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月球运动对海洋潮汐与水位控制的影响

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:图2.5白赤交角的两个极值情况示意2.2.3.2主要周期1.太阴日月球连续两次上中天的平均时间间隔,称为一太阴日。朔望月长于回归月与近点月,这与其同时涉及月球和地球的运动相关。考察图2.6,当月球从朔开始经历月相变化周期的过程中,地球相对太阳运动,月球在图2.6中朔的位置基础上需继续顺时针运动才能回到朔,朔望月的长度相对较长。

月球运动对海洋潮汐与水位控制的影响

2.2.3.1 基本概念

月球绕地球的运行轨道椭圆,地球位于其中的一个焦点上。当月球离地球最近时,在天球上的位置称为月球近地点,最远时称为月球远地点。月地最远距离、最近距离与平均距离相差约5.5%。月球近地点(远地点)的移动速度比太阳近地点(远地点)的移动速度要快得多,约8.85年自西向东移行一周。

月球绕地球公转的运行轨道面与天球相交的大圆,称为白道。白道面与黄道面的交角,称为白黄交角,在4°57′至5°19′之间变化,平均为5°09′。月球的视位置在白道上移动,当月球从黄道的南面向北穿过黄道时的交点叫升交点,而从北向南穿过黄道时的交点叫降交点。升(降)交点的位置是变化的,每18.61年向西退行一周。白道面与赤道面的交角,称为白赤交角。在升(降)交点西退过程中,白赤交角也在变化:当升交点与春分点重合时(图2.5(a)),白赤交角达到最大,等于黄赤交角加上黄白交角,即约23°27′+5°09′=28°36′;而当升交点与秋分点重合时(图2.5(b)),白赤交角达到最小,等于黄赤交角减去黄白交角,约23°27′-5°09′=18°18′。在每个18.61年中,白赤交角在18°18′与28°36′之间变化。

图2.5 白赤交角的两个极值情况示意

2.2.3.2 主要周期

1.太阴日

月球连续两次上中天的平均时间间隔,称为一太阴日(lunar day)。以地球为参考点,月球和太阳都是自西向东运行,与地球自转方向一致。对于地球上的一地点,若某时刻月球和太阳同时上中天,因月球速度快于太阳,在地球自转作用下太阳将先达到下一次上中天,再达到月球的上中天。所以太阴日将长于太阳日,平均长50分钟,也就是一太阴日为24.84平太阳时,是平太阳日的1.035倍。一太阴日又可均分为24个太阴时。

2.近点月

以月球近地点为参考点,月球连续两次经过近地点的平均时间间隔,称为一近点月,等于27.554550平太阳日。(www.xing528.com)

3.回归月

以春分点为参考点,月球连续两次经过春分点(天球上对应方向)的平均时间间隔,称为一回归月,等于27.321582平太阳日。

4.朔望月

朔望与上下弦是指月相(月球圆缺)变化的特征时刻。月相变化是太阳、地球与月球三个天体间相对位置变化的反映,如图2.6所示。

如图2.6所示,当朔望时,日、月、地成一直线,其中月球处于太阳与地球之间时为朔或新月,而地球处于太阳与月球之间时为望或满月。在天球黄道坐标系中,月球与太阳的黄经一致时为朔,而相差180°时为望。当上下弦时,月球与日地连线垂直,其中月球与太阳的黄经相差90°时为上弦,而相差270°时为下弦。

月相变化的周期,即月球从朔经历上弦、望、下弦再回到朔的平均时间长度,称为一朔望月,等于29.530588平太阳日。朔望月长于回归月与近点月,这与其同时涉及月球和地球的运动相关。考察图2.6,当月球从朔开始经历月相变化周期的过程中,地球相对太阳运动(基于图2.6是顺时针),月球在图2.6中朔的位置基础上需继续顺时针运动才能回到朔,朔望月的长度相对较长。

图2.6 月相变化示意

由前述可知,在天球黄道坐标系中,月相从朔开始的变化周期可描述为:月球相对太阳的黄经差从0°(朔)依次经90°(上弦)、180°(望)、270°(下弦)再回至360°(0°)的过程。因此,朔望月也是月球相对于太阳的运动周期。实际上,在天球上,月球相对于太阳的运动速度等于月球速度和太阳速度之差,故朔望月、回归月与回归年之间具有如下关系:

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