Die in diesem Abschnitt beschriebenen Eigenschaften der Umlaufbahn sind Näherungswerte. Die Umlaufbahn des Mondes um die Erde weist viele Unregelmäßigkeiten (Störungen) auf, deren Studium (Mondtheorie) eine lange Geschichte hat.
Mond-Umlaufbahn und Größen von Erde und Mond zu skalieren.,
Vergleich der scheinbaren Größe des Mondes am Mondperigäum–Apogäum
Elliptic shapeEdit
Die Umlaufbahn des Mondes ist eine fast kreisförmige Ellipse um die Erde (die Halbmajor-und Semiminorachse sind 384.400 km bzw. von nur 0,16%). Die Gleichung der Ellipse ergibt eine Exzentrizität von 0,0549 und Perigäum – und Apogäumabstände von 362.600 km bzw. 405.400 km (eine Differenz von 12%).,
Da näher liegende Objekte größer erscheinen, ändert sich die scheinbare Größe des Mondes, wenn er sich zu einem Beobachter auf der Erde hin und weg bewegt. Ein Ereignis, das als „Supermond“ bezeichnet wird, tritt auf, wenn der Vollmond der Erde am nächsten ist (Perigäum). Der größtmögliche scheinbare Durchmesser des Mondes ist der gleiche 12% größer (als Perigäum im Vergleich zu Apogäumabständen) als der kleinste; Die scheinbare Fläche beträgt 25% mehr und ebenso die Menge an Licht, die er zur Erde reflektiert.
Die Varianz im Orbitalabstand des Mondes entspricht Änderungen seiner Tangential-und Winkelgeschwindigkeiten, wie in Keplers zweitem Gesetz angegeben., Die mittlere Winkelbewegung relativ zu einem imaginären Beobachter am Erd–Mond-Baryzentrum beträgt 13,176° pro Tag nach Osten (J2000.0 Epoche).
ElongationEdit
Die Verlängerung des Mondes ist jederzeit sein Winkelabstand östlich der Sonne. Bei Neumond ist es Null und der Mond soll in Konjunktion sein. Bei Vollmond beträgt die Dehnung 180° und es wird gesagt, dass sie entgegengesetzt ist., In beiden Fällen ist der Mond in Syzygy, das heißt, Sonne, Mond und Erde sind fast ausgerichtet. Wenn die Dehnung entweder 90° oder 270° beträgt, soll sich der Mond in Quadratur befinden.
PräzessionEdit
Apsidal precession—Die Hauptachse der elliptischen Umlaufbahn des Mondes dreht sich alle 8,85 Jahre um eine vollständige Umdrehung in die gleiche Richtung wie die Mondrotation selbst., Dieses Bild zeigt den geografischen Südpol der Erde nach oben und die elliptische Form der Mondbahn (die von ihrer fast kreisförmigen Form, um die Präzession deutlich zu machen, stark übertrieben ist) dreht sich von weißen zu graueren Bahnen.
Bahnneigung—die Umlaufbahn des Mondes geneigt ist, durch 5.14° auf der Ekliptik.,
Mond · Erde
Oben: Polaransicht; Unten: Äquatorialansicht
Mond * Erde
orbit-Störungen
Die Ausrichtung der Umlaufbahn ist nicht im Raum fixiert, sondern dreht sich mit der Zeit. Diese Orbitalpräzession wird auch als apsidale Präzession bezeichnet und ist die Rotation der Mondbahn innerhalb der Orbitalebene, dh die Achsen der Ellipse ändern die Richtung., Die Hauptachse des Mondes – der längste Durchmesser der Umlaufbahn, der seine nächsten und entferntesten Punkte, das Perigäum bzw. das Apogäum, verbindet-macht alle 8,85 Erdjahre oder 3.232, 6054 Tage eine vollständige Umdrehung, da er sich langsam in die gleiche Richtung dreht wie der Mond selbst ( direkte Bewegung) – was bedeutet, dass er um 360°nach Osten vorrückt. Die apsidale Präzession des Mondes unterscheidet sich von der Knotenpräzession seiner Orbitalebene und der axialen Präzession des Mondes selbst.
