地平線を見つけて光の曲がりを味わう

月

投稿者: Bob King 2023 年 6 月 1 日 5

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6 月 3 日の満月のストロベリームーンは、地球の大気の屈折力を体験するよう私たちを誘います。

6月3日、ストロベリームーンは、日没の頃にさそり座のイチゴ色のアンタレスの数度東から昇ります。 私は深空と彗星の観察には熱心かもしれませんが、満月が昇り空に光があふれるのを毎月楽しみにしています。 幸いなことに、私は湖の近くに住んでおり、東側の素晴らしい景色を眺めることができ、常に感動的な光景を最前列で見ることができます。 1 年のかなりの期間、月は前景の木々や丘に遮られることなく水面から直接昇ります。これは、地球の大気のプリズムの威力を見るのに理想的な環境です。

屈折、つまり光が曲がる能力は常に存在します。 屈折鏡を通して覗くと、虹を描き、星を輝かせ、遠くの銀河の貴重な光を私たちの目に届けます。 人間の視覚はそれなしでは不可能です。

原理は簡単です。 光線がある媒体から別の媒体に通過するとき、その速度と方向は変化します。 光は密度の高い媒体に入ると遅くなり、密度の低い媒体に入ると速度が上がります。 速度の変化によりビームの方向が変わります。 星からの光が 90° (真上) 以外の角度で地球の大気に当たると、その軌道は地平線から天頂の方向に上向きに曲がります。

真上にある星からの光は屈折しません。 天頂に星が見えたら、それがそこです。 しかし、徐々に視線を地平線に向けて下げると、屈折がますます影響してくるようになります。

それは微妙に始まります。 高度 45 度の星の位置は、天頂方向または上方向にわずか 1 分 (1 分角) ずれます。 高度 10 度でもその差はわずか 5.4 フィート、つまり満月の見かけの直径の約 5 分の 1 です。 しかし、屈折は5°で9.7'、1°で21.8'、0.5°で25'、地平線では33.7'(満月より大きい)に急速に増加します。 そこからが楽しみの始まりです。

屈折は媒質の密度とともに増加します。 定義上、頭上の空気の量は 1 気団です。 地平線上 30° では、影響は最小限で 2 気団に増加します。 しかし、地平線に沿って、私たちは 40 の気団を通して見ています。これは、月が昇る前であっても、月の円盤全体を屈折または「持ち上げ」て視界に入れるのに十分な空気です。 その瞬間、指を鳴らして大気を消すことができれば、月も消えるでしょう！ 空気のない地球では、月と日の出のたびにさらに 2 分待たなければなりません。 屈折も同様に、硬化時間を同じ量だけ遅らせます。 いわゆる春分の日には、実際には昼光が夜間よりも数分長いのはこのためです。

月が昇るときと沈むときにお手玉椅子のように見える理由は、示差屈折によってうまく説明されます。 地平線の大気の屈折は約 34 度ですが、その 0.5 度上では約 25 度まで減少します。 月の下部は地平線に近くなり、屈折の少ない上部に「押し込まれ」ます。 底部から上部までの約 9 フィートの差は、直径のほぼ 3 分の 1 に相当します。

軌道上から見ると平坦化はさらに劇的です。 国際宇宙ステーションに搭乗した宇宙飛行士は、地上からの眺めよりも長い視線の向こう側で、沈む月と太陽を見ます。 対応してより大きな量の屈折により、各物体はさらに平らになり、赤い M&M キャンディーになります。

大気の屈折は一定ではなく、温度、湿度、気圧によって変化します。 そのため、日の出と日の入りの時刻が秒単位で表示されることはありません。 適切な状況下では、極端な温度と圧力により屈折が 2° 以上増加することがあります。 極地探検家のアーネスト・シャクルトン卿は、著書『South!: The Story of Shackleton's Last Expedition 1914–917』の中で、予測された最後の太陽の出現日以降の太陽の再出現について次のように説明しています。

「7日前に『間違いなく最後の姿』を見せていた太陽は、[1915年]5月8日に円盤の半分以上を地平線上に持ち上げて私たちを驚かせた。北の地平線上の輝きは午前11時に太陽に溶け込んだ。その日 15 分後、季節外れの訪問者は再び姿を消し、午前 11 時 40 分に再び起き、午後 1 時に沈み、午後 1 時 10 分に昇り、午後 1 時 20 分に沈みました。これらの奇妙な現象は屈折によるものでした。午後 1 時 20 分で 2 度 37 分 気温は華氏 0 度より 15 度低く、屈折は通常より 2 度高いと計算されました。言い換えれば、太陽は屈折率表が認めるよりも 190 マイルも南に見えました。なれ。"

私は満月の出から次の満月への地平線の屈折度の変化を特に調べたわけではありませんが、定期的な観察と連続する月の出（または日の出）のタイミングを注意深く観察することで、この変動が明らかになるかどうか興味があります。 たとえ 0.5 度の違いでも、肉眼で簡単に認識できるはずです。 他にこれを見たことがある人はいますか?

