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月球軌道的特性

軌道參數(shù)的定義。

近點(diǎn)月和遠(yuǎn)點(diǎn)月的大小比較。

月球的質(zhì)量中心和地球的質(zhì)量中心長期的平均距離大約是385,000 公里，相當(dāng)于地球半徑的60倍，或是地球直徑的30倍。兩者共同的質(zhì)心大約離地球中心4,670公里，也就是在地表下約1,700 公里。與太陽系內(nèi)其他行星的天然衛(wèi)星比較，地月大小的比例（4：1）是相對的大，而地月質(zhì)量的比例是較小的（81：1），因此有些人認(rèn)為地月系統(tǒng)應(yīng)該是雙行星。但是，雙行星有個(gè)不成文的定義，即雙行星的質(zhì)心應(yīng)該在兩個(gè)行星的外部，而不應(yīng)該在兩者的任何一顆之中，所以地月系統(tǒng)還是一個(gè)普通的行星與衛(wèi)星的系統(tǒng)。

月球軌道的平均離心率是0.0549。非圓形的軌道導(dǎo)致從地球上觀察月時(shí)，視直徑的大小和角速度上都有著明顯的改變。對一位虛構(gòu)的在質(zhì)心上的觀測者而言，月球每天的平均角位移量是向東13. 176358°，軌道的指向在空間中并沒有被固定住，而是隨著時(shí)間不斷的進(jìn)動(dòng)，其中一種是拱點(diǎn)線的進(jìn)動(dòng)：橢圓形的月球軌道慢慢的反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，完整的旋轉(zhuǎn)一圈是8.850年（3,233天）。另一種運(yùn)動(dòng)是軌道平面本身的軸垂直于黃道的順時(shí)針進(jìn)動(dòng)。月球軌道與黃道的交點(diǎn)對時(shí)間的進(jìn)動(dòng)，完整的環(huán)繞一圈是18.6年（6,793天）。

月球軌道對黃道平面的傾角是5.145°。月球的自轉(zhuǎn)軸并沒有垂直于公轉(zhuǎn)的軌道平面，所以月球赤道相對于軌道平面的傾角常數(shù)是6.688°?；蛟S曾有人試圖由月球軌道平面的進(jìn)動(dòng)，去解釋月球赤道和黃道之間的傾角應(yīng)該始終在這兩個(gè)數(shù)值的合（11.833°）和差（1.543°）之間變化者。不過，在1721年賈可·卡西尼已經(jīng)解決了這個(gè)問題，因?yàn)樵虑蜻M(jìn)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)與軌道平面有相同的速率，但是相位相差180°（參見卡西尼定律）。因此，雖然月球的自轉(zhuǎn)軸相對于恒星并沒有固定，但是月球的赤道平面和黃道始終保持著在1.543°。

月球的月

有許多種不同的方法可以定義月球完成一個(gè)軌道周期。恒星月是相對于遙遠(yuǎn)的恒星，大約是27.32天。在對照上，朔望月是月球回到原來月相的時(shí)間，大約是29.53天。朔望月比恒星月長，是因?yàn)榈卦孪到y(tǒng)在有限的距離內(nèi)繞者太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，在經(jīng)歷一個(gè)恒星月的時(shí)間之后，還要更多的時(shí)間才能回到原來的幾何對應(yīng)位置。其他的定義還有從近地點(diǎn)至近地點(diǎn)（近點(diǎn)月）、從昇交點(diǎn)再回到昇交點(diǎn)（交點(diǎn)月）和在黃道座標(biāo)上再回到相同黃經(jīng)（分至月）。由于緩慢的進(jìn)動(dòng)造成的影響，后面這三個(gè)月的長度都和恒星月有些微的差距，而歷年的月長度大約是30.4天（1/12年）。

月球軌道的潮汐演變

月球施加于地球的萬有引力是造成洋發(fā)生潮汐的起因。如果地球的海洋擁有全球一致的深度，月球?qū)?huì)使固體的地球（只有極小的改變量）和海洋都變型成為橢球型，最高點(diǎn)就直接出現(xiàn)在朝向月球和背對月球的一點(diǎn)。但是因?yàn)榈厍蛴兄灰?guī)則的海岸線和多變化的海洋深度，就只能想像這種理想狀態(tài)了。一般來說，潮流的漲落周期與月球環(huán)繞地球的軌道周期同步，但會(huì)隨著月相變化。雖然很罕見，但在地球上有些地區(qū)每天只有一次的潮汐漲落。

由于地球的自轉(zhuǎn)，潮汐的突起會(huì)略為超前地月系統(tǒng)的軸線一些，這是海水在海底的移動(dòng)和在海灣的出?？谶M(jìn)出造成摩擦和能量散逸的直接結(jié)果。每個(gè)凸出部分都會(huì)對月球施加少量的引力，因?yàn)榈厍驇?dòng)這凸出物向前運(yùn)動(dòng)，與月球最接近的凸起部分會(huì)沿著月球軌道輕微的拉扯月球向前；背向月球那一側(cè)的凸起物則產(chǎn)生相反的效應(yīng)。但是較靠近月球的凸起物因?yàn)榫嚯x較近，對月球的影響也較大，因此結(jié)果是地球的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量逐漸的轉(zhuǎn)移到月球軌道的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。這使得月球的軌道慢慢的逐漸遠(yuǎn)離地球，每年移動(dòng)的量大約是3.8公分。為了維持角動(dòng)量守恒，地球的轉(zhuǎn)速正逐漸減慢，使得地球的一天每年延長約17微秒（這個(gè)數(shù)字會(huì)使地球日每60,000年增加一秒鐘，每400萬年增加一分鐘，十億年增加4小時(shí)。往回推算，當(dāng)6,500萬年前恐龍?jiān)诘厍蛏铣鰶]時(shí)，一天的長度是23小時(shí)。）。參考潮汐加速有更詳細(xì)的說明和參考資料。

