Es fácil distinguir los dos movimientos, porque las “estrellas fijas” (todo en el cielo, excepto el Sol, la Luna, los planetas, los cometas y los meteoritos) parecen moverse solo debido a la rotación de la Tierra. Por lo tanto, la parte del movimiento de la Luna debido a su órbita alrededor del Sol se puede identificar fácilmente haciendo un seguimiento de cómo cambia la posición de la Luna con respecto a las constelaciones.
La Luna gira alrededor del zodiaco (las constelaciones que se encuentran en un plano que corresponde al plano orbital de la Tierra) una vez cada 27,3 días. Los astrónomos llaman a este período el “mes sideral”. Este movimiento corresponde a una velocidad angular de [matemáticas] 360 ^ \ circ / \ left (24 \ times 27.3 ~ \ hbox {horas} \ right) = 0.55 ^ \ circ [/ matemáticas] por hora.
Mientras tanto, la Tierra gira una vez sobre su eje en un día, lo que corresponde a [matemáticas] 15 ^ \ circ [/ matemáticas] en una hora. Dado que la Luna gira alrededor de la Tierra en el mismo sentido en que la Tierra gira alrededor de su eje, los dos movimientos aparentes que usted pregunta son opuestos entre sí. El plano orbital de la Luna no es del todo perpendicular al eje de rotación de la Tierra, por lo que los dos movimientos no están perfectamente alineados, pero ignoremos esa complicación aquí.
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Con respecto al observador en la Tierra, la Luna se mueve hacia el Oeste en el cielo, a una velocidad de [matemáticas] 15 ^ \ circ – 0.55 ^ \ circ = 14.45 ^ \ circ [/ matemáticas] por hora. Para responder a su pregunta, la órbita de la Luna alrededor de la Tierra, por lo tanto, da una [matemática] 0.55 ^ \ circ / 15 ^ \ circ = 3.7 \% [/ matemática] corrección hacia abajo a la velocidad angular de la Luna en el cielo, como se ve por Un observador en la Tierra.
Tenga en cuenta que esto significa que después de un día (24 h) la Luna no ha regresado al mismo lugar en el cielo, sino que se ha retrasado [matemáticas] 360 ^ \ circ – 24 \ veces 14.45 ^ \ circ = 13.20 ^ \ circ [/ matemáticas] al este. Se necesita [matemática] 360 ^ \ circ / (14.45 ^ \ circ / \ hbox {h}) = 24.91 ~ \ hbox {h} = 24 ~ \ hbox {h} ~ 55 ~ \ hbox {min} [/ math] para que la luna regrese al mismo lugar en el cielo. Como Thomas Dalton ha señalado en su respuesta, esta es esencialmente la razón por la cual la marea alta (dominada por la Luna) en un lugar determinado ocurre aproximadamente 50 minutos más tarde cada día (el retraso preciso varía debido a la interferencia con la fuerza de marea del Sol y otras complicaciones )
Después de [matemáticas] 360 ^ \ circ / \ left (13.2 ^ \ circ / ~ \ hbox {día} \ right) = 27.3 [/ matemáticas] días, la Luna regresa a la misma posición en relación con las estrellas fijas. Tenga en cuenta que esto no es idéntico al cambio en la fase de la Luna, que viene dada por la posición de la Luna con respecto al Sol, no por las estrellas fijas.
La Luna llena (que es diametralmente opuesta al Sol en el cielo) siempre sale cuando el Sol se está poniendo y viceversa (es agradable, si te encuentras en algún lugar con un horizonte despejado y abierto en todas las direcciones, ver la puesta de sol simultánea y salida de la luna, en la fecha de luna llena). Un cuarto de luna sale o se pone a medianoche y mediodía. La Luna nueva es más difícil de ver, porque se levanta y se pone con el Sol.
Las fases de la Luna no tienen un ciclo de 27,3 días, porque el Sol se mueve a lo largo del zodíaco (es decir, en relación con las estrellas fijas) como resultado de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Este movimiento está en la misma dirección que el movimiento de la Luna en relación con las estrellas (es decir, hacia el Este). Después de 27.3 días, el Sol está más al este y la Luna tarda un poco más en alcanzarlo y volver a la misma fase que antes.
El período de la órbita de la Tierra alrededor del Sol es de aproximadamente 365.2 días (es decir, un año). Por lo tanto, la velocidad angular de la Luna con respecto al Sol es
[matemáticas] 360 ^ \ circ \ left (\ frac {1} {27.3 ~ \ hbox {días}} – \ frac {1} {365.2 ~ \ hbox {días}} \ right) = 12.2 ^ \ circ ~ \ hbox {por día}. [/ math]
El período correspondiente es [matemática] 360 ^ \ circ / \ left (12.2 ^ \ circ / \ hbox {day} \ right) = 29.5 [/ math] días. Los astrónomos llaman a esto el ” mes sinódico “. Es por eso que los calendarios chino, judío e islámico se alternan entre meses de 29 y 30 días, para mantenerse al día con las fases de la Luna. (El calendario occidental se hereda de los romanos, que hace mucho tiempo decidieron que mantener los meses sincronizados con las fases lunares era más problemático de lo que valía la pena).
