달 거리(천문)

Lunar distance (astronomy)
달 거리
Lunar perigee apogee.png
달 거리인 384,399 km는 달에서 지구까지의 평균 거리이다.실제 거리는 공전 궤도에 따라 달라집니다.이 이미지는 달이 지구에서 가장 가깝고 멀리 있을 때 달의 겉보기 크기를 비교한다.
일반 정보
단위계천문학
단위거리
기호.LD 또는 L { \ _ { \ L}
변환
LD×1......와 같다
SI 베이스 유닛 384399×103 m
미터법 384399km
영어 단위 238854 mi
천문 단위 0.002569 au

순간 지구-달 거리 또는 달까지의 거리는 지구의 중심에서 달의 중심까지의 거리입니다.달 거리(LD 또는 L { _L}})는 천문학에서 측정 단위이다.더 엄밀히 말하면, 이것은 지구 중심 달 궤도의 반장축이다.달의 거리는 약 400,000km, 즉 1.28광초이다. 이는 지구 지름의 약 30배이다.달 거리 400보다 조금 작은 것이 천문 단위를 구성합니다.

준장축의 값은 384,399km(238,854mi)[1][2]입니다.지구와 달 사이의 시간 평균 거리는 385,000.6km이다.실제 거리는 달의 궤도 궤도에 따라 변하며, 근지점에서 356,500km(221,500mi)에서 원지점에서 406,700km(252,700mi)까지 다양하며, 그 결과 50,200km(31,200mi)[3]의 차이가 난다.

달거리는 일반적으로 지구 근접 물체와의 [4]거리를 나타내기 위해 사용됩니다.달 반장축은 중요한 천문학적 기준입니다. 몇 밀리미터의 정밀도는 반장축을 몇 데시미터까지 결정합니다. 이것은 일반 상대성 [5]이론과 같은 중력 이론의 테스트와 지구의 [8]질량,[6] 반지름,[7] 회전과 같은 다른 천문학적인 값들을 정제하는 데 영향을 미칩니다.이 측정은 태양의 질량과 거리뿐만 아니라 달의 반지름을 특징짓는 데도 유용합니다.

달거리의 밀리미터 정밀 측정은 레이저 광선이 지구의 관측소와 달에 있는 역반사체 사이를 이동하는 데 걸리는 시간을 측정하여 이루어집니다.달은 달 레이저 거리 측정 실험에서 [9][10][11]검출된 바와 같이 매년 평균 3.8cm의 속도로 지구로부터 멀어지고 있다.

가치

지구와 달 사이의 거리(평균값) – 크기 및 측정할 거리.
OSIRIS-REXprobe가 촬영한 지구와 달의 사진
선택한 단위로 표현된 달 거리
구성 단위 평균값 불확실성 참조
미터링 3.84399×108 1.1mm [1]
킬로미터 384,399 1.1mm [1]
마일 238,854 0.043인치 [1]
지구 반지름 60.32 [12]
AU 1/388.6 = 0.00257 [13][14]
광초 1.282 37.5×10−12 [1]
  • AU는 389 달 [15]거리입니다.
  • 1광년은 24,611,700 달의 [15][16]거리이다.
  • 정지 지구 궤도는 지구 중심에서 42,199 km(26,199 mi) 떨어져 있습니다. 즉, 1/9.19 LD = 0.10968 LD입니다.

변화

달의 순간 거리는 끊임없이 변화하고 있다.실제로 달과 지구 사이의 실제 거리는 비원형 [17]궤도로 인해 [3]초속 75미터, 즉 단 6시간 만에 1,000킬로미터(620 mi) 이상 빠르게 변할 수 있다.달 거리에도 영향을 미치는 다른 효과들이 있다.이 섹션에서는 몇 가지 요인에 대해 설명합니다.

