Нашият естествен спътник е Луната. Движението на Луната около Земята

> > > Орбита на Луната

Лунна орбита– въртене на спътника около Земята. Проучете апогей, перигей и ексцентричност, разстояние до планетата, лунни цикли и фази със снимки и как ще се промени орбитата.

Хората винаги са гледали с наслада съседния спътник, който изглежда нещо божествено поради своята яркост. Луната се върти в орбитаоколо Земята от нейното създаване, така че първите хора също са го наблюдавали. Любопитството и еволюцията доведоха до компютрите и нашата способност да забелязваме модели на поведение.

Например, оста на въртене на Луната съвпада с орбиталната. По същество сателитът се намира в гравитационен блок, тоест винаги гледаме от едната страна (така възниква идеята за мистериозната далечна страна на Луната). Поради елипсовидната си траектория небесното тяло периодично изглежда по-голямо или по-малко.

Орбитални параметри на Луната

Средният лунен ексцентрицитет е 0,0549, което означава, че Луната не обикаля около Земята в перфектен кръг. Средното разстояние от Луната до Земята е 384 748 км. Но може да варира от 364397 км до 406748 км.

Това води до промяна в ъгловата скорост и наблюдавания размер. Във фаза на пълна луна и в позиция на перихелий (най-близко) я виждаме с 10% по-голяма и 30% по-ярка, отколкото в апогей (максимално разстояние).

Средният наклон на орбитата спрямо равнината на еклиптиката е 5,155°. Сидеричният и аксиалният период съвпадат - 27,3 дни. Това се нарича синхронно въртене. Ето защо се появи „тъмна страна“, която ние просто не виждаме.

Земята също обикаля около Слънцето, а Луната обикаля около Земята за 29,53 дни. Това е синодичен период, който преминава през фази.

Цикъл на лунна орбита

Лунният цикъл поражда фазите на Луната - видима промяна във външния вид на небесно тяло в небето поради промени в количеството осветеност. Когато звездата, планетата и сателитът се подредят, ъгълът между Луната и Слънцето е 0 градуса.

През този период лунната страна, обърната към Слънцето, получава най-много лъчи, докато страната, обърната към нас, е тъмна. Следва преминаването и ъгълът се увеличава. След Новолуние обектите се разделят на 90 градуса и вече виждаме друга картина. На диаграмата по-долу можете да проучите подробно как се формират лунните фази.

Ако са разположени в противоположни посоки, тогава ъгълът е 180 градуса. Лунният месец продължава 28 дни, през които спътникът „расте“ и „отслабва“.

На една четвърт Луната е по-малко от половината пълна и расте. След това идва преходът отвъд половината и той изчезва. Срещаме последната четвърт, където другата страна на диска вече е осветена.

Бъдещето на лунната орбита

Вече знаем, че спътникът постепенно се отдалечава в орбита от планетата (1-2 см на година). И това се отразява на факта, че с всеки век денят ни става с 1/500 от секундата по-дълъг. Тоест преди приблизително 620 милиона години Земята можеше да се похвали само с 21 часа.

Сега денят обхваща 24 часа, но Луната не спира да се опитва да избяга. Свикнали сме да имаме другар и е тъжно да загубим такъв партньор. Но отношенията между обектите се променят. Просто се чудя как ще ни се отрази това.

От незапомнени времена Луната е постоянен спътник на нашата планета и най-близкото до нея небесно тяло. Естествено, хората винаги са искали да посетят там. Но колко е да се лети до там и колко е?

Разстоянието от Земята до Луната теоретично се измерва от центъра на Луната до центъра на Земята. Невъзможно е да се измери това разстояние с помощта на конвенционални методи, използвани в ежедневието. Следователно разстоянието до спътника на Земята е изчислено с помощта на тригонометрични формули.

Подобно на Слънцето, Луната изпитва постоянно движение в земното небе близо до еклиптиката. Това движение обаче е значително по-различно от движението на Слънцето. Така равнините на орбитите на Слънцето и Луната се различават с 5 градуса. Изглежда, че в резултат на това траекторията на Луната в земното небе трябва да бъде подобна като цяло на еклиптиката, като се различава от нея само с изместване от 5 градуса:

В това движението на Луната наподобява движението на Слънцето – от запад на изток, в посока обратна на денонощното въртене на Земята. Но освен това Луната се движи по земното небе много по-бързо от Слънцето. Това се дължи на факта, че Земята се върти около Слънцето за приблизително 365 дни (земна година), а Луната се върти около Земята само за 29 дни (лунен месец). Тази разлика стана тласък за разделянето на еклиптиката на 12 зодиакални съзвездия (за един месец Слънцето се движи по еклиптиката с 30 градуса). През лунния месец настъпва пълна промяна във фазите на Луната:

В допълнение към траекторията на Луната има и факторът на много удължената орбита. Ексцентрицитетът на орбитата на Луната е 0,05 (за сравнение, за Земята този параметър е 0,017). Разликата от кръговата орбита на Луната кара видимия диаметър на Луната постоянно да се променя от 29 на 32 ъглови минути.

За един ден Луната се измества спрямо звездите с 13 градуса, а за един час с около 0,5 градуса. Съвременните астрономи често използват лунни окултации, за да оценят ъгловите диаметри на звездите близо до еклиптиката.

Какво определя движението на Луната?

