Скільки точно триває місячний місяць?
Запустіть секундомір на одному молодику й зупиніть на наступному. Чекати доведеться близько 29 днів, 12 годин і 44 хвилин.
То скільки триває місячний місяць? Для циклу фаз, яким послуговуються календарі, середня відповідь — 29.53059 дня. Астрономи називають його синодичним місяцем. Проте відносно тла зір Місяць завершує оберт лише приблизно за 27.322 дня, а окремий проміжок між молодиками може бути на кілька годин коротшим або довшим за середнє. Тому «місяць» має дві поширені астрономічні відповіді й не здатен охайно вкластися в цілі цивільні дні.
Цей незручний дріб збудував цілі календарні системи.
Скільки триває місячний місяць, коли ви спостерігаєте фази?
Знайомий місяць починається з однієї фази й повертається до неї самої: від молодика до молодика, від повні до повні або від першої чверті до першої чверті. Це синодичний місяць, також знаний як лунація. Його сучасна середня тривалість — 29.53059 дня: 29 днів, 12 годин, 44 хвилини й близько 3 секунд.
Слово «середня» тут працює. Це усереднення проміжків, які не тривають точно однаково. Воно також описує астрономічну мить, не обов’язково перший день релігійного календаря. Календар може починати місяць за розрахованого сполучення, із заходу сонця після видимого серпа або за формальним арифметичним правилом. Ці вибори можуть призначити різні позначки дня тому самому Місяцеві. Суперечка про видимий серп і розрахований календар стосується повноважень і процедури; число тут є тільки виміряним циклом фаз під цією дискусією.
Військово-морська обсерваторія США визначає лунацію як проміжок між послідовними молодиками. Приблизним середнім вона називає 29.531 дня. Точніше значення NASA дає додаткові десяткові знаки. Жодне джерело не каже, що всі лунації є копіями.
Відповідь 27.3 дня вимірює інше
Уявіть, що сьогодні позначаєте зорю просто за Місяцем, а тоді запитуєте, коли Місяць повернеться на це зоряне тло. Відповідь — приблизно 27.322 дня. Це сидеричний місяць: один оберт у нерухомій системі відліку.
Чому годинникові фаз потрібні ще 2.21 дня?
Бо Земля не стояла на місці, поки Місяць обходив її. Упродовж цих 27.3 дня Земля й Місяць пройшли майже одну дванадцяту шляху навколо Сонця. Напрямок сонячного світла змінився. Повернення до тих самих зір недостатньо, щоб Місяць так само вирівнявся із Сонцем, тому він іде далі орбітою, доки не наздожене новий сонячний кут.
Уявіть дві фінішні лінії. Одну намальовано на далеких зорях, і вона не рухається. Іншу Земля несе вперед, обертаючись навколо Сонця. Місяць спершу досягає намальованої, а тоді трохи понад два дні женеться за рухомою. Різниця сидеричного й синодичного місяців — не суперечка про швидкість. Це суперечка про те, який фініш рахувати.
Для календаря з видимих фаз має значення синодична відповідь. Для нанесення місячної орбіти на небо — сидерична.
Чому тривалість місячного місяця змінюється
Місяць не рухається довкола Землі ідеальним колом із рівною швидкістю. Його орбіта еліптична, тому ближче до Землі він іде швидше, а далі — повільніше. Земля також змінює швидкість на власному еліптичному шляху навколо Сонця. Отже, кут, який Місяць мусить надолужити після одного сидеричного оберту, різниться від лунації до лунації.
П’ятитисячолітнє дослідження NASA знайшло в каталозі повні лунації від 29.26574 до 29.84089 дня — розмах майже тринадцять годин і сорок дев’ять хвилин. Це крайнощі величезного проміжку, а не обіцянка, що ви зустрінете обидві протягом життя. Вони роблять головне очевидним: 29.53059 — середнє, а не призначений час.
Кілька циклів накладаються, тому зміни йдуть нерівними групами, а не випадково. Важать мінлива відстань до Місяця, ближче чи дальше положення Землі від Сонця й повільний поворот лінії місячної еліптичної орбіти. Для ведення звичайного календаря рахувати все не потрібно. Це знадобиться, якщо хочете знати фази з точністю до хвилини на століття вперед.
Ось чому таблиця прогнозів надійніша за повторне додавання 29 днів, 12 годин і 44 хвилин. Середнє відходитиме від окремих подій, хоч і чудово пояснює систему.
