Czy Słońce i Księżyc naprawdę wschodzą na wschodzie?

Astronomia jest najbardziej starożytną znaną dyscypliną naukową. Tak długa znajomość sprawia jednak, że czasem mamy wrażenie, iż zjawiska niebieskie są banalne. Czy jest coś prostszego niż wiedza, że Słońce wschodzi na wschodzie i zachodzi na zachodzie? Przecież to dzieje się każdego dnia naszego życia, prawda?

Nie bardzo!

Kiedy Słońce nie wschodzi na wschodzie i nie zachodzi na zachodzie?

Słońce wschodzi dokładnie na wschodzie i zachodzi dokładnie na zachodzie tylko w dwa dni każdego roku.

Wschody i zachody Słońca zdarzają się, ponieważ Ziemia się obraca, przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, jeśli spojrzymy w dół na biegun północny. Słońce wschodzi i zachodzi dokładnie na wschód i zachód tylko wtedy, gdy kolista ścieżka naszego obrotu na powierzchni Ziemi dzieli się na dwie równe części, połowę w świetle, a połowę w ciemności. Ponieważ oś obrotu naszej planety jest nachylona o 23,5° w stosunku do płaszczyzny orbity, takie wyrównanie następuje tylko podczas równonocy wiosennej i jesiennej.

Podczas równonocy płaszczyzna oddzielająca dzienną i nocną stronę Ziemi zawiera zarówno biegun północny, jak i południowy. W dni inne niż równonoc, płaszczyzna ta jest odwrócona, a nasza kolista ścieżka obrotu przechodzi nierównomiernie przez jasną i ciemną stronę Ziemi. Dlatego długość nocy i dnia zmienia się, podobnie jak pozycja Słońca na horyzoncie.

Co z Księżycem?

Widzieliśmy, że zmiany w pozycjach wschodów i zachodów Słońca występują, ponieważ oś obrotu naszej planety jest nachylona względem płaszczyzny orbity Ziemi i ponieważ to nachylenie zmienia się względem Słońca, gdy Ziemia porusza się po swojej orbicie. Możemy użyć tego samego rozumowania do wyjaśnienia podobnego zjawiska w przypadku Księżyca.

Orbita Księżyca wokół Ziemi tworzy kąt około 5° w stosunku do płaszczyzny orbitalnej Ziemi. Zatem oś obrotu Ziemi jest nachylona o około 28,5° w stosunku do płaszczyzny orbity Księżyca. Tak więc wschód Księżyca również przesunie się na północ lub południe od wschodu, gdy Księżyc zakończy swoją orbitę.

W tym przypadku jednak zmiany zachodzą w okresie mniej więcej miesiąca, a nie roku. Ziemia musi wykonać pełną orbitę, aby Słońce przeszło przez swoje ekstrema, wznosząc się najdalej na północ od wschodu podczas przesilenia letniego i najdalej na południe od wschodu podczas przesilenia zimowego. To samo dotyczy Księżyca, który również musi wykonać pełną orbitę wokół Ziemi, aby przejść przez skrajne położenia wschodu i zachodu.

Dlaczego Księżyc wschodzi później każdego dnia?

Ponieważ zarówno Ziemia, jak i Księżyc poruszają się po swoich orbitach, wschód księżyca następuje później każdego dnia. Tak jak Ziemia obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, gdy patrzymy z bieguna północnego, tak samo Księżyc krąży wokół Ziemi w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Dlatego za każdym razem, gdy obracamy się o 360° względem gwiazd, kończąc dzień gwiazdowy (23 godziny i 56 minut), Księżyc przesuwa się nieco po swojej orbicie wokół Ziemi. Księżyc okrąża Ziemię co 27,32 dnia względem gwiazd, wyznaczając miesiąc gwiazdowy, więc ilość, o jaką się porusza w ciągu jednego dnia gwiazdowego wynosi (360/27,32) stopni, czyli około 13°. Ziemia obraca się o 360° w każdym dniu gwiazdowym, więc potrzeba około 13*(23,9/360) godzin, aby pokonać pozostałe 13°: 52 minuty. Każdy wschód Księżyca nastąpi około 52 minuty później niż poprzedni.

Ponieważ faza Księżyca zależy również od jego pozycji względem Ziemi i Słońca, faza będzie się zmieniać wraz z czasem wschodu i zachodu Księżyca. Przeczytaj więcej o tym jak i dlaczego fazy Księżyca tutaj.

Znajdź czasy wschodu/zachodu Słońca i wschodu/ zachodu Księżyca korzystając z naszego darmowego Almanachu Astronomicznego.