Почему луна не планета: Можно ли считать Луну планетой?

Наша Луна может быть не уникальной, говорят ученые

6 июня 2011

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото,

Подпись к фото,

До сих пор считалось, что такие крупные спутники, как наша Луна, встречаются нечасто

Каждая десятая каменная планета из тех, что обращаются вокруг звезд, подобных Солнцу, может иметь собственный спутник, который пропорционально соответствует по размерам нашей Луне, считают исследователи.

Дело в том, что наше ночное светило считается очень большим: его диаметр — больше четверти земного, — и раньше астрономы полагали, что подобное сочетание достаточно редко. Однако при помощи компьютерного моделирования они пришли к выводу, что космические столкновения, результатом которых стало появление нашей Луны, могут быть явлением широко распространенным.

Это исследование, интересное само по себе, может также способствовать идентификации во Вселенной планет, на которых может существовать жизнь.

Своими мыслями ученые вскоре поделятся в международном журнале Icarus, посвященном исследованиям Солнечной системы.

Лунный пояс

В прошлом году специалисты из Института теоретической физики Цюрихского университета (Швейцария) и Лаборатории атмосферной и космической физики университета Колорадо (США) провели серию моделирований с целью понимания того, каким образом из газа и небольших фрагментов камня (планетезималей) формировались планеты.

Большинство астрономов придерживаются той версии, что Луна появилась, когда Земля была еще совсем молодой: тогда в Землю врезалась планета размером с Марс. В результате вокруг нашей планеты образовался пояс расплавленного материала, который со временем стянулся в единое тело и превратился в Луну, какой мы ее знаем.

Результаты своего первоначального исследования ученые положили в основу дальнейшего моделирования, которое было призвано дать ответ на вопрос, какова вероятность того, что столкновение подобного масштаба может привести к формированию у планеты подобного крупного спутника.

Выяснилось, что имеется 1 из 12 шансов на формирование системы, состоящей из планеты, масса которой составляет половину земной, и ее спутника массой более чем в половину лунной (с учетом погрешностей моделирования полный разброс вероятностей составил от 1/45 до 1/4).

Стабилизация оси

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Теория апокалиптического столкновения Земли с другой планетой, в результате которого появилась Луна, вызывает еще немало вопросов

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

По словам Себастьяна Эльзера из Цюрихского университета, эти результаты могут оказаться полезными для астрономов, охотящихся за планетами, похожими на Землю, или экзопланетами, как называют их специалисты.

Дело в том, что такие крупные спутники способны искажать данные приборов, отыскивающих экзопланеты в просторах Вселенной. И понимание того, что подобные спутники могут быть явлением распространенным, может упростить процесс вычислений.

Кроме того, Луна способствует стабилизации земной оси, которая в противном случае сильно отклонялась бы от нормальных значений на протяжении коротких временных промежутков. А это, в свою очередь, позволяет избегать огромных перепадов в распределении солнечного тепла по поверхности наше планеты.

То есть, подчеркивает Эльзер, можно утверждать, что присутствие Луны делает Землю более предрасположенной к появлению жизни. «Выявлять возможность спутника, стабилизирующего ось планеты, — дело полезное для понимания того, как много обитаемых миров может быть в галактике, — поясняет он в интервью Би-би-си. — Но это, разумеется, не единственный фактор и не самый важный».

Эитиро Кокубо — эксперт по формированию планет, на счету которого множество публикаций о механике, стоящей за появлением Луны и планет Солнечной системы. Он называет исследования коллег «интересным предположением», но предупреждает: существует немало пока не известных параметров, «которые в огромной степени влияют на формирование и развитие спутников и, таким образом, на вероятность наличия крупных планетарных спутников».

К примеру, говорит он в интервью Би-би-си, современная наука не может определить, с какой скоростью вращалась та или иная планета до столкновения, или как формировался и развивался диск материала после такого столкновения. «Я думаю, следует принять этот документ как некое пробное вычисление, основанное на том, что мы сегодня знаем о формировании планет земного типа и их спутников», — предлагает он.

Луна не падает на землю. Почему Луна не падает на Землю? Почему на Землю падают спутники, созданные человеком

Актуальность:

12 апреля наша страна вспоминает грандиозное событие – полет человека в космос. На уроках мы тоже обсуждали тему космоса, рисовали рисунки. И учительница попросила нас приготовить интересные доклады про космос. Поэтому я выбрал именно эту тему, так как мне самому это интересно. И в преддверии этого праздника “Дня космонавтики” для нас это актуально, думаю, что и вас заинтересует.

Мои предположения:

Дома я достал энциклопедию ” Небесные тела” и стал читать. Тут я себя спросил, а может Луна на нас упасть? Я ответил, что, наверное, Луна упадет в том случае, если приблизится к Земле. А, может быть, ее что–то держит с Землей, поэтому она не падает и никуда не улетает.

Цель и задачи моей работы:

Я решил подробнее изучить литературу, как Луна образовалась, как влияет на Землю, что ее связывает с Землей, и почему Луна не улетает в космос и не падает на Землю. И вот что я узнал.

Введение

В астрономии спутником называется тело, которое вращается вокруг большого по размерам тела и удерживается силой его притяжения. Луна – спутник Земли. Земля– спутник Солнца. Луна – твердое, холодное, шарообразное небесное тело, которое в 4 раза меньше Земли.

Луна– самое близкое к Земле небесное тело. Если было бы возможно, то турист шел бы до Луны 40 лет

Система Земля – Луна – уникальна в Солнечной системе, так как ни одна планета не имеет такой крупный спутник. Луна – единственный спутник Земли.

Она видна невооруженным глазом лучше, чем любая планета в телескоп. Много загадок таит в себе наш спутник.

Луна – это пока единственное космическое тело, на котором побывал человек. Луна обращается вокруг Земли точно так же, как Земля обращается вокруг Солнца (см. рис. 1).

Расстояние между центрами Луны и Земли примерно 384467 км.

Как выглядит Луна?

Луна совсем не похожа на Землю. Там нет ни воздуха, ни воды, ни жизни. Концентрация газов у поверхности Луны равноценна глубокому вакууму. Из–за отсутствия атмосферы её мрачные пыльные просторы раскаляются днём до + 120 °С и промерзают ночью или просто в тени до – 160 °С. Небо на Луне всегда чёрное, даже днём. Огромный диск Земли выглядит с Луны больше чем в 3,5 раза, чем Луна с Земли, и висит в небе почти неподвижно (см. рис. 2).

Вся поверхность Луны изрыта воронками, которые называют кратерами. Ты можешь увидеть их, присмотревшись к Луне в ясную ночь. Некоторые кратеры такие большие, что в них мог бы уместиться огромный город. Основные варианты образования кратеров две – вулканическая и метеоритная.

Поверхность Луны можно разделить на два типа: очень старая гористая местность (лунный материк) и относительно гладкие и более молодые лунные моря.

Лунные моря, которые составляют приблизительно 16 % всей поверхности Луны, – это огромные кратеры, возникшие в результате столкновения с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Лунным морям были даны названия: Море Кризисов, Море Изобилия, Море Спокойствия, Море Дождей, Море Облаков, Море Москвы и другие.

В сравнении с Землёй Луна очень маленькая. Радиус Луны равен 1738 км, объём Луны составляет 2 % от объёма Земли, а площадь – примерно 7,5 %

Как образовалась Луна?

Луна и Земля – почти ровесники. Вот одна из версий образования Луны.

1. Вскоре после образования Земли в неё врезалось огромное небесное тело.

2. От удара оно разлетелось на множество осколков.

3. Под действием гравитации (притяжения) Земли осколки стали обращаться вокруг неё.

4. Со временем осколки собрались вместе, и из них образовалась Луна.

Фазы Луны

Луна каждый день меняет свой вид. Сначала узенький серп, затем Луна полнеет и через несколько дней становится круглой. Еще несколько дней полная Луна постепенно становится все меньше и меньше и снова делается похожей на серп. Серп Луны часто называют месяцем. Если серп повернут выпуклостью влево, как буква ” С”, то говорят, что Луна “стареет”. Через 14 суток и 19 часов после полнолуния старый месяц исчезнет совсем. Луна не видна. Такую фазу Луны называют ” новолунием “. Потом постепенно Луна из узкого серпа, повернутого вправо, превращается снова в полную Луну.

Чтобы луна снова ” выросла “, требуется такой же промежуток времени: 14 суток и 19 часов. Изменение вида Луны, т.е. изменение лунных фаз, от полнолуния до полнолуния происходит каждые четыре недели, точнее за 29 с половиной суток. Это лунный месяц. Он послужил основой для составления лунного календаря. Во время полнолуния Луна повернута к Земле освещенной стороной, а во время новолуния – неосвещенной стороной. Обращаясь вокруг Земли, луна поворачивается к ней то полностью освещенной поверхностью, то частично освещенной поверхностью, то темной. Вот поэтому в течение месяца непрерывно меняется вид Луны.

Приливы и отливы

Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них – морские приливы и отливы. Разность уровней прилива и отлива на открытых пространствах океана невелика и составляет 30–40 см. Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно, приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя.

Учитывая направление вращения Луны вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.

Исследования Луны

Луна привлекала внимание людей с древних времён. Изобретение телескопов позволило различать более мелкие детали рельефа (форма поверхности) Луны. Одну из первых лунных карт составил Джованни Риччиоли в 1651 году, он же дал названия крупным тёмным областям, именовав их “морями”, чем мы и пользуемся до сих пор. В 1881 Жюль Янссен составил детальный “Фотографический атлас Луны”.

С началом космической эры количество наших знаний о Луне значительно увеличилось. Впервые Луну посетил советский космический корабль “Луна–2” 13 сентября 1959 года.

Впервые удалось заглянуть на обратную сторону Луны в 1959 году, когда советская станция “Луна–3” пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности.

Американская программа пилотируемого полёта на Луну называлась “Аполлон”.

Первая посадка произошла 20 июля 1969 года, а первым человеком, ступившим на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг. На Луне побывали шесть экспедиций, но в последний раз это было в далёком 1972 году, так как экспедиции очень дорогостоящие. Каждый раз на неё высаживались два человека, которые проводили на Луне до трёх суток. В настоящее время готовятся новые экспедиции.

Почему же Луна не падает на Землю?

Луна моментально упала бы на Землю, если бы была неподвижной. Но Луна не стоит на месте, она вращается вокруг Земли.

Когда мы бросаем объект, такой как теннисный мяч сила тяжести тянет его по направлению к центру земли.Даже брошенный с большой скоростью теннисный мяч все равно упадет на землю, но картина изменится если объект находится гораздо дальше и движется гораздо быстрее.

Мой опыт:

Я задал этот вопрос своему папе, и он объяснил мне на простом примере. Мы привязали на нитку обыкновенный ластик. Представьте себе, что вы – это Земля, а ластик – луна, и начните ее раскручивать. Ластик на нитке будет прямо–таки вырываться из вашей руки, но нитка его не пустит. Луна находится так далеко и движется так быстро, что падение вниз никогда не происходит в одном направлении. Даже падая постоянно, луна никогда не упадет на землю. Вместо этого она движется вокруг земли по постоянному пути.

Если мы будем вращать ластик очень сильно, то нить порвется, а если медленно то ластик упадет.

Делаем вывод: если бы луна двигалась еще быстрее, то она преодолела бы притяжение земли и улетела в космос, если бы луна двигалась медленнее, сила тяжести притянула бы ее к земле. Этот точный баланс скорости притяжения создает то,что мы называем орбитой, где меньшее небесное тело постоянно обращается вокруг большего.

Сила, которая не дает Луне “убежать” при вращении – это сила притяжения Земли. А сила, которая не дает Луне упасть на Землю – это центробежная сила, которая возникает при вращении Луны вокруг Земли.

Обращаясь вокруг Земли, Луна движется по орбите со скоростью 1 км/сек, то есть достаточно медленно, чтобы не покинуть свою орбиту и “улететь” в космос, но и достаточно быстро, чтобы не упасть на Землю.

Между прочим…

Вы удивитесь, но на самом деле Луна… отдаляется от Земли со скоростью 3–4 см в год! Движение Луны вокруг Земли можно представить как медленно раскручивающуюся спираль. Причиной такой траектории Луны является Солнце, которое притягивает Луну в 2 раза сильнее, чем Земля.

Почему же тогда Луна не падает на Солнце? А потому что Луна вместе с Землей вращается, в свою очередь, вокруг Солнца, и притягательное действие Солнца без остатка тратится на то, чтобы постоянно переводить оба эти тела с прямого пути на искривленную орбиту.

– Сама Луна не светится, она лишь отражает падающий на неё солнечный свет;

– Луна оборачивается вокруг своей оси за 27 земных суток; за это же время она совершает один оборот вокруг Земли;

– Луна, вращаясь вокруг земли, всегда обращена к нам одной стороной, обратная её сторона остаётся для нас невидимой;

– Луна, двигаясь по своей орбите, постепенно удаляется от Земли примерно на 4 см. в год.

– Сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле.

Поэтому взлететь ракете с Луны гораздо легче, чем с Земли.

Возможно, что скоро в далекие межпланетные рейсы космические корабли будут отправляться не с Земли, а с Луны.

С началом нынешнего века Китай объявил о своей готовности исследовать Луну, а также выстроить там несколько обитаемых лунных баз. После этого заявления космические организации ведущих стран, а в частности США (НАСА) и ЕКА (Европейское Космическое Агентство) снова развернули свои космические программы.

Что из этого выйдет?

Посмотрим в 2020 году. Именно на этот год Дж.Бушем была запланирована высадка людей на Луну. Эта дата опережает Китай на целых десять лет, так как в их космической программе было сказано, что создание обитаемых лунных баз и высадка на них людей состоится лишь в 2030 году.

Луна является наиболее исследованным небесным телом, но для человека она таит в себе ещё очень много загадок: возможно, она является базой внеземных цивилизаций, возможно жизнь на Земле была бы совершенно другой, если бы не было Луны, возможно в будущем человек поселится и на Луне. ..

Выводы:

Итак, мы выяснили, что Луна – это естественный спутник Земли, она вращается вокруг нашей планеты и вместе с Землей, движется по орбите вокруг Солнца;

– вопрос о происхождении Луны до сих пор остаётся спорным;

– изменения формы Луны называются фазами. Они существуют только для нас,

Одно из моих предположений оказалось верным, Луну действительно что–то держит, и это – сила притяжения Земли и центробежная сила.

А другое мое предположение, что Луна упадет, если приблизится к Земле не совсем верное. Луна упадет на Землю тогда, когда Луна перестанет вращаться, будет неподвижной, тогда и не сработает центробежная сила.

Изучая энциклопедии и интернет, я узнал много нового и интересного. Обязательно поделюсь этими открытиями с одноклассниками на уроке окружающий мир.

Нам удалось разгадать некоторые загадки Луны, но от этого она не стала менее интересной и притягательной!

Использованная литература:

1. “Космос. Сверхновый атлас Вселенной”, М. , ” Эксмо”,2006г.

2. Новая школьная энциклопедия ” Небесные тела”, М., “Росмен”,2005г

3. “Почемучка” Детская энциклопедия, М., ” Росмен”, 2005г.

4. “Что такое? Кто такой?” детская энциклопедия, М.,”Педагогика –

Пресс“1995 г.

5. Интернет – справочники, картинки про космос.

Выполнил:
ученик 3Б класса

Халиуллин Ильдар

Руководитель:
Сакаева Г.Ч.

МОУ СОШ №79, г. Уфа

Министерство образования Российской Федерации

МОУ «СОШ с. Солодники».

Реферат

на тему:

Почему Луна не падает на Землю?

Выполнил: Ученик 9 Кл,

Феклистов Андрей.

Проверил:

Михайлова Е.А.

С. Солодники 2006

1. Введение

2. Закон всемирного тяготения

3. Можно ли силу, с которой Земля притягивает Луну, назвать весом Луны?

4. Есть ли центробежная сила в сис­теме Земля-Луна, на что она дейст­вует?

5. Вокруг чего обращается Луна?

6. Могут Земля и Луна столкнуться? Их ор­биты вокруг Солнца пересека­ются, и даже не один раз

7. Заключение

8. Литература

Введение

Звездное небо во все времена занимало воображение людей. Почему зажигаются звезды? Сколько их сияет в ночи? Далеко ли они от нас? Есть ли границы у звезд­ной Вселенной? С глу­бокой древности человек задумывался над этими и многими другими вопросами, стремился по­нять, и осмыслить устройство того большого мира, в котором мы живем. При этом открылась широчайшая область для исследо­вания Вселенной, где силы тяготения играют решающую роль.

Среди всех сил, которые существуют в природе, сила тяготения отличается, пре­жде всего, тем, что проявляется повсюду. Все тела обладают массой, которая опре­де­ляется как отношение силы, приложенной к телу, к ускорению, которое приобре­тает под действием этой силы тело. Сила притяжения, действующая между лю­быми двумя телами, зависит от масс обоих тел; она пропорциональна произведе­нию масс рассматриваемых тел. Кроме того, сила тяготения характеризуется тем, что она подчиняется закону обратно-пропорциональ­но квадрату расстояния. Другие силы могут зависеть от расстояния совсем иначе; известно немало таких сил.

