Existe algum ponto na Terra em que a lua fique abaixo do horizonte por um longo período de tempo?

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Quando eu estava dando uma aula sobre por que a Terra tem estações hoje, mencionei como os pólos da Terra experimentam meses de luz do dia e escuridão. Então, um dos meus alunos perguntou se a lua também desaparecia.

Usando um orrery e uma corda, observamos a órbita da lua ao redor da terra e tentamos encontrar um lugar onde a lua estivesse abaixo do horizonte por uma órbita inteira. Em nossas tentativas, não conseguimos encontrar esse lugar, apesar de alguns estudantes especularem que, se você estivesse no lugar certo na hora certa, a lua poderia fazer uma órbita completa enquanto parcialmente obscurecida pelo horizonte.

Existe um lugar na terra onde a lua não pode ser vista por longos períodos de tempo, como o sol nas latitudes do norte? Ou o fato de orbitar em torno da Terra torna isso impossível?

Kupyn
fonte
Você pode encontrar um calendário de nascer da lua / lua para o Polo Sul aqui: timeanddate.com/moon/antarctica/south-pole . Você pode ver que a lua nunca fica baixa por mais de algumas semanas.
David H
Eu diria que quanto mais tempo você puder evitar, é exatamente metade do período sideral das luas, e isso é cerca de 13,5 dias.
harogaston
Em uma caverna :-) Sei que isso não responde à "intenção" da pergunta, então deixei como comentário.
31416 Jonathan

Respostas:

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Depende da interpretação da sua pergunta ... Os melhores lugares para não observar a lua são os polos norte e sul. No pólo norte, você só poderá ver objetos acima do equador celeste. À medida que a lua orbita a Terra em um mês, sua órbita é inclinada do equador celeste. Essa inclinação é quase a mesma que a da eclíptica (caminho do Sol) com o equador celeste. A eclíptica cruza o equador em dois pontos opostos na esfera celeste. Isso significa que, por cerca de metade de sua órbita, o Sol e, como a órbita da lua está próxima à eclíptica, também a Lua estará acima da eclíptica e, portanto, visível do pólo norte.

Dito isto, a Lua não segue a eclíptica exatamente porque a órbita da lua é inclinada da eclíptica em cerca de 5 °. A inclinação da eclíptica é de 23 °; portanto, em circunstâncias muito especiais, a altitude máxima da Lua acima do horizonte no pólo norte será de 18 ° durante um mês. A duração que a Lua estará acima do horizonte no pólo norte serácerca de 10 dias (um palpite) cerca de 13,6 dias (editar: veja os comentários abaixo).

Portanto, se interpretarmos sua pergunta como: Existe um lugar onde a Lua ficará abaixo do horizonte por um longo período de tempo (> 1 mês), a resposta será NÃO.

Mas se isso acontecer perto de junho, o Sol também estará acima do horizonte no pólo norte (por seis meses) e, como a Lua estará próxima ao Sol (como segue mais ou menos a eclíptica), será muito difícil ver a lua durante esse tempo. Portanto, se você perguntar especificamente se a Lua não ficará visível por um longo período de tempo, a resposta será SIM.

E, claro, também existem lugares com cobertura perpétua de nuvens ;-)

Dieudonné
fonte
1
Ótima resposta, mas gostaria de acrescentar que o palpite que você fez de 10 dias está incorreto. A órbita da lua sempre cruza o equador celeste em dois pontos diametralmente opostos (já que ambos são grandes círculos) e, como visto da Terra, o período entre esses dois pontos será sempre em torno de 13 a 14 dias (aproximadamente metade dos ~ 27,2 dias) que é seu período dracônico, "aproximadamente" por causa da excentricidade da órbita da lua e seus efeitos de tamanho nos tempos de subida e de ajuste etc.).
Takku
@Takku Sim, você está certo! Eu não acho que isso tenha acontecido. Editei a resposta de acordo.
Dieudonné 16/07
Isso pressupõe que a lua é um ponto (não um disco) e não há refração. Se você levar em conta os dois, a resposta pode, por coincidência, estar mais próxima de 10 dias.
barrycarter
5

A 87 graus de latitude sul no meridiano de referência (0 graus de longitude leste), a lua era 0121 UTC em 22 de novembro de 2012 e não subiu novamente até 2356 em 6 de dezembro de 2012, durante um período total sem lua de 14 dias, 22 horas e 35 minutos. Veja as advertências abaixo.

