Obserwowany ruch Księżyca

Orbita Księżyca wokół Słońca ma krztałt złożonej krzywej Księżyc przecież nie obiega Słońca sam ale wspólnie z Ziemią. W układzie Ziemia-Księżyc oba ciała obiegają wspólny środek masy, który nazywamy barycentrum. Ponieważ masa Księzyca w porównaniu do masy Ziemi barycentrum nie znajduje się blisko środka Ziemi, lecz jest położone ok 1600km od jej powierzchni. Ruch Księżyca wokół Słońca składa sie z ruchu barycentrum wokół Słońca i ruchu księżyca wokół barycentrum. Droga Ziemi a także droga Księżyca jest w każdym swym punkcie jest łukiem zwróconym wklęsłą stroną w kierunku Słońca. 

Złożoność ruchu Księżyca w przestrzeni przejawia się też w jego obserwowanym ruchu na Ziemi. Składają się nań ruch Księżyca ze wschodu na zachód, będący odbiciem obrotu ziemi i rzeczywisty ruch Księżyca wokół Ziemi. W ciągu doby Księży przechodzi po swojej orbicie dookoła Ziemi 13 stopni. Porusza się przy tym z zachodu na wschód. Ponieważ jednak i Słońce przesuwa się na niebie w przybliżeniu o jeden stopień w ciągu doby w tym samym kieruniu co Księżyc, Księżyc pozostaje za Słońcem na niebie mniej więcej 12 stopni w ciągu doby. Gdyby to następowało dokładnie tak, jak mówiliśmy, Księżyc codziennie wschodziłby o 50 min. później. Jednak prędkość Księżyca w ruchu wokół nie jest stała, a stąd i jego ruch na niebie nie jest jednostajny. Codzienne opóźnienie sie wschodu Księżyca wacha się od 38 do 66 min. 

Animacja przedstawiająca ruch obrotowy ziemi

Chociaż Księżyc dokonuje pełnego obiegu Ziemi w ciągu miesiąca gwiazdowego potrzebuje dalszych dwóch dni, aby znaleść sie w tej samej fazie. Odstęp czasu pomiędzy dwiema kolejnymi identycznymi fazami nazywami miesiącem synodycznym. 

Długość tego miesiąca - 29d 12h 44m 02.89s - jest w przybliżeniu równa długosci miesiąca kalendażowego. Zgodność ta nie jest przypadkowa, już w zamierzchłych czasach pojawiła sie potrzeba jednostki czasu więkrzej od doby.Opierają sie na regularnych zmianach faz Księżyca, ludzie ułożyli kalendarz Księżycowy. Gdy człowiek przeszedł od koczowniczego życia pasterskiego do osiadłego trybu rolnika, musiał umieć dokładnie wyznaczać czas odpowiedni na siew, zbiór płodów i inne prace rolnicze. Kalendarz księżycowy już nie wystarczał, ale oczywiste było, że terminy prac rolniczych zależą od ruchu Słońca po niebie. Powstał więc kalendarz Słoneczny z podstawową jednostką - rokiem zwrotnikowym, w kalendarzu tym utrzymała się mniejsza jednostka miesiąc synodyczny, zaokrąglony do pełnych dni. 

