Циклы, протекающие в пространстве и во времени

Пятый цикл показывает, что со временем орбитальное движение Земли, аналогично осевому движению, усложняется и характеризуется двумя составляющими: периодическими изменениями формы земной орбиты, сходными по своему физическому смыслу с длиннопериодными колебаниями в горизонтальной плоскости – орбита то вытягивается вдоль большой оси, то сжимается, и круговращениями плоскости земной орбиты вокруг Солнца. Причина сложного орбитального движения Земли та же самая, что и причина сложного осевого движения Земли, и кроется она в лунно-солнечном притяжении.

Как уже говорилось, первая составляющая сложного орбитального движения Земли была открыта довольно давно. Еще Кеплер в свое время обратил внимание на то, что в движениях Юпитера и Сатурна наблюдаются неправильности, которые не поддаются объяснению. Позже многие исследователи доказали, что орбита Юпитера со временем уменьшается, а орбита Сатурна – увеличивается.

Рис. 11. Пятый круг времени для счисления продолжительности одного полного оборота плоскости земной орбиты вокруг Солнца.

С открытием закона всемирного тяготения Ньютона удалось выяснить причину неправильностей, обнаруженных в движениях планет. Сегодня мы точно знаем, что отклонения от движения вызваны взаимным притяжением планет.

Систематические наблюдения искусственных спутников Земли выявили очень интересные особенности в их движении. От приданной начальной скорости орбита спутника обычно эллиптическая. Но со временем, в результате возмущающих сил – силы земного притяжения, силы торможения, возникающей вследствие сопротивления разряженной среды, сквозь которую пролетает спутник, силы давления солнечного излучения (солнечного ветра) и т. д. – форма орбиты спутника меняется: эллиптическая приближается к круговой. Кроме этого, плоскость спутниковой орбиты медленно, но вполне регулярно поворачивается вокруг оси вращения Земли.

Но самым ярким и доступным примером во все времена при изучении движения небесных тел является естественный спутник Земли – Луна. Под влиянием Солнца и Земли движение Луны имеет ряд осложнений. Осложнения наблюдаются как в осевом движении Луны, так и в орбитальном.

Астрономы установили, что под взаимным влиянием Солнца и Земли ось вращения Луны отклонилась от вертикальной оси – перпендикуляра, восстановленного к плоскости лунной орбиты, и покачивается из стороны в сторону. Так, если ось Луны не перпендикулярна к плоскости лунной орбиты, то в силу вступает закон механики, согласно которому ось Луны совершает сложное осевое движение, которое подразделяется на небольшие колебания (нутацию) и кругообразные перемещения (прецессию). Однако об этом очевидном факте информации нет.

Наблюдаются осложнения и в орбитальном движении Луны. Астрономы обратили внимание на то, что форма лунной орбиты не остается все время постоянной и неизменной. В одни периоды лунный эллипс максимально вытянут, в другие же периоды вытянутость эллипса сокращается, и он приближается к окружности. Например, в настоящее время лунная орбита имеет довольно вытянутую форму. Ее эксцентриситет равен 0,055. Кроме этого, существует еще одна важная особенность лунной орбиты: она вращается в пространстве. Один полный оборот лунная орбита совершает за 18,6 лет.

В связи с вышеперечисленными факторами наблюдать движение Луны чрезвычайно сложно. Дело осложняется еще тем, что лунная орбита не совпадает ни с земной орбитой, ни с небесным экватором, который проходит параллельно земному экватору и относительно которого ведутся многие астрономические наблюдения.

Поскольку лунная орбита не совпадает с небесным экватором, а пересекает его в двух небесных точках или узлах, то в течение 18,6 лет она по-разному к нему располагается. Например, в одном полупериоде цикла (9,3 лет) плоскость лунной орбиты располагается гораздо ближе к плоскости небесного экватора, в другом же полупериоде – значительно дальше от нее, то есть меняется угол между этими двумя плоскостями.

Когда плоскость лунной орбиты максимально наклонена к плоскости небесного экватора, то ежемесячные колебания склонения Луны в отдельные периоды достигают наибольшего значения: от примерно 29° севернее небесного экватора и до примерно 29° южнее его. В это время движение Луны наиболее эффектно: она ежемесячно поднимается на небе на самую большую высоту. Когда Луна оказывается в крайнем положении, то есть достигает максимальной высоты над Землей, ее называют высокой.

В следующем полупериоде цикла (9,3 лет) плоскость лунной орбиты совершает полуоборот и занимает такое положение, при котором ее наклон к плоскости небесного экватора значительно уменьшается, то есть она располагается гораздо ближе к нему. Во втором полупериоде цикла ежемесячные колебания склонения Луны становятся намного меньше – от примерно 19° севернее небесного экватора и до примерно 19° южнее его. В это время Луну называют низкой. С точки зрения земного наблюдателя, движения низкой Луны менее эффектны, чем движения высокой.