brinmax

Как рассчитать расстояние до Луны без телескопа и СМС-регистрации / Хабр

В комментариях к моему прошлому посту отметили, что я не расписал, как древнегреческие астрономы высчитали расстояние до Луны. Вот этой теме и посвящен следующий текст. Правда, задача оказалась проще, чем с расстоянием до Солнца, поэтому и пост получится заметно покороче.

Начну с того, что у античной науки была одна особенность: и греки (и затем римляне) фактически не умели в алгебру, они не пользовались десятичными дробями, понятием ноля, даже система счисления у тех и других была алфавитная, а не позиционная. Но зато они хорошо научились решать геометрические задачи. И познавали мир с помощью геометрии.

В частности, рассчитали расстояние до Луны. Как раз Аристарх Самосский считается первым, кому это удалось. И сделал он это следующим образом (излагаю кратко, кому нужно больше подробностей – читайте в первоисточнике, кому нужно много формул — это тоже есть в Сети, например, здесь).

Сначала он измерил угловой радиус нашего спутника. Зная его, можно рассчитать «сколько» Лун можно разместить на ее орбите. Это количество, согласно формуле длины окружности, равняется произведению радиуса орбиты (того самого расстояния) на 2 π. Теперь, для того, чтобы высчитать радиус, Аристарху нужно было рассчитать не угловой, а фактический размер Луны.

Кратко его дальнейшее решение звучало так. Затмения доказывали, что Солнце находится дальше от Земли, чем Луна, а их угловые размеры примерно равные (по расчетам Аристарха). На основании этого астроном сделал вывод, что солнечные лучи, падающие на Луну, сходятся за ней в точку на поверхности Земли. Далее он измерил тень от Земли на диске Луны во время лунного затмения. Тень получилась в два раза больше, чем сама Луна.

Аристарх суммировал результаты обоих выводов (разница в тенях и «уход» солнечных лучей от диаметра в точку) и пришел к выводу, что Луна меньше Земли в три раза. Это было довольно близко к современному ответу – в 3,6 раза.

Итак, Аристарх посчитал, что Луна «укладывается» на орбиту 720 раз и она меньше Земли в 3 раза. Значит Земля «поместилась» бы на лунной орбите 240 раз. Диаметр Земли грекам был известен благодаря Эратосфену (и это было очень близкое к реальному значение). Теперь формула расчета радиуса лунной орбиты была довольно простой: 240 диаметров Земли разделить на 2 π. У Аристарха получилось 486400 км.

Спустя сто лет другой античный астроном Гиппарх уточнил его расчеты: в его ответе Луна помещалась на орбиту всего 650 раз, а расстояние получалось уже около 382 тыс. километров

. Что всего на пару тысяч километров расходится с современными данными.

Эволюция расстояния между Луной и Землёй / О. Г. Сорохтин: «Развитие Земли» / Земля

Существенное влияние на приливное взаимодействие планет оказывает эффективная механическая добротность Q центральной планеты. Напомним, что под фактором добротности понимается степень приближения реологических свойств реальных тел к идеальной упругости: чем выше механическая добротность тела, тем его свойства ближе к идеально упругим материалам и, наоборот, чем ниже фактор добротности, тем это тело больше проявляет свои вязкие свойства. Ярким примером тела с высокой добротностью может служить долго звучащий бронзовый колокол, если же такой колокол сделать из пластилина, то вообще никакого звучания не будет, так как в этом случае вся энергия удара полностью переходит в пластические деформации. Численно безразмерный фактор добротности равен отношению общей энергии, затрачиваемой на деформацию тела (например, за счёт приливных взаимодействий планет), к той её части, которая благодаря процессам внутреннего трения в материале этого тела, превращается в тепло.

Теория приливных взаимодействий планет показывает, что если угловая скорость осевого вращения центральной планеты превышает угловую скорость орбитального обращения спутника (как это и наблюдается в системе Земля-Луна), то благодаря таким взаимодействиям осевое вращение центральной планеты будет тормозиться, а спутник будет от неё отодвигаться. При этом скорость удаления спутника от центральной планеты оказывается пропорциональной его массе, обратно пропорциональной фактору добротности центральной планеты и расстоянию между ними в степени 5,5. Таким образом, для расчёта эволюции системы Земля-Луна и определения зависимости расстояния между планетами от времени предварительно необходимо выяснить, как менялась эффективная механическая добротность Земли Q, определяемая выражением (6), за всю историю её развития. Задача эта непростая, однако, в первом приближении, на уровне оценок вполне решаемая.

