№ 7.1 / 9.1 / 10.1Задача 7.1 / 9.1 / 10.1
- 7.1. Проще всего рассмотреть ситуацию, когда астероид (Луна) «висит» на юге (то есть, в плоскости меридиана). Тогда, если этот объект не находится в тени Земли (это особый вопрос – затмения), ровно в полночь по местному времени будет наблюдаться «полнолуние», в 6 часов утра – третья четверть (астероид или Луна освещается только с восточной стороны), в полдень – новолуние, в 18 часов – первая четверть (объект освещается только с западной стороны). Соответственно, глядя на фазы астероида, можно приблизительно определять время – примерно таким же образом, как мы сейчас определяем, сколько дней прошло после полнолуния или новолуния.
Решение
Для ситуации, когда астероид (Луна) «висит» не в плоскости меридиана, нужно будет вводить поправки. «Полнолуние» будет наблюдаться не ровно в полночь по местному времени, а раньше или позже – примерно на столько, на сколько отличаются друг от друга местные времена на меридиане наблюдателя и меридиане геостационарного объекта: раньше, если объект «висит» восточнее, позже, если западнее меридиана наблюдателя. («Примерно» – с точностью до разницы направлений на геостационарный объект из точки наблюдателя и центра Земли.)
Кроме того, в периоды, близкие к равноденствиям, в середине ночи будут регулярно происходить лунные (астероидные) затмения. По ним люди будут определять полночь! (Опять-таки для меридиана, над которым «висит» геостационарное тело. Для других местностей – поправки, аналогичные описанным выше.) Легко оценить, что максимальная продолжительность затмения маленького астероида τ это RЗ/V, где V – орбитальная скорость движения Луны (астероида), равная 2π(h + RЗ)/T, T – сутки, период обращения. τ = T·RЗ/2π(h + RЗ) ≈ 35 минут. Для бытовых целей такая точность определения полночи вполне приемлема. Для Луны продолжительность полной фазы можно вычислить как (RЗ - RЛ)/V, получим порядка 25 минут, при этом периоды полутени до и после полной фазы будут длиться около RЛ/V, то есть примерно по 9 минут.
Приведённые вычисления соответствуют центральному затмению, которое будет происходить в дни весеннего и осеннего равноденствий. В другие дни продолжительность полной фазы будет меньше, а вот периоды полутени до и после полной фазы станут продолжительнее. Естественно, что в какие-то дни будут наблюдаться затмения без полной фазы, только с частной.