lokakuussa 2017 Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) juhlii sata päivää tieteellisen tiedon keräämistä kuussa. Sata Kuupäivää. Se on 100 mahdollisuutta tarkkailla muutoksia yöstä päivään, kuvata pintaa eri Aurinkokulmissa, mitata nousevia ja laskevia lämpötiloja ja tutkia, miten tietyt kemikaalit reagoivat päivittäiseen valo-ja lämpötilakiertoon, muun muassa. Mutta saatat ihmetellä…
mikä on kuun päivä?
mitä tarkoitetaan, kun sanotaan, että LRO on ollut kuussa 100 kuupäivää? Lyhyt vastaus on tämä: päivä on kahden keskipäivän tai auringonlaskun välinen aika. Se on 24 tuntia maapallolla, 708,7 tuntia (29,53 Maan päivää) kuussa. Voimme nähdä päivän kuluvan kuussa tarkkailemalla sen kuukauden mittaista vaiheiden jaksoa, ja 16. lokakuuta 2017 LRO on katsonut tätä jaksoa 100 kertaa sen jälkeen, kun sen etsintä-ja tiedelento alkoi 15.syyskuuta 2009.
mutta kuten tähtitieteessä usein tapahtuu, tilanne on itse asiassa hieman monimutkaisempi. Ongelma alkaa vain naulaamalla alas sanan päivä määritelmä.
missä tahansa paikassa maapallolla paikallinen aurinkopäivä on aika, jolloin aurinko palaa samaan kohtaan taivaalla. Tarkemmin sanottuna määrittelemme taivaalla olevan viivan, pituuspiirin, joka kulkee suoraan pohjoiseen ja suoraan etelään ja kulkee zeniitin (suoran pisteen) kautta. Paikallinen keskipäivä on aika, jolloin aurinko keskittyy pituuspiirille, ja paikallinen aurinkopäivä on kahden peräkkäisen paikallisen keskipäivän välinen aika.
tällaisen päivän pituus vaihtelee ympäri vuoden. Tällä hetkellä se voi olla jopa 21 sekuntia lyhyempi tai 29 sekuntia pidempi kuin 24 tuntia. Vaihtelu johtuu Maan radan eksentrisyydestä (rata on ellipsi, ei ympyrä) ja ekliptikan vinoudesta (Maan akseli on kallellaan suhteessa sen kiertorataan).
jotta meidän ei tarvitsisi koko ajan nollata kellojamme, on kätevää määritellä keskimääräinen aurinkopäivä, paikallisen aurinkopäivän keskiarvo koko vuoden ajalta. Keskimääräinen aurinkopäivä on tasan 24 tuntia pitkä. Itse asiassa määrittelemme tunnin 1/24 keskimääräisestä aurinkopäivästä.
keskimääräinen aurinkopäivä ei voi olla minkään mielivaltaisen vuoden keskiarvo. Eksentrisyys ja vinous vaihtelevat ajan myötä, ja päiväntasausten prekession vuoksi vinouden vaikutus liukuu kalenterin läpi vuorotellen vahvistaen ja kumoten eksentrisyyden vaikutusta kymmenien tuhansien vuosien aikana. Myös maan vauhti hidastuu, mikä johtuu ennen kaikkea vuoroveden vuorovaikutuksesta kuun kanssa.
keskimääräinen auringon päivä on teoreettinen keskimääräinen paikallinen auringon päivä, joka on laskettu kiinnittämällä eccentricity, obliquity, Prekessio ja pyörimisnopeus arvoihin keskipäivällä Greenwichissä Englannissa 31. joulukuuta 1899 käyttäen Simon Newcombin 1890-luvulla kehittämää teoriaa auringon näennäisestä liikkeestä.
meillä on nyt erittäin tarkat atomikellot. Määrittelemme sekunnin pituuden cesiumatomin säteilyssä olevan tietyn määrän aaltoja, ja sanomme, että keskimääräinen auringon päivä on 86400 näistä sekunneista. Historiallista jatkuvuutta varten aaltojen määrä valittiin siten, että tämä sekunti on 1/86400 newcombin teorian määrittelemästä keskimääräisestä auringon päivästä.
aurinkopäivän käsite voidaan ulottaa aurinkokunnan muihin kappaleisiin, myös meidän Kuuhun. Keskimääräinen auringon päivä kuussa, lyhyesti kuupäivä, on 29.5306 Maan päivää. Paikalliset kuupäivät voivat vaihdella jopa enemmän kuin Aurinkopäivät maapallolla, yli 6 tuntia lyhyempiä tai 7 tuntia keskiarvoa pidempiä. LRO: n lokakuussa 2017 viettämät 100 lunar days-päivää ovat keskinkertaisia lunar days-päiviä.
koska kuu on tidaalisesti lukkiutunut maahan, se näyttää aina maapallolle samat kasvot. Tämä tarkoittaa myös sitä, että se pyörii samalla nopeudella kuin se kiertää. Kuun päivä kestää täsmälleen yhtä kauan kuin yksi täydellinen kiertorata suhteessa Aurinkoon. Kuun päivä vastaa myös yhtä kokonaista maasta näkyvien vaiheiden jaksoa, joten kuun päivä on sama kuin synodinen kuukausi.
tässä vaiheessa ei pitäisi olla yllätys, että on olemassa toisenlaisia päiviä (esimerkiksi sidereaalisia) ja kuukausia (anomalistisia ja draconisia, mainitaksemme kaksi). Mutta se on tarina toiseen kertaan.