйытқулар денелер орбиталарының өзара орналасуына тәуелді, ол көп уақыт аралығында соншалықты өзгере қоймайды. Сондықтан элементтердің ғасырлық ұйытқулары бір бағытта жүреді және олардың шамасы уақытқа сәйкес.

Периодты ұйытқулар денелердің өз орбиталарындағы салыстырмалы орнына тәуелді, ол тұйық орбиталар бойымен қозғалады да, қандайда бір уақыт аралығында қайталанып отырады. Сондықтан, орбита элементтерінің периодты ұйытқуларының бағыттары ауысып отырады.

2.1.11. Айдың қозғалыс орбитасы және ұйытқуы

Айдың Жерді айнала ұйытқымаған қозғалыс орбитасы эллипс болып табылады, оның эксцентриситеті 0,055-ке тең, ал үлкен жарты осі 3844400км. Перигейде Жерден Айға дейінгі қашықтық орташадан 21000 км-ге аз, ал Апогейде дәл сондай шамаға көп болады.

Ай орбитасының жазықтығы эклиптика жазықтығына орта есеппен 5°09'-қа көлбеу орналасқан. Ай Жерді айнала батыстан шығысқа қозғалады, яғни Жер Күнді айналған сияқты. Айдың Жерді айналу периоды сидерлік немесе жұлдыздық ай деп аталады. Оның орташа ұзақтығы 27,32 орташа күн тәулігіне тең.

Айдың қозғалысын зерттеу өте қиын, себебі: 1.Ай қозғалысындағы ұйытқулар өте күшті; 2.Ай Жерге жақын, сондықтан қозғалысындағы ауытқулар анық көрінеді, ал оны ескеру керек болады. Ұйытқулар салдарынан Ай орбитасының элементтері үнемі өзгерісте болады. Ай орбитасының барлық элементтері периодты ұйытқуға ұшырайды. Сондықтан Айдың нақты қозғалысы өте күрделі және оны зерттеу аспан механикасының ең қиын есептерінің бірі.

Ал ғасырлық ұйытқуларға шығыс түйінінің бойлығы мен орбитасы периодтарының бойлығы ұшырайды. Ай Жерді айналғанда әрбір айналымындағы түйіндерінің орын ауыстыруы 1,5°-қа тең. Олай болса, Ай өзінің дәл бұрынғы орнына ешқашанда оралмайды. Бұл тек 18 жыл, 7 ай уақыт өткеннен кейін ғана, яғни түйіндер эклиптика бойымен толық бір айналым жасағанда ғана қайталанады.

2.1.12. Айдың көрінетін қозғалысы мен фазалары

Айдың көрінетін қозғалысы – бұл Айдың Жерді айналғандағы нақты қозғалысының салдары. Ай бір жұлдыздық ай бойында жұлдыздар арасында тек бір бағытта ғана, яғни батыстан шығысқа қарай қозғалады. Айдың көрінетін қозғалысы оның сыртқы келбетінің өзгеруімен қатар жүреді, бұл өзгеріс ай фазасы деп аталады. Кей күндері Ай аспан сферасында көрінбей де қалады. Басқа күндері ол орақ тәріздес, жарты шеңбер және толық шеңбер болып көрінеді. Ай фазалары былайша түсіндіріледі: Ай Жер сияқты бұлыңғыр, яғни мөлдір емес, шартәріздес дене және ол Жерді айнала қозғалып, Күнге қатысты әртүрлі орындарда болады. Күннің алыстағаны байланысты, оның Ай бетіне түсетін сәулелері әрқашанда параллель және Ай шарының дәл жартысын қамтиды. Жерге Айдың жарық және қараңғы жарты шарларының бөліктері түсетіндіктен, Ай бізге толық шеңбер емес сияқты көрінеді. Ай денесінің қараңғы және жарық жағынан бөліп тұратын түзу - терминатор деп аталады, ол әрқашанда жартылай эллипс өлшемді болады. Ал Күннен Айға және Айдан Жерге бағытталған түзулердің арақашықтығы - ψ-фазалық бұрыш деп аталады.

Айдың негізгі 4 фазасы болады. Олар бірінен соң бірі ауысып тұрады: жаңа ай, бірінші ширек, толық ай және соңғы ширек.

Толық ай кезінде Ай Күн мен Жер арасынан өтеді, фазалық бұрыш ψ=180°, Жерге Айдың қараңғы жағы қарайды және ол аспанда көрінбейді, Күннен кейін ол орақ тәріздес болып көріне бастайды. Уақыт өте ол үлкейе береді де, бірінші фазаға ауысады, Ай шығыс квадратта орналасады, яғни Күннен шығысқа қарай 90°-қа, яғни фазалық бұрыш φ=90°, Жерге Айдың жарық жағының бір бөлігі және қараңғы жағының бір бөлігі көрінеді. Біз фаза кезінде Ай тек түннің бірінші жартысында ғана көрініп, әрі қарай көкжиек асып кетеді. Жерге Айдың жарық бөлігі көбірек көріне бастайды және жобамен бірінші ширектен 7 тәуліктен соң толық ай фазасы кемиді, яғни Ай толық шеңбер түрінде болады. Бұл кезде Ай күнге қарсы тұрады, фазалық бұрыш φ=0° және Айдың жарық жағы толығымен Жерге қарайды. Толық Ай аспанда түні бойы көрінеді, ол Күн батқанда батады.

Толық айдан кейін Ай “кішірейе” береді, толық айдан кейін шамамен 7 тәуліктен соң Ай қайтадан жарты шеңбер түрінде болады, соңғы ширек басталады. Бұл уақытта Ай батыс квадратта болады, фазалық бұрыш φ=90°, және жерге Айдыың жарық және қараңғы бөліктері де қарайды. Бірақ, Ай енді Күннен батысқа қарай 90° орналаспайды, түннің екінші жартысында ол Күн шыққанға дейін көрінеді. Осылайша процесс қайталана береді.