Важен момент в теорията за движението на Луната е фактът, че орбитата на Луната в космическото пространство не е постоянна и стабилна. Поради сравнително малката маса на Луната, тя е обект на постоянни смущения от по-масивни обекти в Слънчевата система (предимно Слънцето и Луната). В допълнение, орбитата на Луната се влияе от сплескаността на Слънцето и гравитационните полета на други планети в Слънчевата система. В резултат на това ексцентрицитетът на орбитата на Луната варира между 0,04 и 0,07 с период от 9 години. Последствието от тези промени беше явление, наречено суперлуна. Суперлуната е астрономическо явление, при което пълната луна е няколко пъти по-голяма като ъглов размер от нормалното. Така по време на пълнолунието на 14 ноември 2016 г. Луната беше на най-близкото си разстояние от 1948 г. насам. През 1948 г. Луната е била с 50 км по-близо, отколкото през 2016 г.

Освен това се наблюдават колебания в наклона на лунната орбита спрямо еклиптиката: с приблизително 18 дъгови минути на всеки 19 години.

Какво е равно на

Космическият кораб ще трябва да прекара много време в полет до спътника на земята. Не можете да летите до Луната по права линия - планетата ще се движи в орбита далеч от крайната точка и пътят ще трябва да се коригира. При втора евакуационна скорост от 11 km/s (40 000 km/h) полетът теоретично ще отнеме около 10 часа, но реално ще отнеме повече време. Това е така, защото корабът в началото постепенно увеличава скоростта си в атмосферата, довеждайки я до стойност от 11 km/s, за да избяга от гравитационното поле на Земята. Тогава корабът ще трябва да намали скоростта си, когато се приближи до Луната. Между другото, тази скорост е максималната, която съвременните космически кораби са успели да постигнат.

Прочутият американски полет до Луната през 1969 г. според официалните данни е отнел 76 часа. New Horizons на НАСА достигна най-бързо Луната за 8 часа и 35 минути. Вярно, той не кацна на планетоида, а прелетя - имаше друга мисия.

Светлината от Земята ще достигне нашия спътник много бързо – за 1,255 секунди. Но полетите със светлинни скорости все още са в сферата на научната фантастика.

Можете да опитате да си представите пътя до Луната с познати термини. Пеша със скорост от 5 км/ч пътуването до Луната ще отнеме около девет години. Ако карате кола със скорост 100 км/ч, ще ви отнеме 160 дни, за да стигнете до спътника на Земята. Ако самолети летяха до Луната, полетът до нея щеше да продължи около 20 дни.

Как в Древна Гърция астрономите са изчислили разстоянието до Луната

Луната стана първото небесно тяло, до което беше възможно да се изчисли разстоянието от Земята. Смята се, че астрономите в Древна Гърция са първите, които са направили това.

Хората се опитват да измерят разстоянието до Луната от незапомнени времена – Аристарх от Самос е първият, който се опитва. Той оцени ъгъла между Луната и Слънцето на 87 градуса, така че се оказа, че Луната е 20 пъти по-близо до Слънцето (косинусът на ъгъл от 87 градуса е 1/20). Грешката при измерване на ъгъла доведе до 20-кратна грешка; днес е известно, че това съотношение всъщност е 1 към 400 (ъгълът е приблизително 89,8 градуса). Голямата грешка е причинена от трудността да се оцени точното ъглово разстояние между Слънцето и Луната с помощта на примитивните астрономически инструменти на древния свят. Редовните слънчеви затъмнения по това време вече са позволили на древногръцките астрономи да заключат, че ъгловите диаметри на Луната и Слънцето са приблизително еднакви. В тази връзка Аристарх заключава, че Луната е 20 пъти по-малка от Слънцето (всъщност около 400 пъти).

За да изчисли размерите на Слънцето и Луната спрямо Земята, Аристарх използва различен метод. Говорим за наблюдения на лунни затъмнения. По това време древните астрономи вече са се досетили за причините за тези явления: Луната е била затъмнена от сянката на Земята.

Диаграмата по-горе ясно показва, че разликата в разстоянията от Земята до Слънцето и до Луната е пропорционална на разликата между радиусите на Земята и Слънцето и радиусите на Земята и нейната сянка спрямо разстоянието до Луната. По времето на Аристарх вече е било възможно да се изчисли, че радиусът на Луната е приблизително 15 дъгови минути, а радиусът на земната сянка е 40 дъгови минути. Тоест размерът на Луната е бил приблизително 3 пъти по-малък от размера на Земята. От тук, знаейки ъгловия радиус на Луната, човек може лесно да прецени, че Луната се намира на около 40 земни диаметъра от Земята. Древните гърци са могли само приблизително да преценят размера на Земята. Така Ератостен от Кирена (276 - 195 пр. н. е.), въз основа на разликите в максималната височина на Слънцето над хоризонта в Асуан и Александрия по време на лятното слънцестоене, определя, че радиусът на Земята е близо до 6287 km (съвременна стойност 6371 км). Ако заместим тази стойност в оценката на Аристарх за разстоянието до Луната, тя ще съответства на приблизително 502 хиляди км (съвременната стойност на средното разстояние от Земята до Луната е 384 хиляди км).

Малко по-късно математик и астроном от 2 век пр.н.е. д. Хипарх от Никея изчислява, че разстоянието до спътника на Земята е 60 пъти по-голямо от радиуса на нашата планета. Неговите изчисления се основават на наблюдения върху движението на Луната и нейните периодични затъмнения.

Тъй като в момента на затъмнението Слънцето и Луната ще имат еднакви ъглови размери, използвайки правилата за подобие на триъгълниците, можете да намерите съотношението на разстоянията до Слънцето и до Луната. Тази разлика е 400 пъти. Прилагайки тези правила отново, само във връзка с диаметрите на Луната и Земята, Хипарх изчислява, че диаметърът на Земята е 2,5 пъти по-голям от диаметъра на Луната. Тоест, R l = R z /2,5.