Молодая Земля сразу же после своего образования была холодным космическим телом, и в ее недрах температура ещё нигде не превышала температуру плавления вещества. Об этом, в частности, свидетельствует полное отсутствие на Земле изверженных (да и любых других) пород старше 4 млрд лет. Об этом же говорят изотопно-свинцовые отношения, показывающие, что процессы дифференциации земного вещества начались значительно позже образования самой Земли и (в противоположность Луне) протекали без существенного плавления. Кроме того, на земной поверхности тогда не было ни океанов, ни атмосферы. Поэтому эффективная механическая добротность Земли в тот ранний период её развития, который в дальнейшем будем называть катархейским, была сравнительно высокой. По сейсмическим данным, в развитой океанической литосфере, т. е. в холодном земном веществе мантийного состава, фактор добротности находится в пределах от 1 000 до 2 000, тогда как в частично расплавленной астеносфере под океанами его значение снижается до 100. В холодной верхней мантии Луны этот фактор приблизительно равен 5 000, а в более прогретой средней мантии снижается до 1 500 (Жарков, 1983).

В отличие от современных условий молодая Земля, как уже отмечалось, была существенно холоднее, лишена астеносферы и ядра, и даже могла характеризоваться отрицательным градиентом температуры в нижней мантии (рис. 29). Поэтому в те далёкие времена механическая добротность Земли в её глубинных недрах скорее всего существенно превышала фактор добротности современной литосферы. Однако следует учитывать, что на приливное взаимодействие планет в основном влияют слои с наименьшими значениями фактора добротности. Учитывая сказанное и для определённости расчётов, примем, что в течение всего катархея, т.е. от момента образования Земли, приблизительно 4,6 млрд лет назад, и вплоть до начала развития в ней геологических процессов в самом начале архея, около 4 млрд. лет назад, значение приливного фактора добротности Земли равнялся 1 500.

Рисунок 29. Температура молодой Земли: 1 и 2 предельные распределения начальной температуры Земли:
1 — по В. С. Сафронову (1969) с учётом ударов тел разных размеров, но вначале мелких, а затем и более крупных; 2 — по А. В. Витязеву и др. (1990) с учётом ударов крупных тел в начале процесса аккреции Земли; 3 — принятое распределение начальной температуры Земли, учитывающее как ударное нагревание планеты, так и её приливное разогревание при захвате и разрушении Протолуны.

Приведённая оценка фактора добротности Земли в катархее позволяет определить, что за этот период Луна благодаря приливным взаимодействиям с Землёй оказалась отброшенной от предела Роша (около 17 тыс. км) на расстояние до 160 тыс. км (рис. 26). При этом отодвигание Луны от Земли было неравномерным: вначале очень быстрым, а затем более спокойным.

Рисунок 26. Эволюция расстояния между Луной и Землёй.
Интервал I — время развития на Луне анортозитового магматизма; интервал II — время развития базальтового магматизма на Луне (пояснения в тексте).

Количественная модель изменения фактора добротности Земли в остальные периоды геологического времени может быть рассчитана с привлечением эмпирических данных. В частности, средние значения фактора добротности в фанерозое и протерозое могут быть определены по палеонтологическим данным, позволяющим найти для некоторых моментов времени этих эпох число дней в году или, что то же, угловую скорость собственного вращения Земли. Так, по суточной микрослоистости девонских кораллов Дж. Уэллс (1963) показал, что в среднем девоне год состоял приблизительно из 400 сут., а продолжительность суток не превышала 22 ч. В дальнейшем аналогичные определения были выполнены и для других периодов фанерозоя, а также для строматолитов — отложений бактериальных и микроводорослевых плёнок раннего протерозоя (рис. 28).

Рисунок 28. Изменение числа дней в году в связи с эволюцией расстояния между Землёй и Луной.
Крестиками показаны эмпирические определения числа дней в году по микрослоистости коралловых построек в фанерозое и строматолитов формации Ганфлинт (2,2 млрд. лет назад) в протерозое (Panella, 1972).

