月球至点
月球至点（英语：lunar standstill 或 lunistice）是指月球在一个月内（特别是约27.32158天的回归月）到达其最北端或最南端。由于月球进动，月球至点的赤纬（一种天体座标，量测为与天球赤道的角度，类似于地理纬度）在18.134°（北或南）和28.725°（北或南）之间以18.6年的周期变化。这些极端值被称为最大月球至点（英语：major lunar standstills）和最小月球至点（英语：minor lunar standstills）。
最近的一次最小月球至点是在2015年10月，下一次将在2034年5月。最大月球至点是在2006年6月，下一次将在2025年4月。
目前，月球北至点落在金牛座、猎户座北部、双子座，有时也会在御夫座的最南端（当最大月球至点之际）。月球南至点在人马座或蛇夫座。由于岁差，月球在天空中最北端和最南端的位置会向西移动，大约13,000年后，月球北至点将出现在人马座和蛇夫座，月球南至点将出现在双子座的区域。
在最小月球至点期间，潮汐力在某些地方会略微增加，导致潮汐幅度增加和潮汐泛滥[1]
在最大月球至点时，月球的赤纬范围，以及因此在月出和月落时的方位角范围，达到了最大值。因此，从中纬度看，月球的高度在上中天（物体通过观察者的子午线）时，位于 地平线上方正南或正北（取决于观察者所在的半球）的最大可能值到最小可能值会在两周内发生变化。同样的，它在月出时的方位角从东北向东南变化，在月落时的方位角从西北向西南变化。
对于在青铜器时代建造巨石阵的英国和爱尔兰的社会来说，最大与最小月球至点的出现似乎具有特殊意义；它对一些新异教徒的宗教也有意义。还有证据表明，在其他古代文化的古代遗址中也可以找到月球至点的月昇或月落路线，例如新墨西哥州的查科峡谷，科罗拉多州的烟囱岩和俄亥俄州的霍普韦尔遗址。
在最大月球至点的那一年，日食发生在3月的升交点和9月的降交点，而月食在3月的降交点和在9月的升交点发生。在最小月球至点的那一年，日月食发生的情况就会逆转。
最大月球至点
[编辑]当月球的赤纬达到在北纬28.725°或南纬28.725°处的最大极限值时，就是最大月球至点。在靠近春分点的食季发生的日食和月食，其沙罗序列的编号是奇数，发生在秋分点食季的日食和月食，其编号是偶数。
最小月球至点
[编辑]当月球在赤纬的北纬或南纬18.134°改变南北向的运动时，就是最小月球至点。在靠近春分点的食季发生的日食和月食，其沙罗序列的编号是偶数，发生在秋分点食季的日食和月食，其编号是奇数。
名称的来源
[编辑]月球至点（lunar standstill）一词显然是由工程师亚历山大·汤姆在其1971年的著作《巨石月球天文台》（《Megalithic Lunar Observatories》）中首次使用[2]。术语“solstice”源自拉丁语“solstitium”：“sol”-（太阳）+--“stitium”（一种停止），描述了太阳在赤纬中类似的极端值。但显然的，太阳和月球都不会静止不动；暂时停止的只是赤纬的变化。回归线（“ tropic”）这个单词，就如同tropic of Capricorn，是来自古希腊语，意思是“转向”，指在至点时上升（或下降）运动如何转变为下降（或上升）运动[3]。
非正式解释
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当地球自转时，即地球绕其轴旋转时，夜空中的恒星似乎沿著圆形路径围绕著天极（这种视运动的每日回圈称为周日运动。）。所有的星星似乎都固定在观察者周围的天球上。这与在地球上使用经度和纬度来量测位置相同，天球上的恒星视位置以赤经（对应经度）和赤纬（对应纬度）来量测。如果从地球上北纬50°的纬度观察，任何赤纬+50°的恒星，无论在夜间可见还是在白天被遮挡，都会在上中天时，即每一恒星日（23小时56分4秒）经过天顶一次。
太阳和月球不同于恒星，没有固定的赤纬。由于地球自转的自转轴相对于垂直于其轨道平面（黄道）的线倾斜约23.5°，因此在每一个回归年，从地球上看见的太阳赤纬范围从夏至的+23.5°到冬至的-23.5°反复一次。因此，在北半球的6月，正午的太阳在天空中的高度最高，白天比12月更长。在南半球，情况正好相反。这种倾斜造成地球的季节变化。