Все весомые тела взаимно испытывают тяготение, эта сила обуславливает дви­же­ние планет вокруг солнца и спутников вокруг планет. Теория гравитации — тео­рия созданная Ньютоном, стояла у колыбели современной науки. Другая теория грави­тации, разработанная Эйнштейном, является величайшим достижением тео­ретиче­ской физики 20 века. В течение столетий развития человечества люди на­блюдали явление взаим­ного притяжения тел и измеряли его величину; они пыта­лись поста­вить это явление себе на службу, превзойти его влияние, и, наконец, уже в самое последнее время рассчи­тывать его с чрезвычайной точностью во время первых ша­гов вглубь Вселенной

Широко известен рассказ о том, что на открытие закона всемирного тяготения Ньютона навело падения яблока с дерева. Насколько достоверен этот рассказ, не знаем, но остается фактом, что вопрос: «почему луна не падает на землю?», инте­ресовал Ньютона и привел его к откры­тию закона всемирного тяготения. Силы всемирного тяготения иначе называют гравитационными.

Закон всемирного тяготения

Заслуга Ньютона заключается не только в его гениальной догадке о взаимном притяжении тел, но и в том, что он сумел найти закон их взаимодействия, то есть формулу для расчета гравитационной силы между двумя телами.

Закон всемирного тяготения гласит: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними

Ньютон рассчитал ускорение, сообщаемое Луне Землей. Ускорение свободно па­дающих тел у поверхности земли равно 9,8 м/с 2
. Луна удалена от Земли на рас­стояние, равное примерно 60 земным радиусам. Следо­вательно, рас­суждал Нью­тон, ус­корение на этом расстояние будет: . Луна, па­дая с таким ускорением, должна бы приблизиться к Земле за первую секунду на 0,27/2=0,13 см

Но Луна, кроме того, движется и по инерции в направлении мгновенной ско­рости, т.е. по прямой, касательной в данной точке к ее орбите вокруг Зем­ли (рис. 1). Двигаясь по инер­ции, Луна должна удалиться от Земли, как показы­вает расчет, за одну секунду на 1,3 мм.
Ра­зумеется, такого движения, при кото­ром за первую секунду Лу­на двигалась бы по радиусу к центру Земли, а за вторую секунду — по касательной, мы не наблюдаем. Оба движения не­пре­рывно складываются. Луна движется по кривой линии, близкой к окружно­сти.

Рассмотрим опыт, из которого видно, как сила притяжения, действующая на тело под пря­мым углом к направлению дви­жения по инерции, превращает пря­молинейное движение в криволинейное (рис. 2). Шарик, скатившись с наклон­ного жело­ба, по инерции продолжает дви­гаться по прямой линии. Если же сбоку положить магнит, то под действием силы притяжения к магниту траек­тория шарика искривляется.

Как ни стараться, нельзя бросить пробковый шарик так, чтобы он описывал в воздухе окружности, но, привязав к не­му нитку, можно заставить ша­рик вра­щаться по окружности вокруг руки. Опыт (рис. 3): грузик, подвешенный к нитке, проходящей через стеклянную трубочку, натягивает нить. Сила натяже­ния нити вызывает центростремительное ускорение, которое характеризует из­менение линей­ной скорости по направлению.

Луна обращается вокруг Земли, удер­живаемая силой притяжения. Стальной канат, который заменил бы эту силу, дол­жен иметь диаметр около 600 км.
Но, не­смотря на такую огромную силу притяже­ния, Луна не падает на Землю, по­тому что имеет начальную скорость и, кроме того, движется по инерции.

Зная расстояние от Земли до Луны и число оборотов Луны вокруг Земли, Нью­тон определил величину центростремительного ускорения Луны.

Получилось то же число — 0,0027 м/с 2

Прекратись действие силы притяжения Луны к Земле — и она по прямой ли­нии умчится в бездну космического простран­ства. Улетит по касательной ша­рик (рис. 3), если разорвется нить, удерживающая шарик при вращении по ок­ружности. В приборе на рис.4, на центробежной машине только связь (нитка) удерживает шарики на круговой орбите. При раз­рыве нити шарики разбега­ются по касательным. Глазом труд­но уловить их прямо­линейное движение, когда они лишены свя­зи, но если мы сделаем такой чер­теж (рис. 5), то из него сле­дует, что шарики будут двигаться прямолинейно, по касательной к окруж­ности.

Прекратись движение по инерции — и Луна упала бы на Землю. Падение продолжалось бы четверо суток девятнадцать часов пятьдесят четыре минуты пятьдесят семь секунд — так рассчитал Ньютон.

Используя формулу закона всемирного тяготения, можно определить с ка­кой силой Земля притягивает Луну: где G
-гравитационная посто­янная, т
1
и m 2 — массы Земли и Луны, r — расстояние между ними. Подставив в формулу конкретные данные, получим значение силы, с которой Земля притя­гивает Луну и она равна приблизительно 2 10 17 Н

Закон всемирного тяготения применим ко всем те­лам, значит, и Солнце тоже притягивает Луну. Давайте посчитаем с какой силой?

Масса Солнца в 300 000 раз больше массы Земли, но расстояние ме­жду Солнцем и Луной больше расстояния между Землей и Луной в 400 раз. Сле­довательно, в формуле числитель увеличится в 300 000 раз, а зна­менатель — в 400 2 , или 160 000 раз. Сила тяготения получится почти в два раза больше.

Но почему же Луна не падает на Солнце?

Луна падает на Солнце так же, как и на Землю, т. е. лишь настолько, чтобы оставаться примерно на одном расстоя­нии, обращаясь вокруг Солнца.

Вокруг Солнца обращается Земля вместе со своим спутником — Луной, зна­чит, и Луна обращается вокруг Солнца.

Возникает такой вопрос: Луна не падает на Землю, потому что, имея на­чальную скорость, движется по инерции. Но по третьему закону Ньютона силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по величине и противопо­ложно направ­лены. Поэтому, с какой силой Земля притягивает к себе Луну, с такой же си­лой Луна притягивает Землю. Почему же Земля не падает на Луну? Или она тоже обращается вокруг Луны?

Дело в том, что и Луна, и Земля обращаются во­круг общего цен­тра масс, или, упрощая, можно сказать, вокруг общего центра тяжести. Вспом­ните опыт с ша­риками и центро­бежной машиной. Масса одного из шариков в два раза больше массы другого. Чтобы шарики, связанные ниткой, при вращ­е­нии остава­лись в равновесии относительно оси вращения, их расстоя­ния от оси, или центра вра­щения, должны быть обратно пропор­циональны массам. Точка, или центр, во­круг которого обраща­ются эти шарики, называется цен­тром масс двух ша­ри­ков.

Третий закон Ньютона в опыте с шариками не нарушается: силы, с кото­рыми шарики тянут друг друга к общему центру масс, равны. В системе Земля — Луна общий центр масс обра­щается вокруг Солнца.

Можно ли силу, с которой Земля притягивает Лу­

ну, назвать ве­сом Луны?

Нет, нельзя. Ве­сом тела мы назы­ваем вызванную притяжением Земли силу, с которой тело давит на какую-ни­будь опору: чашку весов, напри­мер, или растя­гивает пружину динамометра. Если подложить под Луну (со стороны, обра­щенной к Земле) подставку, то Луна на нее не будет давить. Не будет Луна рас­тягивать и пружину динамо­метра, если бы смогли ее подвесить. Все действие силы притяжения Луны Зем­лей выражается лишь в удержании Луны на ор­бите, в сообщении ей центро­стремительного ускорения. Про Луну можно сказать, что по отношению к Земле она неве­сома так же, как невесомы пред­меты в космическом корабле-спутнике, когда прекращается работа двигателя и на корабль действует только сила притяжения к Земле, но эту силу нельзя назы­вать весом. Все предметы, выпускаемые космонавтами из рук (авторучка, блокнот), не падают, а сво­бодно парят внутри кабины. Все тела, находящиеся на Луне, по отношению к Луне, конечно, весомы и упадут на ее поверхность, если не будут чем-нибудь удержи­ваться, но по от­ношению к Земле эти тела бу­дут невесомы и упасть на Землю не могут.

Есть ли центробежная сила в

сис­теме Земля — Луна, на что она дейст­вует?

В системе Земля — Луна силы взаимного притяже­ния Земли и Луны равны и противоположно направлены, а именно к центру масс. Обе эти силы центрост­ремительные. Центробежной силы здесь нет.

Расстояние от Земли до Луны равно примерно 384 000 км.
От­ношение массы Луны к массе Земли равно 1/81. Следовательно, расстояния от центра масс до центров Луны и Земли будут обратно пропорциональны этим числам. Разделив 384 000 км
на 81, получим примерно 4 700 км.
Значит, центр масс находится на расстоянии 4 700 км
от центра Земли.

Радиус Земли равен Около 6400 км.
Следовательно, центр масс системы Земля — Луна лежит внутри земного шара. Поэтому, если не гнаться за точностью, можно говорить об обращении Луны вокруг Земли.

Легче улететь с Земли на Луну или с Луны на Землю, т.к. известно, для того чтобы ракета стала искусствен­ным спутником Земли, ей надо сообщить начальную скорость ≈ 8 км/сек
. Чтобы ракета вышла из сферы притяжения Земли, нужна так называемая вторая космическая скорость, равная 11,2 км/сек.
Для запуска ракет с Луны нужна меньшая скорость т.к. сила тяже­сти на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле.

Тела внутри ракеты становятся невесомыми с того момента, ко­гда прекра­щают работу двигатели и ракета будет свободно лететь по орбите во­круг Земли, находясь при этом в поле тяготения Земли. При свободном по­лете вокруг Земли и спутник, и все предметы в нем относительно центра массы Земли движутся с одинаковым центростремительным ускорением и по­тому не­весомы.

Как двигались не связанные ниткой шарики на центробежной машине: по ра­диусу или по касательной к окруж­ности? Ответ зависит от выбора системы от­счета, т. е. относитель­но какого тела отсчета мы будем рассматривать движение шари­ков. Если за систему отсчета принять поверхность стола, то шарики двигались по касательным к описываемым ими окруж­ностям. Если же принять за систему отсчета сам вращающийся прибор, то шарики двигались по радиусу. Без указания системы отсчета вопрос о движении вообще не имеет смысла. Дви­гаться — значит перемещаться относительно других тел, и мы должны обя­за­тельно указать, относительно каких именно.

Вокруг чего обращается Луна?

Если рассмат­ривать движение относительно Земли, то Луна обращается во­круг Земли. Если же за тело от­счета принять Солнце, то — вокруг Солнца.

Могут Земля и Луна столкнуться? Их ор­

биты вокруг Солнца пересека­ются, и даже не один раз

.

Конечно, нет. Столк­новение возможно только в том слу­чае, если бы орбита Луны относитель­но Земли пересекала Землю. При по­ложении же Земли или Луны в пункте пересечения пока­занных орбит (отно­сительно Солнца) расстоя­ние между Землей и Луной в среднем равно 380 000 км.
Чтобы лучше в этом ра­зобраться, давайте начертим сле­дующею. Орбиту Земли изо­бра­зил в виде дуги окружности ра­диусом 15см
(расстояние от Зем­ли до Солнца, как известно, равно 150 000 000 км).
На дуге, равной части окружности (месячный путь Земли), отметил на рав­ных расстояниях пять то­чек, считая и крайние. Эти точки будут центрами лун­ных орбит относительно Земли в последовательные четверти месяца. Радиус лунных орбит нель­зя изобразить в том же масштабе, в каком вычерчена ор­бита Земли, так как он будет слиш­ком мал. Чтобы начертить лунные орбиты, надо выбранный масштаб увеличить примерно в десять раз, тогда радиус лун­ной орбиты составит около 4 мм.
После этого
ука­зал на каждой орбите положение Луны, начав с полнолуния, и со­единил от­меченные точки плавной пунктирной линией.

Главной задачей было разделить тела отсчета. В опыте с центробеж­ной маши­ной оба тела отсчета одновременно проеци­руются на плоскость стола, по­этому очень трудно сосредоточить внимание на одном из них. Мы решили свою задачу так. Линейка из плотной бумаги (ее можно заменить полоской жести, плекси­гласа и т. п.) будет служить стержнем, по которому скользит кар­тонный кружок, напоминающий шарик. Кружок двой­ной, склеенный по ок­ружности, но с двух диаметрально противо­положных сторон оставлены про­рези, через кото­рые продета линейка. Вдоль оси линейки сделаны отверстия. Телами отсчета служат линейка и лист чистой бумаги, который мы кнопками прикрепили к листу фанеры, чтобы не портить стола. Насадив линейку на бу­лавку, как на ось, воткнули булавку в фанеру (рис.6). При повороте линейки на равные углы последовательно расположенные отверстия оказывались на од­ной прямой линии. Но при повороте линейки вдоль нее скользил картонный кружок, после­довательные положения которого и требовалось отмечать на бу­маге. Для этой цели в центре кружка тоже сделали отверстие.

При каждом повороте линейки остри­ем карандаша отмечали на бумаге по­ложение центра кружка. Когда линей­ка прошла через все заранее намечен­ные для нее положе­ния, линейку сня­ли. Соединив метки на бумаге, убе­дились, что центр кружка переме­щал­ся относительно второго тела отсчета по прямой линии, а точнее по каса­тельной к начальной окружности.

Но во время работы над прибором я сделал несколько интересных открытий. Во-первых, при равномер­ном вращении стержня (линейки) ша­рик (кружок) пере­мещается по нему не равномерно, а ускоренно. По инер­ции тело должно дви­гаться равно­мерно и прямолинейно — это закон природы. Но двигался ли наш шарик только по инерции, т. е. свободно? Нет! Его подталкивал стержень и со­общал ему ускорение. Это всем будет понятно, если обратиться к чертежу (рис. 7). На горизонтальной ли­нии (касательной) точками 0, 1, 2, 3, 4
отмечены положения шарика, ес­ли бы он двигался совсем свобод­но. Соответствующие по­ложения ради­усов с теми же цифровыми обозначе­ниями показывают, что шарик движется ускоренно. Ускорение шарику сообщает упругая сила стержня. Кроме того, трение между шариком и стержнем оказывает сопротивление движению. Если допустить, что сила трения равна силе, которая сообщает шарику ускорение, движение шарика по стержню должно быль равномерным. Как видно из рисунка 8, движе­ние шарика относительно бумаги на столе криволинейное. На уроках чер­че­ния нам говорили, что такая кри­вая называется «спиралью Архимеда». По та­кой кривой вычерчивают профиль кулачков в некоторых механизмах, когда хотят равномерное вращательное движение превратить в равномерное поступа­тельное движение. Если приставить друг к другу две такие кривые, то кулачок по­лучит сердцевидную форму. При равномерном вращении детали такой формы упи­рающийся в нее стержень будет совершать поступательно-возвратное движение. Я сделал модель такого кулачка (рис. 9) и модель механизма для равномерной на­мотки ниток на катушку (рис. 10).

Я никаких открытий при вы­полнении задания не сделал. Но я многому научился, пока составлял эту диа­грамму (рис. 11). Надо было правильно определить положение Луны в ее фазах, поду­мать о направлении движения Луны и Земли по их орбитам. В чертеже есть неточ­ности. О них я сейчас скажу. При выбранном масштабе неправильно изображена кри­визна лунной орбиты. Она должна быть все время вогнута по отношению к Солнцу, т. е. центр кривизны должен находиться внутри орбиты. Кроме того, в году не 12 лунных месяцев, а больше. Но одну двенадцатую часть окружности легко постро­ить, поэтому я условно принял, что в году 12 лунных месяцев. И, наконец, вокруг Солнца обращается не сама Земля, а общий центр масс системы Земля — Луна.

Заключение

Одним из ярких примеров достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун путем вычислений -«на кончике пера».

Уран — планета, следующая за Сатурном, который много ве­ков считался самой далекой из планет, была открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным гла­зом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать» с учетом возмущений со стороны всех известных пла­нет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь стро­гая и точная, подверглась испытанию.

Леверье (во Франции) и Адаме (в Англии) высказали пред­положение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него дей­ствует притяжение еще неизвестного тела. Они почти одновре­менно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, произво­дящее своим притяжением эти отклонения. Они вычисли­ли орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на не­бе, где в данное время должна была на­ходиться неведомая пла­нета. Эта планета и была найдена в телескоп на указан­ном ими месте в 1846 г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден невоору­женным глазом. Так, разногласие между теорией и практикой, казалось, подрывавшее авто­ритет материалистической науки, при­вело к ее триумфу.

Список литературы:

1. М.И. Блудов – Беседы по физике, часть первая, второе издание, переработанное, Москва «Просвещение» 1972.

2. Б.А. Воронцов-вельямов – Астрономия!1 класс, издание 19-ое, Москва «Просвещение» 1991.

3. А.А. Леонович – Я познаю мир, Физика, Москва АСТ 1998.

4. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник – Физика 9 класс, Издательский дом «Дрофа» 1999.

5. Я.И. Перельман – Занимательная физика, книга 2, Издание 19-ое, издательство «Наука», Москва 1976.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку
с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

В статье рассказывается о том, почему Луна не падает на Землю, причины движения ее вокруг Земли и некоторые другие аспекты небесной механики нашей Солнечной системы.

Начало космической эры

Естественный спутник нашей планеты всегда привлекал к себе внимание. В древние времена Луна была предметом культа некоторых религий, а с изобретением примитивных телескопов первые астрономы не могли оторваться от созерцания величественных кратеров.

Чуть позже, с открытием в других областях астрономии, стало ясно, что подобный небесный спутник есть не только у нашей планеты, но и у ряда других. А у Юпитера, их целых 67 штук! Но наш лидирует по размеру во всей системе. Но почему Луна не падает на Землю? С чем связано ее движение по одной и той же орбите? Об этом мы и поговорим.