지구 표면에서 본 각지름으로 지구에서 달의 최소, 평균 및 최대 거리 측정

섭동 및 편심

달까지의 거리는 1시간의 샘플링 [18]기간에 걸쳐 2mm의 정확도로 측정할 수 있으며, 이는 반장축에 대한 데시미터의 전체적인 불확실성을 초래한다.그러나 이심률이 다양한 타원형 궤도로 인해 순간 거리는 월 주기에 따라 달라집니다.게다가, 거리는 다양한 천체들의 중력 효과에 의해 교란됩니다 – 가장 중요한 것은 태양이고 금성과 목성은 덜합니다.미세한 섭동을 일으키는 다른 힘으로는 태양계의 다른 행성과 소행성에 대한 중력, 조력, 상대론적 효과 [19][20]등이 있습니다.태양으로부터의 방사선 압력의 영향은 달 [18]거리에 ±3.6mm의 양을 기여한다.

순간적인 불확실성은 몇 밀리미터이지만, 측정된 달 거리는 보통 달에 걸쳐 평균값에서 21,000km(13,000mi) 이상 변할 수 있다.이러한 동요는 잘 이해되고[21] 있으며 수천 년 [19]동안 달 거리를 정확하게 모델링할 수 있습니다.

달과 지구의 거리는 2014년에 단계적으로 변화한다.
월상: 0 (1) – 초승달, 0.25 – 1분기, 0.5 – 보름달, 0.75 – 지난 분기
달과 지구의 중심 사이의 700일 동안의 거리 변화.

조수 방산

조석력의 작용을 통해 지구 자전의 각운동량이 서서히 달의 [22]궤도로 옮겨지고 있다.그 결과 지구의 자전 속도는 점차 감소하고 있으며(세기당 [23][24][25][26]2.4밀리초의 속도로), 달 궤도는 점차 확대되고 있습니다.현재의 경기후퇴율은 연간 3.830±0.008cm이다.[21][24]하지만, 이 비율은 최근에 증가했다고 믿어지는데, 이는 달의 나이가 약 40억 [27]년으로 추정되는 반면, 1년에 3.8 cm의 비율은 달이 15억 년밖에 되지 않았다는 것을 의미하기 때문이다.또한 이 비정상적으로 높은 경기 후퇴율이 계속 [28]가속화될 것으로 생각된다.

명왕성과 카론처럼 지구와 달이 조석으로 고정될 때까지 달 거리가 계속 늘어날 것으로 예상된다.이것은 달의 공전 주기의 지속 시간이 지구의 자전 주기와 같을 때 발생할 것이며, 이것은 현재 우리 날의 47개로 추정된다.그러면 두 물체는 평형을 이루게 되고 더 이상의 회전 에너지는 교환되지 않을 것이다.그러나 모형들은 태양계의 예상 수명보다 훨씬 긴 500억 년이 걸릴 [29]것으로 예측하고 있다.

궤도 역사

레이저 측정은 평균 달 거리가 증가하고 있다는 것을 보여주는데, 이는 과거 달이 더 가까웠다는 것과 지구의 낮이 더 짧았다는 것을 의미한다.캄파니아 시대의 연체동물 껍데기에 대한 화석 연구는 그 기간 동안 연간 372일(23시간 33분)이 있었다는 것을 보여주는데, 이는 달 거리가 약 60.05일(383,000km 또는 238,000mi)[22]임을 의미한다.달의 평균 거리가 약 52였다는 지질학적 증거가 있다.REarth (332,000km 또는 205,000mi) 선캄브리아 시대, 25억 년 BP.[27]

널리 받아들여지는 이론인 거대 충돌 가설은 달이 지구와 다른 행성 사이의 재앙적인 충돌의 결과로 만들어졌고, 그 결과 초기 거리 3.8에서 파편이 다시 축적되었다고 말한다.REarth (24,000km 또는 15,000mi).[30]이 이론에서, 초기 충격은 45억 [31]년 전에 일어났다고 가정합니다.

측정 이력

1950년대 후반까지 모든 달 거리 측정은 광학 각도 측정에 근거했습니다. 가장 먼저 정확한 측정은 기원전 2세기에 히파르코스에 의해 이루어졌습니다.우주시대는 이 값의 정밀도가 크게 향상되는 전환점이 되었다.1950년대와 1960년대 동안, 컴퓨터 [32]처리와 모델링의 이점을 가지고 행해진 레이더, 레이저, 그리고 우주선을 이용한 실험이 있었다.