Você pode "verificar" esse cálculo visitando http://aa.usno.navy.mil/data/docs/RS_OneYear.php e inserindo estes parâmetros:

insira a descrição da imagem aqui

para obter este resultado:


Sun or Moon Rise/Set Table for One Year
             o  ,    o  ,                                                                              Astronomical Applications Dept.
Location:  000 00, S87 00                         Rise and Set for the Moon for 2012                   U. S. Naval Observatory        
                                                                                                       Washington, DC  20392-5420     
                                                            Universal Time                                                            


       Jan.       Feb.       Mar.       Apr.       May        June       July       Aug.       Sept.      Oct.       Nov.       Dec.  
Day Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set  Rise  Set
     h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m   h m  h m
01  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1821       **** ****  **** ****  **** ****       0649  ---- ----  ---- ----  ---- ----
02  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1255 0021  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
03  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
04  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1718       **** ****  **** ****  **** ****  1900 1121  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
05  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1030 0834  **** ****  **** ****  **** ****       0634  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
06  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  2356     
07  ---- ----  ---- ----  2222       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****
08  ---- ----  ---- ----  1634 0339  **** ****  **** ****  **** ****       1038  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****
09  ---- ----  2057       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  0200 0451  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0427 1338  **** ****
09                                                                                                                2341                
10  ---- ----  1425 1149  **** ****  **** ****  **** ****  2154 1518  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
11  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****       1029  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
12  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****
13  2049       **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0357       **** ****  **** ****
14  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****       1502  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****
15  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  0304 1024  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0824 1654  **** ****  **** ****  **** ****
16  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0325       **** ****  **** ****  **** ****
17  **** ****  **** ****  **** ****       1533  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****
18  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****
19  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0754       **** ****  **** ****  **** ****  1143 0118
19                                                                                                                                2046
20  **** ****  **** ****       2102  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----
21  **** ****  **** ****  0252 1604  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----
22  **** ****       2040  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1324 1819  **** ****  **** ****  **** ****       0121  ---- ----
23  **** ****  0810 1556  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0758       **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----
24  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----
25  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1253 2338  **** ****  **** ****  **** ****  1214 0649  ---- ----  ---- ----
26       2026  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  0757       **** ****  **** ****  **** ****       0154  ---- ----  ---- ----
27  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----
28  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  1659 0645  ---- ----  ---- ----  ---- ----
29  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----  1303       **** ****  **** ****  **** ****       0213  ---- ----  ---- ----  ---- ----
30  ---- ----             ---- ----  ---- ----  **** ****  **** ****  **** ****  **** ****  ---- ----  ---- ----  ---- ----  ---- ----
31  ---- ----             ---- ----             **** ****             **** ****  **** ****             ---- ----             ---- ----

(**** object continuously above horizon)                                                      (---- object continuously below horizon)

NOTE: BLANK SPACES IN THE TABLE INDICATE THAT A RISING OR A SETTING DID NOT OCCUR DURING THAT 24 HR INTERVAL.

Observe que de 22 de novembro a 06 de dezembro (não incluso) a subida e o set são "----", indicando "objeto continuamente abaixo do horizonte".

Advertências / notas:

  • Como na tabela acima, assumo 34 minutos de refração no horizonte. Isso é razoável para a maioria dos locais, mas pode não ser razoável a 87 graus de latitude sul. Se a refração foi maior durante o período calculado sem lua acima, a lua pode ter aumentado brevemente.

  • Este é o período mais longo sem lua que eu poderia multar entre 2 de janeiro de 2000 e 12 de março de 2016, os prazos do programa que estou usando. Pode haver períodos sem lua mais longos fora desse intervalo.

  • O processo que usei não é garantido para encontrar o maior período sem lua, mesmo dentro do intervalo acima. Em outras palavras, pode haver um período sem lua mais longo que eu perdi.

  • É um tanto surpreendente que o período mais longo sem lua ocorra tão longe dos pólos (ou seja, a 3 graus do pólo sul). Isso se deve em parte à refração e ao fato de a lua ter um diâmetro angular e não ser apenas um ponto geométrico. Além disso, a elevação da lua pode ser 3 graus mais baixa a 87 graus do que no pólo, permitindo que a lua permaneça abaixo do horizonte apenas um pouco mais.

  • O período sem lua mais longo no polo sul (com ressalvas acima) foi de 1 de junho de 2013 às 1104 a 16 de junho de 2013 às 0719, cerca de duas horas e quinze minutos a menos do que o período mais curto sem lua que eu encontrei.

  • O maior período sem lua no Pólo Norte foi de 18 de dezembro de 2008 às 2311 e 2 de janeiro de 2009 às 1155, cerca de meia hora a menos que o horário do pólo sul.

  • O programa que escrevi para me ajudar a encontrar isso:

https://github.com/barrycarter/bcapps/blob/master/ASTRO/bc-solve-astro-5894.c

barrycarter
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2

Se você for suficientemente longe para o norte ou sul, alcançará uma latitude onde a lua pode ficar abaixo do horizonte por vários dias, exatamente como o 'sol da meia-noite'. Também pode estar acima do horizonte por vários dias pelo mesmo motivo.

Nos pólos norte ou sul, a lua pode estar continuamente acima ou abaixo do horizonte por quase duas semanas por vez.

JayT
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