Небесная механика

Для начала, нужно разобраться с тем, что такое движение по орбите и почему оно происходит. Согласное определению, которым пользуются физики и астрономы, орбита — это движение в другого, значительно превосходящего по массе, объекта. Долгое время считалось, что орбиты планет и спутников имеют круговую форму как самую естественную и совершенную, но Кеплер после безуспешных попыток применить эту теорию на движение Марса, отверг ее.

Как известно из курса физики, любые два объекта испытывают взаимные так называемую гравитацию. Те же самые силы влияют на нашу планету и Луну. Но если они притягиваются, то почему Луна не падает на Землю,как было бы логичней всего?

Все дело в том, что и Земля не стоит на месте, а движется вокруг Солнца по эллипсу, как бы постоянно «убегая» от своего спутника. А тот, в свою очередь, имеют инерционную скорость, из-за чего путешествует по опять-таки эллиптической орбите.

Наиболее простой пример, который может объяснить данное явление, это мячик на веревке. Если раскрутить его, то будет удерживать объект в той или иной плоскости, а если сбавить обороты, то ее будет недостаточно и мячик упадет. Такие же силы воздействуют и Земли увлекает ее за собой, не давая стоять на месте, а центробежная сила, развитая в результате вращения, удерживает, не давая приблизиться на критическое расстояние.

Если на вопрос о том, почему Луна не падает на Землю, привести еще более простое объяснение, то причина этому — равное взаимодействие сил. Наша планета притягивает спутник, заставляя вращаться, а центробежная сила как бы отталкивает.

Солнце

Подобные законы действуют не только на нашу планету и спутник, им подчиняются и все остальные Вообще, гравитация — очень интересная тема. Движение планет вокруг часто сравнивают с часовым механизмом, настолько оно точное и выверенное. И главное, нарушить его крайне сложно. Даже если убрать из нее несколько планет, то остальные с очень большой вероятностью, перестроятся на новые орбиты, и коллапса с падением на центральную звезду не произойдет.

Но если наше светило оказывает такое колоссальное гравитационное воздействие даже на самые удаленные объекты, то почему Луна не падает на Солнце?Конечно, звезда находится на гораздо более далеком расстоянии, чем Земля, но и масса его, а значит и гравитация, на порядок выше.

Все дело в том, что и его спутник двигаются также по орбите вокруг Солнца, и последнее воздействует не по отдельности на Луну и Землю, а на их общий центр масс. И на Луну оказывается двойное влияние гравитации, — звезды и планеты, а вслед за ним и центробежной силы, которая уравновешивает их. А иначе все спутники и прочие объекты давно бы сгорели в жарком светиле. Именно таков ответ на частый вопрос о том, почему Луна не падает.

Движение Солнца

Еще стоит упомянуть такой факт, что Солнце также движется! А вместе с ним, и вся наша система, хотя мы и привыкли считать, что космическое пространство стабильное и неизменное, за исключением орбит планет.

Если смотреть более глобально, в рамках систем и целых их скоплений, то можно увидеть, что они также перемещаются по своим траекториям. В данном случае Солнце со своими «спутниками» вращается вокруг центра галактики Если условно представить эту картину сверху, то выглядит она как спираль со множеством ответвлений, которые называются галактические рукава. В одном из таких рукавов вместе с миллионами других звезд, движется и наше Солнце.

Падение

Но все же, если задаться таким вопросом и пофантазировать? Какие нужны условия, при которых Луна врежется в Землю или отправится в путешествие к Солнцу?

Произойти это может, если спутник перестанет вращаться вокруг главного объекта и пропадает центробежная сила, также если его орбиту что-то сильно изменит и добавит скорости, к примеру, столкновение с метеоритом.

Ну а к звезде она отправится, если целенаправленно каким-то образом остановить ее движение вокруг Земли и придать начальное ускорение к светилу. Но вероятнее всего, Луна просто постепенно встанет на новую искривленную орбиту.

Подведем итоги: Луна не падает на Землю, потому что, помимо притяжения нашей планеты, на нее воздействует и центробежная сила, которая ее как бы отталкивает. В результате два этих явления уравновешивают друг друга, спутник не улетает и не врезается в планету.

В ночном небе мы видим единственный спутник Земли, который сопровождает нашу планету. Обычно мы его наблюдаем только ночью. Но почему Луна не падает на Землю, что её держит в небе?

Научное объяснение вопроса «Почему Луна не падает?»

Луна не прикреплена намертво к земному шару. Она вертится вокруг нашей планеты. Поэтому в разные дни мы видим разные формы нашего естественного спутника. Иногда он появляется на безоблачном небе ещё с вечера, а иногда – поздно ночью. Мы говорим, что месяц всходит и заходит, что сегодня полнолуние, а через 20 дней будет новолуние. Но ответить на вопрос «Почему Луна не падает» сложно. Ведь по закону Ньютона на любое тело действует сила притяжения, и оно должно упасть.

Луна испытывает влияние Земли и Солнца. Они притягивают её в двух направлениях. Но притяжение от главного светила намного сильнее, чем от нашей планеты. Поэтому Луна и Земля вертятся вокруг центра Вселенной, но при этом находятся рядом друг с другом. Если бы на Луну действовало только Солнце, тогда она бы двигалась по маршруту с сильно вогнутыми точками. Но на неё влияет и наша планета. Её действие по сравнению с действием могущественного светила намного меньше, но Земля находится ближе к месяцу. Поэтому наша планета выравнивает траекторию движения своего спутника, меняя её время от времени.

Получается, что Луну притягивают два больших небесных тела. Но этого недостаточно, чтобы она не упала. Она не падает потому, что движется. Её скорость 1 км/сек. Этого достаточно, чтобы не упасть, но мало, чтобы не покинуть свою орбиту. Если ночное светило что-то сможет остановить, то оно упадёт на земную поверхность.

Ответ на вопрос «Почему Луна не падает на Землю?»

Притяжение двух тел, движение в Космосе – это всё можно легко моделировать. Попробуйте — и вы поймёте, почему Луна не может упасть на Землю. Ответ можно получить с небольшого и очень простого опыта. Возьмите предмет, который удобно закрепить на нитке. Хорошо привяжите его и начинайте крутить. Вот ваш предмет вращается довольно быстро. Он не падает, не летит никуда. Нить – это сила притяжения. Ваша рука – Земля. Предмет на нитке – Луна. Движение не позволяет ей упасть, выйти с орбиты, а нить – улететь далеко от вас. Если нить порвётся, то предмет отлетит. Так и с Луной. Когда сила притяжения планеты ослабнет – ночное светило улетит в далёкий Космос.

Ещё один эксперимент поможет понять способ движения спутника нашей планеты. Возьмите яблоко. Разожмите руку – оно упадёт. Действует сила Ньютона. Снова возьмите яблоко и постарайтесь бросить его параллельно поверхности. Яблоко пролетит некоторое время и упадёт. А если мы бросим яблоко на большой глобус? Потом параллельно ему? Тогда яблоко перелетит глобус и упадёт в другом месте. А если глобус будет притягивать, то яблоко будет лететь параллельно его поверхности.

Почему Луна не падает на Солнце?

Если Солнце сильнее Земли, то почему Луна не падает на ? Почему сила центра Вселенной не способна притянуть к себе это ночное светило? Способна. Солнечное притяжение в два раза сильнее земного. Но упасть Луне на Солнце не позволяет наша планета. Хотя она притягивает Луну к себе слабее, но находится рядом с ней. Эта близость компенсирует влияние Солнца. И месяц не улетает со своей орбиты, чтобы упасть на солнечную поверхность.

Уравновешивает две разные силы притяжения расстояние. Но учёные доказывают, что Луна с каждым годом становится всё дальше от нас. Месяц отдаляется от Земли за год на 3-4 см. Это незаметно в масштабах человеческой жизни. Однако чем дальше спутник будет отходить от Земли, тем меньшую силу наша планета окажет на него, а влияние Солнца будет возрастать.

Пока единственный спутник нашей планеты вращается вокруг нас, а Земля вместе со своим спутником – вокруг Солнца. Солнечная сила уходит на то, чтобы эти два тела не двигались по прямой, а шли по искривлённой орбите. На большее силы дневного светила не хватает.

Почему Луна не падает на Землю? Краткий ответ

3 пункта ответа «Почему не падает на Землю?»:

1. Её держит земное притяжение. Если не будет его, то Луна улетит в открытый Космос.

2. От падения на Землю Луну защищает солнечное притяжение. Сила этого светила в два раза сильнее, но наш спутник находится ближе к своей планете. Это уравнивает воздействие двух больших тел.

3. Движение не позволяет Луне упасть. Если она остановится, то свалится на земную поверхность.

Даже если предположить, что ночное светило остановилось и начало падать на земную поверхность, то выделится огромная энергия, которая разрушит месяц. В итоге наш спутник перестанет быть твёрдым телом.

Глядя на Луну, многие дети задаются вопросом: как она остается на своем месте и почему не падает на Землю? Вопрос вполне логичен, ведь искусственные спутники, которые запускает человек, действительно падают, но у естественного спутника нашей планеты есть простой секрет.

Что мешает Луне упасть на нас

На Луну действует сила притяжения – гравитационное поле Земли. Из-за этой же силы мы не парим в невесомости, а ходим по земле. Гравитация могла бы притянуть к себе Луну, но этого не происходит, потому что она движется вокруг Земли по орбите. В процессе такого движения возникает другая сила – центробежная, которая отталкивает ночное светило от нашей планеты.

Вспомните об аттракционах в луна-парке, которые движутся по кругу. Сможете ли вы переместиться к центру карусели, пока она вращается? Не получится: вас будет очень сильно отталкивать от него, будто кто-то давит вам в грудь или вас сносит мощным ветром. То же самое происходит с Луной, когда она движется вокруг Земли.

Что произойдет, если толкать мяч одновременно в две противоположные стороны? Он останется на месте. Точно так же равновесие сил, притягивающих и отталкивающих Луну, позволяет ей миллионы лет не сходить со своей дорожки, по которой она бежит вокруг планеты.

Почему Луна не упадет на Солнце

Луна – самый близкий к Солнцу спутник, и у главной звезды нашей галактики тоже есть мощная сила, которая может притянуть его, — это магнитное поле Солнца. Оно в несколько раз сильнее (по сравнению с полем Земли) тянет к себе Луну.

Но и на этот горящий шар Луна не упадет по той же причине. Она вращается не только вокруг Земли: вместе с Землей спутник движется вокруг Солнца, и между ними возникает центробежная сила. Она отталкивает Луну от Солнца и компенсирует его притяжение.

Из-за этого на Солнце не упадут другие планеты нашей Солнечной системы и их спутники — они тоже вращаются, а поэтому одновременно притягиваются и отталкиваются. Если бы движение остановилось, они бы могли упасть, но миллиарды лет этот космический механизм работает без сбоев.

Почему на Землю падают спутники, созданные человеком

Маленькие «луны», которые запускаются в космос человеческими руками, должны вращаться вокруг Земли с определенной скоростью и на определенном расстоянии, чтобы оставаться на своей орбите. Если скорость будет большей, их вырвет из гравитационного поля и унесет во Вселенную, а если меньшей – они сойдут с орбиты и упадут.

В космосе есть множество факторов, которые могут замедлить спутник: вещества из атмосферы Земли, которые встречаются даже на большой высоте, солнечный ветер – частицы, которые Солнце выпускает в космос, гравитация Земли и других небесных тел нашей галактики. Кроме того, при создании спутников ученые иногда допускают ошибки и честно признают, что не знают, почему их космические аппараты падают.

Но как бы то ни было со спутниками, созданными человеком, в Луне можно быть уверенным: она точно не упадет на Землю.

Лаборатория научной журналистики

То, что вы вряд ли прочитали бы в детских книжках.

Наша Вселенная безгранична: миллиарды звезд, миллионы планет и галактик – все это скрывает в себе огромное количество тайн и загадок! Но иногда «космические чайники» могут делать ошибки в процессе изучения. Так рождаются мифы. Чтобы их развеять, в гости к юным научным журналистам 25 октября пришел российский астроном, популяризатор науки, лауреат литературной премии имени Александра Беляева и премии «Просветитель» Владимир Георгиевич Сурдин.

Миф первый. Солнце вертится вокруг Земли!
Если честно, то я была в шоке, когда Владимир Георгиевич вывел на экран статистику, показывающую, сколько человек в России до сих пор думает, что Солнце вертится вокруг Земли. Тридцать процентов россиян уверены в том, что наша планета стоит на месте. «Надеюсь, что в этой аудитории нет людей, которые думают так же, как они?» — с легкой ухмылкой сказал астроном, в его глазах была неугасающая надежда. И я так же надеюсь, мой читатель, что ты тоже не входишь в эти тридцать процентов, ведь уже давным-давно, в шестнадцатом веке, ученый Николай Коперник доказал, что не вокруг нас весь мир вертится!

Миф второй. Существует зима и лето, потому что Земля крутится.
Отчасти это так, но ведь наша планета совершает оборот вокруг своей оси постоянно, но зима и лето у нас чередуются. Почему же? Ответ мы найдем, когда взглянем на орбиту земли, по которой она совершает оборот вокруг Солнца, а еще на угол наклона планеты к звезде в разные времена года. Когда у нас, то есть в Северном полушарии, лето, то бок, на котором мы находимся, ближе, к Солнцу. Его лучи падают на землю прямо и нагревают ее сильнее, именно поэтому летом и жарче. Но тут возникает вопрос, почему же летом в южном полушарии теплее, чем в северном? Здесь свою роль играет как раз положение Земли на орбите. Дело в том, что Солнце находится не в центре эллипса, который описывает планета. Расстояние от Земли до Солнца, когда ближе северное полушарие, больше (152 млн километров), чем, когда она повернута южным (147 млн километров). Это явление как бы сглаживает лето в нашем полушарии, делает его менее жарким по сравнению с южным.

Миф третий. Тень от Земли падает на Луну, поэтому у неё есть фазы.
Для начала давайте разберемся, что же такое «Фаза»! Фаза Луны – это доля освещенного диска спутника Земли. Короче говоря, это тот светлый кусочек, который мы видим на Луне. Но почему это происходит? Кто-то говорит, что это случается из-за того, что Земля перекрывает путь солнечным лучам, поэтому Луна не освещается. Но на самом деле это перегораживание объясняет только лунные затмения, никак не фазы. Все совершенно иначе! Дело в том, что Луна всегда освещается Солнцем, но мы видим только одну сторону, которой спутник повернут к нам. Поэтому, когда Луна, кружась вокруг Земли, поворачивается другим боком к Солнцу, оно освещает его. Это и является причиной того, что луна то «растет», то «стареет».
Кстати, этот факт доказывает, что английское выражение «dark side of the moon» (темная сторона луны) неправильно, ведь, как мы уже выяснили, Солнце греет каждый бок Луны!

Миф четвертый. Белая луна, сияющее светило!
Боюсь вас огорчить, но Луна совершенно не белая, и даже не светло серая, как многие думают. На фотографиях с космических станций Луна кажется даже темно-темно серой. «Цвет свеженакатанного асфальта», как выразился Владимир Георгиевич. А ведь и правда, на тех фотографиях, которые появлялись на слайде, Луна была то коричневого, то серого, то черного цвета. Все зависит от того, с какой стороны посмотреть. Если мы рассматриваем спутник с Земли, то она нам кажется белой, потому что наши глаза сравнивают её с темным космосом, и на его фоне она кажется белой. Если же посмотреть на неё наоборот, на фоне планеты из космоса, то она будет видеться очень темной и мрачной.

Миф пятый. Нам нужен очень большой телескоп, чтобы мы смогли посмотреть на всё небо.
Нет, нет и нет! Большие телескопы хороши только тогда, когда хочешь посмотреть далеко-далеко. Эти громадины не способны давать большой картинки, на которой бы много было видно. Они более точечные. А вот маленькие в этом плане удобнее! Хоть они видят, по сравнению с большими, не дальше близорукого человека, но в конечном итоге картинка вмещает в себя больше пространства. Именно поэтому, чтобы следить за небом, дабы в нас ничего не прилетело, используют именно малые телескопы!

Кстати о том, что в нас летит.

Миф шестой – о том, кто виноват, что мы не увидели Челябинского метеорита.
Просто именно в этот промежуток времени, когда к нам летел Челябинский метеорит, астрономы отвернули от солнца, со стороны которого он и летел, свои телескопы. Именно по этой причине его и не заметили. Зато какая новость для ученых! «Мы так все обрадовались»,- с восхищением сказал Владимир Георгиевич. Появилось множество постов в интернете на эту тему, все СМИ заполонила сенсация о «суровой челябинской валентинке». Эти небесные тела даже принесли славу одному очень удачливому фотохудожнику. Дело в том, что ранним утром он пошел на природу фотографировать рассвет. Добрался, разложил аппаратуру, а тут! Откуда ни возьмись, летят метеориты. Он смекнул и тут же начал их снимать. Фотографии получились просто невероятными. А уж какое состояние он сколотил, когда продавал их в журналы и газеты.