이 섹션은 달 거리를 결정하는 역사적으로 중요하거나 다른 흥미로운 방법을 설명하기 위한 것이며, 포괄적인 목록이나 포괄적인 목록을 의도하지는 않는다.

시차

달 거리를 결정하는 가장 오래된 방법은 여러 위치에서 달과 선택된 기준점 사이의 각도를 동시에 측정하는 것이었다.동기화는 사전 결정된 시간에 측정하거나 모든 당사자가 관찰할 수 있는 이벤트 중에 조정될 수 있습니다.정확한 기계 크로노미터 이전에 동기 이벤트는 일반적으로 월식, 즉 달이 자오선을 가로지르는 순간이었다(관측자가 같은 경도를 공유하는 경우).이 측정 기술은 달 시차라고 알려져 있습니다.

정확도를 높이려면 대기를 통과하는 빛의 굴절 및 왜곡을 고려하도록 측정된 각도를 조정하는 등 특정 조정을 수행해야 합니다.

월식

달까지의 거리를 측정하려는 초기의 시도는 지구의 반지름에 대한 지식과 태양이 달보다 훨씬 더 멀리 있다는 이해와 결합된 월식의 관측을 이용했다.월식의 형상을 관측하는 것으로, 삼각법을 이용해 달 거리를 산출할 수 있다.

이 기술을 사용하여 달 거리를 측정하는 시도에 대한 최초의 설명은 기원전[33] 4세기 그리스의 천문학자이자 수학자인 아리스타르코스에 의해 그리고 나중에 히파르코스에 의해 59-67의 결과가 나왔다.REarth (376000~427000km 또는 233000~265000mi).[34]이 방법은 나중에 프톨레마이오스의 작품에서 발견되었는데,[35] 프톨레마이오스는 그 결과물을 만들었다.64+1/6 REarth ([36]409000km 또는 253000mi).

자오선 교차로

프랑스 천문학자 A.C.D.의 탐험. 크롬멜린은 같은 날 밤 두 곳에서 달의 자오선이 지나가는 것을 관찰했다.1905년부터 1910년까지의 세심한 측정은 그리니치와 [37]희망봉에서 특정 달 분화구(뫼스팅 A)가 지역 자오선을 가로지르는 순간의 표고 각도를 측정했다.거리는 30km의 불확실성으로 계산되었고, 이것은 다음 반세기 동안 달 거리 값으로 남아있었다.

엄폐

달이 배경별을 가리는 순간(또는 이와 유사하게, 달과 배경별 사이의 각도를 미리 정해진 순간에 측정함)을 기록함으로써, 달 거리는 알려진 여러 곳에서 측정되는 한 결정될 수 있다.

천문학자 오키프와 앤더슨은 1952년 [38]9개 지점에서 4개의 엄폐물을 관측함으로써 달 거리를 계산했다.그들은 384407.6±4.7km(238,859.8±2.9mi)의 반장축을 계산했다.이 값은 Irene Fischer에 의해 1962년에 개량되었으며, Irene Fischer는 업데이트된 측지 데이터를 통합하여 384403.7±2km(238,857.4±1mi)[7]의 값을 산출했다.

레이더

1957년 미국 해군 연구소에서 레이더 신호의 반향을 이용해 지구와 달의 거리를 측정하는 실험이 실시되었다.2μs에 이르는 레이더 펄스는 50피트(15m) 직경의 라디오 접시에서 방송되었다.전파가 달 표면에서 메아리친 후, 귀환 신호가 감지되고 지연 시간이 측정되었다.그 측정으로 거리를 계산할 수 있었다.그러나 실제로는 신호 대 잡음비가 너무 낮았기 때문에 정확한 측정을 [39]신뢰할 수 없었습니다.

이 실험은 1958년 영국의 왕립 레이더 연구소에서 반복되었다.5μs 지속 레이더 펄스는 초당 260펄스의 반복 속도로 2메가와트의 피크 전력으로 전송되었다.전파가 달 표면에서 메아리친 후, 귀환 신호가 감지되고 지연 시간이 측정되었다.오실로스코프 트레이스를 사진 필름에 겹쳐 신뢰성 높은 신호를 얻기 위해 여러 신호를 함께 추가했습니다.측정에서 거리는 1.25km(0.777mi)[40]의 불확실성으로 계산되었다.