Под ъгъл 1′ можете да наблюдавате обект, чиито размери са 3483 пъти по-малки от разстоянието до него – тази информация е била известна на всички по времето на Хипарх. Тоест, при наблюдавания радиус на Луната, който е 15′, тя ще бъде 15 пъти по-близо до наблюдателя. Тези. отношението на разстоянието до Луната към нейния радиус ще бъде равно на 3483/15 = 232 или S l = 232R l.

Съответно разстоянието до Луната е 232 * R з /2,5 = 60 радиуса на Земята. Това се оказва 6 371*60=382 260 км. Най-интересното е, че измерванията, направени с помощта на съвременни инструменти, потвърдиха правотата на древния учен.

Сега измерването на разстоянието до Луната се извършва с помощта на лазерни инструменти, които позволяват измерването му с точност до няколко сантиметра. В този случай измерванията се извършват за много кратко време - не повече от 2 секунди, през което Луната се отдалечава в орбита на приблизително 50 метра от точката, където е изпратен лазерният импулс.

Еволюцията на методите за измерване на разстоянието до Луната

Едва с изобретяването на телескопа астрономите успяха да получат повече или по-малко точни стойности за параметрите на орбитата на Луната и съответствието на нейния размер с размера на Земята.

По-точен метод за измерване на разстоянието до Луната се появи във връзка с развитието на радара. Първото радарно изследване на Луната е извършено през 1946 г. в САЩ и Великобритания. Радарът направи възможно измерването на разстоянието до Луната с точност до няколко километра.

Лазерното измерване на обхвата се превърна в още по-точен метод за измерване на разстоянието до Луната. За да го реализират, през 60-те години на миналия век на Луната са инсталирани няколко ъглови рефлектора. Интересно е да се отбележи, че първите експерименти с лазерно определяне на разстоянието са проведени още преди инсталирането на ъглови рефлектори на повърхността на Луната. През 1962-1963 г. в Кримската обсерватория на СССР са проведени няколко експеримента за лазерно определяне на отделни лунни кратери с помощта на телескопи с диаметър от 0,3 до 2,6 метра. Тези експерименти успяха да определят разстоянието до лунната повърхност с точност до няколкостотин метра. През 1969-1972 г. астронавтите на Аполо доставиха три ъглови рефлектора на повърхността на нашия спътник. Сред тях най-напреднал е рефлекторът на мисията Аполо 15, тъй като се състои от 300 призми, докато другите две (мисиите Аполо 11 и Аполо 14) се състоят само от сто призми всяка.

Освен това през 1970 и 1973 г. СССР достави на лунната повърхност още два френски ъглови рефлектора на борда на самоходните апарати Луноход-1 и Луноход-2, всеки от които се състоеше от 14 призми. Използването на първия от тези рефлектори има изключителна история. През първите 6 месеца работа на лунохода с рефлектора беше възможно да се проведат около 20 лазерни сеанса за локация. След това обаче, поради неудачното положение на лунния роувър, не беше възможно да се използва рефлекторът до 2010 г. Само снимки на новия апарат LRO помогнаха да се изясни позицията на лунния роувър с рефлектора и по този начин да се възобновят работните сесии с него.

В СССР най-много лазерни локации са извършени на 2,6-метровия телескоп на Кримската обсерватория. Между 1976 и 1983 г. с този телескоп са направени 1400 измервания с грешка от 25 сантиметра, след което наблюденията са прекратени поради съкращаването на съветската лунна програма.

Общо от 1970 г. до 2010 г. в света са извършени приблизително 17 хиляди високоточни лазерни локации. Повечето от тях бяха свързани с ъгловия рефлектор на Аполо 15 (както беше споменато по-горе, той е най-модерният - с рекорден брой призми):

От 40-те обсерватории, способни да извършват лазерни измервания на Луната, само няколко могат да извършват измервания с висока точност:

Повечето от свръхпрецизните измервания са направени на 2-метров телескоп в обсерваторията Mac Donald в Тексас:

В същото време най-точните измервания се извършват от инструмента APOLLO, който беше инсталиран на 3,5-метровия телескоп в обсерваторията Apache Point през 2006 г. Точността на измерванията му достига един милиметър:

Еволюция на системата Луна и Земя

Основната цел на все по-точните измервания на разстоянието до Луната е да се направи опит за по-задълбочено разбиране на еволюцията на орбитата на Луната в далечното минало и в далечното бъдеще. Към днешна дата астрономите са стигнали до извода, че в миналото Луната е била няколко пъти по-близо до Земята, а също така е имала значително по-кратък период на въртене (т.е. не е била приливно заключена). Този факт потвърждава ударната версия за образуването на Луната от изхвърления материал на Земята, която преобладава в наше време. В допълнение, приливното влияние на Луната води до постепенно забавяне на скоростта на въртене на Земята около оста си. Скоростта на този процес е увеличение на деня на Земята всяка година с 23 микросекунди. За една година Луната се отдалечава от Земята средно с 38 милиметра. Изчислено е, че ако системата Земя-Луна оцелее след превръщането на Слънцето в червен гигант, то след 50 милиарда години денят на Земята ще бъде равен на лунния месец. В резултат на това Луната и Земята винаги ще гледат само едната страна една към друга, както се наблюдава в момента в системата Плутон-Харон. До този момент Луната ще се отдалечи на приблизително 600 хиляди километра, а лунният месец ще се увеличи до 47 дни. Освен това се предполага, че изпаряването на океаните на Земята за 2,3 милиарда години ще доведе до ускоряване на процеса на отстраняване на Луната (приливите и отливите на Земята значително забавят процеса).

Освен това изчисленията показват, че в бъдеще Луната отново ще започне да се приближава до Земята поради приливно взаимодействие помежду си. Когато се приближи до Земята на 12 хиляди километра, Луната ще бъде разкъсана от приливни сили, отломките от Луната ще образуват пръстен, подобен на известните пръстени около гигантските планети на Слънчевата система. Други известни спътници на Слънчевата система ще повторят тази съдба много по-рано. Така че на Фобос са дадени 20-40 милиона години, а Тритон е на около 2 милиарда години.

