i oktober 2017 firar Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) hundra dagar för att samla in vetenskapliga data vid månen. Hundra måndagar. Det är 100 möjligheter att observera förändringar från natt till dag, fotografera ytan i olika Solvinklar, mäta stigande och fallande temperaturer och studera hur vissa kemikalier reagerar på den dagliga ljus-och temperaturcykeln, bland annat. Men du kanske undrar…
vad är en måndag?
Vad menar vi när vi säger att LRO har varit på Månen i 100 måndagar? Det korta svaret är detta: en dag är hur lång tid mellan två noons eller solnedgångar. Det är 24 timmar på jorden, 708,7 timmar (29,53 jorddagar) på månen. Vi kan se en dag som går på månen genom att titta på sin månadslånga fascykel, och från och med den 16 oktober 2017 har LRO sett denna cykel 100 gånger sedan starten av sitt prospekterings-och vetenskapsuppdrag den 15 September 2009.
men som ofta händer i astronomi är situationen faktiskt lite mer komplicerad. Problemet börjar med att bara spika ner en definition av ordet dag.
vid varje given plats på jorden är en lokal soldag den tid det tar solen att återvända till samma punkt på himlen. För att vara mer exakt definierar vi en linje på himlen, meridianen, som går mellan due north och due south och passerar genom zenit (den raka punkten). Lokal middag är den tid då solen är centrerad på meridianen, och en lokal soldag är tiden mellan två på varandra följande lokala noons.
längden på denna typ av dag varierar under hela året. För närvarande kan det vara så mycket som 21 sekunder kortare eller 29 sekunder längre än 24 timmar. Denna variation beror på excentriciteten hos jordens omlopp (banan är en ellips, inte en cirkel), och ekliptikens snedhet (jordens axel lutas i förhållande till dess omlopp).
så att vi inte behöver återställa våra klockor hela tiden är det bekvämt att definiera en genomsnittlig soldag, genomsnittet för den lokala soldagen över ett helt år. En genomsnittlig soldag är exakt 24 timmar lång. Faktum är att vi definierar en timme som 1/24 av en genomsnittlig soldag.
Den genomsnittliga soldagen kan inte vara genomsnittet över något godtyckligt år. Excentriciteten och snedheten varierar över tiden, och på grund av equinoxernas precession glider effekten av snedhet genom kalendern, växelvis förstärker och avbryter effekten av excentricitet över tiotusentals år. Jorden saktar också ner, främst på grund av tidvatteninteraktioner med månen.den genomsnittliga soldagen är den teoretiska genomsnittliga lokala soldagen, beräknad genom att fastställa excentricitet, snedhet, precession och rotationshastighet till värdena vid middagstid i Greenwich, England, den 31 December 1899, med hjälp av teorin om solens uppenbara rörelse som utvecklats av Simon Newcomb på 1890-talet.
Vi har nu extremt exakta atomklockor. Vi definierar längden på en sekund som ett visst antal vågor i strålningen från en cesiumatom, och vi säger att en genomsnittlig soldag är 86400 av dessa sekunder. För historisk kontinuitet valdes antalet vågor så att denna sekund är 1/86400 av den genomsnittliga soldagen definierad av Newcombs teori.
begreppet soldag kan utvidgas till andra kroppar i solsystemet, inklusive vår måne. En genomsnittlig soldag på månen, en måndag för kort, är 29.5306 jorddagar. Lokala måndagar kan variera ännu mer än soldagar på jorden, över 6 timmar kortare eller 7 timmar längre än medelvärdet. De 100 måndagarna som firades av LRO i oktober 2017 är genomsnittliga måndagar.eftersom månen är tidally låst till jorden, visar den alltid jorden samma ansikte. Detta innebär också att den roterar i samma takt som den kretsar. En måndag tar exakt så lång tid som en komplett bana i förhållande till solen. En måndag motsvarar också en komplett cykel av faserna synliga från jorden, så en måndag är densamma som en synodisk månad.
vid denna tidpunkt borde det inte överraska dig att det finns andra typer av dagar (till exempel sideriska) och månader (anomalistiska och drakoniska, för att nämna två). Men det är en historia för en annan gång.