Перигей — точка орбиты Луны¶

Перигей — точка орбиты небесного тела вокруг Земли, в которой расстояние между центрами тел минимально. Термин происходит от греческих слов peri («вокруг») и gē («Земля»). Для Луны перигей составляет около 356 500 км от центра Земли (или примерно 354 400 км от поверхности Земли), тогда как в противоположной точке орбиты — апогее — расстояние достигает примерно 406 700 км. Разница между этими значениями составляет около 50 200 км, что определяет заметное изменение углового размера Луны на небе в течение сидерического месяца (27,3 суток).

¶Орбитальная механика

Перигей существует у любого тела, движущегося по эллиптической орбите вокруг центрального тела. Согласно первому закону Кеплера, орбиты планет и спутников — эллипсы, в одном из фокусов которых расположено центральное тело. Для лунных и планетных орбит центр Земли (или Солнца) занимает один из фокусов эллипса, а точка перигея — ближайшая к нему вершина орбиты.

Параметры орбиты Луны не постоянны. Эксцентриситет лунной орбиты составляет около 0,0549, аперицентр (перигея) и апоцентр (апогей) смещаются под действием гравитационного возмущения со стороны Солнца, а также притяжения Земли и Солнца к выступающему лунному «горбу» (высота лунного возвышения над сферой равновесия — около 38 см). В результате положение линии апсид (соединяющей перигей и апогей) совершает полный оборот примерно за 8,85 года — так называемое вращение апсид.

¶Перигей и апогей Луны

Среднее расстояние Луны от Земли — 384 400 км. Однако из-за эксцентриситета орбиты фактическое расстояние колеблется:

Когда Луна находится в перигее, её видимый диаметр на небе примерно на 14 % больше, чем в апогее. Это различие заметно при визуальном сравнении полнолуний, разнесённых на полгода, и лежит в основе феномена «большой лунной иллюзии» — восприятия луны у горизонта как необычайно крупного объекта (сама иллюзия имеет психологическую природу, а не астрономическую).

¶Перигеальные приливы

Наибольшее практическое значение перигей имеет для приливных явлений. Приливная сила обратна кубу расстояния до центрального тела, поэтому при сближении Луны с Землёй на 50 000 км приливной эффект усиливается примерно на 20 %. Совпадение перигея с полнолунием или новолунием (т. е. с сизигией) приводит к так называемым перигеальным приливам — максимальному подъёму уровня морей и океанов.

Если перигеальное полнолуние дополнительно совпадает с прохождением Луны через перигелий земной орбиты (начало января), возникает так называемая «гигантская луна» (supermoon) — максимальное приближение Луны к Земле в календарном году. В этом случае видимый диаметр Луны превышает минимум примерно на 14 %, а приливной подъём — на 20–30 % относительно среднего. Термин «гигантская луна» не является астрономическим и используется преимущественно в популярной астрономии и СМИ.

¶Перигей и апогей других тел

Термин «перигей» применяется строго к орбитам вокруг Земли. Для орбит вокруг Солнца используется аналогичное понятие перигелий, вокруг другой планеты — периселений (от названия соответствующего тела по-гречески). Для обобщённого описания ближайшей точки любой орбиты применяется термин аперицентр, для дальней — апоцентр.

¶Перигей в истории астрономии

Законы Кеплера, описавшие эллиптические орбиты и связавшие скорость тела с расстоянием до центральной массы (второй закон — закон площадей), были сформулированы Иоганном Кеплером в 1609 году на основе многолетних наблюдений Марса, выполненных Тихо Браге. До кеплеровской реформы астрономия использовала систему эпициклов и деферентов, в которой понятие перигея существовало, но описывало ближайшую точку деферента к Земле, а не истинной эллиптической орбиты.

Для Луны теория движения, учитывающая возмущения и прецессию апсид, была создана в XVIII веке — вклад в неё внесли Клеро, Д'Аламбер, Эйлер и Лаплас. В XX–XXI веках точные эфемериды Луны вычисляются с учётом релятивистских поправок и рассеяния радиосигналов на поверхности Луны (лазерная локация, начатая в 1960-х годах) позволяет определять расстояние до перигея и апогея с точностью в сантиметры.

¶Интересные факты

• Луна приближается к Земле примерно на 3,8 см в год, поэтому в далёком прошлом перигей был значительно ближе, а в будущем Луна будет постепенно удаляться.
• Перигей Луны совпадает с полнолунием примерно каждые 13–14 месяцев, однако из-за прецессии узлов лунной орбиты периодичность этих событий нерегулярна.
• В перигее Луна движется по орбите быстрее (второй закон Кеплера), чем в апогее — разница скоростей составляет около 10 %.

Источники: Большая российская энциклопедия (статья «Перигей»); «Астрономический календарь» (ежегодник, ГАИШ); NASA Moon Fact Sheet (National Space Science Data Center); К. Фламмарион, «Популярная астрономия».