Obszerwowany ruch Księżyca po niebie w ciągu miesiąca jest mniej więcej taki sam jak obserwowany ruch Słońca po niebie w ciągu roku. Zależy on zatem, podobnie jak dla wszytkich ciał niebieskich, nie tylko od rzeczywistego ruchu tych ciał w przestrzeni, ale również od szerokości geograficznej miejsa obserwacji. Ponieważ orbita Księżyca jest nachylona do ekliptyki pod niewielkim kątem, można przyjąć że księżyc tez porusza sie po ekliptyce, ale 12 razy szybciej niż Słońce. Słońce w czasie przesileń może oddalić się maksymalnie na 23.4 stopnia na pólnoc albo na południe od równika niebieskiego, wykonuje zatem swój obserwowany ruch roczny około równika niebiskiego w strefie o szerokości 46.8 stopnia. Księżyc w czasie letniego przesilenia może się znaleść najwyżej na pólnoc nad ekliptyką i na odwórt w czasie zimowego przesilenia, najniżej na południe pod nią. Strefa, w której się może poruszać Księżyc koło równika niebieskiego, jest zatem szersza niż 46.8 stopnia, i to o wartość dokładnie 2 razy większą niż nachylenie orbity Księżyca względem ekliptyki. Stąd obserwowany ruch Księżyca koło równika niebieskiego odbywa się w strefie o szerokości 57 stopni. 
Widoczność Księżyca i jego wysokość nad horyzontem jest uzależniona od wzajemnego położenia Słońca i Księżyca, oraz od szerokości geograficznej miejsca obserwacji. Dlatego w nowiu Księżyc znajduje sie na niebie w tym samym kierunku co Słońce, a zatem wschodzi razem ze wschodem Słońca i zachodzi równocześnie z jego zachodem. Krótko po nowiu, kidy księżyc jest już widoczny, wshodzi w godzinach przedpołudionwych a zachodzi wieczorem. Każdy następny wschód Księżyca opóźnia się jak już wspomnieliśmy średnio o 50 min. W pierwszej kwadrze Księżyc pozostaje na niebie za Słońcem o 90 stopni, wschodzi zatem około południa i zachodzi koło północy. W pełni Księżyc znajduje się w z przeciwnej strony nieba niż Słońce, wschodzi wraz z zachodem Słońca i zachodzi przy jego wschodzie. W ostatniej kwadrze Księżyc jest znowu oddalony od Słońca o 90 stopni, ale z przeciwnej strony niż w pierwszej kwadrze, Księżyc wschodzi wtedy około pólnocy i zachodzi koło południa. 

Gdy znamy w danym dniu fazę Księżyca, nie jest trudno ocenić, kiedy zobaczymy na niebie Księżyc, a kiedy nie. Na odwrót, s położenia Księżyca na niebie można wyznaczyć jego Fazę, pomocą mnemotechniczną przy określaniu faz Księżyca mogą być słowa: dopełnia się i cofa się. W pobliżu pierwszej kwadry Księżyca terminator, czyli linia oświetloną cześć powierzchni od nieoświetlonej, przesuwa się po tarczy Księżyca z prawej strony do lewej, pozostawiając za sobą oświetloną część Księżycowego globu. Kształt oświetlonej części Księżyca przypomina dużą literę D (dopełnia się). Po pełni za terminatorem, który znowu przesuwa sie po powierzchni Księżyca z prawej strony na lewą pozostaje nie oświetlona cześć Księżyca. Po ostatniej kwadrze kształt oświetlonej powierzchni Księżyca przypomina literę C (cofa się). 

Najdogodniejsza pora obszerwacji Księżyca przypada w pobliżu jego górnej kulminacji, kiedy Księżyc przechodzi przez południk miejscowy w pobliżu nowiu położenie to Księżyc osiąga w tym samym czasie co Słońce, a zatem koło południa. W pierwszej kwadrze Księżyc jest najwyżej wieczorem, po zachodzie Słońca, w pełni - około pólnocy, w ostatniej kwadrze - rano przy wschodzie Słońca. Wysokość Księżyca możemy ocienić na podstawie aktualnego położenia ekliptyki. W nowiu Księżyc kulminuje na tej samej wysokości co Słońce. W pierwszej kwadrze wysokość księżyca przy przejściu południka miejscowego będzie w przybliżeniu taka jaką będzie miało kulminujące Słońce za trzy miesiące. W pełni odpowiednia wysokość kulminującego Księżyca będzie równa wysokości kulminującego Słońca za pół roku, a w ostatniej kwadrze taka jaką miało Słońce przed trzema miesiącami. 

Biorąc pod uwagę położenie Księżyca względem Słońca przy takich samych fazach i położeniach ekliptyki względem równika niebieskiego w ciągu roku, możemy ocenić, kiedy Księżyc znajduje się w momencie kulminacji najwyzej nad horyzontem. W nowiu przypadnie to w czerwcu, W pierwszej kwadrze w marcu, W pełni w grudniu, i w ostatniej kwadrze we wrześniu.