Neigungedit
Die mittlere Neigung der Mondbahn zur Ekliptikebene beträgt 5,145°., Theoretische Überlegungen zeigen, dass die gegenwärtige Neigung relativ zur Ekliptikebene durch die Gezeitenentwicklung aus einer früheren erdnahen Umlaufbahn mit einer ziemlich konstanten Neigung relativ zum Äquator der Erde entstand. Es würde eine Neigung dieser früheren Umlaufbahn von etwa 10° zum Äquator erfordern, um eine gegenwärtige Neigung von 5° zur Ekliptik zu erzeugen. Es wird angenommen, dass die Neigung zum Äquator ursprünglich nahe Null war, aber sie hätte durch den Einfluss von Planetesimalen, die in der Nähe des Mondes vorbeifielen, während sie auf die Erde fielen, auf 10° erhöht werden können., Wenn dies nicht geschehen wäre, würde der Mond jetzt viel näher an der Ekliptik liegen und Finsternisse würden viel häufiger auftreten.
Die Rotationsachse des Mondes ist nicht senkrecht zu seiner Orbitalebene, so dass sich der Mondaquator nicht in der Ebene seiner Umlaufbahn befindet, sondern um einen konstanten Wert von 6,688° geneigt ist (dies ist die Schrägheit). Wie 1722 von Jacques Cassini entdeckt wurde, geht die Rotationsachse des Mondes mit der gleichen Geschwindigkeit wie ihre Orbitalebene voraus, ist aber 180° außerhalb der Phase (siehe Cassinis Gesetze). Daher ist der Winkel zwischen der Ekliptik und dem Mondaquator immer 1.,543°, obwohl die Rotationsachse des Mondes nicht in Bezug auf die Sterne festgelegt ist.
NodesEdit
Die Knoten sind Punkte, an denen die Umlaufbahn des Mondes die Ekliptik kreuzt. Der Mond kreuzt alle 27.2122 Tage denselben Knoten, ein Intervall, das als drakonischer Monat oder drakonischer Monat bezeichnet wird. Die Knotenlinie, der Schnittpunkt zwischen den beiden jeweiligen Ebenen, hat eine rückläufige Bewegung: Für einen Beobachter auf der Erde dreht er sich mit einer Periode von 18, 6 Jahren oder 19, 3549° pro Jahr entlang der Ekliptik nach Westen., Vom himmlischen Norden aus gesehen bewegen sich die Knoten im Uhrzeigersinn um die Erde, entgegen dem eigenen Spin der Erde und ihrer Umdrehung um die Sonne. Mond-und Sonnenfinsternisse können auftreten, wenn sich die Knoten ungefähr alle 173,3 Tage an der Sonne ausrichten. Die Neigung der Mondbahn bestimmt auch Finsternisse; Schatten kreuzen sich, wenn Knoten mit Voll-und Neumond zusammenfallen, wenn Sonne, Erde und Mond in drei Dimensionen ausgerichtet sind.
In der Tat bedeutet dies, dass das „tropische Jahr“ auf dem Mond nur 347 Tage lang ist. Dies wird als drakonisches Jahr oder Eclipse-Jahr bezeichnet. Die „Jahreszeiten“ auf dem Mond passen in diese Zeit., Für etwa die Hälfte dieses drakonischen Jahres liegt die Sonne nördlich des Mondaquators (höchstens jedoch 1,543°) und für die andere Hälfte südlich des Mondaquators. Offensichtlich ist die Wirkung dieser Jahreszeiten im Vergleich zum Unterschied zwischen Mondnacht und Mondtag gering. An den Mondpolen wird die Sonne anstelle der üblichen Mondtage und-nächte von etwa 15 Erdtagen 173 Tage lang „auf“ sein, wie es „unten“ sein wird; Polarer Sonnenaufgang und Sonnenuntergang dauert jedes Jahr 18 Tage. „Oben“ bedeutet hier, dass der Mittelpunkt der Sonne über dem Horizont liegt., Lunar polare Sonnenaufgänge und Sonnenuntergänge treten um die Zeit der Finsternisse (Sonnen-oder Mond) auf. Zum Beispiel befand sich der Mond bei der Sonnenfinsternis vom 9. März 2016 in der Nähe seines absteigenden Knotens und die Sonne befand sich nahe dem Punkt am Himmel, an dem der Äquator des Mondes die Ekliptik kreuzt. Wenn die Sonne diesen Punkt erreicht, geht das Zentrum der Sonne am Mond-Nordpol unter und steigt am Mond-Südpol auf.
