地球和月亮月球的运行轨迹,示意图动轨迹是什么样的？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-12-24 01:31 标签： 月球的运行轨迹,示意图
月亮是我们的老朋友。从“可怜九月初三夜，露似珍珠月似弓”的新月，到“春江潮水连海平，海上明月共潮生”的满月，月亮的形象千变万化，人们也对它有月亮姐姐、月亮婆婆等多种称呼。甚至有些人喜爱月亮，就把月亮的模样做成了月饼，成为餐桌上的一道美味佳肴。下面我就从月球轨道的角度来介绍一下月亮的各种变化。白道、日食和月食以地球为参考系，太阳和月亮的运动轨迹都是椭圆。太阳的运动轨迹叫做黄道，月亮的运动轨迹叫做白道。黄道和白道之间有接近固定的夹角，叫做黄白夹角，大约为5°。如图1所示，白道与黄道面相交于 a 和 b 两点。因为地心既在黄道面内，又在白道面内，所以地心在直线 ab 上。直线 ab 与黄道有两个交点，分别是 A 和 B 。月亮每个月绕地球公转一周，期间分别通过 a 点和 b 点一次。以通过 a 点为例，如果此时太阳正巧在 A 点，那么太阳、地球和月亮三者共线，此时月亮位于地球和太阳之间，会遮挡太阳照射到地球上的光线，形成日食；如果此时太阳正巧在 B 点，那么太阳、地球和月亮三者同样共线，此时地球位于月亮和太阳之间，会遮挡到太阳照射到月亮上的光线，形成月食。月亮通过 b 点时，如果太阳在 A 点或 B 点，同样分别会发生月食或日食。总而言之，日食和月食的发生有两个条件：1、月亮位于白道和黄道面的交点上2、太阳位于地球和月亮的连线上当月亮不位于白道和黄道面的交点时（比如月亮位于 c 点），即使太阳位于和 c 点大致相同方向的 C 点，因为黄白交角的存在，太阳、月亮和地球也不共线，此时不会发生日食或月食。（BTW，此时月相为朔月，也就是农历初一）。图1 白道、日食和月食月出、月落和月相变化中秋节赏月的时候，晚饭后我们就可以看到一轮圆月从东方升起，越升越高，似乎第二天早晨要从西边落下。作于农历七月十六的《赤壁赋》中也有“月出于东山之上，徘徊于斗牛之间”的语句。月亮总是晚上东升早晨西落，和太阳轮番站岗吗？下面我们来看月出、月落和月相变化。如图2所示，月球沿着图2（2）中的黑色虚线大圆圈自西向东绕地球公转，周期是一个月；同时地球自西向东自转，周期是一天。黑色虚线大圆圈上的黑色小圆圈代表不同日期月亮的位置。黑色小圆圈上的黄色弧线表示月亮能被太阳照到的部分，红色弧线表示月亮能被地球看到的部分。当月亮位于太阳和地球之间时，被太阳照到的部分和被地球看到的部分完全不重合，此时地球看到的月亮是全黑的，此时的月相叫做朔月。月球向东公转，同时被太阳照到和被地球看到的部分逐渐增加。当月球公转到“上弦月”的位置时，月亮上能被太阳照到的部分和能被地球看到的部分有一半是重合的，这时候的月亮是一半亮一半暗的，就像要拉开的弓弦，所以叫做上弦月。到月亮转到地球背后时，太阳照到的部分和被地球看到的部分完全重合，此时地球看到的月亮是全亮的，此时的月相叫做望月。月球继续公转，同时被太阳照到和被地球看到的部分又逐渐减小，经过下弦月的月相重新回到朔月。值得说明的是，图2中的太阳、地球和白道并不位于同一平面内，所以一般来说，在朔月的时候，日月地三者并不共线，月亮不会挡住太阳照射到地球上的光（例外是日食）；在望月的时候，地球也不会挡住太阳照射到月球上的光（例外是月食）。因此日食一般发生在农历月初，而月食一般发生在农历月中月圆之夜。图2 月相变化刚才我们分析了月亮上的光照情况，下面再来分析地球上的情况。