Миф седьмой. Американцы не садились на Луну, потому что флаг колышется, а в космосе он бы не делал этого!
Ох уж эти американцы и их флаг, столько споров из-за этого. До сих пор мир разделён на два лагеря: верящих в то, что Нил Армстронг действительно ходил по луне, и тех, кто думает, что это все было снято в Голливуде. Но о флаге мы поговорить можем! Корпус для полотна сконструирован хитрым способом, что будет ветер или нет, а он все равно держится прямо из-за планочки, на которую он сверху подвешен! А кажется, что он колышется, потому что он просто весь измялся в дороге. Это Владимир Георгиевич доказал во время своей лекции, показав нам две фотографии, на каждой из которых флаг был в одном и том же положении. Бывает так, прогладили плохо.

Миф восьмой. Скоро мы все будем жить на Марсе.
Время от времени наши современники говорят о том, что люди начнут переселяться на Марс. Но как? Там же нет среды, пригодной для проживания человека! Там нет атмосферы, которая бы защищала нас бы от радиации. На поверхности Красной планеты нельзя было бы ходить в обычной одежде, только в скафандре, ведь из-за разности давлений снаружи и внутри нас, может развиться очень опасная кессонная болезнь, когда кровь буквально закипает в капиллярах, и человек умирает.
Тем более что, для того, чтобы только долететь до Марса, нужно так долго лететь в космосе, что можно получить такую дозу радиоактивного излучения, которой хватило бы, чтобы убить космонавта. Именно поэтому мы пока пускаем не людей путешествовать в космосе, а спутники.

Итак, вот мы и разобрались в нескольких мифах о нашей бесконечной Вселенной и теперь вряд ли ошибемся, когда будем говорить об астрономии, и нас не назовут «космическими чайниками». Но я все равно думаю, что как бы мы не старались, у человечества так и не получится найти все ответы на вопросы, которые мы постоянно себе задаём. Ведь космических загадок столько же, сколько и звезд во всех галактиках, хотя нет, даже больше!

Текст: Нуриева Дарья, студентка Школы юного научного журналиста.

Почему систему земля луна называют двойной планетой. Двойная планета

Двойная планета Земля — Луна

Светило ночи, ласковая богиня Селена, как ее звали древние греки, — Луна неизменно сопровождает Землю в ее беге вокруг Солнца.

Луна — ближайшее к нам небесное тело. Расстояние до нее всего 384 тысячи километров, по космическим масштабам — рукой подать!

По сравнению с Землей Луна невелика. Ее диаметр 3476 километров, чуть больше четверти земного, а поверхность равна площади Африки и Австралии, вместе взятых. Масса Луны в 81,3 раза меньше массы Земли. И все-таки Земля в сравнении со своей величиной обладает самым крупным спутником в семье планет Солнечной системы.

Тритон, спутник Нептуна, в 770 раз легче своей планеты; Титан, самый большой спутник Сатурна, в 4030 раз легче Сатурна; крупнейшая луна Юпитера, Ганимед, легче планеты в 12 200 раз. О других спутниках и говорить нечего: их массы в десятки и сотни тысяч раз меньше, чем массы планет, вокруг которых они обращаются. И поэтому многие астрономы называют систему Земля — Луна двойной планетой.

В самом деле, первые люди, которые стали бы рассматривать Землю с Венеры, увидели бы на ночном небе двойную звезду. Одна из них показалась бы очень яркой, а другая, расположенная рядом, хотя и гораздо более слабая, была бы хорошо заметна.

Земля, сопровождаемая Луной, движется вокруг Солнца.

Каким образом возникла двойная планета Земля — Луна? На этот счет существуют два предположения, или, выражаясь по-ученому, две гипотезы.

Первая такова. Несколько миллиардов лет назад и Земля и Луна независимо одна от другой образовались из сгустков космической материи в различных областях мирового пространства. А потом Луна в небесных странствиях неосторожно подошла слишком близко к Земле, и наша планета, пользуясь своей большей массой, захватила Луну в плен по законам притяжения и сделала спутницей.

По второй гипотезе, и Земля и Луна образовались из одного сгустка материи. И в начале своего существования эти два небесных тела были гораздо ближе друг к другу. Но постепенно Луна удалялась от Земли и заняла теперешнее положение. Младшая сестра продолжает удаляться от старшей, но пройдут многие миллионы лет, прежде чем это станет заметно.

Какое из двух предположений вернее, сказать трудно. Много еще придется поработать ученым, чтобы окончательно решить вопрос о происхождении Луны.

Солнечная система (без соблюдения масштабов величин Солнца и планет и расстояний между ними).

Лунные затмения

Из всех небесных явлений людей издавна больше всего страшили лунные и солнечные затмения.

На чистом небе ярко светит Луна. Вокруг нее ни облачка. И вдруг на сияющую поверхность Луны неизвестно откуда надвигается мрачная тень. Еще, еще… Вот уже большая часть лунной поверхности исчезла, а потом исчезает и все остальное. Правда, нельзя сказать, что Луны на небосводе нет: она все-таки видна в виде темно-багрового диска.

Лунное затмение объясняется тем, что Луна попадает в земную тень. Если тень, которую Земля отбрасывает от себя, закрывает Луну целиком, то получается так называемое полное затмение. А если она закрывает Луну не всю, то наступает частное лунное затмение.

Частное затмение не производит на наблюдателей такого сильного впечатления, как полное. Ведь серп Луны — привычное зрелище для нас.

В старину люди думали, что Луну во время затмения пожирает страшное чудовище — дракон. Некоторые народы так верили в это, что старались прогнать дракона стуком трещоток и грохотом барабанов. И когда Луна снова появлялась на небе, люди ликовали: значит, напуганный шумом дракон оставил свою жертву.

И у нас на Руси в старину лунные затмения считались грозными предвестниками бед.

В 1248 году летописец записал: «Было знамение на Луне: была кровавая вся и погибла… И в то же лето царь Батый двинул рать…»

Наши предки думали, что лунное затмение предсказало нашествие татарского хана Батыя.

Как узнать растет или уменьшается серп Луны.

В 1471 году в летописи было записано: «Полночь была неясная, и как кровь на Луне и тьма была немалое время и опять понемногу прояснилось..»

Каждое затмение заносилось в историю как важное событие в жизни народа. Чтобы получилось лунное затмение, нужно, чтобы Солнце, Земля и Луна стояли на одной прямой линии и чтобы Земля находилась между Солнцем и Луной. Такое положение этих трех светил в небесном пространстве повторяется через определенные промежутки времени.

Астрономы в глубокой древности заметили, что через каждые 18 лет 11 дней 8 часов лунные затмения повторяются в том же порядке; достаточно записать порядок затмений, и можно с уверенностью предсказывать затмения на будущее время.

Я уже рассказывал, что в древности астрономами были по преимуществу жрецы. Научившись предсказывать затмения, жрецы обратили свои знания на пользу религии. Они обманывали народ, уверяя, что о приближении затмения им сообщают сами боги. Так они поддерживали религиозные суеверия.

Теперь искусство предсказывать затмения доведено до высокой точности, и имеется расписание лунных затмений на много лет вперед.

Отчего происходят лунные затмения.

Наука штурмует космос

Еще недавно возможность совершать межпланетные путешествия казалась такой далекой… Но в космическую эпоху техника шагает быстро, и то, что представлялось невозможным вчера, становится осуществимым сегодня.

Эпоха великих географических открытий тоже наступила не сразу. Прежде чем пуститься на поиски далеких континентов, люди открывали прибрежные острова и, плавая к ним, совершенствовали свое мастерство.

Так обстоит дело и с завоеванием космоса. Среди просторов Солнечной системы Луна самый близкий космический объект, и путь туда уже проложен.

Путешествия на Луну станут прекрасной школой космических перелетов. Но и при малости расстояния Земля — Луна (по космическим масштабам) разделяющее их пространство обладает многими свойствами Большого космоса.

А что, если нам совершить полет на Луну — в воображении, конечно? Чем бы нам для этого воспользоваться? Может быть, самолетом?

384 тысячи километров, отделяющие Луну от Земли, не такое уж большое расстояние. У нас есть самолеты, пролетающие в час 2500 километров. Это — «ТУ-144». Для такого самолета 384 тысячи километров просто пустяки.

Сделаем расчет. Разделим 384 тысячи километров на 2500 километров. Получим около 154 часов полета, примерно 6,4 суток. Надо запасти достаточно провизии, воды, а главное, побольше топлива для двигателя, чтобы хватило и на обратный путь.

К счастью, нашелся большой вместительный самолет. Все, что нужно, погрузили. Сели и поехали. Как приятно быть исследователем мирового пространства!

Самолет круто идет вверх. Вот стрелка указателя высоты показывает 5, 10, 15 километров… Земные предметы становятся все меньше: реки кажутся тоненькими извилистыми ниточками, леса — темными пятнами.

Но что такое? Наш самолет перестал набирать высоту.

В чем дело? — кричим мы летчику.

Воздух слишком разрежен, — отвечает летчик. — Двигатель уже не может нормально работать.

И ты, конечно, прав. Ты знаешь и то, как надо лететь на Луну: на ракете! Да, достичь Луны можно только в ракете, потому что только ракета способна разорвать оковы тяготения.

Оковы тяготения… А что это значит?

Ты отталкиваешься от пола и прыгаешь, но через долю секунды ты на полу. Спортсмен мечет молот; описав дугу в несколько десятков метров, молот падает на стадион. Зенитчики выстрелили в неприятельский самолет; снаряд поднялся на семь-восемь километров, и его осколки прилетели обратно… Все тела природы притягивает к себе Земля.

Открытие Плутона случилось в 1930 году

. Но спустя 76 лет МАС лишил этот объект права называться планетой и перевёл его в ранг планет-карликов. Теперь считается, что Плутон, подобно Эриде, лишь один из наиболее крупных нептуноидов, населяющих пояс Койпера.

А в 1978 году был определён и главный его спутник — Харон

. Открыли его при изучении фотопластинок, изображающих Плутон. На одной из пластинок у планеты появился горб, оказавшийся при рассмотрении планетой.

Первоначально Харон был наименован спутником Плутона, но теперь считается, что это двойная планета

. Их общий центр тяжести расположен вне главной планеты. Это уникальный вид взаимодействия. Также необычно, что они обращены к визави всегда одной стороной.

Но на самом деле это еще не утверждено …

Двойная планета

— термин в астрономии, который используется для обозначения бинарной системы, состоящей из двух астрономических объектов, каждый из которых удовлетворяет определению планеты и является достаточно массивным, чтобы оказывать гравитационный эффект, превосходящий гравитационный эффект звезды, вокруг которой они вращаются.

По состоянию на 2010 год, официально в Солнечной системе нет систем, классифицируемых как «двойная планета». Одно из неофициальных требований состоит в том, чтобы обе планеты вращались вокруг общего центра масс, именуемого также барицентром, который должен находиться над поверхностью этих планет.

Харон

Диаметр Харона — 1205 км — немногим более половины плутонианского, а массы их соотносятся как 1: 8. Это самый

крупный спутник в Солнечной системе в сопоставлении со своей планетой
.
Расстояние между объектами очень маленькое — 19,6 тысяч км., а период обращения сателлита — около недели.

С 1985 по 1990 годы наблюдались достаточно нечастые явления: затмения. Они были попеременны: вначале одна планета затмевает другую, потом наоборот. Такие затмения имеют цикличность 124 года.

Анализ отраженного света позволяет заключить, что на поверхности Харона — слой водного льда, в отличие от метаново-азотного у Плутона. По данным обсерватории Джемини, на Хароне найдены гидрат аммиака и водяные кристаллы. Это делает вероятным существование криогейзеров.

Необычные, по сравнению с другими планетами Солнечной системы, параметры орбит планетарной пары и их скромные размеры рождают у учёных гипотезы об их происхождении. Считается, что планеты образовались в поясе Койпера, и уже оттуда были вырваны гравитацией планет-гигантов.

Другая гипотеза предполагает образование системы после столкновения уже состоявшегося Плутона с прото-Хароном. Из выброшенных обломков и образовался нынешний спутник. И теперь они вместе, Плутон и Харон — далёкая окраина Солнечной системы.

Как было упомянуто выше, система Плутон-Харон удовлетворяет определению двойной планеты. На настоящий момент это единственные тела в Солнечной системе, которые могут претендовать на такой статус.

Согласно проекту Резолюции 5 XXVI Генеральной ассамблеи МАС (2006) Харону предполагалось присвоить статус планеты. В примечаниях к проекту резолюции указывалось, что в таком случае Плутон—Харонбудет считаться двойной планетой. Основанием для этого служил тот факт, что каждый из объектов может считаться карликовой планетой, а их общий центр масс лежит в открытом пространстве. Однако на этой же ассамблее МАС ввёл определение понятий «Планета» и «Карликовая планета». Согласно введённым определениям Плутон классифицируется как карликовая планета, а Харон — его спутник, хотя в дальнейшем такое решение может быть пересмотрено

По мере того, как космический аппарат New Horizons продолжает свое путешествие к внешней границе Солнечной Системы, его цель — которая находится в поясе Койпера — становится ярче и четче. Новые снимки, сделанные благодаря камере LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), ясно показывают Плутон и самый большой из его спутников — Харон — связанными в тесном орбитальном танце. Два объекта разделяет расстояние всего чуть более 18 000 километров.

Эти снимки, на которых показано, как Харон вращается вокруг Плутона, являются рекордсменами в смысле расстояния, с которого они сделаны: в 10 раз меньшего, чем расстояние от Плутона до Земли.

Мы уже видели снимки Плутона и Харона, однако, на этой анимации можно увидеть кое-что еще.

За 5 дней LORRI сделал 12 снимков системы Плутон-Харон, за это время Харон почти полностью совершил 1 оборот вокруг Плутона. Однако, по мере того, как Харон вращается по орбите, можно наблюдать отчетливые колебания позиции Плутона. Масса Харона (примерно 12 процентов от массы Плутона) оказывает сильное гравитационное влияние на Плутон, очень отчетливо оттягивая его “от центра” . Следовательно, оба объекта вращаются вокруг воображаемой точки над поверхностью Плутона. Эта точка называется центром тяжести системы Плутон-Харон.

Сравнительные размеры транснептуновых объектов по сравнению с Землей.

Это совершенно нетипичная ситуация для планет Солнечной Системы — лишь двойные системы астероидов могут иметь барицентры (центры тяжести) вне самих объектов. В результате, многие ученые пришли к выводу, что Харон нужно признать самостоятельной планетой, или же обозначить систему «Плутон-Харон» как двойную планету.

В 2012 году была опубликована статья, в которой указывалось, что четыре других спутника Плутона на самом деле не вращаются вокруг него. Они следуют по орбите вокруг центра тяжести системы Плутон-Харон, то есть являются спутниками Плутона и Харона, а не одного Плутона!

Однако, международная организация, которая занимается классификацией небесных объектов, должна еще раз исследовать этот факт. Скорее всего, Международному Астрономическому Союзу необходимо будет провести повторное исследование системы Плутона и Харона, особенно после того, как в следующем году будут получены снимки с близкого расстояния.

Разработки уроков (конспекты уроков)

Среднее общее образование

Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова. Астрономия (11)

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Цель урока

Исследовать астрофизические особенности системы Земля-Луна.

Задачи урока

• Определить основные критерии для характеристики и сравнения планет; охарактеризовать Землю и Луну в соответствии с выделенными критериями; сравнить Землю и Луну по выделенным критериям; обосновать точку зрения, согласно которой система Земля-Луна является двойной планетой.

Виды деятельности

Строить логичные устные высказывания; использовать научную теорию для объяснения наблюдаемых астрофизических характеристик планет Солнечной системы; выдвигать гипотезы; ставить цели познавательной деятельности; планировать познавательную деятельность; анализировать информацию, представленную в различных видах; работать с текстом научного содержания; выполнять логические операции ― сравнение, анализ, обобщение, сериацию; осуществлять рефлексию деятельности на уроке.

Ключевые понятия

Двойная планета, реголит, строение планет земной группы, кратеры, лунные моря.