月球的赤纬也会发生类似的变化，每27.212天的月球交点周期完成一次。因此，不到两星期，月球赤纬的范围从正值极限到负值极限，然后开始返回。所以，在不到一个月的时间里，月球在中天（天体接触观察者的子午线）时，高度可以从天空中的最高位置转移到地平线以上的最低位置，然后再返回。
因此，月球的赤纬周期性地变化，其周期约为四星期。但这种振荡的幅度在18.6年的周期内变化。
月球与其他行星周围大多数天然卫星的不同之处在于它的轨道平面仍然靠近黄道（地球围绕太阳的轨道平面），而不是地球的天球赤道平面。因为月球的轨道相对于地球绕太阳的黄道平面倾斜约5.14°，月球的轨道倾角在空间方向以18.6年的周期逐渐变化，交替地增加或减少对23.5°的地轴倾斜角度，使每个交点月的月球至点赤纬值各不相同，而有最大值和最小值。
因此，月球至点的赤纬大致从（23.5° − 5° =）18.5°到（23.5° + 5°=）28.5°不等。在最小月球至点时，月球将在交点月期间将其赤纬从+18.5°变为-18.5°，总范围为37°。然后在9.3年后，在最大月球至点时，月球将在交点月的期间将其赤纬从+28.5°变为-28.5°，其范围总计为57°。这个范围足以在短短两周内（半个轨道）将月球的高度从天空中的高处带到地平线以上的低点。
严格来说，月球至点是相对于地轴方向和月球轨道交点的自转轴（参见月球交点、进动、自转）的指向位置每18.6年在空间中完成一次转动的周期。在月球从最大（正）赤纬移动到最小（负）赤纬所需的两周内，至点位置不会持续存在，并且很可能与任何一个极端值不完全一致。
然而，由于18.6年的至点极值周期比月球的轨道周期（约27.3天）要长得多，因此至点的赤纬变化在相邻的轨道周期变化非常小。但由于地球的轴向进动，使得月球交点在太空中前进的周期略短于月球至点间隔，相对于月球交点进动的方向，在很长一段时间内改变了相对于地球的轴向倾斜。简而言之，月球至点周期性的变化是由两种倾角的组合产生的。
月球至点的视位置
[编辑]月出和月落的方位角（水平方向）根据月球27.212天的交点周期而变化，而每个交点期间的方位角变化又随著月球至点周期（18.613年）而变化。
对于地球上北纬55°或55°的纬度，下表显示了月球在天空中最窄和最宽的弧形路径的月出和月落方位角。方位角以真北的度数给出，并在地平线无障碍时应用。还给出了介于最大和最小月球至点之间一段时间的数值。
满月的弧线路径通常在隆冬（仲冬）最宽，在盛夏（仲夏）最窄。新月的弧线路径通常在盛夏最宽，在隆冬最窄。上弦月的弧线路径通常在仲春中期最宽，在中秋最窄。下弦月的弧线路径在中秋最宽，在仲春最窄。
满月在地平线上的方位角
（在北纬55°所见）最窄弧 最宽弧 时期 月出 月没 月出 月没 最小至点 124° 236° 56° 304° 中间 135° 225° 45° 315° 最大至点 148° 212° 32° 328°
满月在地平线上的方位角
（在南纬55°所见）最宽弧 最窄弧 时期 月出 月没 月出 月没 最小至点 124° 236° 56° 304° 中间 135° 225° 45° 315° 最大至点 148° 212° 32° 328°
对于位于中纬度（不太靠近赤道或极的观测者而言，在每24小时的周期内，当月球到达观测者的子午线时，月亮在天空中最高。在一个月内，这些中天高度会发生变化，从而产生最大值和最小值。下表显示了观察者在北纬55°或南纬55°，月球交点周期的不同时间的中天高度。最大和最小高度大约间隔两周。
中天高度
（在北纬或南纬55° 所见）时期 最大 最小 最小至点 53.5° 16.5° 中间 58.5° 11.5° 最大至点 63.5° 6.5°
下表显示了月球至点的一些情况。给出的时间是月球交点经过春分点的时间 - 月球的最大赤纬发生在这些时间的几个月内，具体取决于它的详细轨道[需要解释][4][5]。然而，在这个日期的前后一年内，月球至点的值都很相近[2]。
对地球的影响
[编辑]在最小月球至点期间，太阳与月球的潮汐力（引力）更加一致。这导致潮汐和潮汐泛滥的振幅在18.6年的间隔内增加[1]。
详细说明
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更详细的解释最好从太阳和月球在天球上的路径来考虑，如第一张图所示。 这显示了以地球为中心的抽象球体，地球的方向使其轴是垂直的。
