Krótka odpowiedź brzmi: średnia odległość do Księżyca wynosi 384,403 km (238 857 mil). Odnosi się to do faktu, że Księżyc krąży wokół Ziemi w eliptyczny wzór, co oznacza, że w pewnych momentach będzie on oddalony od ojca; podczas gdy u innych będzie bliżej.
Stąd liczba 384 403 km jest średnią odległością, którą astronomowie nazywają pół-główną osią. W swoim najbliższym punkcie (znanym jako perygeum) Księżyc znajduje się w odległości 363 104 km (226 622 mil). A w najdalszym punkcie (zwanym apogeum) Księżyc osiąga odległość 406 696 km (252 088 mil).
Oznacza to, że odległość od Ziemi do Księżyca może wynosić 43 592 km. To dość duża różnica i może sprawić, że Księżyc będzie wyglądał zupełnie inaczej pod względem wielkości w zależności od tego, gdzie jest na swojej orbicie. Na przykład rozmiar Księżyca może różnić się o ponad 15% od momentu, gdy jest on najbliższy, a kiedy jest w najdalszym punkcie.
Może to również mieć dramatyczny wpływ na to, jak jasny księżyc pojawia się w pełnej fazie. Jak można się spodziewać, najjaśniejsze pełne księżyce pojawiają się, gdy Księżyc znajduje się najbliżej, a zazwyczaj są o 30% jaśniejsze niż w najdalszym oddalonym miejscu. Kiedy jest Księżyc w pełni i jest blisko Księżyca, jest znany jako Supermoon; która jest również znana pod nazwą techniczną - perygeum-syzygy.
Aby dowiedzieć się, jak to wszystko wygląda, sprawdź powyższą animację wydaną przez Studio Wizualizacji Naukowej Goddard Space Flight Center w 2011 roku. Animacja pokazuje fazę geocentryczną, wibrację, kąt położenia osi i pozorną średnicę Księżyc przez cały rok, w odstępach godzinnych.
W tym momencie dobrym pytaniem byłoby: skąd wiemy, jak daleko jest Księżyc? To zależy od kiedy rozmawialiśmy. W czasach starożytnej Grecji astronomowie polegali na prostej geometrii, średnicy Ziemi - którą już obliczyli jako równoważnej 12,875 km (lub 8000 mil) - i pomiarach cieni, aby pierwsza (względnie) dokładna szacunki.
Obserwując i rejestrując działanie cieni w długim okresie historii, starożytni Grecy ustalili, że kiedy obiekt zostanie umieszczony przed Słońcem, długość generowanego przez niego cienia zawsze będzie 108 razy większa niż średnica samego obiektu. Tak więc piłka mierząca 2,5 cm (1 cal) w poprzek i umieszczona na drążku między Słońcem a ziemią stworzy trójkątny cień rozciągający się na 270 cm (108 cali).
Takie rozumowanie zastosowano następnie do zjawisk zaćmienia Księżyca i Słońca.
W pierwszym z nich odkryli, że Księżyc był niedoskonale zablokowany przez cień Ziemi i że cień był około 2,5 razy szerszy niż Księżyc. W tym ostatnim zauważyli, że Księżyc miał wystarczającą wielkość i odległość, aby zablokować Słońce. Co więcej, cień, który stworzyłby, zakończyłby się na Ziemi i skończyłby pod tym samym kątem, co cień Ziemi - czyniąc z nich wersje tego samego trójkąta różnej wielkości.
Korzystając z obliczeń dotyczących średnicy Ziemi, Grecy uzasadnili, że większy trójkąt będzie mierzył jedną średnicę Ziemi u podstawy (12 875 km / 8000 mil) i miałby długość 1 390 000 km (864 000 mil). Drugi trójkąt byłby równoważny szerokości Księżyca o średnicy 2,5, a ponieważ trójkąty są proporcjonalne, wysokość Księżyca wynosi 2,5.
Dodanie dwóch trójkątów razem dałoby równowartość 3,5 orbit Księżyca, co stworzyłoby największy trójkąt i dał (ponownie, stosunkowo) dokładny pomiar odległości między Ziemią a Księżycem. Innymi słowy, odległość wynosi 1,39 miliona km (864 000 mil) podzielona przez 3,5, co daje wynik około 397,500 km (247 000 mil). Nie do końca, ale nieźle jak na starożytne ludy!
Dzisiaj dokonywane są milimetrowe pomiary odległości księżycowej poprzez pomiar czasu potrzebnego do przebycia światła między stacjami LIDAR tutaj na Ziemi a retroreflektorami umieszczonymi na Księżycu. Proces ten nazywa się eksperymentem Lunar Laser Ranging, proces, który był możliwy dzięki staraniom misji Apollo.
Kiedy astronauci odwiedzili Księżyc ponad czterdzieści lat temu, pozostawili serię odbijających się zwierciadeł na powierzchni Księżyca. Kiedy naukowcy na Ziemi strzelają w laser na Księżycu, światło z lasera odbija się od nich z jednego z tych urządzeń. Na każde 100 biliardów fotonów wystrzelonych w Księżyc, tylko garstka wraca, ale to wystarczy, aby uzyskać dokładną ocenę.
Ponieważ światło porusza się z prędkością prawie 300 000 kilometrów (186 411 mil) na sekundę, podróż trwa nieco dłużej niż sekundę. A potem powrót zajmuje około sekundy. Obliczając dokładny czas potrzebny na przebycie światła, astronomowie są w stanie dokładnie określić odległość Księżyca w dowolnym momencie, z dokładnością do milimetra.
Dzięki tej technice astronomowie odkryli również, że Księżyc powoli odpływa od nas z prędkością lodowcową 3,8 cm (1,5 cala) rocznie. Miliony lat w przyszłości Księżyc będzie wydawał się mniejszy na niebie niż obecnie. A w ciągu około miliarda lat Księżyc będzie wizualnie mniejszy niż Słońce i nie będziemy już doświadczać całkowitych zaćmień Słońca.
Napisaliśmy wiele artykułów o Moon for Space Magazine. Oto artykuł o tym, jak LCROSS odkrył wiadra wody na Księżycu, a także artykuł o tym, ile czasu zajmuje dotarcie na Księżyc.
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat Księżyca, zapoznaj się z Przewodnikiem eksploracji Układu Słonecznego NASA na Księżycu, a tutaj jest link do strony NASA poświęconej Księżycowi i Planetarnej Nauce.
Nagraliśmy kilka odcinków Astronomy Cast about the Moon. Oto dobry odcinek 113: Księżyc, część 1.
Podcast (audio): Pobierz (Czas trwania: 3:13 - 2,9 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
Podcast (wideo): Pobierz (67,5 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