№	Название этапа	Методический комментарий
1	1. Мотивация к деятельности	При обсуждении высказываний важно подчеркнуть физическую сущность теории О. Ю. Шмидта, показать, что современная теория происхождения Солнечной системы, базирующаяся на теории О. Ю. Шмидта, обладает возможностью практического использования ее следствий (в данном случае — для запуска космических аппаратов).
2	2.1 Актуализация знаний учащихся	Учитель организует фронтальное обсуждение ответов на вопросы. Акцентируется внимание на использовании научной терминологии, логике изложения сути теории О. Ю. Шмидта.
3	2.2 Актуализация знаний учащихся	Учитель предлагает сформулировать ответы на вопросы с опорой на теорию происхождения Солнечной системы. Важно подчеркнуть общность процессов, происходивших на Земле и планетах земного типа.
4	3.1 Выявление затруднения и формулировка целей деятельности	Учитель, основываясь на вопросах, представленных на экране, организует беседу, в результате которой учащиеся должны сделать вывод об уникальности всех объектов, несмотря на общность их происхождения, необходимости изучения этих особенностей, наличии самого близкого небесного тела, доступного для исследования, — планеты Земля. Подчеркивается двойственность системы Земля-Луна. Формулируется тема урока и его цель.
5	3.2 Выявление затруднения и формулировка целей деятельности	Учащимся предлагается в ходе мозгового штурма сформулировать вопросы, на которые они хотели бы получить ответы в ходе урока. Далее учитель предлагает разработать план характеристики планет Солнечной системы.
6	4.1 Открытие нового знания учащимися	Учащиеся, используя материал § 17 учебника, характеризуют Землю и Луну по плану, представленному на экране.
7	16.4.1.1. Открытие нового знания учащимися	После окончания самостоятельной работы учитель организует обсуждение особенностей планет, не каждой в отдельности, а в сравнении Земли и Луны. Представление результатов учитель сопровождает демонстрацией анимаций «Размеры и масса Земли, прецессия», «Характеристики Луны», «Атмосфера Земли», «Рельеф Луны». Важно акцентировать внимание на общности Земли и Луны: строении, времени «рождения» пород обеих планет, химическом составе.
8	4.2 Открытие нового знания учащимися	После выявления сходства Земли и Луны необходимо обсудить причины различий, связанные с отсутствием на Луне атмосферы и воды, магнитного поля. Учитель задает вопросы об отличии понятий «море», «материк», «кратер» применительно к Земле и Луне и подводит учащихся к выводу о значимости исследований Луны космическими аппаратами (в том числе пилотируемые полеты).
9	4.3 Открытие нового знания учащимися	Учитель организует самостоятельную деятельность по ознакомлению с историей исследования Луны космическими аппаратами. После выполнения работы важно не только подчеркнуть научную значимость полученных данных, но и позволить учащимся обнаружить значимость советского и международного научного вклада в исследование Луны.
10	5.1 Включение нового знания в систему	Учитель, используя демонстрируемую таблицу и данные Приложения I учебника о характеристиках Земли, организует обсуждение представленного в уроке названия «двойная планета». Акцентируется внимание учащихся на сопоставимости массы, диаметра нашей планеты и ее спутника в отличие от других планет и их спутников, имеющих форму, близкую к сферической.
11	5.2 Включение нового знания в систему	Учитель при ответе учащихся на вопросы, представленные на экране, обращает внимание учащихся на особенности, приведшие к различиям в эволюции Земли и Луны, развитию на Земле биосферы.
12	6. Рефлексия деятельности	Учитель при ответе учащихся на последний вопрос акцентирует внимание на различии в формах изображенных траекторий.

фазах относительно лучей Солнца. Впечатление получается такое, словно лучи Солнца искривляются, прежде чем достичь Луны.

Разгадка кроется в следующем. Луч, идущий от Солнца к Луне, в действительности перпендикулярен к линии, соединяющей концы меся-

Рис. 36.
В каком положении относительно Солнца мы видим Луну в разных фазах.

ца, и в пространстве представляет собой прямую линию. Но глаз наш рисует на небе не эту прямую, а её проекцию на вогнутый небесный свод, т. е. кривую линию. Вот почему нам и представляется, что Луна на небе «повешена неправильно». Художник должен изучить эти особенности и уметь переносить их на полотно.

Двойная планета – это Земля с Луной. Они имеют право на это название потому, что спутник наш резко выделяется среди спутников других планет значительной величиной и массой по отношению к своей центральной планете. Есть в солнечной системе спутники абсолютно более крупные и более тяжёлые, но по сравнению со своей центральной планетой они гораздо мельче, чем наша Луна по отношению к Земле. В самом деле, поперечник нашей Луны больше четверти земного, а поперечник относительно самого крупного спутника других планет составляет только 10-ю долю поперечника своей планеты (Тритон – спутник Нептуна). Далее, масса Луны составляет1
/81
массы Земли; между тем самый тяжёлый из спутников, какой существует в солнечной системе, – III спутник Юпитера – составляет менее 10 000-й доли массы своей центральной планеты.

Какую долю от массы центральной планеты составляет масса крупных спутников, показывает табличка на стр. 50.

Вы видите из этого сопоставления, что наша Луна по своей массе со-ставляет самую крупную долю своей центральной планеты.

Третье, что даёт системе Земля – Луна право притязать на наимено-вание «двойной планеты», – это тесная близость обоих небесных тел.Многие спутники других планет кружатся на гораздо больших расстоя-ниях: некоторые спутники Юпитера (например, девятый, рис. 37) кру-жатся в 65 раз дальше.

В связи с этим находится тот любопытный факт, что путь, описываемый Луной вокруг Солнца, очень мало отличается от пути Земли. Это покажется невероятным, если вспомнить, что Луна движется вокруг Земли на расстоянии почти 400 000 км. Не забудем, однако, что пока

Луна совершает один оборот вокруг Земли, сама Земля успевает перенестись вместе с нею примерно на 13-ю долю своего годового пути, т. е. на

Рис. 37.
Система Земля – Луна по сравнению с системой Юпитера. (Размеры самих небесных тел показаны без соблюдения масштаба.)

70 000 000 км. Представьте же себе круговой путь Луны – 2 500 000 км – растянутым вдоль расстояния, в 30 раз большего. Что останется от его круговой формы? Ничего. Вот почему путь Луны около Солнца почти сливается с орбитой Земли, уклоняясь от неё лишь 13 едва заметными выступами. Можно доказать несложным расчётом (которым мы не станем здесь обременять изложения), что путь Луны при этом всюду обращен к Солнцу своей вогнутостью. Грубо говоря, он по виду похож на тринадцатиугольник с мягко округлёнными углами.

На рис. 38 вы видите точное изображение путей Земли и Луны в течение одного месяца. Пунктирная линия – путь Земли, сплошная – путь Луны. Они так близки друг к другу, что для раздельного их изображения пришлось взять очень крупный масштаб чертежа: поперечник земной орбиты здесь равен ½ м. Если бы взять для него 10 см, то наибольшее расстояние на чертеже между обоими путями было бы меньше толщины изображающих их линий. Смотря на этот чертёж, вы наглядно убеждаетесь, что Земля и Луна движутся вокруг Солнца почти по одному и тому же пути и что наименование «двойной планеты» присвоено им астрономами вполне справедливо1)
.

Итак, для наблюдателя, помещённого на Солнце, путь Луны представился бы слегка волнистой линией, почти совпадающей с орбитой Земли. Это нисколько не противоречит тому, что по отношению к Земле Луна движется по небольшому эллипсу.

1)
Внимательно рассматривая чертёж, можно заметить, что движение Луны изображено на нём не строго равномерным. Так в действительности и есть. Луна движется вокруг Земли по эллипсу, в фокусе которого находится Земля, а потому согласно второму закону Кеплера на участках, близких к Земле, она бежит быстрее, чем на удалённых. Эксцентриситет лунной орбиты довольно велик: 0,055.

Причина, конечно, в том, что, глядя с Земли, мы не замечаем переносного движения Луны вместе с Землёй по земной орбите, так как сами в нём участвуем.

Почему Луна не падает на Солнце?

Вопрос может показаться наивным. С какой стати Луне падать на Солнце? Ведь Земля притягивает её сильнее далёкого Солнца и, естественно, заставляет обращаться вокруг себя.

Читатели, так думающие, будут удивлены, узнав, что дело обстоит как раз наоборот: Луна сильнее притягивается именно Солнцем, а не Землёй!

Что это так, показывает расчёт. Сравним силы, притягивающие Луну: силу Солнца и силу Земли. Обе силы зависят от двух обстоятельств: от величины притягивающей массы и от расстояния этой массы до Луны. Масса Солнца больше массы Земли в 330 000 раз; во столько же раз Солнце притягивало бы Луну сильнее, нежели Земля, если бы расстояние до Луны было в обоих случаях одинаково. Но Солнце примерно в 400 раз дальше от Луны, чем Земля. Сила притяжения убывает пропорционально квадрату расстояния; поэтому притяжение Солнца надо уменьшить в 4002
, т. е. в 160 000 раз. Значит, солнечное притяжение сильнее земного в330 000
раз т. е.

Рис. 38.
Месячный путь Лупы (сплошная линия) и Земли (пунктир) вокруг Солнца.

в два с лишним раза.

Итак, Луна притягивается Солнцем вдвое сильнее, чем Землёй. Почему же тогда, в самом деле, Луна не об-

рушивается на Солнце? Почему Земля всё же заставляет Луну обращаться вокруг неё, а не берёт верх действие Солнца?

Луна не падает на Солнце по той же причине, по какой не падает на него и Земля; Луна обращается около Солнца вместе с Землёй, и притягательное действие Солнца расходуется без остатка на то, чтобы постоянно переводить оба эти тела с прямого пути на искривлённую орбиту, т. е. превращать прямолинейное движение в криволинейное. Достаточно бросить взгляд на рис. 38, чтобы убедиться в сказанном.

У иных читателей, может быть, осталось некоторое сомнение. Как же это всё-таки выходит? Земля тянет Луну к себе, Солнце тянет Луну с большей силой, а Луна, вместо того чтобы падать на Солнце, кружится около Земли? Это, действительно, было бы странно, если бы Солнце притягивало к себе только Луну. Но оно притягивает Луну вместе с Землёй, всю «двойную планету», и, так сказать, не вмешивается во внутренние отношения членов этой пары между собой. Строго говоря, к Солнцу притягивается общий центр тяжести системы Земля – Луна; этот центр (называемый «барицентром») и обращается вокруг Солнца под действием солнечного притяжения. Он находится на расстоянии ⅔ земного радиуса от центра Земли по направлению к Луне. Луна и центр Земли обращаются вокруг барицентра, совершая один оборот в течение месяца.

Видимая и невидимая стороны Луны

Среди эффектов, доставляемых стереоскопом, ничто не поражает так, как вид Луны. Здесь воочию видишь, что Луна действительно шарообразна, между тем как на подлинном небе она кажется плоской, как

На рис. 39 вы видите эллипс, который должен наглядно изображать орбиту Луны. Чертёж намеренно усиливает вытянутость лунного эллипса; на самом деле эксцентриситет лунной орбиты 0,055 или 1
/18
. Представить точно на маленьком чертеже лунную орбиту так, чтобы глаз отличил её от круга, невозможно: при величине большой полуоси даже в целый метр малая полуось была бы короче её всего на 1 мм;
Земля отстояла бы от центра только на 5,5 см. Чтобы легче было понять дальнейшее объяснение, на рисунке начерчен более вытянутый эллипс.

Итак, вообразите, что эллипс на рис. 39 есть путь Луны вокруг Земли. Земля помещена в точкеО
– в одном из фокусов эллипса. Законы Кеплера относятся не только к движениям планет вокруг Солнца, но и к движениям спутников вокруг центральных планет, в частности к обра-

щению Луны. Согласно второму закону Кеплера Луна за четверть месяца проходит такой путь АЕ
, что площадьOABCDE
равняется ¼ площади эллипса, т. е. площадиMABCD
(равенство площадейОАЕ
иMAD
на нашем чертеже подтверждается приблизительным равенством площадейMOQ
иEQD
). Итак, за четверть месяца Луна проходит путь отА
доЕ
. Вращение же Луны, как и вообще вращение планет, в отличие от их обращения вокруг Солнца, происходит равномерно: за ¼ месяца она поворачивается ровно на 90°. Поэтому, когда Луна оказывается вЕ
, радиус Луны, обращенный к Земле в точкеА
, опишет дугу в 90°, и будет направлен не к точкеМ
, а к некоторой другой точке, левееМ
, неподалёку от другого фокусаР
лунной орбиты. Оттого, что Луна чуть отвернёт своё лицо от земного наблюдателя, он сможет увидеть с правой стороны узкую полоску прежде невидимой её половины. В точкеF
Луна показывает земному наблюдателю уже более узкую полоску своей обычно невидимой стороны, потому что уголOFP
меньше углаОЕР
. В точкеG
– в «апогее» орбиты – Луна занимает такое же положение по отношению к Земле, как и в «перигее» А. При дальнейшем своём движении Луна отворачивается от Земли уже в противоположную сторону, показывая нашей планете другую полоску своей невидимой стороны: полоска эта сначала расширяется, потом суживается, и в точке А Луна занимает прежнее положение.

Мы убедились, что вследствие эллиптической формы лунного пути спутник наш обращен к Земле не строго одной и той же своей половиной. Луна неизменно обращена одной и той же стороной не к Земле, а к другому фокусу своей орбиты. Для нас же она покачивается около среднего положения наподобие весов; отсюда и астрономическое наименование этого покачивания: «либрация» – от латинского слова «libra», означающего «весы». Величина либрации в каждой точке измеряется соответствующим углом; например, в точке Е
либрация равна углуОЕР
. Наибольшая величина либрации 7°53″,Т
. е. почти 8°.

Интересно проследить за тем, как нарастает и убывает угол либрации с передвижением Луны по орбите. Поставим в D
остриё циркуля и опишем дугу, проходящую через фокусыО
иР
. Она пересечёт орбиту в точкахВ
иF
. УглыОВР
иOFP
как вписанные равны половине центрального углаODP
. Отсюда выводим, что при движении Луны отА
доD
либрация растёт сначала быстро, в точкеВ
достигает половины максимальной, затем продолжает нарастать медленно; на пути отD
доF
либрация убывает сначала медленно, потом быстро. На второй половине эллипса либрация меняет свою величину тем же темпом, но в обратную сторону. (Величина либрации в каждой точке орбиты приблизительно пропорциональна расстоянию Луны от большой оси эллипса.)

То покачивание Луны, которое мы сейчас рассмотрели, называется либрацией по долготе. Спутник наш подвержен ещё и другой либрации – по широте. Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости экватора

Луны на 6½°. Поэтому мы видим Луну с Земли в одних случаях чуть с юга, в других – с севера, заглядывая немного в «невидимую» половину Луны через её полюсы. Эта либрация по широте достигает 6½°.

Объясним теперь, как пользуется астроном-фотограф описанными лёгкими покачиваниями Луны около среднего положения, чтобы получить стереоскопические снимки её. Читатель догадывается, вероятно, что для этого надо подстеречь два таких положения Луны, при которых в одном она была бы повёрнута по отношению к другому на достаточный угол1)
. В точкахА
иВ
,В
иС
,С
иD
и т. д. Луна занимает настолько различные по отношению к Земле положения, что стереоскопические снимки возможны. Но здесь перед нами новое затруднение: в этих положениях разница в возрасте Луны, – 2 суток, чересчур велика, так что полоска лунной поверхности возле круга освещения на одном снимке уже выходит из тени. Это для стереоскопических снимков недопустимо (полоска будет блестеть, как серебряная). Возникает трудная задача: подстеречь одинаковые фазы Луны, которые отличаются величиной либрации (по долготе) так, чтобы круг освещения проходил по одним и тем же деталям лунной поверхности. Но и этого недостаточно: в обоих положениях должны быть ещё одинаковые либрации по широте.

Вы видите теперь, как трудно получить хорошие стереофотографии Луны, и не удивитесь, узнав, что нередко один снимок стереоскопической пары делается на несколько лет позже другого.

Наш читатель едва ли станет изготовлять лунные стереофотографии. Способ их получения объяснён здесь, конечно, не с практической целью, а лишь для того, чтобы ради него рассмотреть особенности лунного движения, дающие астрономам возможность увидеть небольшую полоску обычно недоступной наблюдателю стороны нашего спутника. Благодаря обеим лунным либрациям мы видим, в общем, не половину всей лунной поверхности, а 59% её. Совершенно недоступной нашему зрению остаётся 41%. Как устроена эта часть поверхности Луны, никто не знает; можно лишь догадываться, что она ничем существенно не отличается от видимой. Делались остроумные попытки, продолжив обратно части лунных хребтов и светлые полосы, выходящие из невидимой части Луны на видимую, набросать гадательно некоторые подробности недоступной нам половины. Проверить подобные догадки пока невозможно. Говорим «пока» не без основания: давно уже разрабатываются способы облететь вокруг Луны на особом летательном аппарате, могущем преодолеть земную тяжесть и двигаться в межпланетном пространстве (см. мою книгу «Межпланетные путешествия»). До осуществления этого смелого предприятия сейчас уже не так далеко. Пока известно одно: высказываемая нередко мысль о существовании атмосферы и воды на этой

1)
Для получения стереоскопических снимков достаточен поворот Луны на 1°. (Подробнее об этом см. мою «Занимательную физику».)

Две планеты сходного с земным размера, которые вращаются одна вокруг другой, возможно, существуют возле далеких звезд, заявляют исследователи.Большинство планет в нашей системе обладают собственными спутниками. Наши соседи такие как Сатурн и Юпитер, например, обладают более чем семьюдесятью спутниками. Не глядя на это, эти спутники, как правило, гораздо меньше, чем их планеты – Земля практически в четыре раза больше своего спутника и более чем в восемьдесят раз тяжелее.Однако, существуют и такие спутники размеры которых сопоставимы с размерами других планет. Например, Ганимед, самый большой спутник Юпитера, больше чем Меркурий, и составляет три четверти диаметра Марса. Кроме того, в нашей родной системе есть спутники по своим размерам сопоставимые с размерами их собственных планет. Самый большой спутник Плутона, Харон, составляет около половины диаметра своего карликового хозяина. В результате этого возникает довольно интересный вопрос, могут ли во вселенной существовать планеты имеющие одинаковый размер, которые бы обращались одна вокруг другой.

Двойные звезды – звезды вращающиеся друг возле друга, довольно распространенное явление в нашем Млечном пути. У большинства из этих двойных систем, как известно, даже имеются экзопланеты, которые можно назвать мирами с двумя солнцами. Также в нашей Солнечной системе известны двойные астероиды. Тем не менее существование,двойных планет, размеры которых могли бы сравниться с земными, в настоящее время встречается только в фантастических предположениях.Одним из возможных способов формирования двойных планет может быть тот случай когда две планеты, обращающиеся вокруг звезды в определенный момент своего существования сблизились на расстояние достаточное для их гравитационного взаимодействия.Чтобы убедиться, что такого рода системы возможны, исследователи, при помощи компьютерной программы, смоделировали два скалистых объекта, величиной с Землю, расположенных на маленьком по космическим меркам расстоянии. В своей работе исследователи изменяли массу, скорость и траектории сближения планет. В итоге учеными было создано около двух десятков моделей.