Всяка година разстоянието до земния спътник се увеличава средно с 4 см. Причините са движението на планетоида по спирална орбита и постепенно намаляващата сила на гравитационното взаимодействие между Земята и Луната.

Между Земята и Луната теоретично е възможно да се поставят всички планети от Слънчевата система. Ако съберете диаметрите на всички планети, включително Плутон, ще получите стойност от 382 100 км.

> > > Разстояние от Земята до Луната

Разстояние между Земята и Луната: най-близките и най-далечните разстояния между космическите тела. Разберете колко планети могат да се поберат между Земята и Луната на снимката.

Накратко, тогава разстояние от Земята до Лунатасредно 384403 км. Но е важно да знаете няколко нюанса. Не напразно използвахме думата „среден“, защото Луната преминава по елипсовидна траектория и променя разстоянието си.

Най-близкото и най-далечното разстояние от Земята до Луната

В най-близката точка разстоянието от Земята до Луната е 363 104 км, а в максималното разстояние – 406 696 км. Виждате разлика от 43592 км, което е доста. Това променя привидния му размер с 15%. Това също влияе върху осветеността, тъй като ще изглежда с 30% по-ярка в пълна фаза и при най-близък подход. Този момент се нарича суперлуна.

Това видео беше пуснато през 2011 г., за да покаже геоцентричната фаза, ъгъла на аксиалното положение, либрацията и видимия лунен диаметър за една година.

Но как изобщо успяхме да определим разстоянието между Луната и Земята? Е, всичко зависи от времето за изчисление. Древните гърци са разчитали на прости геометрични формули. Те наблюдавали дълго време промените в сенките и предположили, че тя трябва да е 108 пъти диаметъра на тялото. Тук възникват идеите за лунните и слънчевите затъмнения.

Учените са установили, че сянката е около 2,5 пъти по-голяма от ширината на Луната. Самият обект има достатъчно параметри, за да блокира периодично Слънцето от нас. Знаейки диаметъра на земята и формулата на триъгълника, те изчислиха разстоянието на 397 500 км. Не съвсем точни, но това са невероятни показатели за онова време.

Сега използваме измерване в милиметър - изчисляване на времето, необходимо на сигнала да пътува от Земята до обект. Благодарение на мисията Аполо успяхме да направим това със сателит. Преди повече от 40 години астронавтите инсталираха специални отразяващи огледала на повърхността му, в които бяха изпратени лазерни лъчи от нашата планета. Получаваме слаба възвръщаемост, но това е достатъчно, за да получим възможно най-точното число.

Скоростта на светлината е 300 000 km/s, така че отнема малко повече от секунда, за да измине разстоянието. След това същата сума се изразходва за връщания. Тази техника също помогна да се разбере, че всяка година спътникът се отдалечава с 3,8 см и след милиарди години визуално ще изглежда по-малък от звездата. Да, ще трябва да се сбогувате с любимите си затъмнения.

Ако си спомняте мащаба на нашите планети (особено газовите гиганти), ще се изненадате, че това може да е реално. За да разберем, нека да разгледаме планетарните диаметри:

• Меркурий – 4879 км
• Венера – 12104 км
• Марс – 6771 км
• Юпитер – 139822 км
• Сатурн – 116464 км
• Уран – 50724 км
• Нептун – 49244 км
• Общо: 380008 км

Разстоянието между нас и сателита е 384 400 км. Оказва се, че спестяваме и 4392 км. Какво да правим с остатъка? Е, можете да добавите Плутон, който се простира на 2092 км, както и някоя друга планета джудже. Разбира се, физически те не биха могли да се въртят един до друг, но самата възможност е изненадваща.

Естественият спътник на Земята е Луната, несветещо тяло, което отразява слънчевата светлина.

Изследването на Луната започва през 1959 г., когато съветският космически кораб Луна 2 за първи път каца на Луната, а космическият кораб Луна 3 за първи път прави снимки на обратната страна на Луната от космоса.

През 1966 г. Луна 9 кацна на Луната и установи солидна структура на почвата.

Първите хора, стъпили на Луната, са американците Нийл Армстронг и Едуин Олдрин. Това се случи на 21 юли 1969 г. Съветските учени за по-нататъшно изследване на Луната предпочетоха да използват автоматични превозни средства - лунни роувъри.

Обща характеристика на Луната

Средно разстояние от Земята, км
А. д.	363 104 0,0024
А. д.	405 696 0,0027
Средно разстояние между центровете на Земята и Луната, км
Наклонът на орбитата към равнината на нейната орбита
Средна орбитална скорост	1,022
Средният радиус на Луната, км
Тегло, кг
Екваториален радиус, км
Полярен радиус, км
Средна плътност, g/cm3
Наклон към екватора, градуси.

Масата на Луната е 1/81 от масата на Земята. Положението на Луната в орбита съответства на една или друга фаза (фиг. 1).

Ориз. 1. Лунни фази

Лунни фази- различни позиции спрямо Слънцето - новолуние, първа четвърт, пълнолуние и последна четвърт. По време на пълнолуние се вижда осветеният диск на Луната, тъй като Слънцето и Луната са на противоположни страни от Земята. По време на новолуние Луната е от страната на Слънцето, така че страната на Луната, обърната към Земята, не е осветена.

Луната винаги е обърната към Земята с една страна.

Линията, която разделя осветената част на Луната от неосветената част, се нарича терминатор.

