月球运行的问题，一般高手勿进

Question

1、月球公转角速度和地球的自转角速度有什么关系？或者换种说法：在地球上的人看来，月亮、太阳升起和降落的速度谁快？

2、月球的公转轨道形状如何？

3、由1、2问您给的答复推导，月亮在地球上看何日能在某地达到90度的高度角？

4、由于月亮升起和太阳起落不同步的关系，两者达到最高点的时间可以相差12小时，也可以几乎无差别（如日食时）。则每晚月球升至最高点的时间不同。
那么是否在地球上存在某地在某日夜晚一直无法等到月亮升起（并非因为日光没在其表面反射）？

先给100分意思一下，希望各位尽力，务必详细而准确。
就在几天前的某一个晚上，我下晚自习时（10点出头）就发现月亮很高。从我在月下的影子推测其高度角在80度以上，且不知是否已达顶点。当地纬度为北纬23度（+-0.5度），请“ahwei3”解释……

再者，月亮能否达90度高度角貌似和太阳无关……

Answer 1

1、前面没有关系，月球公转只和月球轨道有关，地球自转与否都不会对月球公转速度有影响(潮汐作用除外)；如果说到起落的速度，是太阳比月球快，因为这要考虑太阳和月球在恒星背景上的移动速度，显然月球移动远比太阳快，所以太阳落下的速度比月球快那么一点。

2、描述近地点和远地点的话百科资料里面就应该有，轨道倾斜角度以及黄白交点移动速度都会有，但是如果将所有这些用一句话来总结，那就非常困难。

3、由于2的困难，3也就更难，当然仍然有公式能推导出来，不过恐怕公式中会有地球黄赤交角、黄白交角等十几二十个参数，相对于这种公式，我们也只能自认是凡人一个。

4、对，确实有，哪里都有机会出现这个情况，就是当日落的时候月球在太阳西边(即比太阳早下山)，而当第二天日出的时候月球公转到太阳东边(比太阳晚升起)，就会这样。月球完全能在半天时间内做到这一点，不过这个时候月球离太阳很近，是朔月。

具体还是跟月球所在的星座有关，毕竟白道跟黄道的夹角不大，因此可以认为当月球位于金牛座夏至点附近的时候能够达到赤纬最大值。

Answer 2

不知道我算不算“一般高手”。但还是冒昧来回答一下吧：

1. 月球公转的角速度比地球自转角速度慢得多。是同一方向。正因为是同一方向，在我们看上去部分“抵消”了地球自转。所以在地球上的人看来，月亮、太阳升起和降落的速度是太阳快。日食时总是太阳“追入”月球黑影可以明显证明这点。

2. 月球的公转轨道是个以地球为一个焦点的椭圆形。与地球公转轨道有约5°的夹角。

3. 由2.可知，在地球南北回归线高5°纬度地区都可看到月球达到90度的高度角。但具体日期我可以说这里没人可以告诉你。这个计算是很复杂的。比如在北纬28°地区，必须在夏至日正好月球运行到与黄道相差最远点。这个日子可能几百年都碰不到一次。但理论上是存在这个机会的。

4. 有啊！就是“朔”时。在我们是很容易知道这个日子。就是农历每月初一。这天就象你说的，月亮与太阳同时升起。所以自然夜晚就等不到月亮升起啦！

Answer 3

1.月球公转就是绕地球转了，他的周期是一个月，而地球自转周期将近一天，然而由于地球的自转跟月球的公转是同方向的，则相对来看，对于地球（不是地心），月球的绕行速度应该是大于一天。那么这样看来，太阳相对地球来说公转也是一天，不是地心，是地球。所以在地球上看来，太阳比月亮转的快，这是地表的参考系，不是地心的参考系。从地心来看，太阳绕地球一周需要一年将近，而月球只要一个月，这个不矛盾。这就得出你问的第一题的答案：月球绕地心的公转角速度是远小于地球绕地心（地轴）的自转角速度，从地表看，太阳升起降落比月亮快（这也就是人看到的）。
2.月球的公转轨道的形状得取决于你所选的坐标系。嘻嘻来说，如果是以地心为参考，那么月球的公转轨道是一个椭圆，绝对封闭的。那么如果是以地月中心为参考，它就是一个圆，严格的圆，封闭的。但是如果你选太阳为参照的话，那月球的公转轨道就不一定是封闭的了，而是像纸上画弹簧一样的了，一般来说这样的进动轨道是不封闭的。
3.由于月球以椭圆轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黄道面，而且空间位置不断变化。所以何时何地能看到90度月亮那就很难计算了。不过在白道上看到的月亮，不论何时都是90度的月亮。
4.理论上讲，38.4万公里高度的轨道，在地球的任何地方（迎面）都能有看见，更何况白道的改变，那么应该不存在这样的点在地球上。补充，朔月是没有阳光照在月球上，而不是月亮没有升起。
最后，月亮能否达90度高度角本来就和太阳无关。
以上是我的见解，未必正确。我不是学天文的。我只是学物理的，根据我个人的物理思维得到以上结果。