Не глядя на это, эти модели зачастую приводили к столкновению планет, в результате чего они соединялись превращаясь в одну большую по размерам планету. Порой после столкновения возле новой планеты образовывался диск из материалов выброшенных на орбиту из которых затем формировался спутник. Также были получены модели в которых планеты после скользящего столкновения на большой скорости, получали небольшие повреждения и просто улетали в противоположные стороны, а порой даже были выброшены за пределы своей звездной системы.Тем не менее, приблизительно в одной трети всех моделей удалось получить двойные планеты. В этих моделях планеты сближались довольно медленно и избежали столкновений.Эти двойные планеты обращаются довольно близко одна к одной, они удалены всего лишь на расстояние составляющее примерно половину диаметра планет. Со течением времени, скорость обращения вокруг своей оси у обеих планет выравнивается. В результате такого «выравнивания» планеты всегда смотрят одна на другую одним и тем же боком. Такие двойные системы могут существовать в течение многих миллиардов лет, говорят исследователи, если они располагаются на расстоянии хотя бы 0,4 а.е. от своей звезды, поскольку на таком расстоянии гравитация звезды не сможет нарушить их взаимодействие.

Forskning (Норвегия): почему Луна не падает на Землю?

Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

https://inosmi.ru/20210307/249255955.html

Forskning: на самом деле Луна падает на Землю

Forskning: на самом деле Луна падает на Землю

Forskning: на самом деле Луна падает на Землю

Земля очень велика, и гравитация у нее огромная. Земля притягивает к себе все вокруг. Почему же тогда Луна, которая меньше Земли, не падает, а продолжает… | 07.03.2021, ИноСМИ

2021-03-07T08:35

2021-03-07T08:35

2022-01-18T16:12

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn1.inosmi. ru/images/sharing/article/249255955.jpg?2492559011642511550

луна

земля

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

2021

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

Новости

ru-RU

https://inosmi.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

наука, луна, земля

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ

Читать inosmi.ru в

Земля очень велика, и гравитация у нее огромная. Земля притягивает к себе все вокруг. Почему же тогда Луна, которая меньше Земли, не падает, а продолжает вращаться вокруг земного шара по орбите? В некотором смысле она падает — просто «промахивается», объясняют ученые изданию Forskning.

Элисе Хьёрстад (Elise Kjørstad)

Благодаря гравитации мы крепко стоим ногами на земле.

Эта немного загадочная сила придает вещам вес. Вот почему мяч падает обратно, как бы высоко вы его ни подбросили.

У больших объектов гравитация больше, чем у маленьких. Но, например, гравитация планеты по мере удаления от нее все больше ослабевает.

Земля очень велика, и гравитация у нее огромная. Именно благодаря этому вокруг нее и держатся газы нашей атмосферы, и нам есть чем дышать. Благодаря силе притяжения Земли вы можете подпрыгнуть и не улететь при этом невесть куда. В большинстве случаев вы просто снова приземляетесь на ноги.

Земля притягивает к себе все вокруг.

Почему же тогда Луна, которая меньше Земли, продолжает вращаться вокруг земного шара по маршруту, который мы называем орбитой? Разве она не должна была упасть на Землю так же, как мы после прыжка?

Луна падает на Землю, просто промахивается

На самом-то деле Луна и правда все время свободно падает на Землю. Просто она постоянно промахивается.

Ученый Исаак Ньютон первым сообразил, что одна и та же сила заставляет и яблоки падать на землю, и луны с планетами вращаться по орбитам.

Он провел мысленный эксперимент.

Если вы возьмете камень и отпустите его, он упадет прямо вниз. Если вы бросите камень перед собой, из-за силы тяжести он все равно упадет на землю. Но в этом случае он будет лететь не только вниз, но и вперед. Он будет падать по дуге.

Представьте себе очень высокую гору. Вы стреляете с нее из пушки, ядро летит далеко вперед и в конце концов падает на землю.

А еще можно представить себе фантастическую пушку, которая стреляет с просто ужасающей силой. Ядро улетает очень далеко вперед по очень слабой дуге. Да и Земля под ней изгибается, ведь она круглая.

Если пушечное ядро будет лететь с достаточно большой скоростью, оно никогда не упадет на поверхность из-за изгиба Земли.

Таким образом пушечное ядро окажется на орбите вокруг Земли.

Не падает, потому что мы идем на хорошей скорости

А что произойдет, если выстрелить пушечным ядром с еще большей силой и разогнать его до еще большей скорости?

Оно вырвется из зоны действия гравитации Земли и продолжит свой путь в космос.

Луну на ее орбите удерживает сочетание расстояния от Земли и ее скорости, пишет Европейское космическое агентство.

Точно так же и Земля вращается вокруг Солнца. Ее скорость составляет 108 тысяч километров в час. Это очень много. Благодаря скорости Земли мы и движемся по стабильной орбите.

«Если бы Земля внезапно остановилась, она бы упала прямо на Солнце», — рассказывал профессор Кафедры теоретической астрофизики в Университете Осло Вигго Ханстеен (Viggo Hansteen) ранее в Forskning.

Спутники вокруг земли

Знания об орбитах и гравитации очень важны для отправки в космос искусственных спутников. Спутники — это космические аппараты, которые вращаются вокруг Земли. Благодаря им мы можем фотографировать Землю, пользоваться мобильными телефонами и много чего еще.

Спутники должны вращаться вокруг Земли, а не уходить в открытый космос или падать обратно на поверхность нашей планеты.

Те, кто запускает спутники в космос, должны проделать много расчетов, чтобы космический аппарат набрал на высоте правильную скорость. По данным британского Института физики (IOP), только так они могут оказаться на орбите.

Международная космическая станция также вращается вокруг Земли. Там живут астронавты. Хотя они находятся достаточно близко от Земли, чтобы подвергаться сильному воздействию ее гравитации, они испытывают невесомость. Все потому, что они вместе с космической станцией фактически оказались в ловушке свободного падения вокруг Земли, как и Луна.

Другой взгляд на гравитацию

Но что же такое гравитация на самом деле?

Альберт Эйнштейн пришел к выводу, что гравитация вовсе не притягивает предметы друг к другу.

На самом деле тяжелые объекты искривляют пространство вокруг себя. Если упростить, можно представить себе, как тяжелый большой шар прогибает под собой ткань батута. Запустите рядом маленький шарик, и он начнет кататься вокруг большого как планета вокруг звезды.

Маленький шарик замедляется из-за трения о воздух и ткань, и потому в конце концов скатывается к центру. Но в космосе такого не произойдет.

Можно сказать, что планеты на самом деле движутся прямо — а вот пространство искривлено.

Почему Луна это спутник а не планета?

Содержание

• — Почему Луна спутник а не планета?
• — Почему Луна наш спутник?
• — Зачем нам нужна Луна?
• — Почему Луна не звезда?
• — Что будет если не будет Луны?
• — Сколько всего планет вращается вокруг Солнца?
• — Как еще называют планету Земля?
• — Почему Луна всегда повернута к нам одной стороной?
• — Почему Луна восходит в разное время?
• — Какая сейчас Луна растущая или нет?
• — Что больше по размеру Луна или Земля?

Правильный ответ б) спутник планеты, и никак иначе. Более того, Луна – самый близкий к Солнцу естественный планетарный спутник, поскольку Меркурий и Венера спутниками обделены. Кроме того, Луна входит в пятёрку крупнейших спутников планет Солнечной системы.

Почему Луна спутник а не планета?

В первую очередь она движется по простой орбите как раз вокруг Земли. 2) Не является спутником другой планеты, а только Солнца. Луна, как и в первом случае, в первую очередь вращается вокруг Земли как более массивного тела.

Почему Луна наш спутник?

Луна – естественный спутник Земли, жизнь без которого была бы совсем иной. … Луна вращается вокруг Земли, но и та, испытывая притяжение спутника, движется по малой орбите, огибая общий центр масс — 1700 км от земной поверхности. Масса Луны невелика – всего 0,1 от земной, а среднее расстояние от Земли около 380000 км.

Зачем нам нужна Луна?

А еще Луна — удобный плацдарм для полетов к другим планетам. Во-первых, для старта с лунной поверхности ракете понадобится меньше топлива — сила тяжести намного ниже, чем на Земле. Во-вторых, само топливо с Земли везти не надо, его можно добывать на Луне.

Почему Луна не звезда?

Несмотря на раскалённое ядро, температура на поверхности Луны колеблется от -160°C до +120°C. Из-за своей небольшой массы (чуть более одной сотой массы Земли) Луна неспособна удерживать на своей орбите другие небесные объекты и даже не в силах противостоять астероидной бомбардировке. Таким образом, Луна – не звезда.

Что будет если не будет Луны?

С исчезновением Луны изменится и наклон земной оси, что приведет к сильнейшими природными катаклизмам. В качестве наиболее вероятных причин взрыва «спутницы» Земли ученые из Соединенных Штатов Америки назвали луч гамма-энергии, который выбрасывают умирающие звезды и который может задеть Луну.

Сколько всего планет вращается вокруг Солнца?

Среди тел, которые движутся вокруг Солнца, мы можем перечислить в порядке важности: Восемь планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).

Как еще называют планету Земля?

В публицистике и научно-популярной литературе могут использоваться синонимические термины — мир, голубая планета, Терра (от лат. Terra).

Почему Луна всегда повернута к нам одной стороной?

На видимой стороне находится намного больше морей, чем на обратной (21 море, один океан и 16 озёр против 2 морей и 3 озёр) и сами моря большего размера. Возможно из-за такой разницы Луна и повернута к Земле одной стороной.

Почему Луна восходит в разное время?

Лунные фазы связаны с положением Луны на земной орбите. Спутник проходит через весь цикл фаз за 29,53 дня — от одной фазы новолуния (когда Луна не видна) до другой. В этой фазе, с точки зрения наблюдателя на Земле, Луна оказывается в том же положении на небе, что и Солнце. 22 кг, около 1,2 % массы Земли. Иными словами, Земля весит в 81 раз больше, чем Луна. Плотность Луны составляет 3,34 г/см3. Это около 60 % плотности Земли.

Интересные материалы:

Как вести себя в первый рабочий день на новом месте?
Как ветер влияет на скорость самолета?
Как вежливо отказать фразы?
Как вежливо отказать родственникам?
Как вежливо отказать в помощи?
Как вежливо отказать в визите?
Как вежливо сказать нет?
Как вежливо закончить разговор по телефону?
Как вежливо завершить затянувшийся разговор?
Как видят рыбы из аквариума?

Почему у Земли есть Луна? Новые исследования показывают его хаотическое происхождение. Трудно представить, какой была бы наша планета без своего небесного спутника, но как появилась Луна, до сих пор остается загадкой.

Два недавних исследования пролили новый свет на историю происхождения Луны, предполагая, что в формировании естественного спутника Земли есть нечто большее. В одном исследовании утверждается, что Луна имеет более хаотичное происхождение из-за многочисленных столкновений, в результате которых образовалась орбитальная скала. Напротив, второе исследование утверждает, что Луна намного моложе, чем считалось ранее.

Первое исследование было опубликовано в The Planetary Science Journal , а второе исследование было опубликовано в журнале Nature.

Что нового — Наиболее предпочтительный сценарий формирования Луны предполагает однократное сильное столкновение, которое породило орбитальный аппарат Земли. Но в одном из недавних исследований ученые предполагают, что для образования Луны потребовалось несколько столкновений типа «ударил и убежал», а не одно столкновение.

Авторы недавней статьи предполагают, что небольшая протопланета размером с Марс столкнулась с Землей и продолжила движение, вернулась через 1 миллион лет, снова столкнулась с Землей и подняла материал от обоих столкновений, чтобы сформировать Луну.

Новые исследования меняют историю происхождения Луны. NASA/Newsmakers

Тем временем во второй статье утверждается, что Луна моложе, чем считали ранее ученые.

Предыдущие оценки утверждали, что Луна сформировалась в течение первых 60 миллионов лет истории Солнечной системы. Однако новое исследование утверждает, что Луна сформировалась через 142 миллиона лет после рождения Солнечной системы.

Изотопный состав Луны по сравнению с земным позволяет предположить, что, хотя оба тела изначально имели одинаковый состав, мантия Луны — слой между ядром и корой — претерпела более короткий период распада по сравнению с земной, указывает на его более молодой возраст.

Как была создана Луна?

Ученые считают, что Луна была создана 4,5 миллиарда лет назад среди хаоса молодой Солнечной системы, когда летучие вещества накапливались, образуя планеты.

Земля и Луна связаны гравитацией в раннем хаосе Солнечной системы. Таро Хама @ e-kamakura/Moment/Getty Images

Существуют три основные теории образования Луны.

• Теория гигантского столкновения — Астронавты программы «Аполлон» привезли с поверхности Луны более 22 кг камней и пыли. Образцы выявили поразительное сходство между Землей и Луной, предполагая почти идентичный химический и изотопный состав.
• Сформировался вместе с Землей — В этом сценарии, когда материал соединился вместе, чтобы сформировать Землю, некоторый материал также сформировал Луну, и меньшее тело оказалось на орбите своего большего компаньона
• Теория захвата — Луна сформировалась где-то еще за пределы Солнечной системы. Когда он приблизился, он позже был захвачен земной гравитацией.

Гипотеза гигантского столкновения — самая популярная из трех. Гипотеза предполагает, что Луна образовалась из выброшенного материала в результате крупного столкновения планетарного тела размером с Марс, известного как Тейя, и молодой Земли, также известной как протоземля, сразу после того, как наша планета сформировала свою первоначальную кору. Обе статьи являются вариациями этого сценария.

Обломки, оставшиеся после этого удара, собраны на орбите вокруг Земли и связаны вместе силой гравитации.

Авторы исследования о наезде и бегстве утверждают, что если бы Луна родилась в результате одного гигантского удара, то она состояла бы в основном из материала с Тейи. Вместо этого Земля и Луна во многом имеют одинаковый состав.

«Стандартная модель Луны требует, относительно говоря, очень медленного столкновения», — заявил Эрик Асфауг, профессор Лунной и планетарной лаборатории. «И это создает луну, которая состоит в основном из сталкивающейся планеты, а не из протоземли, что является серьезной проблемой, поскольку луна имеет изотопный химический состав, почти идентичный земному».

Но если бы произошло двойное столкновение, то оно смешало бы прото-Землю и Тейю, что привело бы к составу Луны.

Первоначальная идея Тейи до того, как вышел сценарий «бей и беги».

Почему у Земли есть Луна?

Земля — не единственная планета, сформировавшая или захватившая Луну; луны довольно распространены в нашей звездной системе.

У большинства планет Солнечной системы есть спутники на орбите:

• Марс имеет две маленькие луны, Фобос и Деймос
• Юпитер, самая большая планета, имеет 79 лун
• Сатурн имеет колоссальные 82 луны
• Уран и Нептун имеют 27 и 14 соответственно
• Несколько астероидов и карликовые планеты есть луны. У Плутона, например, их пять.

Без Луны жизнь на Земле была бы совсем другой.

Луна частично отвечает за смену времен года на Земле. Воздействие, породившее Луну, могло также привести к наклону планеты. Этот наклон дает Земле смену времен года, поскольку части планеты наклоняются все ближе и дальше от солнечного света и тепла.

Луна до сих пор помогает Земле сохранять этот наклон.

Исследование 2018 года также предполагает, что 1,4 миллиарда лет назад день на Земле длился всего 18 часов, потому что Луна была ближе к нашей планете, что влияло на то, как Земля вращалась вокруг своей оси.

Из чего состоит Луна?

Поверхность Луны испещрена ударными кратерами от врезавшихся в нее астероидов, древними вулканами и высохшими потоками лавы.

Между тем кора Луны состоит из скалистой поверхности, покрытой реголитом. Кора имеет толщину около 60 миль, а реголит представляет собой тонкий слой около 10 футов.

Анализ образцов Аполлона также показал, что летучие элементы, такие как углерод, больше не существуют на Луне, и что Луна в конечном итоге высохла. Но внутренний состав Луны до сих пор остается загадкой, и ученые полагают, что она может состоять из металлического железа с некоторыми следами серы и никеля.

Какое будущее у Луны?

Земля и Луна взаимодействуют друг с другом, вращаясь вокруг общего центра масс, но Луна удаляется от Земли.

Причина в гравитационной силе Луны, воздействующей на Землю. Гравитация Луны взаимодействует с океанами Земли, вызывая приливы. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, приливная выпуклость немного опережает орбиту Луны вокруг Земли. Это заставляет часть энергии от вращения Земли передаваться орбитальному движению Луны, в результате чего орбита Луны немного отдаляется от Земли.

Луна удаляется от Земли со скоростью около 3,78 см в год.

Вскоре люди возвращаются на Луну с миссией Артемиды, и на этот раз они планируют сделать Луну остановкой для дальнейших космических целей. НАСА планирует построить лунную базу на поверхности Луны, что позволит астронавтам проводить исследования на Луне и, возможно, даже использовать ее в качестве стартовой площадки для таких направлений, как Марс.

Но в процессе они соберут новые материалы, которые помогут лучше понять наш единственный естественный спутник.