През първата четвърт Луната се вижда на ъглово разстояние 90" от Слънцето и слънчевите лъчи осветяват само дясната половина на Луната, обърната към нас. В останалите фази Луната е видима за нас под формата на полумесец , Ето защо, за да различим нарастващата Луна от старата, трябва да запомним: старата Луна прилича на буквата „С“ и ако Луната расте, тогава можете мислено да нарисувате вертикална линия пред Луната и ще получите буквата "P".

Поради близостта на Луната до Земята и голямата й маса те образуват системата Земя-Луна. Луната и Земята се въртят около осите си в една и съща посока. Равнината на орбитата на Луната е наклонена към равнината на орбитата на Земята под ъгъл 5°9".

Пресечната точка на орбитите на Земята и Луната се нарича възли на лунната орбита.

звезден(от лат. sideris - звезда) месец е периодът на въртене на Земята около оста си и същото положение на Луната върху небесната сфера спрямо звездите. Това е 27,3 земни дни.

Синодичен(от гръцки синод - връзка) месецът е периодът на пълна промяна на лунните фази, т.е. периодът на връщане на Луната в първоначалното си положение спрямо Луната и Слънцето (например от новолуние до новолуние). Средно е 29,5 земни дни. Синодичният месец е с два дни по-дълъг от звездния, тъй като Земята и Луната се въртят около осите си в една и съща посока.

Гравитацията на Луната е 6 пъти по-малка от гравитацията на Земята.

Релефът на спътника на Земята е добре проучен. Видимите тъмни зони на повърхността на Луната се наричат ​​„морета“ - това са обширни безводни низини (най-голямата е „Оксан Бур“), а светлите зони се наричат ​​„континенти“ - това са планински, издигнати райони. Основните планетарни структури на лунната повърхност са пръстеновидни кратери с диаметър до 20-30 km и многопръстенови циркуси с диаметър от 200 до 1000 km.

Произходът на пръстеновидните структури е различен: метеоритен, вулканичен и ударно-експлозивен. Освен това на повърхността на Луната има пукнатини, измествания, куполи и системи от разломи.

Изследванията на космическите кораби Луна-16, Луна-20 и Луна-24 показват, че повърхностните кластични скали на Луната са подобни на земните магмени скали - базалти.

Значението на Луната в живота на Земята

Въпреки че масата на Луната е 27 милиона пъти по-малка от масата на Слънцето, тя е 374 пъти по-близо до Земята и има силно влияние върху планетата, причинявайки приливи и отливи на някои места и отливи на други. Това се случва на всеки 12 часа и 25 минути, тъй като Луната прави пълна обиколка около Земята за 24 часа и 50 минути.

Поради гравитационното влияние на Луната и Слънцето върху Земята, прилив и отлив(фиг. 2).

Ориз. 2. Схема на възникване на приливи и отливи на Земята

Най-отчетливи и важни по своите последствия са приливните явления във вълновата обвивка. Те представляват периодични покачвания и спадове на нивото на океаните и моретата, причинени от гравитационните сили на Луната и Слънцето (2,2 пъти по-слаби от лунните).

В атмосферата приливните явления се проявяват в полудневни промени в атмосферното налягане, а в земната кора - в деформация на твърдото вещество на Земята.

На Земята има 2 прилива в най-близката и най-отдалечената точка от Луната и 2 отлива в точки, разположени на ъглово разстояние 90° от линията Луна-Земя. Маркирайте кипежски приливи и отливи,които се случват на новолуние и пълнолуние и квадратура- през първото и последното тримесечие.

В открития океан приливните движения са малки. Колебанията на нивото на водата достигат 0,5-1 м. Във вътрешните морета (Черно, Балтийско и др.) Те почти не се усещат. Въпреки това, в зависимост от географската ширина и очертанията на бреговата линия на континентите (особено в тесни заливи), водата по време на приливи може да се издигне до 18 m (заливът на Фънди в Атлантическия океан край бреговете на Северна Америка), 13 м на западния бряг на Охотско море. В този случай се образуват приливни течения.

Основното значение на приливните вълни е, че движейки се от изток на запад след видимото движение на Луната, те забавят аксиалното въртене на Земята и удължават деня, променят фигурата на Земята, като намаляват полярната компресия, предизвикват пулсации на черупките на Земята, вертикалните измествания на земната повърхност, полудневните промени в атмосферното налягане променят условията на органичен живот в крайбрежните части на Световния океан и накрая влияят върху икономическите дейности на крайбрежните страни. Морските кораби могат да влизат в редица пристанища само по време на прилив.

След определен период от време на Земята те се повтарят слънчеви и лунни затъмнения.Те могат да се видят, когато Слънцето, Земята и Луната са на една линия.

Затъмнение- астрономическа ситуация, при която едно небесно тяло блокира светлината от друго небесно тяло.

Слънчево затъмнение настъпва, когато Луната застане между наблюдателя и Слънцето и го блокира. Тъй като Луната преди затъмнение е обърната към нас със своята неосветена страна, винаги има новолуние преди затъмнение, т.е. Луната не се вижда. Изглежда, че Слънцето е покрито с черен диск; наблюдател от Земята вижда това явление като слънчево затъмнение (фиг. 3).

Ориз. 3. Слънчево затъмнение (относителните размери на телата и разстоянията между тях са относителни)

Лунно затъмнение настъпва, когато Луната, докато е подравнена със Слънцето и Земята, попадне в конусообразната сянка, хвърлена от Земята. Диаметърът на петното на земната сянка е равен на минималното разстояние на Луната от Земята - 363 000 км, което е около 2,5 пъти диаметъра на Луната, така че Луната може да бъде напълно скрита (виж фиг. 3).