Answer 4

我大概知道你想知道的内容了
1.2两个问题楼上两位对这个问题都解释的很清楚了,我就不重复了.
4问题可以通过月相变化来解释,比如"朔"时日月同升同落,"望"时日月基本相对,其间的位置关系就在以上两种之间变化了了.每天月球升起的时间比前一天平均要晚50分钟(当然每天是不一样的),这个你可以观察来验证.

解答下面的问题之前我想说一下,月球轨道(白道)和地球运动轨道(黄道)之间存在一个5度09分的夹角,而地球赤道和黄道之间还有一个23度26分的夹角.
假设这三个轨道平移交点重合的话(只是一种粗略的定性计算)
某地可以看到月亮的最高高度角可以用
90-当地的纬度+23度26分+5度09分
得到,比如北京大概是北纬40度,那么当地可以看到月球最高高度角大概在78度左右了
同一天同一地点月亮最高应该是上中天的时候,也就是位于正南的时候.同一夜晚中月球高度角变化主要 是由地球自转引起的.而不同的日子中,由于月球在白道上的位置变化导致其在我们视野也就是半个天球中运动的轨道位置发生变化,上中天所能达到高度也自然不同了

不知道我以上的解释能不能解答你的一些疑惑,如果还有不清楚的地方可以再问吧~

Answer 5

1、月球公转一周是27.32天，地球自转一周是一天（恒星日太阳日那几分钟的差距可以忽略不计），所以角速度之比为1：27.32。月球正在通过潮汐力使地球自转不断减速，同时自身也因逐渐远离地球而不断减慢公转，但二者之间的比例并非恒定的1：27.3，而是由角动量决定。地-月质心角动量的增加量补偿地球自转角动量的减少量，以维持地-月体系的角动量守恒。
由于地球自西向东自转，月球也是自西向东公转，所以月球对地球自转有一种“追赶”趋势，即地球平均每天需要多走近50分钟才能赶上前一天观测点与月球的相对位置，所以月亮平均每天晚50分钟升起（这是在低纬度地区，月亮运行轨道与地平线近乎垂直的前提下*）。月球相对于恒星背景每昼夜存在13°左右的退行，而恒星日和太阳日的差距只有3′56〃，所以太阳在几天内相对恒星背景只偏离1°左右，所以太阳升起和降落的速度要比月亮快。这在日食中也能体现出来，例如今年的7·22日食发生时二者高度都比较低，太阳是上缘先缺口的，说明是太阳逐渐“追上”月亮发生了日全食。

2、月球公转轨道是一个近圆的椭圆，偏心率为0.0549，半短轴363300千米，半长轴405500千米。

3、推导这个需要知道月亮在某一时刻与地球的相对位置关系以及此时某地看月亮的高度等具体数据，问题是这里没有。而且我也只是略懂一些原理，具体计算比较复杂。原理是月球公转轨道（简称“白道”）与地球公转轨道“黄道”有5°9′的夹角，而地球目前的黄赤交角是23°26′，所以只有在28°35′N ~ 28°35′S的纬度范围内才有可能看到月亮上中天高度为90°。而且由于白道面不断做周期性进动，这个范围是有变化的可能会减小到18°左右。在这个可能的范围内，当月亮的赤纬等于当地纬度时（注意赤纬没有南北，只有正负），就能看到月亮高度达到90°。你所在的位置几乎就在北回归线上，月亮理论上能达到的最大高度约为85°左右。

4、这个很常见，就是农历每月初一的“朔月”，月亮和太阳同升同落。考虑到具体纬度和昼长变化等因素的影响，朔月的前后一天都有可能。

*在纬度比较高的地区，情况比较复杂，需看月亮所在白道上的位置而定。当月亮所在位置的白道与地平线交角较大，月亮每天升起的时间比前一天要晚得多，若交角小，晚的时间就比较短。以北京为例，当月亮在春分点附近时，由于月亮赤纬值逐日增加，每天月亮升起的时间比前与天只晚约半个小时，而在秋分点附近时，由于月亮赤纬值逐日减少，每天升起的时间比前一天要晚约七八十分钟。每年秋分前后月亮中天的高度不见得一样，这需要看它在白道上的位置，看它的赤纬值。秋分只是确定了太阳的位置，与月亮无关。

参考资料：http://z.baidu.com/question/21706213.html?si=1

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