根据定义，看到的太阳总是在黄道（太阳穿过天空的视路径）上，而地球以“e” = 23.5°的角度倾斜在该路径的平面上，并在365.25636天内完成一次绕太阳的轨道，但由于进动改变了地球的倾角方向，期值略长于一年。
月球绕地球的轨道（如图所示）相对于黄道以“i”= 5.14°的角度倾斜。月球在27.32166天内完成绕地球一周的运行。月球穿过黄道的两个点被称为其轨道交点，显示为“N1”和“N2”（分别为升交点和降交点），连接它们的线被称为“交点线”。由于月球轨道倾角的进动，这些交叉点，日食的交点和位置在18.59992年的时间内逐渐围绕黄道移动。
查看图表，请注意，当月球的交点线（N1和N2）旋转得比显示的多一点，并与地球的赤道对齐（从前到后，N1，地球和N2似乎是同一个点），月球的轨道将达到与地球赤道最陡峭的角度，并且在9.3年内（从前到后， N2，地球，N1似乎是同一个点）它将是最浅的：月球轨道的5.14°赤纬（倾斜）要么增加（最大至点）要么减去（最小止点）地球自转轴的倾角（23.439°）。
这对月球赤纬的影响如第二张图所示。在交点周期中，当月球绕地球公转时，它的赤纬从–m°摆动到+m°，其中m 是范围内的一个数值（(e – i) ≤ m ≤ (e + i)）。在最小至点（例如，在2015年），其赤纬在当月变化从 –(e – i) = –18.5° 至 +(e – i) = 18.5°。在最大至点（例如2005-2006年），每个月月球的赤纬变化从大约 –(e + i) = –28.5° 到 +(e + i) = 28.5°。
然而，另一个微妙之处使情况进一步复杂化。太阳对月球的引力将其拉向黄道平面，在6个月内引起约9弧分的轻微摆动。在2006年，其影响如第三张图所示，尽管18.6年的最大值发生在6月，但月球的最大赤纬不是在6月，而是在9月。
其它影响因素
[编辑]由于月球与地球相对较近，从地球表面观察到的赤纬与地心赤纬（以地球中心为座标原点的赤纬）相比，月球视差的差异高达0.95°。即地心赤纬可能与观测到的赤纬相差约0.95°。这个视差的量随纬度而变化，因此每个至点周期的观测最大值会根据观测位置而变化。
大气折射：来自月球的光在穿过地球大气层时的弯曲，改变了观测到的月球赤纬，在低海拔地区更是如此，因为那里的大气层更厚（更深）。
并非世界上所有地方都能在最大值期间观察到最大值。月球可能在特定观测点的地平线以下，而当它升起时，其赤纬可能低于其它日期可观察到的最大值。
2006的至点
[编辑]| 在澳大利亚的雪梨 | 日期/时间 | 赤经 | 赤纬 | 方位 | 高度 | 月相 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 9月15日，星期五，在民用曙暮光期间观看最接近的“真最大值” | 9月14日，星期四，19:53 | 04:42:57.32 | +29:29:22.9 | 3° | 27° | 46% 减弱中 |
| 民用曙光时最高可见最大值 | 4月4日，星期二，07:49 | 06:03:11.66 | +29:30:34.5 | 350° | 26° | 38% 增加中 |
| 黑暗中可见度最高 | 4月4日，星期二，09:10 | 06:05:22.02 | +29:27:29.4 | 332° | 21° | 39%增加中 |
| 民用暮光期间最低的可见高度 | 3月22日，星期三，19:45 | 18:10:57.40 | −28:37:33.2 | 41° | 83° | 50% 减弱中 |
| 黑暗中最低的可见度 | 3月22日，星期三，18:36 | 18:09:01.55 | −28:36:29.7 | 80° | 71° | 50% 减弱中 |
| 在英国的伦敦 | 日期/时间 | 赤经 | 赤纬 | 方位 | 高度 | 月相 |
| 民用曙暮光时最高可见最大值 | 9月15日，星期五，05:30 | 06:07:12.72 | +28:19:52.6 | 150° | 64° | 42% 减弱中 |
| 黑暗中的最高可见最大值 | 3月7日，星期二，19:43 | 05:52:33.05 | +28:18:26.9 | 207° | 64° | 60% 增加中 |