Лунните ритми са повтарящи се промени в интензивността и характера на биологичните процеси. Различават се лунно-месечни (29,4 дни) и лунно-денонощни (24,8 часа) ритми. Много животни и растения се размножават в определена фаза от лунния цикъл. Лунните ритми са характерни за много морски животни и растения от крайбрежната зона. Така хората са забелязали промени в благосъстоянието си в зависимост от фазите на лунния цикъл.

Средното разстояние между центровете на Земята и Луната е 384 467 km (0,002 57 AU, ~ 30 диаметра на Земята).

Видимата величина на пълната Луна в земното небе е −12,71m. Осветеността, създавана от пълната Луна в близост до повърхността на Земята при ясно време е 0,25 - 1 лукс.

Луната е единственият астрономически обект извън Земята, посетен от хора.

Име

Думата луна се връща към Праслав. *луна< пра-и.е. *louksnā́ «светлая» (ж. р. прилагательного *louksnós), к этой же индоевропейской форме восходит и лат. lūna «луна». Греки называли спутник Земли Селеной (др.-греч. Σελήνη), древние египтяне - Ях (Иях).

Луната като небесно тяло

Орбита

От древни времена хората са се опитвали да опишат и обяснят движението на Луната. С течение на времето се появиха все по-точни теории.

Основата на съвременните изчисления е теорията на Браун. Създаден в началото на 19-ти и 20-ти век, той описва движението на Луната с точността на тогавашните измервателни уреди. В този случай в изчисленията са използвани повече от 1400 члена (коефициенти и аргументи за тригонометрични функции).

Съвременната наука може да изчисли движението на Луната и да провери тези изчисления с още по-голяма точност. С помощта на лазерни методи за измерване на разстоянието разстоянието до Луната се измерва с грешка от няколко сантиметра. Не само измерванията, но и теоретичните прогнози за положението на Луната имат такава точност; За такива изчисления се използват изрази с десетки хиляди термини и няма ограничение за техния брой, ако се изисква още по-висока точност.

С първо приближение можем да приемем, че Луната се движи по елиптична орбита с ексцентричност 0,0549 и голяма полуос 384 399 km. Действителното движение на Луната е доста сложно; при изчисляването му трябва да се вземат предвид много фактори, например сплескаността на Земята и силното влияние на Слънцето, което привлича Луната 2,2 пъти по-силно от Земята. По-точно движението на Луната около Земята може да бъде представено като комбинация от няколко движения:

въртене около Земята в елиптична орбита с период от 27,32166 дни, това е така нареченият звезден месец (тоест движението се измерва спрямо звездите);

въртене на равнината на лунната орбита: нейните възли (точки на пресичане на орбитата с еклиптиката) се изместват на запад, като правят пълен оборот за 18,6 години. Това движение е прецесионно;

въртене на голямата ос на лунната орбита (апсидни линии) с период от 8,8 години (възниква в посока, обратна на горното движение на възлите, т.е. дължината на перигея се увеличава);

периодична промяна на наклона на лунната орбита спрямо еклиптиката от 4°59′ до 5°19′;

периодична промяна на размера на лунната орбита: перигей от 356,41 до 369,96 хиляди км, апогей от 404,18 до 406,74 хиляди км;

постепенното отдалечаване на Луната от Земята поради приливно ускорение (около 4 см на година), като по този начин нейната орбита е бавно развиваща се спирала.

Обща структура

Луната се състои от кора, горна мантия (астеносфера), средна мантия, долна мантия и ядро. Практически няма атмосфера. Повърхността на Луната е покрита с така наречения реголит - смес от фин прах и скалисти отломки, образувани в резултат на сблъсък на метеорит с лунната повърхност. Ударно-експлозивните процеси, придружаващи метеоритната бомбардировка, допринасят за разрохкване и смесване на почвата, като същевременно синтероват и уплътняват почвените частици. Дебелината на реголитния слой варира от части от метър до десетки метри.

Дебелината на лунната кора варира в широки граници от 0 до 105 km. Според данните от гравитационните разузнавателни спътници GRAIL дебелината на лунната кора е по-голяма в полукълбото, обърнато към Земята.

Условия на повърхността на Луната

Атмосферата на Луната е изключително тънка. Когато повърхността не е осветена от Слънцето, съдържанието на газ над нея не надвишава 2,0 10 5 частици/cm³ (за Земята тази цифра е 2,7 10 19 частици/cm³), а след изгрев слънце се увеличава с два порядъка поради до обезгазяване на почвата. Тънкостта на атмосферата води до висока температурна разлика на повърхността на Луната (от −160 °C до +120 °C), в зависимост от осветеността; в този случай температурата на скалите, разположени на дълбочина 1 m, е постоянна и равна на −35 °C. Поради фактическата липса на атмосфера, небето на Луната винаги е черно, със звезди, дори когато Слънцето е над хоризонта.

Земният диск виси почти неподвижно в небето на Луната. Причините за малките месечни колебания на Земята по височина над лунния хоризонт и по азимут (по около 7°) са същите като при либрациите. Ъгловият размер на Земята при наблюдение от Луната е 3,7 пъти по-голям от лунния размер при наблюдение от Земята, а площта на небесната сфера, покрита от Земята, е 13,5 пъти по-голяма от тази, покрита от Луната. Степента на осветеност на Земята, видима от Луната, е противоположна на лунните фази, видими на Земята: при пълнолуние неосветената част от Земята се вижда от Луната и обратно. Осветлението от отразената светлина на Земята е приблизително 50 пъти по-силно от осветяването от лунната светлина на Земята; максималната видима величина на Земята на Луната е приблизително −16 m.

Гравитационно поле

Гравитационният потенциал на Луната традиционно се записва като сбор от три члена:

където δ У- приливен потенциал, Q- центробежен потенциал, V- потенциал за привличане. Атрактивният потенциал обикновено се разлага на зонални, секторни и тесерални хармоници:

Където P n m- свързан полином на Legendre, Ж- гравитационна константа, М- маса на Луната, λ И θ - географска дължина и ширина.