Эта статья была первоначально опубликована 29 сентября 2021

Плутон понижен в должности, больше не планета

X-SciTech

24 августа 2006 г. / 6:32
/ Си-Би-Эс/АП

Плутон, любимый некоторыми как космический аутсайдер, но презираемый астрономами, которые считали его слишком изящным и далеким, был бесцеремонно лишен своего статуса планеты в четверг.

Международный астрономический союз, резко изменив курс всего через неделю после того, как выдвинул идею подтверждения планетарности Плутона и добавления трех новых планет по соседству с Землей, понизил статус девятой скалы от Солнца в новых исторических галактических рекомендациях.

«Плутон меньше нашей Луны, а не планетарного размера», — сказал астроном сэр Патрик Мур CBS Evening News временный ведущий Боб Шиффер . «Если мы назовем Плутон планетой, есть и другие: Зена, Верона, Терран, Церера — список бесконечен. На самом деле, в этом нет никакого смысла».

Смена заставит учителей всего мира изменить планы уроков как раз в тот момент, когда школы откроются на осенний семестр.

«Все это потребует некоторых объяснений, но на самом деле это всего лишь переклассификация, и я не думаю, что это вызовет какие-либо проблемы», — сказал Нил Крамптон, преподающий естественные науки в средней школе к северу от Лондона. «Наука — это развивающийся предмет, и так будет всегда».

Новые мощные телескопы, по словам экспертов, меняют подход к постижению тайн Солнечной системы и не только. Но ученые на конференции показали мягкую сторону, размахивая плюшевыми игрушками персонажа Уолта Диснея, пса Плутона, и настаивая на том, что дух Плутона будет жить в захватывающих открытиях, которые еще впереди.

«Слово «планета» и понятие о планетах может быть эмоциональным, потому что это то, чему мы учимся в детстве», — сказал Ричард Бинзел, профессор планетологии в Массачусетском технологическом институте, который помог выработать новое определение. .

«На самом деле все дело в науке, в получении новых фактов», — сказал он. «Наука шагнула вперед… Еще много Плутонов ждут своего открытия».

Плутон, планета, существующая с 1930 года, была исключена из-за того, что не соответствовала новым правилам, согласно которым планета не только должна вращаться вокруг Солнца и быть достаточно большой, чтобы принимать почти круглую форму, но и должна «расчищать окрестности вокруг себя». свою орбиту». Это дисквалифицирует Плутон, чья продолговатая орбита перекрывается с орбитой Нептуна, уменьшая размер Солнечной системы до восьми планет с традиционных девяти.

Астрономы работали без универсального определения планеты задолго до Коперника, который доказал, что Земля вращается вокруг Солнца, и эксперты, собравшиеся в Праге, разразились аплодисментами, когда руководство было принято.

Как и ожидалось, понижение Плутона в должности вызвало много тоскливой ностальгии.

«В каком-то смысле это разочаровывает и сбивает с толку», — сказала Патрисия Томбо, 93-летняя вдова первооткрывателя Плутона Клайда Томбо.

«Я не знаю, как вы с этим справляетесь. Похоже, я только что потеряла работу», — сказала она из Лас-Крусес, штат Нью-Мексико. «Но я понимаю, что наука — это не то, что просто сидит там. Она продолжается. Клайд наконец сказал перед смертью: «Оно там. Что бы это ни было. Оно там». Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Плутон и подобные ему объекты будут известны как «карликовые планеты», что поднимает некоторые острые вопросы о семантике: если плащ — это все еще пальто, а мобильный телефон — это все еще телефон, почему карликовая планета все еще не планета. ?

НАСА заявило, что понижение рейтинга Плутона не повлияет на его миссию космического корабля «Новые горизонты» стоимостью 700 миллионов долларов, которая в этом году начала 9,5-летнее путешествие к странному объекту, чтобы раскрыть больше его секретов.

Но глава миссии Алан Стерн сказал, что он «смущен» гибелью Плутона, и предсказал, что голосование в четверг не положит конец дебатам. Хотя в конференции приняли участие 2500 астрономов из 75 стран, для голосования явилось лишь около 300 человек.

«Это небрежное определение. Это плохая наука», — сказал он. «Это еще не конец».

Согласно новым правилам, два из трех объектов, которые были мучительно близки к планетарному статусу, присоединятся к Плутону в качестве карликов: астероид Церера, которая была планетой в 1800-х годах, прежде чем ее понизили в должности, и 2003 UB313, ледяной объект размером чуть больше Плутон, первооткрыватель которого Майкл Браун из Калифорнийского технологического института назвал Зеной. Третий объект, самая большая луна Плутона, Харон, не может получить какое-либо специальное обозначение.

Браун, чьи находки Зены возродили призывы к гибели Плутона, потому что это показало, что он далеко не так уникален, как казалось раньше, философствовал.

«Восьми достаточно», — сказал он, шутя добавив: «Я могу войти в историю как человек, убивший Плутон».

Понижение ледяного шара, названного в честь римского бога подземного мира, не является личным — это просто бизнес, — сказал Джек Хоркхаймер, директор планетария Space Transit в Майами и ведущий шоу Star Gazer на канале PBS.

«Это как развод полюбовно», сказал он. «Юридический статус изменился, но человек на самом деле не изменился. Он просто снова одинок».

Актуальные новости

Впервые опубликовано 24 августа 2006 г. / 6:32

© 2006 CBS Interactive Inc. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять. Ассошиэйтед Пресс способствовало этому отчету.

Спасибо, что читаете CBS NEWS.

Создайте бесплатную учетную запись или войдите в систему
, чтобы получить доступ к дополнительным функциям.

Пожалуйста, введите адрес электронной почты, чтобы продолжить

Пожалуйста, введите действительный адрес электронной почты, чтобы продолжить

Пропавшая часть Луны может следовать за Землей вокруг Солнца

Наука|Пропавшая часть Луны может следовать за Землей вокруг Солнца

https://www. nytimes.com/2021/11/11/science /moon-kamoooalewa-asteroid.html

Реклама

Продолжить чтение основной истории

Новые данные свидетельствуют о том, что объект, известный как Камо’оалева, был оторван от Луны ударом метеорита, прежде чем стать квазиспутником нашей планеты.

Астронавт НАСА Алан Шепард на поверхности Луны во время миссии Аполлон-14. Данные свидетельствуют о том, что космический камень под названием Камо’оалева напоминает образцы, собранные из формации Фра Мауро в лунных горах. Кредит… НАСА

Опубликовано 11 ноября 2021 г. Обновлено 14 ноября 2021 г.

Космос огромен и пустын. Тогда совершенно понятно, что маленький камень решил присоединиться к Земле и Луне в их ежегодном кругосветном путешествии.

Упомянутая скала длиной 165 футов была обнаружена в 2016 году гавайским телескопом Pan-STARRS 1 для поиска астероидов. Гавайское имя этого эксцентричного существа, (469219) Kamoʻoalewa, означает «качающийся небесный объект». Поскольку оно постоянно вращается вокруг Земли, это застенчивое тело никогда не приближается ближе, чем на 9 миллионов миль, что в 38 раз дальше, чем Луна. Он удаляется на расстояние до 25 миллионов миль, прежде чем развернуться для более близкого столкновения.

Расчеты его орбитального вальса показывают, что он начал относительно стабильно следовать за нашей планетой около века назад и будет продолжать кружить вокруг Земли еще несколько столетий. Но откуда взялся Камооалева? Объект трудно изучать в телескопы из-за его крошечных размеров и склонности прятаться в тени.

Но в статье, опубликованной в четверг в журнале Communications Earth & Environment, группа ученых сообщила, что они, возможно, разгадали тайну. Наблюдая за Камоалева в течение коротких моментов, когда она была освещена солнцем, астрономы выяснили, что она, по-видимому, состоит из того же вида замороженного магматического вещества, что и на поверхности Луны.

«Моей первой реакцией на наблюдения в 2019 году было то, что я, вероятно, допустил ошибку», — сказал Бенджамин Шарки, аспирант Аризонского университета и ведущий автор исследования.

Предполагалось, что Камо’оалева состоит из минералов, обычно встречающихся на астероидах. Но дополнительные наблюдения этой весной показали, что «данным все равно, что мы думаем», — сказал г-н Шарки. Камоалева действительно напоминал очень маленькую версию Луны. Сделав это открытие, он сказал: «Я был одновременно взволнован и сбит с толку».

Представление художника о Камо’оалеве как ударном выбросе с лунной поверхности. Кредит… Шарки и др., Nature Communications, 2021

Судя по его орбите и составу, Камо’оалева может быть фрагментом Луны, оторванным метеором. воздействие в прошлом.

Камо’оалева может показаться миниатюрной луной, но это не так. В отличие от Луны, которая гравитационно связана с Землей, Камоалева гравитационно связана с Солнцем. Если бы вы внезапно заставили Землю исчезнуть, Камоалева продолжала бы вращаться вокруг нашей звезды. Это то, что известно как квази-спутник. Астрономы знают еще о четырех других, находящихся поблизости от Земли, но у Камоалева самая стабильная орбита.

В апреле 2017 года Камооалева была ярко освещена, когда Земля находилась между квазиспутником и Солнцем. Астрономы посмотрели на него с помощью двух телескопов в Аризоне — Большого бинокулярного телескопа и Телескопа Лоуэлла Дискавери — и использовали отраженный свет для идентификации его минералов. Они видели много силикатов, минералов, обнаруженных на скалистых телах по всей Солнечной системе, и последующие наблюдения подтвердили, что силикаты Камоалевы очень похожи на те, что были найдены на Луне.

Это могло быть совпадением, поэтому авторы исследования предложили другие возможные версии происхождения: Камооалева мог быть захваченным астероидом с составом, подобным Луне, или фрагментом астероида, разорванным на части гравитационным притяжением системы Земля-Луна. .

Данные группы, однако, «больше подтверждают лунное происхождение», — сказала Ханна Сарджент, планетолог из Университета Центральной Флориды, не участвовавшая в исследовании.

Этот квазиспутник может быть не единственным: орбиты трех других околоземных объектов достаточно похожи на орбиту Камооалевы, чтобы предположить, что все они могли появиться в результате одного и того же катаклизма. Но в настоящее время «еще недостаточно доказательств, чтобы с уверенностью утверждать, как возникли эти объекты», — сказал доктор Сарджент.

«Единственный способ быть уверенным — отправить космический корабль к этому маленькому телу», — сказал Пол Бирн, планетолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, который не участвовал в исследовании. Так случилось, что космическое агентство Китая планирует приземлиться на него и собрать образцы для возвращения на Землю в конце этого десятилетия.

«До тех пор у нас остается вероятность того, что в нашем путешествии по космосу нас будут сопровождать остатки столкновения, проделавшего дыру в Луне», — сказал доктор Бирн. — И это довольно круто.

Ученые решили, что Плутон больше не является планетой

Завершая многолетние интенсивные дебаты, в четверг астрономы решили понизить Плутон в полном переопределении планетарности, что позиционируется как победа научных рассуждений над историческими и культурными влияниями. Но решение уже активно обсуждается.

Официально Плутон больше не планета.

«Плутон мертв», — сказал Майк Браун, планетолог из Калифорнийского технологического института, который общался с журналистами посредством телеконференции во время наблюдения за голосованием. Это решение также означает, что обнаруженный Брауном объект размером с Плутон не будет называться планетой.

— Плутон — не планета, — сказал Браун. «Наконец-то в Солнечной системе официально восемь планет».

В голосовании приняли участие всего 424 астронома, которые остались на последний день заседания Международного астрономического союза в Праге.

«Мне стыдно за астрономию. Проголосовало менее 5 процентов астрономов мира», — сказал Алан Стерн, руководитель миссии НАСА «Новые горизонты» к Плутону и ученый из Юго-Западного исследовательского института.

«Это определение отвратительно по техническим причинам», — сказал Стерн Space.com. Он ожидает, что астрономическое сообщество отменит это решение. Другие астрономы раскритиковали это определение как двусмысленное.

Резолюция
Решение устанавливает три основные категории объектов в нашей Солнечной системе.

• Планеты: Восемь миров, начиная с Меркурия и заканчивая Венерой, Землей, Марсом, Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном.
• Карликовые планеты: Плутон и любой другой круглый объект, который «не очистил окрестности вокруг своей орбиты и не является спутником».
• Малые тела Солнечной системы: Все остальные объекты, вращающиеся вокруг Солнца.

Плутон и его спутник Харон, которые оба были бы планетами в соответствии с первоначальным определением, предложенным 16 августа, теперь понижены в должности, потому что они являются частью моря других объектов, занимающих ту же область пространства. Земля и другие восемь больших планет, с другой стороны, очистили обширные участки космоса от любых других крупных объектов.

«Плутон является карликовой планетой по … определению и признан прообразом новой категории транснептуновых объектов», — говорится в принятом постановлении.

Карликовые планеты — это , а не планет по определению.

«Будут сотни карликовых планет», — предсказал Браун. Он уже нашел десятки, подходящих под эту категорию.

Спорная логика
Голосование состоялось после восьми дней спорных дебатов, включавших четыре отдельных предложения на собрании группы в Праге.

Первоначальное предложение, выработанное группой из семи астрономов, историков и авторов, было попыткой сохранить Плутон как планету, но было широко раскритиковано за размывание значения слова. Он также сделал бы планеты из астероида Цереры и спутника Плутона Харона. Но не сейчас.

— Церера — карликовая планета. Это единственная карликовая планета в поясе астероидов, — сказал Браун. «Харон — это спутник».

В категорию «карликовые планеты» предполагается включить десятки круглых объектов, уже обнаруженных за пределами Нептуна. В конечном счете, вероятно, будут найдены сотни, говорят астрономы.

Слово «планета» первоначально обозначало странников неба, которые двигались на относительно неподвижном фоне звезды. Плутон, открытый в 1930 году, сначала считался больше, чем он есть на самом деле. Он имеет эксцентричную орбиту, которая пересекает путь Нептуна, а также проходит значительно выше и ниже основной плоскости Солнечной системы.

Недавние открытия другого круглого ледяного объекта в царстве Плутона привели большинство астрономов к согласию, что крошечный мир никогда не должен был называться планетой.

‘Фарс’
Стерн, отвечающий за роботизированный зонд на пути к Плутону, сказал, что формулировка резолюции ошибочна. Это требует, чтобы планета «очистила окрестности вокруг своей орбиты». Но у Земли, Марса, Юпитера и Нептуна соседями являются астероиды.

«Совершенно ясно, что зона Земли не очищена», — сказал Стерн Space.com. «На Юпитере 50 000 троянских астероидов», которые вращаются в ногу с планетой.

Стерн назвал «абсурдным» тот факт, что только 424 астронома получили право голоса из примерно 10 000 профессиональных астрономов по всему миру.

«Не устоит», — сказал он. «Это фарс».

Стерн сказал, что астрономы уже распространяют петицию, в которой попытаются отменить решение МАС.

Оуэн Джинджерич, историк и почетный астроном из Гарварда, который возглавлял комитет, предложивший первоначальное определение, назвал новое определение «запутанным и неудачным» и сказал, что он «совсем не доволен» формулировкой о расчистке района.

Джинджеричу также не нравился термин «карликовая» планета.

«Я подумал, что это создает любопытное лингвистическое противоречие», — сказал Джинджерич во время телефонного интервью из Бостона (где он не мог голосовать). «Карликовая планета — это не планета. Я подумал, что это очень неловко».

Джинджерич добавил: «Можно надеяться, что в будущем МАС сможет проводить электронное голосование».

Годы споров
С конца 1990-х астрономы спорят о том, стоит ли понижать Плутон в должности. Общественная поддержка Плутона сильно повлияла на дебаты. Сегодняшнее голосование проводится после двухлетних усилий МАС по разработке определения. Первоначальный комитет астрономов не смог этого сделать в течение года, что привело к формированию второго комитета, чье предложенное определение было затем пересмотрено для голосования в четверг.

Астрономы на заседании МАС обсуждали предложения вплоть до момента голосования.

Майк Браун из Калифорнийского технологического института проигрывает в одном смысле. Найденный его командой объект размером с Плутон под названием 2003 UB313 теперь будет называться карликовой планетой.

«С сегодняшнего дня я больше не открыл ни одной планеты», — сказал он. Но Браун назвал результат с научной точки зрения хорошим решением.

«Общественность не будет в восторге от того, что Плутона выгнали», — сказал Браун. «Но это правильно».

Учебники и школьные таблицы, конечно же, придется пересмотреть.

«Для астрономов это не имеет ни малейшего значения. Мы пойдем и сделаем именно то, что сделали», — сказал Браун. «Для преподавания это очень интересный момент. Я думаю, что теперь вы можете описать науку намного лучше», объяснив, почему Плутон когда-то считался планетой, а сейчас нет. «На самом деле я очень взволнован».

Могут ли луны быть лунами? – PLANETPLANET

Планеты вращаются вокруг звезд. Луны вращаются вокруг планет. Но ни у одной луны нет своей луны (назовем их подлуний) . Почему это?

После того, как сын Джуны Коллмайер Леви задал ей этот вопрос, мы с ней попытались разобраться.

Представьте себе луну, вращающуюся вокруг планеты, вращающейся вокруг Солнца. Рядом с планетой находится зона, в которой ее гравитация преобладает над солнечной. Это сфера Хилла (хотя она напоминает мяч для регби). Любые луны должны вращаться внутри сферы Хилла планеты.

Луна, вращающаяся вокруг планеты, вращающейся вокруг звезды.  На каждой панели наша «камера» движется по орбите вместе с планетой или луной. Тонкими линиями показаны устойчивые орбиты, и отмечены пять точек Лагранжа (хотя стабильны только L4 и L5). Адаптировано из Domingos & Winter (2005).