月の出と日の出における屈折の全体的な影響に加えて、観察者の視線に沿った異なる温度と密度の空気の層も屈折作用を及ぼします。 各層はさまざまな程度に光を曲げ、月の端を擦り減らし、その面に動く波紋を生み出し、その形を大きく歪める可能性があります。 蜃気楼も存在する可能性があります。

6月3日土曜日の東部夏時間午後11時42分（日本時間6月4日の3時42分）に起こる満月には、地球の影と金星のベルトが昇る月と並んでいるのを目撃するチャンスもあります。

ただし、米国の多くの場所では、ストロベリームーンは日没近くに昇り、周囲の空とのコントラストが弱くなることに注意してください。 君もまた、その後の夜に月とデートしてほしい。そのとき、衰退しつつあるギブスがずっと暗い空に昇るだろう。 南東の地平線に遮るものがない場所を見つけて、月が曲がって形が崩れるのを待ちます。

アンソニー・バレイロ

2023年6月1日午後5時52分

ありがとうボブ。 これは魅力的ですね！

天体航法では、まず天体 (日中は太陽または月、夕暮れ時には惑星、恒星、または月) の地平線上の角度を測定し、時刻を記録します。次に、航海年鑑の情報を使用して、観測時に物体が真上にあった地球表面上の点を計算します。 さらに球面三角法を使用すると、その点に対する相対的な位置を計算できます。 すべては地平線から観測される物体の高さの精度に依存し、その角度は常に大気の屈折の影響を受けます。 したがって、通常は標準的なテーブルを使用して、場合によってはより極端な条件下では温度と大気圧を追加補正して、大気の屈折についてすべての観測値を調整する必要があります。 経験則としては、常に地平線から 10 度を十分に上回るオブジェクトを使用することです。 それ以下では、屈折が極端で変動しすぎて正確な位置を提供できません。

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ボブ・キングポスト著者

2023 年 6 月 2 日午前 12 時 15 分

こんにちは、アンソニー

いつも、当面のトピックについて楽しい方法で展開する思慮深いコメントをありがとうございます。 その屈折曲線を見ると、10 度をはるかに超えるのが良い経験則です。

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リパック

2023年6月2日午後6時33分

私は、誰もが「GPS」の綴りを知るずっと前から、長年にわたり大型航空機で米空軍の航法士をしていました。 この仕事が大好きで、特に水辺や極の上を長距離移動する際に、天体のナビゲーションをマスターするのがとても楽しかったです。 屈折が考慮され、航空機の高度と観測された天体の高度に基づいてルックアップ テーブルを使用して物体の高度が補正されました。 ただし、一般的に、高度が非常に低いオブジェクトの精度が疑わしい屈折補正は可能な限り避けました。

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ボブ・バウンサー

2023 年 6 月 1 日午後 9 時 39 分

日本のKaguyaによる「Earth Rise」の素敵なビデオ。 しかし、孫たちにも説明したように、月には実際の「地球の出」はありません。 同じ詩的な名前を持つアポロの絵のように、それは地平線近くの地球の外観であり、太陽と月の昇りに例えられます。 かぐやシーケンスは周回中の宇宙船から取得されたものであるため、「上昇」しています。

実際には、月は潮の満ち引き​​で地球に固定されているため、私たちは常に同じ面を見ています。 したがって、月のどの点から見ても、地球は常に空の同じ位置にあり (多少の揺れはありますが)、昇ったり沈んだりすることはなく、ただ満ちたり欠けたりするだけです。

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ボブ・キングポスト著者

2023 年 6 月 2 日午前 12 時 12 分

こんにちは、ボブ、もちろんあなたの言うことは正しいです (そして、ISS の一連の写真については私もそれを知っていました) が、私はそれを「上昇」という広い意味で放っておきました。 しかし、混乱がないように、メモしておきます。 コメントありがとうございます！

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