Приливи и отливи

Гравитационното влияние на Луната предизвиква някои интересни ефекти върху Земята. Най-известният от тях е морските приливи и отливи. На срещуположните страни на Земята се образуват две изпъкналости (в първо приближение) - от страната, обърната към Луната, и от страната, срещу нея. В световния океан този ефект е много по-изразен, отколкото в твърдата кора (изпъкналостта на водата е по-голяма). Амплитудата на приливите (разликата между нивата на прилив и отлив) в откритите пространства на океана е малка и възлиза на 30-40 см. Въпреки това, близо до брега, поради нахлуването на приливна вълна върху твърдо дъно , приливната вълна нараства във височина по същия начин като обикновените вятърни вълни на прибоя. Като се има предвид посоката на орбитата на Луната около Земята, е възможно да се нарисува картина на приливна вълна, следваща океана. Източните брегове на континентите са по-податливи на силни приливи и отливи. Максималната амплитуда на приливната вълна на Земята се наблюдава в залива Фънди в Канада и е 18 метра.

Въпреки че за земното кълбо величината на гравитационната сила на Слънцето е почти 200 пъти по-голяма от гравитационната сила на Луната, приливните сили, генерирани от Луната, са почти два пъти по-големи от тези, генерирани от Слънцето. Това се дължи на факта, че приливните сили зависят не само от величината на гравитационното поле, но и от степента на неговата хетерогенност. С увеличаване на разстоянието от източника на полето, нехомогенността намалява по-бързо от величината на самото поле. Тъй като Слънцето е почти 400 пъти по-далеч от Земята, отколкото Луната, приливните сили, причинени от слънчевата гравитация, са по-слаби.

Магнитно поле

Смята се, че източникът на магнитното поле на планетите е тектоничната активност. Например на Земята полето се създава от движението на разтопен метал в ядрото, y - от последствията от минали дейности.

Луна 1 през 1959 г. установи липсата на еднородно магнитно поле на Луната. Резултатите от изследвания на учени от Масачузетския технологичен институт потвърждават хипотезата, че той е имал течно ядро. Това се вписва в рамките на най-популярната хипотеза за произхода на Луната - сблъсъкът на Земята преди приблизително 4,5 милиарда години с космическо тяло с размерите на Марс "изби" огромно парче разтопена материя от Земята, което по-късно се превърна в Луната. Експериментално беше възможно да се докаже, че на ранен етап от своето съществуване Луната е имала магнитно поле, подобно на земното.

Наблюдение на Луната от Земята

Връзката между фазите на Луната и нейното положение спрямо Слънцето и Земята. Ъгълът, под който Луната ще се завърти от края на звездния месец до края на синодичния месец, е подчертан в зелено.

В южното полукълбо Луната е обърната с главата надолу, както на тази австралийска снимка.

Ъгловият диаметър на Луната е много близък до този на Слънцето и е около половин градус. Луната изглежда бяло-жълта от Земята, въпреки че отразява само 7% от слънчевата светлина, падаща върху нея (приблизително колкото въглен). Тъй като самата Луна не свети, а само отразява слънчевата светлина, от Земята се вижда само частта от лунната повърхност, осветена от Слънцето (във фазите на Луната близо до новолунието, т.е. в началото на първия четвърт и в края на последната четвърт, с много тесен полумесец, може да се наблюдава „пепелява светлина на Луната“ - слабото й осветяване от слънчевите лъчи, отразени от Земята). Луната обикаля около Земята и по този начин ъгълът между Земята, Луната и Слънцето се променя; ние наблюдаваме това явление като цикъл от лунни фази. Периодът от време между последователните новолуния е средно 29,5 дни (709 часа) и се нарича синодичен месец. Фактът, че продължителността на синодичния месец е по-голяма от звездния месец, се обяснява с движението на Земята около Слънцето: когато Луната прави пълен оборот около Земята спрямо звездите, до този момент Земята вече е преминала 1/13 от орбитата си и за да може Луната отново да бъде между Земята и Слънцето, й трябват около два допълнителни дни.

Лунни либрации

Въпреки че Луната се върти около оста си, тя винаги е обърната към Земята с една и съща страна, т.е. въртенето на Луната около Земята и въртенето й около собствената си ос са синхронизирани. Тази синхронизация се причинява от триенето на приливите и отливите, които Земята произвежда в обвивката на Луната. Според законите на механиката Луната е ориентирана в гравитационното поле на Земята така, че голямата полуос на лунния елипсоид е насочена към Земята.

Феноменът на либрацията, открит от Галилео Галилей през 1635 г., прави възможно наблюдението на около 59% от лунната повърхност. Факт е, че Луната се върти около Земята с променлива ъглова скорост поради ексцентричността на лунната орбита (движи се по-бързо близо до перигея, по-бавно близо до апогея), докато въртенето на спътника около собствената му ос е равномерно. Това ви позволява да видите западния и източния край на далечната страна на Луната от Земята (оптична либрация по дължина). В допълнение, поради наклона на оста на въртене на Луната спрямо равнината на земната орбита, северният и южният край на обратната страна на Луната могат да се видят от Земята (оптична либрация по ширина). Съществува и физическа либрация, причинена от колебанията на спътника около равновесното положение поради изместения център на тежестта, както и поради действието на приливни сили от Земята. Тази физическа либрация има магнитуд 0,02° по дължина с период от 1 година и 0,04° по ширина с период от 6 години.

Поради пречупване в земната атмосфера, при наблюдение на Луната ниско над хоризонта, нейният диск е сплескан.