Neigung zum Äquator und Mondstillstandedit
Alle 18.,6 Jahre erreicht der Winkel zwischen der Mondbahn und dem Äquator der Erde ein Maximum von 28°36′, die Summe der äquatorialen Neigung der Erde (23°27′) und der Orbitalneigung des Mondes (5°09′) zur Ekliptik. Dies wird als großer Mondstillstand bezeichnet. Um diese Zeit wird die Deklination des Mondes von -28°36′ bis +28°36 ‚ variieren. Umgekehrt erreicht 9,3 Jahre später der Winkel zwischen der Mondbahn und dem Äquator der Erde sein Minimum von 18°20‘. Dies wird als geringfügiger Mondstillstand bezeichnet. Der letzte Mondstillstand war ein kleiner Stillstand im Oktober 2015., Zu dieser Zeit war der absteigende Knoten mit der Tagundnachtgleiche (dem Punkt am Himmel mit Rechtsaufstieg Null und Deklination Null) ausgekleidet. Die Knoten bewegen sich um etwa 19° pro Jahr nach Westen. Die Sonne überquert jedes Jahr etwa 20 Tage früher einen bestimmten Knoten.
Wenn die Neigung der Mondumlaufbahn zum Äquator der Erde mindestens 18°20′ beträgt, befindet sich der Mittelpunkt der Mondscheibe jeden Tag über dem Horizont in Breiten von weniger als 71°40′ (90° − 18°20′) norden oder Süden., Wenn die Neigung maximal 28°36′ beträgt, befindet sich das Zentrum der Mondscheibe jeden Tag über dem Horizont, nur in Breiten von weniger als 61°24′ (90° − 28°36′) norden oder Süden.
In höheren Breiten wird es jeden Monat einen Zeitraum von mindestens einem Tag geben, an dem der Mond nicht aufgeht, aber es wird auch einen Zeitraum von mindestens einem Tag pro Monat geben, an dem der Mond nicht untergeht. Dies ist ähnlich dem saisonalen Verhalten der Sonne, jedoch mit einem Zeitraum von 27,2 Tagen anstelle von 365 Tagen., Beachten Sie, dass ein Punkt auf dem Mond aufgrund atmosphärischer Brechung tatsächlich sichtbar sein kann, wenn er etwa 34 Bogenminuten unter dem Horizont liegt.
Aufgrund der Neigung der Mondbahn zum Äquator der Erde befindet sich der Mond fast zwei Wochen lang jeden Monat über dem Horizont am Nord – und Südpol,obwohl die Sonne jeweils sechs Monate unter dem Horizont liegt. Die Periode von Mondaufgang zu Mondaufgang an den Polen ist ein tropischer Monat, etwa 27,3 Tage, ziemlich nahe an der Sternperiode., Wenn die Sonne am weitesten unter dem Horizont steht (Wintersonnenwende), ist der Mond voll, wenn er sich an seinem höchsten Punkt befindet. Wenn der Mond in Zwillingen ist, wird er über dem Horizont am Nordpol sein, und wenn er in Schütze ist, wird er am Südpol sein.
Das Mondlicht wird von Zooplankton in der Arktis verwendet, wenn die Sonne monatelang unter dem Horizont steht, und muss für die Tiere hilfreich gewesen sein, die in arktischen und antarktischen Regionen lebten, als das Klima wärmer war.,
Scale modelEdit
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– Skala-Modell der Erde–Mond-system: Größen-und Entfernungsangaben sind, zu skalieren. Es stellt den mittleren Abstand der Umlaufbahn und die mittleren Radien beider Körper dar.