Зная современное расстояние Луны от Земли (384,4 тыс. км), далее удаётся уже рассчитать среднее значение фактора добротности в фанерозое, т.е. за последние 600 млн лет. Оно оказалось приблизительно равным 12. Полученная оценка неплохо совпала с независимым определением приливного фактора добротности Земли около 13, выполненным Г. Макдональдом (1964) на основании обработки данных по современным приливам в океанах и морях. Низкие значения приливного фактора добротности в фанерозое объясняются широким развитием в эту геологическую эпоху мелководных эпиконтинентальных морей, покрывающих сейчас на шельфах около 30% континентальной коры. Но именно в мелководных морях и происходит основное рассеивание энергии приливов за счёт трения приливных течений о дно мелководных бассейнов.

Аналогичным путём по суточной микрослоистости строматолитов в раннем протерозое возрастом около 2,2 млрд лет Г. Паннелла (1972) определил, что тогда в году было 445 сут., а продолжительность самих суток была менее 20 ч (рис. 28). Откуда удаётся определить, что в протерозое фактор приливной добротности Земли равнялся приблизительно 75. Повышенное значение фактора добротности в протерозое вполне понятно, поскольку в ту далёкую эпоху уже образовался глубокий океан, а мелководных эпиконтинентальных морей тогда ещё почти не существовало. Но диссипация приливной энергии в глубоком океане мала, поскольку в этом случае не возникают сильные придонные течения — основная причина приливного торможения Земли.

В архее приливная добротность Земли, как и в фанерозое, должна была быть достаточно низкой по двум причинам. Во-первых, тогда сами океаны ещё были мелкими и в них рассеивалась значительная часть приливной энергии и, во-вторых, в архее уже происходило расплавление верхней мантии (во всяком случае на низких широтах) с существенным её перегревом. Учитывая теперь неразрывность процесса отодвигания Луны от Земли и связывая его воедино в катархее, архее, протерозое и фанерозое, можно определить, что в архее фактор приливной добротности Земли в среднем равнялся 26.

Итак, полученная упрощённая модель изменения фактора добротности Земли Q, основанная на комбинации теоретических соображений с расчётами по эмпирическим данным, выглядит следующим образом: в катархее (от 4,6 до 4,0 млрд лет назад) Q = 1 500; в архее (от 4,0 до 2,6 млрд лет назад) Q = 26; в протерозое (от 2,6 до 0,6 млрд лет назад) Q = 75: в фанерозое (приблизительно от 600 млн лет назад до настоящего времени) Q = 12. Реальное распределение фактора добротности по времени, безусловно, могло меняться по более сложному закону, но основные его черты в приведённом распределении, по-видимому, определены все-таки правильно.

Уточнить приведённую модель возможно, если учесть, что результирующая приливная добротность Земли определяется суммой диссипативных функций мантии и гидросферы, а сами эти функции обратно пропорциональны факторам добротности рассматриваемых геосфер. Кроме того, следует отдельно учитывать приливные диссипативные функции для мантии под океанами (Q ~ 150) и континентами (Q ~ 500), а также для глубоких океанов и мелководных эпиконтинентальных морей, при этом факторы добротности для них можно считать пропорциональными содержащимся в них массам воды. В предыдущих работах (Сорохтин, Ушаков, 1991, 1993) были рассчитаны массы континентальной коры, воды в океанах и средние глубины океанов для всех прошлых геологических эпох. Это позволило нам рассчитать количественную модель зависимости фактора добротности Земли от времени, причём отдельно для гидросферы, мантии и всей Земли в целом. При этом принималось, что в архее и протерозое ещё не существовало мелководных эпиконтинентальных морей, происхождение же архейских мелководных морских бассейнов на океанической коре просто объясняется малыми количествами воды в океанах того времени. Объёмы эпиконтинентальных морей фанерозоя были оценены по палеореконструкциям континентов и площадям распространения морских осадков на континентах.

Построенная по этим условиям уточнённая кривая распределения фактора добротности во времени приведена на рис. 25. Рассчитанная по этой модели зависимость расстояния между центрами тяжести Земли и Луны от времени приведена на рис. 26.

Рисунок 25. Зависимость фактора приливной добротности Земли от времени,
построенная с учётом данных по накоплению воды в океанах и по распространению эпиконтинентальных морей в фанерозое

Первое, на что следует обратить внимание в рассматриваемой модели, это совпадение времени эволюции лунной орбиты с возрастом самих планет. Такой вывод сегодня представляется естественным, но не следует забывать, что классические модели приливного взаимодействия Луны с Землёй обычно приводили к слишком короткой продолжительности их нормальной эволюции (около 1,8 млрд лет). Связано это было с тем, что в таких моделях современное низкое значение фактора добротности распространялось на всю историю развития Земли. В результате для выхода из явного противоречия с возрастом образования нашей планетной системы авторам таких гипотез приходилось прибегать к весьма экзотическим представлениям. Так, немецкий учёный Г. Герстенкорн (1955, 1967) считал, что Луна первоначально вращалась в обратном направлении и около 1,8 млрд лет назад подходила к Земле почти на расстояние предела Роша, но затем, после перехода через полярную орбиту, когда её вращение стало прямым, вновь начала удаляться от Земли.