Времето (1,255 секунди), за което светлината, изпратена от Земята, достига до Луната. Чертежът е в мащаб.

Поради неравния терен на повърхността на Луната, броеницата на Бейли може да се види по време на пълно слънчево затъмнение. Когато, напротив, Луната попадне в сянката на Земята, може да се наблюдава друг оптичен ефект: тя става червена, осветена от светлина, разпръсната в земната атмосфера.

Селенология

Радиална гравитационна аномалия на повърхността на Луната.

Поради своя размер и състав, Луната понякога се класифицира като планета от земна група заедно с Меркурий, Венера, Земята и Марс. Изучавайки геоложката структура на Луната, можете да научите много за структурата и развитието на Земята.

Дебелината на лунната кора е средно 68 км, варираща от 0 км под лунното море на кризата до 107 км в северната част на кратера Корольов от другата страна. Под кората е мантията и вероятно малко ядро ​​от железен сулфид (с радиус приблизително 340 km и маса 2% от масата на Луната). Любопитно е, че центърът на масата на Луната се намира на около 2 км от геометричния център към Земята. Въз основа на резултатите от мисията на Кагуя беше установено, че в Московско море дебелината на кората е най-малка за цялата Луна - почти 0 метра под слой от базалтова лава с дебелина 600 метра.

Измерванията на скоростта на спътниците на Lunar Orbiter направиха възможно създаването на гравитационна карта на Луната. С негова помощ са открити уникални лунни обекти, наречени маскони (от англ. маса концентрация) - това са маси от материя с повишена плътност.

Луната няма магнитно поле, въпреки че някои от скалите на нейната повърхност показват остатъчен магнетизъм, което показва възможността за съществуване на магнитно поле на Луната в ранните етапи на развитие.

Тъй като няма нито атмосфера, нито магнитно поле, повърхността на Луната е пряко изложена на слънчевия вятър. В течение на 4 милиарда години водородните йони от слънчевия вятър са въведени в лунния реголит. По този начин пробите от реголит, върнати от мисиите на Аполо, се оказаха много ценни за изследване на слънчевия вятър.

През февруари 2012 г. американски астрономи откриха няколко геоложки образувания на обратната страна на Луната. Това показва, че лунните тектонични процеси са продължили поне още 950 милиона години след изчислената дата на геоложката „смърт“ на Луната.

Пещери

Японската сонда Kaguya откри дупка в повърхността на Луната, разположена близо до вулканичното плато на хълмовете на Мариус, което вероятно води до тунел под повърхността. Диаметърът на дупката е около 65 метра, а дълбочината се предполага, че е 80 метра.

Учените смятат, че такива тунели се образуват от втвърдяващи се потоци от разтопена скала, със замръзнала лава в центъра. Тези процеси са се случили в периода на вулканична активност на Луната. Тази теория се потвърждава от наличието на виещи се бразди по повърхността на спътника.

Такива тунели могат да служат за колонизация, поради защита от слънчева радиация и затворено пространство, в което е по-лесно да се поддържат условия за поддържане на живота.

Подобни дупки има и на Марс.

Сеизмология

Четири сеизмографа, оставени на Луната от експедициите Аполо 12, Аполо 14, Аполо 15 и Аполо 16, показаха наличие на сеизмична активност. Въз основа на последните изчисления на учените, лунното ядро ​​се състои главно от горещо желязо. Поради липсата на вода трептенията на лунната повърхност са продължителни и могат да продължат повече от час.

Лунните земетресения могат да бъдат разделени на четири групи:

прилив, възникващ два пъти месечно, причинен от приливните сили на Слънцето и Земята;
тектонски - неправилни, причинени от движения в почвата на Луната;
метеорит - поради падане;
термични - те се причиняват от рязкото нагряване на лунната повърхност с изгрева.

Най-голямата опасност за възможните обитаеми станции представляват тектонските лунни трусове. Сеизмографите на НАСА регистрираха 28 подобни лунни труса за 5 години изследвания. Някои от тях достигат до 5,5 по Рихтер и продължават над 10 минути. За сравнение, на Земята подобни земетресения продължават не повече от две минути.

Вода на Луната

Информацията за откриването на вода на Луната е публикувана за първи път през 1978 г. от съветски изследователи в списание Geochemistry. Фактът е установен в резултат на анализ на проби, доставени от Луна-24 през 1976 г. Процентното съдържание на вода в пробата е 0,1.

През юли 2008 г. група американски геолози от института Карнеги и университета Браун откриха в почвени проби от Луната следи от вода, изпусната в големи количества от недрата на спътника в ранните етапи на неговото съществуване. По-късно по-голямата част от тази вода се изпари в космоса.

Руски учени, използвайки създадения от тях инструмент LEND и инсталиран на сондата LRO, са идентифицирали области на Луната, които са най-богати на водород. Въз основа на тези данни НАСА избра място за сондата LCROSS, която да бомбардира Луната. След експеримента, на 13 ноември 2009 г. НАСА обяви откриването на вода под формата на лед в кратера Кабеус близо до южния полюс.

Според данни, предадени от радара Mini-SAR, инсталиран на индийската лунна сонда Chandrayaan-1, най-малко 600 милиона тона вода са открити в района на северния полюс, повечето от които са под формата на ледени блокове, почиващи на дъното на лунни кратери. Общо водата е открита в повече от 40 кратера, чийто диаметър варира от 2 до 15 км. Сега учените вече нямат съмнение, че откритият лед е воден.

Химия на лунните скали

Карта на концентрациите на торий на лунната повърхност по данни на Lunar Prospector.

Съставът на лунната почва се различава значително в морските и континенталните райони на Луната. Лунните скали са изчерпани на желязо, вода и летливи компоненти.