이러한 초기 실험은 개념 증명 실험으로 의도되었으며 하루만 지속되었습니다.한 달 동안 진행된 후속 실험에서 384402±1.2km(238,856±0.75mi)[41]의 반지름이 나왔는데, 이는 당시 달 거리를 가장 정확하게 측정한 것이었다.

레이저 측거

아폴로 11호의 달 레이저 거리 측정 실험

달 표면에서 반사된 레이저 펄스의 왕복 시간을 측정하는 실험은 1962년 미국 매사추세츠공대(MIT)와 크림 천체물리관측소([42]소련) 팀이 함께 했다.

1969년 아폴로호 임무 중 우주비행사들은 이 기술의 정확성과 정밀성을 개선하기 위해 역반사기를 달 표면에 설치했다.측정은 계속 진행 중이며 여러 레이저 설비를 포함합니다.달 레이저 거리 측정 실험의 순간 정밀도는 몇 밀리미터 분해능을 얻을 수 있으며, 지금까지 달 거리를 측정하는 가장 신뢰할 수 있는 방법입니다.반장축은 384,399.[2]0km로 결정되었다.

아마추어 천문학자 및 시민 과학자

정확한 타이밍 장치, 고해상도 디지털 카메라, GPS 수신기, 강력한 컴퓨터, 그리고 거의 즉각적인 통신의 현대적 접근성 덕분에 아마추어 천문학자들은 달 거리를 고정밀로 측정할 수 있게 되었다.

2007년 5월 23일, 레귤러스가 거의 관측되고 있는 동안 달의 디지털 사진이 그리스와 영국의 두 곳에서 촬영되었다.달과 선택된 배경별 사이의 시차를 측정함으로써, 달 거리가 [43]계산되었다.

2014년 [17]4월 15일 월식 기간 동안 "아리스타르쿠스 캠페인"이라고 불리는 보다 야심찬 프로젝트가 수행되었다.이 행사 기간 동안, 참가자들은 달이 뜨는 순간부터 최고 고도가 되는 지점(최고점)까지 5장의 디지털 사진을 녹화하도록 초대받았다.

이 방법은 달이 지평선에 있을 때보다 하늘에서 가장 높은 지점에 있을 때 관측자와 가장 가깝다는 사실을 이용했다.비록 달이 지평선 근처에 있을 때 가장 큰 것처럼 보이지만, 그 반대는 사실이다.이 현상은 달의 착각으로 알려져 있다.거리의 차이가 나는 이유는 달의 중심에서 지구의 중심까지의 거리는 거의 밤 내내 일정하지만, 지구 표면의 관측자는 실제로 지구 중심에서 지구 반경 1에 있기 때문이다.이 간격띄우기는 달이 머리 위에 있을 때 달과 가장 가깝게 접근합니다.

현대 카메라는 이제 달을 감지하기에 충분한 정밀도로 포착할 수 있는 해상도 수준에 도달했고, 더 중요한 것은 겉으로 보이는 이 작은 크기의 변화를 측정할 수 있다.이 실험의 결과는 LD = 60.51+3.91-4
.19로 계산되었다. R그날 밤 허용치는 60.61이었다Earth.R이는 3%의 정확도를 의미합니다Earth.이 방법의 장점은 측정 장비만 필요한 현대식 디지털 카메라(정확한 시계와 GPS 수신기가 장착됨)라는 것입니다.

아마추어 천문학자들이 수행할 수 있는 달 거리 측정의 다른 실험 방법에는 다음이 포함됩니다.

  • 달이 페넘브라에 들어가기 전과 완전히 일식된 후의 사진을 찍는 것.
  • 가능한 한 정확하게 일식 시간을 측정합니다.
  • 지구 그림자의 모양과 크기가 선명하게 보이는 부분일식 사진을 잘 찍습니다.
  • 같은 시야에서 스피카와 화성을 포함한 달의 사진을 다양한 장소에서 촬영.

「 」를 참조해 주세요.

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