Известный американский геофизик В. Манк (1968) образно описал развитие гипотетического «события Герстенкорна». По его оценкам, в короткий период наибольшего сближения Луны с Землёй океанские приливы должны были достигать высоты 1 км, и каждые 3 ч они обрушивались бы на континенты, приводя к их выравниванию. В это время диссипация (рассеивание) энергии лунных приливов была бы столь высокой, что все земные океаны вскипели бы и испарились, образовав вокруг Земли мощную атмосферу из водяного пара. При этом с учётом парникового эффекта температура у поверхности Земли поднялась бы до 1 000 °С, погубив тем самым любые проявления жизни. К этой страшной картине добавим ещё, что при столь высоких температурах произошла бы почти полная диссоциация (распад) карбонатов — известняков и доломитов с выделением в атмосферу огромных количеств углекислого газа. В результате в земной атмосфере, подобно Венере, возник бы необратимый парниковый эффект с подъёмом приземной температуры до 500-600 °С со всеми вытекающими последствиями.

Безусловно, описываемая катастрофическая ситуация оставила бы свой неизгладимый след в летописи геологической истории Земли, однако таких следов нигде не обнаружено, да и мы живём в комфортабельных климатических условиях, а не в «паровом котле». Это убедительно говорит о том, что «событие Герстенкорна» вовсе не существовало, а начало нормальной эволюции системы Земля-Луна совпадает по времени с моментом их образования как системы двойной планеты около 4,6 млрд лет назад, когда океанов на Земле ещё не существовало.

Рисунок 27. Скорость удаления Луны от Земли, см/год.
Масштаб рисунка не позволил привести максимальные значения этой скорости: около 4,6 млрд лет назад она достигала 12×10⁶ см/год, или около 12 км/год, однако уже через 1 млн лет она снизилась до 9,64 м/год, а через 10 млн лет — до 1,37 м/год; в настоящее время Луна отодвигается от Земли со средней скоростью около 3,4 см/год.

Второе обстоятельство, на которое следует обратить внимание, — это неравномерность отодвигания Луны от Земли (рис. 27). С наибольшими скоростями (около 12-10 км/год) Луна отодвигалась от Земли в самом начале своего эволюционного пути (сразу же после разрушения её материнской планеты — Протолуны), около 4,6 млрд лет назад. Однако скорость отодвигания Луны от Земли тогда быстро уменьшалась и уже через 1 млн лет она снизилась до 9,64 м/год, а ещё через 10 млн лет она упала до 1,37 м/год. К концу катархея, около 4 млрд лет назад, скорость удаления Луны от Земли уже не превышала 4,3 см/год. Второй значительный импульс резкого увеличения скорости отодвигания Луны (до 90 см/год) возник на рубеже катархея и архея около 3,9 млрд лет тому назад. Наконец, третий период относительного ускорения отодвигания Луны от Земли, правда, с существенно меньшими скоростями (около 3,4 см/год), приходится на фанерозой. При этом только первый импульс стремительного удаления спутника от планеты был связан с малым исходным расстоянием их образования (напомним, что скорость отодвигания Луны от Земли обратно пропорциональна расстоянию в степени 5,5). Природа же второго и третьего импульсов ускорения была вызвана чисто земными событиями. Архейский пик был связан с началом формирования тогда астеносферы и океанов на Земле, а фанерозойское увеличение скорости отодвигания Луны от Земли — с подъёмом поверхности растущего океана до среднего уровня континентальных шельфов, после чего на континентальной коре возникли многочисленные мелководные эпиконтинентальные моря, в которых и рассеивается основная часть приливной энергии.