Чому календарі використовують 29 і 30 днів
Не можна вкласти половину сходу в ряд датованих клітинок. Цивільний або релігійний день зрештою рахується як цілий, а середня лунація лежить між 29 і 30. Місячні календарі розв’язують невідповідність місяцями обох довжин.
Просте чергування дає середній місяць 29.5 дня:
(29 + 30) ÷ 2 = 29.5.
Це близько, але коротше за 29.53059 приблизно на 44 хвилини щомісяця. Після достатньої кількості місяців навіть охайне чергування вимагає ще однієї поправки. Табличні календарі розставляють виправлення за правилом. Спостережні дають поверненому серпу визначити, чи завершиться поточний місяць після двадцять дев’ятого або тридцятого дня. Місячно-сонячні календарі мають і другу задачу: утримати місячні місяці в сонячній порі.
Жоден спосіб не прибирає дробової частини дня. Він вирішує, коли округлити й хто проголосить округлення завершеним.
Це розрізнення важливе, коли хтось каже, що біблійний, єврейський, ісламський або китайський місяць триває «рівно 29.5 дня». Це може бути корисне навчальне середнє. Воно не є тривалістю кожного місяця на сторінці чи кожної лунації в небі.
Дванадцять місячних місяців лишають майже одинадцять несплачених днів
Тепер помножмо середнє:
12 × 29.53059 = 354.36708 дня.
Порівняйте з тропічним роком близько 365.2422 дня. Дванадцять лунацій закінчуються приблизно за 10.875 дня до сезонного року. Поділіть у протилежному напрямку — й дістанете приблизно 12.368 місячного місяця на сонячний рік. Цілого числа для порятунку календаря немає.
Остача дає три широкі вибори. Суто місячний календар приймає рух сезонами. Місячно-сонячний час від часу вставляє додатковий місяць. Сонячний дозволяє місяцям утратити сталий зв’язок із місячною фазою. Порівняння місячного й сонячного календарів простежує ці вибори, а Метонів цикл пояснює, чому 235 лунацій і дев’ятнадцять сонячних років майже сходяться.
Day 4 іде сонячним, сезонно прив’язаним шляхом. Він не починає місяців за Місяцем, тому видимий серп не змінює священної дати. Його місячний віджет і картка знака в небі всередині Manna дають помітити фазу, але не владнують суперечки між сполученням і серпом і не перетворюють спостереження на календарну постанову. Спостереження та повноваження визначати дату лишаються окремими.
Поширені запитання
Скільки днів триває один цикл від молодика до молодика?
Середній синодичний місяць дорівнює 29.53059 дня, або приблизно 29 дням, 12 годинам, 44 хвилинам і 3 секундам. Це середній цикл фаз від молодика до молодика. Окремі лунації різняться на години через зміни орбітальних швидкостей Місяця й Землі, тому оприлюднена таблиця фаз не повторюватиме точного проміжку щомісяця.
Чому місячні календарі чергують місяці по 29 і 30 днів?
Бо середній місячний місяць лежить між цими двома цілими числами, а календарні дні не можна розділити на постійну половину клітинки. Чергування 29 і 30 дає середнє 29.5 дня. Це й далі трохи менше за астрономічне середнє, тому сталий календар потребує зрідка поправок за правилами, а спостережний використовує серп для визначення кінця місяця.
Чому не кожна лунація має однакову тривалість?
Місяць іде еліптичною орбітою та змінює швидкість зі зміною відстані до Землі. Земля теж змінює швидкість і положення на орбіті навколо Сонця, щоразу трохи інакше пересуваючи «фініш» фази. Довгий каталог NASA охоплює приблизно від 29.266 до 29.841 дня й показує, чому знайоме число 29.53059 треба читати як середнє.
Скільки повних місячних місяців уміщується в сонячному році?
Уміщуються дванадцять повних лунацій, а в сонячному році залишається близько 10.875 дня. Чисельно один тропічний рік містить близько 12.368 середньої лунації. Через цей дріб суто місячний календар пересувається сезонами, а місячно-сонячний мусить часом додавати тринадцятий місяць, щоб місячні дати лишалися поблизу тієї самої пори.
Джерела:
- Військово-морська обсерваторія США — глосарій астрономічного альманаху
- Військово-морська обсерваторія США — фази Місяця
- NASA — затемнення та орбіта Місяця
- Технічна публікація NASA 2009-214172
Спостерігайте одну лунацію, не заштовхуючи її в місяць, надрукований над столом. Позначте перший повернений серп, повний диск, тоді тонкий передсвітанковий Місяць. Календар дає нумеровані клітинки. Небо показує, чому вони мусять чергуватися.
