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第46月章 月面被照亮部分

月亮表面被照亮的比例:

月面被照亮的部分用k来表示,它取决于从月心看地日的距角(注:所谓距角指星体到太阳的角距离),这个距角叫做相位角(i)。公式如下:
k = ( 1+cos(i) ) / 2 ……46.1式
这个值是照亮区与整个月面的比例,也是与月角直径(图中NS)相垂直的直径(图中AC)的被照亮的长度与月面直径的比值(译者注:k=BC/AC),请参考下图。

NCS = 被照亮的一面 N = 北月角 S = 南月角 C = 被照亮的边缘的中点 NOS = 月角连线 NBS = 明暗分界线(一个弧) 月面被照亮的部分k = 长度比BC:AC = 面积比NBSC:NASC

地心观测的相位角i,可以使用以下方法得到。
首先,找出地心坐标中的月球距角Ψ(日月之间的角距离),可使用如下方法之一:
  cos(ψ) = sin(δo)*sin(δ) + cos(δo)*cos(δ)*cos(αo-α) ……46.2式
  cos(ψ) = cos(β)*cos(λ-λo)
式中,(αo、δo、λo)和(α、δ、λ)分别是地心坐标中太阳和月亮的(视赤经、视赤纬、视黄经),β是月球的地心黄纬。(译者注:请注意区分月心坐标下的地球距角i与地心坐标下的月球距角ψ,日月地连成三角形,i与ψ就是这个三角形中的二个角。)
然后,我们有以下下算式:
  tan(i) = R*sin(ψ)/(Δ-R*cos(ψ)) ……46.3式
式中R是日地距离,Δ是月地距离,二者的距离单位是千米。ψ和i在均在0到180度之间。当i已知,则可由46.1式算出。 
当然,计算k是不需要高精度的日、月的地心位置坐标。1分的精度已经足够了。
如果高精度要求不高,使用cos(i) = - cos(ψ)计算i即可, 这样计算,k的结果误差不会超过0.0014。
较低精度下,使用如下忽略月球纬度的方法计算i的近似值,结果仍然比较好:
i=180°- D ……46.4式
  -6°.289*sin(M')
  +2°.100*sin(M)
  -1°.274*sin(2D-M')
  -0°.658*sin(2D)
  -0°.214*sin(2M')
  -0°.110*sin(D)
式中角度D、M和M’通过(45.2)式和(45.4)式得到。在这种情况下,无需计算日月的地心位置坐标。

月亮明亮边缘的位置角(月亮的弓背中点C的位置角)

月亮明亮边缘的位置角χ是月亮被照亮部分的边缘的中点C的位置角,χ角是从月面北点朝东方转到C点,不是从月球自转轴起算(也不是从北月角起算,译者注:沿北极到月心再到南极画经圈,该经圈与月面上方的交点就是北点)。可以通过下面的公式得到:
tan(χ) = cos(δo)*sin(αo-α) / 
        ( sin(δo)*cos(δ) – cos(δo)*sin(δ)*cos(αo-α) ) ……46.5式
式中α0 ,δ0 ,α 和δ的含意和前面的相同。
角χ在270度左右是上弦月,90度左右是满月。应使用ANT2函数计算角χ,确保结果在正确地象限里。公式(46.5)里的分子、分母是ANT2()的两个传入参数。
当χ表示月亮被照亮边缘中点的位置角,那么南北两个月角的位置角是χ+90度和χ-90度。
使角χ的好处是,它明确定义了月亮被照亮面的边缘。
要注意的是:角χ不是从天顶开始测量的,被照亮面边缘的天顶角是χ-q,这里q是视差角(参见第11章)。
最后,46.5式还可以的应用于行星的计算。

例46.a —— 1992年4月12日0 TD时刻的月亮 在例子45.a中我们得到了那一时间的: α = 134°.6885 δ = +13°.7684 Δ = 368 408 km 同一时刻的太阳的视位置和距离是: αo = 1h 22m 37s.9 = 20°.6579 δo = +8o41'47" = +8°.6964 R = 1.002 4977 AU = 149971520 km 根据公式(46.2)由cos(Ψ) = -0.354 991,得到Ψ = 110.7929度。然后可得 tan(i) = +2.615 403,使用46.3式得到 i = 69°.0756 接下来,根据46.1式,k = 0.6786,约等于是0.68。 如果我们使用近似关系cos (i) = - cos(ψ),我们算得k = 0.6775,也约等于0.68。 现在我们使用近似式46.4计算。在例子45.a中我们得到瞬时值: D = 113°.8423 M = 97°.6435 M'= 5°.1508 然后使用公式(46.4)得到i=68°.88,再通过公式(46.1)得到k = 0.6802,也约等于0.68。 最后,依照公式(46.5)得到: tan(χ) = (-0.90283) / (+0.24266) 得 χ = 285.0度