当月亮位于图2(1)所示的位置时，地球上的夜晚区域如绿色弧线所示，而能看到月亮的区域如红色弧线所示。此时，月亮上明亮且能被地球看到的区域是射线 ma ， mb 之间的区域；而地球位于夜晚并且能看到月亮的区域是射线 ec ， ed 之间的区域。图中的射线 ec 和 ed 在地球上是两条经线。我们想象月球不动，而地球自西向东自转（因为月球公转的周期远大于地球自转），对于经线 ec 上的人，他们即将进入夜晚区域，夜晚刚刚开始；对于经线 ed 上的人，他们处于上半夜，并且即将进入看不到月亮的区域，月亮即将落山。可以看出在这一天，月亮上午升起，上半夜落山。事实上，在月相为朔月时，月亮早晨和太阳一起升起，晚上和太阳一起落下。从朔月到望月之间，月出和月落时间逐日推迟，直到望月时变成晚上升起，早上落下。望月之后，月出和月落时间继续逐日推迟，到了下一个朔月时又变成早晨升起、晚上落下。最后再观察图2（1），经线 ed 上月亮即将落山，而此时月亮位于西面的天空。关于东西方向的判断可以参考地球自转方向，因为地球自西向东的自转从北极上空看是逆时针，所以在图2（1）中顺时针方向表示西，逆时针方向表示东。因此月亮是从西边落下的。观察图2（2）可以看出，月亮总是从东方升起从西方落下。因此，关于月出和月落有两点结论：1、月亮总是从东边升起、西边落下。2、月亮升起和落下的时间逐日推迟，朔月时月亮与太阳同升同落，望月时日落而月升，日升而月落。回归月与朔望月月亮绕地球公转，周期为27.3天。这可能让人感到惊讶，难道不是29或30天吗？每个农历初一，月亮都看不见；每个农历十五，月亮都变成大圆盘。农历的一个月份是29天或30天，为什么和月亮绕地球公转的周期不一致呢？原来，月亮绕地球公转的周期叫做回归月，为27.3天；月相变化的周期叫做朔望月，为29.5天。农历中的月份就是一个朔望月的长度。回归月和朔望月长度不一致的原因是地球在绕太阳公转。如图3所示，地球沿着黄色虚线绕太阳自西向东公转，月球沿着黑色虚线绕地球自西向东公转。在某个时刻，地球位于 E_1 点，月球位于 A 点，此时月亮位于太阳和地球的中间，月相为朔月。月亮绕地球公转一周到达 A’ 点，此时地球绕太阳公转约30°到了 E_2 ，可以看出，这时候公转了整整一周的月亮并不位于地球和太阳的中间，因此月相不是朔月。只有当月亮继续公转约30°到达 B 点时，它才能重新位于地球和太阳的中间，从而再次形成朔月。月球由 A 公转到 A' 是一个回归月，从 A 公转到 B 是一个朔望月。一个回归月期间，月亮绕地球公转360°；一个朔望月期间，月亮绕地球公转约390°。粗略计算一下， 27.3\div360\times390\approx29.6 ，这大概就是回归月和朔望月的长度关系。图3 回归月与朔望月最后，有一个有趣的现象，就是月球的自转周期也是27.3天，和一个回归月的长度相同，也就是说月亮的自转周期和公转周期是一致的，月亮永远都是以相同的半边面对地球。这种现象在生活中也很常见，比如扔链球的时候，链球的自转周期就和公转周期相同，它总是以相同的半边面对运动员。图4 链球（图片来自网络，侵删）

见图一如图所示，地球周围的虚线圆环表示月球绕地球转动的轨道，试画出形成日食时月球在轨道上的大致位置．（用小圆圈表示）...
见图一
如图所示，地球周围的虚线圆环表示月球绕地球转动的轨道，试画出形成日食时月球在轨道上的大致位置．（用小圆圈表示）
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