所以月球正逐漸遠(yuǎn)離地球，并進(jìn)入較高的軌道中，而依據(jù)計(jì)算（根據(jù)NASA和噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL) ）認(rèn)為這個(gè)過程將再持續(xù)大約20億年。屆時(shí)，地球和月球的軌道將成為"自轉(zhuǎn)–軌道共振"，月球大約每47天繞地球公轉(zhuǎn)一圈（目前是27.32天），并且地球和月球的自轉(zhuǎn)也是相同的這個(gè)周期，即兩者始終以相同的一面互相環(huán)繞者。除此之外，很難說地月系統(tǒng)還會(huì)發(fā)生什么樣的改變

天秤動(dòng)

月球相位變化的動(dòng)畫。視覺上的擺動(dòng)就是所謂的天秤動(dòng)。

月球是同步自轉(zhuǎn)，意味著它永遠(yuǎn)以同一面朝向地球轉(zhuǎn)動(dòng)著，但因?yàn)樵虑蜍壍赖碾x心率(事實(shí)上這也只是一種平均的現(xiàn)象)，使環(huán)繞地球的軌道角速度會(huì)變化，因而不能與不變的自轉(zhuǎn)速度相等的結(jié)果。當(dāng)月球在近地點(diǎn)時(shí)，它的自轉(zhuǎn)速相對于軌道速度是最慢的，這使得我們可以看見偏東（右邊）達(dá)到8度的經(jīng)度的背面區(qū)域。反過來，當(dāng)月球在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，它的自轉(zhuǎn)相對于軌道速度是最快的，因此可以看見背面偏西8度的經(jīng)度。這就是經(jīng)度天秤動(dòng)。

因?yàn)樵虑蜍壍缹Φ厍蜻\(yùn)行的黃道傾斜5.1°，所以軌道的自轉(zhuǎn)軸再環(huán)繞地球一周時(shí)會(huì)朝向與遠(yuǎn)離地球，這種變化稱為緯度天秤動(dòng)，可以在緯度上跨越極區(qū)，在兩極各看見背面7°的區(qū)域。最后，因?yàn)樵虑蚺c地球的距離只有60倍的地球半徑，造成周日天秤動(dòng)可以在經(jīng)度上再多看一度的區(qū)域。同樣的理由，由兩極的視差也可以多看緯度的一度。

月球停變期

當(dāng)月球軌道的升交點(diǎn)，剛好在北半球的春分點(diǎn)時(shí)，月球在天空中的赤緯會(huì)達(dá)到最大值的23°29′ + 5°9′或 28°36′，這被稱為最大停變期。9年半以后，當(dāng)月球的降交點(diǎn)來到相同的位置時(shí)，角度將僅有23°28′ ? 5°8′或18°19′，月球的赤緯是最低的，這稱為最小停變期。

月球和地球環(huán)繞太陽的路徑

地球和月球一起繞著太陽的軌道永遠(yuǎn)是凹向太陽（在圖的左下邊）。

在說明太陽系時(shí)，總是將地球描述成在軌道上環(huán)繞太陽的一個(gè)點(diǎn)，月球則是在軌道上環(huán)繞地球的一個(gè)點(diǎn)。這可能會(huì)給人月球是繞著地球運(yùn)轉(zhuǎn)的概念，但從太陽的位置觀察時(shí)，則是月球有時(shí)會(huì)落后或超前地球，因?yàn)橄鄬τ诘厍蛎棵?公里的軌道速度，與地球在軌道上繞著太陽每秒30公里的速度，是不容易察覺的。

不同于太陽系其他的衛(wèi)星，完整的月球軌道與地球的非常相似，它的凹面也永遠(yuǎn)朝向太陽，并且沒有凸起或環(huán)圈 不過，還是不能說月球是繞著太陽轉(zhuǎn)而不是繞著地球，因?yàn)榧词箤⑻柕囊?關(guān)掉"，月球還是會(huì)以和現(xiàn)在相同的恒星月繞著地球。如果地月系統(tǒng)是在離太陽更遠(yuǎn)的位置上，在該處的軌道速度低于1公里／秒，則在以太陽為中心的非轉(zhuǎn)動(dòng)座標(biāo)系統(tǒng)中，月球的運(yùn)動(dòng)的確會(huì)出現(xiàn)退后的現(xiàn)象。

相關(guān)條目

Ernest William Brown （ 英語 ： Ernest William Brown ）

月相

月球停變期

軌道根數(shù)

進(jìn)動(dòng)

軌道列表

轉(zhuǎn)軸傾角

米蘭科維奇循環(huán)

Astrological age

大年

軌道離心率

晝夜平分點(diǎn)

近地點(diǎn)

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