Увеличив масштаб, мы видим лунную сферу Хилла, где ее гравитация доминирует над гравитацией планеты. Подлуна должна вращаться внутри сферы холма своей луны. Но это не единственное требование к стабильности. Долгоживущий сублуна должен находиться достаточно далеко от своей луны, чтобы не быть разорванным на части (как комета Шумейкера-Леви 9, которую мы обсуждали в связи с потенциальным происхождением «Оумуамуа»). Это означает, что сублуна должна двигаться по орбите за пределом Роша, поэтому сфера Хилла луны должна быть достаточно большой.

Любая сублуна, существующая сегодня, должна также существовать миллиарды лет перед лицом приливов.

Приливы — всего лишь следствие гравитации. Сторона луны, расположенная ближе к планете-хозяину, испытывает более сильную гравитацию, чем дальняя сторона. Это вызывает растяжение Луны и создает приливную «выпуклость». Гравитация Луны создает соответствующую выпуклость на планете.

Силовые линии, показывающие приливное растяжение луны планетой-гигантом. Адаптировано из Википедии.

Приливная выпуклость Луны пытается указать на планету, чья гравитация растягивается. Но на практике это обычно не так. Поскольку луны и планеты вращаются, выпуклость луны указывает либо перед планетой, либо позади нее. На картинке выше это будет означать, что силовые линии будут указывать немного выше или ниже центра Юпитера.

Приливные выпуклости объединяют луны и планеты. Через выпуклости планеты и луны обмениваются угловым моментом, что меняет их орбиты и скорости вращения. Эти изменения происходят по мере того, как энергия рассеивается внутри планеты и Луны. В наиболее драматичном случае диссипация энергии может выглядеть так:

Ио, ближайший большой спутник Юпитера, является самым вулканическим объектом в Солнечной системе. Его 50 вулканов непрерывно извергаются, движимые приливами между Ио и Юпитером. Это изображение было получено с помощью зонда НАСА «Вояджер-1». Кредит NASA/JPL

Приливы обычно вызывают рост орбиты Луны и замедление вращения планеты. Орбита нашей Луны в настоящее время увеличивается примерно на 4 сантиметра в год, а земные сутки удлиняются на соответствующие 2 миллисекунды каждое столетие. Эти изменения происходили намного быстрее в прошлом, когда Луна была ближе к Земле.

В случае сублуны, вращающейся вокруг луны, вращающейся вокруг планеты, все обстоит сложнее. На Луне есть приливные выпуклости, генерируемые как планетой, так и сублуной. Гравитация планеты влияет на то, как вращается луна, что, в свою очередь, влияет на орбиту сублуны. И энергия, рассеиваемая внутри Луны, определяет, насколько быстро это произойдет. Возможны три исхода. Либо а) орбита сублуны сжимается до тех пор, пока она не врежется в планету, б) орбита сублуны расширяется, пока она не станет почти такой же большой, как сфера Хилла, и она выбрасывается из луны, или в) орбита сублуны расширяется или сжимается достаточно медленно, чтобы быть в состоянии выжить в течение миллиардов лет.

Джуна и я сделали простой расчет этого процесса (используя результаты этого исследования). Мы спросили: на каких лунах могут быть сублуны, которые могли бы существовать миллиарды лет?

Ответ прост: большие луны, находящиеся далеко от своих планет, могут содержать долгоживущие сублуны.   Вот несколько рисунков — по одному для Юпитера и Сатурна — показывающие, где условия являются подходящими для долгоживущих сублуний в пространстве размера Луны и орбитального расстояния (серый цвет = хорошо для сублуний):

Где могут жить сублуны на орбитах спутников Юпитера (слева) и Сатурна (справа). В заштрихованной серой области сублуна размером 10 км может существовать миллиарды лет. Фактические спутники планет показаны черным цветом. Луны, которые теоретически могут принимать сублуны, помечены. Пунктирные/штриховые кривые — границы стабильности сублуний 5 км/20 км. Из нашей газеты.

Как видите, большинство спутников Юпитера и Сатурна находятся слишком близко к планете, чтобы на них могли располагаться сублуны. Только Каллисто (Юпитер), Титан и Япет (Сатурн) способны принимать сублуны. Все спутники Урана и Нептуна также находятся слишком близко к своим планетам, чтобы принимать подлуния. Если у этих лун когда-то были сублуны, то с тех пор они были удалены приливами.

Теперь давайте применим это к Земле и Kepler-1625b, гигантской экзопланете, немного более массивной, чем Юпитер, на земной орбите (хотя она горячее, поскольку центральная звезда ярче Солнца). Что делает эту систему интересной, так это то, что в ней находится первый кандидат на экзолуну. Kepler-1625b-I — неподтвержденный спутник размером с Нептун, который может находиться на относительно широкой орбите вокруг газового гиганта.

Где могут жить сублуны, вращающиеся вокруг лун Земли (слева) и Kepler-1625b (справа).   И земная луна, и кандидат в экзолуны Кеплер-1625b-I теоретически могут содержать долгоживущие сублуны. Из нашей газеты.

Эта цифра подразумевает, что Kepler-1625b-I действительно потенциально может содержать долгоживущую сублуну. Если довести все до крайности, то, в принципе, на нем может быть сублуна размером с Цереру! Однако существует множество неопределенностей. Прежде всего, сама экзолуна не подтверждена, и ее свойства все еще довольно плохо изучены. И если принять за чистую монету, орбита экзолуны довольно странная: она наклонена примерно на 40 градусов по отношению к орбите своей планеты-хозяина. Хотя в наших расчетах не учитывалось наклонение, неясно, может ли сублуна вообще быть стабильной. Я подозреваю, что в ближайшие месяцы будет проведено множество исследований стабильности сублуний в этой системе.

Так почему же у Каллисто, Титана, Япета и земной Луны нет сублуний?   Возможно, сублуны просто не очень эффективно формируются. Или, может быть, сублуны формируются, а затем разрушаются. Одна из причин, по которой сублуны могут быть уничтожены, заключается в том, что, как мы видели ранее, приливы заставляют орбиты спутников расширяться. Считается, что наша собственная Луна была вытолкнута приливами из пределов нескольких земных радиусов в ее нынешнее положение на расстоянии 60 земных радиусов. Раньше в своей истории многие луны были ближе к своим планетам, где сублуны не могли выжить. Таким образом, хотя сегодня эти луны находятся на хороших орбитах для подлуний, любые подлуны, которые у них были раньше, были бы давно потеряны. Конечно, сублуны могут быть потеряны и другими способами, например, из-за гравитационного столкновения между лунами (точно так же, как луны могут быть потеряны во время межпланетных взаимодействий; см. здесь).

Теперь мы можем ответить на вопрос, с которого начали: почему у лун нет лун? Приливы не позволяют большинству лун иметь свои собственные луны, потому что эти сублуны теряются. Есть еще кое-что в истории лун, которые могут принимать сублуны, но не делают этого. Эти луны, возможно, просто никогда не образовывали сублуны, или, возможно, сублуны формировались, но были потеряны в результате другого процесса. Чтобы сделать следующий шаг: если бы система подлуний действительно существовала, она, вероятно, не могла бы вместить свои собственные дочерние луны, потому что все было бы сжато еще ближе друг к другу, что сделало бы приливы еще сильнее.

Но не все потеряно…..

Прежде чем мы закончим, давайте проведем мысленный эксперимент. Давайте представим установку, подобную системе Kepler-1625, но более удобную для жизни. Представим газовый гигант в обитаемой зоне своей звезды с луной массивнее Нептуна на широкой орбите. На этой луне, в принципе, может находиться долгоживущая сублуна размером с Луну, которую мы представим как потенциально пригодную для жизни «мини-Землю». Это было бы похоже на Пандору из «Аватара», только эта большая голубая «планета» в небе была бы луной-хозяином гораздо более массивной планеты, похожей на Юпитер. Это будет выглядеть примерно так:

Мультфильм о системе с обитаемым сублуном. Такая система может быть похожа по структуре на систему-кандидата Kepler-1625b.

Обитаемая подлунная система будет стабильной. У него есть пара интересных отличий от обитаемой лунной системы. Его день будет контролироваться его орбитой вокруг луны-хозяина, а не вокруг планеты или звезды. Для установки, которую мы представили — с мини-землей, вращающейся вокруг луны, подобной Нептуну, вокруг мега-Юпитера — период обращения сублуны будет где-то между половиной дня и двумя днями. Если предположить, что сублуна приливно привязана к Луне, то ее день будет примерно такой же продолжительности, как земной! Пригодные для жизни сублуны будут испытывать очень сильное приливное воздействие со стороны их луны-хозяина, а также планеты. Надеюсь, это не помешает обитаемости, но вулканы, вероятно, будут очень распространены!

Вопросы? Комментарии? Мудрые слова?

Дополнительная информация

• Доступная для скачивания версия короткой статьи о сублунах, которую мы с Джуной Коллмайер написали.
• Подробнее о кандидате в экзолуны Kepler-1625-b-I здесь, здесь и здесь, а также о пригодных для жизни спутниках (с акцентом на Пандоре) здесь.
• Технические справочники по приливам в системах планета-звезда-луна (здесь, здесь и здесь). Джуна и я использовали их как аналоги для систем планета-луна-сублуна.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Почему еще никто не живет на Луне?

Свежий воздух Земли, бесконечное биоразнообразие и (относительно) стабильная средняя температура угнетают вас? Вы когда-нибудь хотели бросить все и улететь туда, где жизнь проще или, еще лучше, ее не существует? Затем совершите прогулку на 238 900 миль к главному пустынному месту Солнечной системы: Луне. Наш ближайший астрономический сосед предлагает 14,6 миллиона квадратных миль тишины, покоя и больше оттенков серого, чем вы можете сосчитать — идеально подходит для деревенского отдыха без всех отвлекающих факторов природы.

Звучит божественно? К сожалению, для достижения лунного рая потребуется гораздо больше, чем просто полет на ракете. И первые люди, которые откроют магазин на Луне, вероятно, не будут строить курорты и дома для отдыха — на данный момент НАСА хочет создать что-то вроде заправочной станции для будущих полетов на Марс. Астронавты останавливались на Луне, чтобы дозаправиться и запастись припасами, прежде чем отправиться в 8-месячную одиссею на красную планету.

Станет ли он 5-звездочным отелем среди звезд или первым 7-Eleven за пределами атмосферы Земли, крошечная скала, вращающаяся вокруг нашей планеты, настолько пустынна, что нам придется создать базовую инфраструктуру для поддержания жизни, если люди когда-либо заселятся. там внизу. Это будет непросто, но и далеко от научной фантастики.

«Люди хрупки, и из-за того, что мы такие хрупкие, нам нужно так много», — говорит астрофизик и планетолог Лаура Форчик, владелица космической консалтинговой фирмы Astralytical.

Во-первых, на Луне отсутствует настоящая атмосфера. Форчик говорит, что у него действительно есть что-то вроде «псевдоатмосферы», называемой экзосферой: магнитно взвешенная смесь газов и частиц, поднятая с лунной поверхности солнечным ветром. Но элементы, из которых состоит пригодный для дыхания воздух, плавают вокруг Луны в бесконечно малых концентрациях по сравнению с Землей. Глубокий вдох был бы так же смертелен на Луне, как и в космическом вакууме.

Пока не бросайтесь в страстное исполнение «No Air» Джордин Спаркс — к счастью, дыхание может быть наименьшей из забот будущих жителей Луны. Форчик говорит, что мы очень хорошо справились с рециркуляцией воздуха на Международной космической станции с помощью системы экологического контроля и жизнеобеспечения. Наряду с несколькими лунными теплицами для выращивания растений, выделяющих кислород, аналогичная система могла бы очищать воздух и направлять его обратно через сеть герметичных контролируемых жилых модулей в лунном поселении, благодаря чему мы могли бы легко дышать в течение многих лет. Однако нам пришлось бы отправить на Луну множество этих живительных газов хотя бы один раз, чтобы запустить цикл, что было бы дорого: доставка всего фунта материала (даже воздуха, который должен быть сжат в резервуарах). ) на Луну будет стоить более 1,3 миллиона долларов.

Изящная экзосфера Луны создает и другие серьезные проблемы. Потому что нет воздуха, нет ветра, а значит, нет эрозии. Это сделало частицы пыли на лунной поверхности, называемые реголитом, особенно неприятными. В отличие от гранул песка на Земле, которые кажутся круглыми при наблюдении под микроскопом, частицы реголита острые; метеориты и солнечный ветер забили их, и вокруг нет жидкости, которая могла бы стереть эти изломанные края. Удаление песка с одежды на пляже было бы легкой прогулкой по сравнению с размещением этих сверхлипких частиц, и они могут создать проблемы для машин и людей, работающих на лунной поверхности.

Отсутствие атмосферы также означает отсутствие защиты от метеоритов, которые летят к Луне с головокружительной скоростью, угрожая проколоть скафандры и прочные конструкции. Поэтому, если будущие люди на Луне увидят падающую звезду, им придется бежать в укрытие, а не загадывать желание.

Хотя лунной колонии, к счастью, не придется учитывать ураганы или другие экстремальные атмосферные погодные явления, ей придется защищаться от невидимой, но очень опасной угрозы: солнечных бурь. В отличие от Земли, у Луны нет магнитного поля для защиты от сильно заряженных электромагнитных частиц, испускаемых Солнцем. Во время особенно интенсивных солнечных вспышек, которые выбрасывают из-под поверхности Солнца всплески высокоэнергетических световых волн, даже Земля не может полностью защитить нашу электрическую инфраструктуру от выхода из строя. Без этого важного магнитного поля солнечная буря, охватившая лунное поселение, могла бы иметь катастрофические последствия для здоровья человека и инфраструктуры. Таким образом, нам пришлось бы использовать такие вещества, как вода или полиэтилен, которые содержат достаточно высокие концентрации водорода, чтобы поглощать воздействие этих космических частиц-изгоев, для защиты зданий на Луне от солнечной радиации.

Недавно ученые обнаружили еще одну лунную неприятность, о которой следует знать: лунотрясения. Сейсмометры, оставленные астронавтами Аполлона, говорят нам, что, несмотря на отсутствие видимой тектонической системы плит или зон субдукции, поверхность Луны может трястись силой около 5 баллов по шкале Рихтера. Это не так сильно, как некоторые землетрясения, зарегистрированные здесь, дома, и Сэм Курвиль, научный сотрудник Института планетарных наук, изучавший планетарную сейсмологию, говорит, что они, вероятно, не будут представлять серьезного риска для лунных структур.

Но Курвиль говорит, что возможный механизм этих землетрясений может повлиять на наши будущие здания. Считается, что некоторые лунотрясения вызваны температурным стрессом, когда интенсивные периоды замерзания и потепления приводят к сжатию и расширению материалов и, в некоторых случаях, к образованию разломов. Луна имеет одни из самых изменчивых температур в Солнечной системе: от приятных 260 градусов по Фаренгейту днем ​​до леденящих душу -280 градусов по Фаренгейту ночью. А поскольку один лунный день длится 27 земных дней, постройкам колонии придется выдерживать эти экстремальные температуры в течение нескольких недель, прежде чем они почувствуют облегчение.

Существует также проблема гравитации: Луна составляет всего около 1/6 от Земли. Учитывая то, что мы знаем о влиянии длительной невесомости на астронавтов, лунным жителям придется принимать меры предосторожности, чтобы сохранить здоровье. Было показано, что воздействие микрогравитации на МКС ускоряет потерю костной и мышечной массы и вызывает проблемы с сердечно-сосудистой системой, потому что необходимость работать против гравитации является частью того, что поддерживает наше тело в форме. Вот почему астронавты на МКС проводят часы в день, тренируясь, чтобы компенсировать ее отсутствие. Хотя отсутствие гравитации на Луне не столь экстремально, Курвиль говорит, что длительное проживание в любой среде с пониженной гравитацией может нанести ущерб здоровью человека.

Поскольку мы собирались открыть магазин в древней пустыне, лунная колония должна была обеспечить какой-то источник воды. Система, подобная ECLSS, может перерабатывать любую воду, которую мы приносим с собой, но она не на 100% эффективна и со временем приведет к потере некоторого количества воды. Форчик говорит, что одним из вариантов является удаление следов водорода и кислорода, связанных с частицами реголита, и их сплавление вместе для создания надежных молекул H ₂ O, но этот процесс потребует огромного количества энергии. Вместо этого мы могли бы основать поселение возле одного из лунных полюсов, где есть залежи льда, который никогда не видит солнце и никогда не тает. Это обеспечит более легкий доступ к источнику воды для пополнения системы очистки.

Как ни странно, Курвиль и Форчик говорят, что самым большим препятствием для жизни на Луне является не солнечная буря смерти или зловещий песок, а экономическая и политическая воля, чтобы это произошло. На данный момент у НАСА нет определенного плана по отправке людей на Луну в любом качестве, а другие космические программы еще не имеют финансирования для выполнения своих собственных миссий с экипажем.

«С технической точки зрения у НАСА есть возможность, мотивация и опыт для этого», — говорит Форчик. «Вопрос в том, будут ли люди здесь, на Земле, финансировать это, чтобы мы действительно могли это осуществить?»

Пятьдесят лет назад космическая гонка времен холодной войны послужила главным мотивом для отправки астронавтов Аполлона на Луну.