| 民用暮光期间的最低可见最小值 | 9月29日，星期五，17:44 | 17:49:08.71 | −29:31:34.4 | 186° | 9° | 43% 增加中 |
| 黑暗中的最低可见最小值 | 9月2日，星期六，20:50 | 18:15:08.74 | −29:25:44.0 | 198° | 7° | 70% 增加中 |
请注意，本节和表格中的所有日期和时间都是世界时中，所有天体位置都处于拓扑中心地表座标中，也包括视差和折射的影响，月相显示为月球圆盘被照亮的可见百分比。
2006年，从地球中心看到的“最小”月球赤纬是在3月22日16:54 UTC，当时月球的视赤纬达到了-28:43:23.3。接下来的两个最佳竞争者是9月29日的20:33，赤纬 −28:42:38.3和9月2日13:12的 − 28:42:16.0。
从地球中心看到的"最大"月球赤纬是在9月15日01:26，赤纬达到 +28:43:21.6。下一个最高点是4月4日07:36，达到 +28:42:53.9。
然而，这些日期和时间并不代表地球表面观察者的最大值和最小值。
例如，在考虑了折射和视差后，9月15日在澳大利亚雪梨观察到的最大值提前了几个小时，然后在白天发生。该表显示了来自英国伦敦和澳大利亚雪梨实际可见的最大至点（即不全在白天，且月球在地平线以上）。
对于地球表面的其它地方，可以使用 JPL星历计算机 （页面存档备份，存于互联网档案馆）。在一次最大月球至点期间，月球位于纬度29度线上，因为奇数沙罗序列的日食发生在春分点附近，偶数沙罗序列发生在秋分点附近。
在一次最小月球至点期间，月球位于纬度18度线上，偶数沙罗序列的日食发生在春分附近，奇数沙罗的日食发生在秋分附近。
参考资料
[编辑]- ^ 1.0 1.1 Machemer, Theresa. Moon's Wobbly Orbit and Rising Sea Levels Will Cause Record Flooding in the 2030s. Smithsonian Magazine. 2021-07-14 [2021-07-23]. （原始内容存档于2022-07-12） （英语）.
- ^ 2.0 2.1 Vincent, Fiona. A major 'lunar standstill' (PDF). Journal of the British Astronomical Association. 2005, 115 (4): 220. Bibcode:2005JBAA..115..220V. （原始内容 (PDF)存档于16 January 2014）.
- ^ Dictionary.com – tropic. [2022-07-03]. （原始内容存档于2016-03-04）.
- ^ Vincent, Fiona. Lunar standstills. What's in the sky?. （原始内容存档于19 November 2010）.
- ^ Vincent, Fiona. More about lunar standstills. What's in the sky?. （原始内容存档于6 April 2013）.
- ^ 6.0 6.1 6.2 月球中天时的赤纬最大值和最小值的时间Solar System Dynamics. Horizons. NASA Jet Propulsion Laboratory. [2011-08-07]. （原始内容存档于2012-10-07）.
外部链接
[编辑]- 2006年最大月球至点 （页面存档备份，存于互联网档案馆）2006年希腊的摄影数位马赛克活动
- 月球至点季节 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 卡拉奈斯一世（苏格兰，路易斯）的网路摄影机记录了2005年、2006年和2007年的月球至点事件 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 研究2005年、2006年和2007年（前）历史建筑的的最大至点事件项目 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 烟囱岩的最大月球至点 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