Интересно теперь сопоставить полученные результаты с имеющимися эмпирическими данными. Такие данные предоставляет нам палеонтология (о чем уже было сказано выше). Результаты теоретического расчёта эволюции числа дней в году, проведённого по несколько сглаженной модели фактора добротности Q, показаны на рис. 28. На этот же график нанесены все эмпирические данные по определению числа дней в году, полученные на основании изучения микрослоистости кораллов и строматолитов (Шопф, 1982). Как видно из сопоставления теоретической кривой с такими определениями, получено неплохое совпадение теории с экспериментом. Это придаёт уверенность в том, что наши расчёты приводят в основном к верным результатам.

Измерение расстояний в мировом пространстве

У каждого, кто начинает знакомиться с астрономией и узнает, что до Луны 380 тыс., а до Солнца 150 млн. км, что звездные расстояния измеряются вместо километров сотнями, тысячами и миллионами «световых лет» и «парсеков», возникает вполне естественное и законное сомнение: «А как же измерили эти расстояния, эти миллионы и миллиарды километров? Ведь до Луны, а тем более до Солнца и звезд добраться нельзя, следовательно, нельзя применить и обычные способы измерения расстояний».

Наука и жизнь // Иллюстрации

Рис. 1. Измерение расстояния до недоступного предмета.

Рис. 2. Измерение расстояния до Луны (относительное расстояние Луны и звезды Е сильно искажено).

Наука и жизнь // Иллюстрации

Рис. 3. Прохождение Венеры по диску Солнца (относительные размеры Солнца, Земли и Венеры не в масштабе).

Рис. 4. Противостояние Марса.

Рис. 5. Расположение орбит Марса, Эроса и Земли.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

Цель этой статьи — изложить вкратце способы, которыми астрономы измеряют расстояния до тел солнечной системы — Луны и Солнца. Определению расстояний более отдаленных объектов — звезд и туманностей — мы посвятим другую статью в с дном из ближайших номеров нашего журнала.

Измерение расстояния до Луны

Способы, применяемые астрономами для определения расстояния до близких к нам небесных тел, в принципе те же самые, которые применяют геодезисты при съемочных работах, землемеры, саперы, артиллеристы и т. д.

Как измерить расстояние до предмета, подойти к которому нельзя, например, до дерева на противоположной стороне реки (рис. 1)?

Топограф или землемер поступит просто. Он отложит на «своем» берегу линию АВ и измерит ее длину. Затем, став на один конец линии в точку А, измерит угол CAB — между направлением своей линии и направлением на предмет С. Перейдя в точку В он измерит угол СВА. А дальше можно поступить двумя способами: можно отложить на бумаге линию АВ в масштабе и построить на ее концах углы CAB и СВА, пересечение сторон которых и дает на плане точку С. Расстояние ее от точек А и В (да и от любой другой точки, отмеченной на плане) представит соответствующее действительное расстояние в том же самом масштабе, в котором изображена линия АВ. Или же можно по формулам тригонометрии, зная одну сторону треугольника и два его угла, вычислить все другие его линии, в том числе и высоту СН — расстояние точки С — далекого дерева до проведенной землемером линии АВ.

Точно так же поступили и астрономы, определяя расстояние до Луны. Если в один и тот же момент два наблюдателя сфотографируют небо с Луной из двух далеких друг от друга мест А и В (рис. 2) и затем сравнят свои снимки, они увидят, что положение Луны относительно звезд несколько различно. Например, звезда Е на снимке наблюдателя А будет видна к северу от Луны, а у наблюдателя В — к югу.

Измеряя снимки или, что проще, определяя положение Луны на небе в двух местах с помощью специальных телескопов, снабженных угломерными приспособлениями, можно по видимому смещению Луны найти и ее расстояние до Земли. Вспомним одну простую теорему из геометрии — сумма углов в четырехугольнике равна 360° — и применим ее к Земле и Луне.

Измерения дадут величину углов z

1 и z₂ — углов между вертикальным направлением в обоих местах и направлением на Луну. Предположим, для простоты, что места А и В лежат на одном меридиане, т. е. на круге, проходящем через оба полюса Земли. ЕЕ — земной экватор и утлы φ ₁ и φ₂ —географические широты обоих мест.

Применяя теорему к четырехугольнику OALB, где О — центр Земли, найдем, что

[(180° — z₁)+φ ₁ + φ ₁₂+ (180°—z₂)[+] p]= 360°

или

р = (z₁+ z₂) — (φ₁+ φ₂)

По известным углам найдем угол р, под которым из центра Луны видна линия АВ. Длина линии АВ известна, так как известен радиус Земли и положение мест наблюдения А и В. По длине этой линии и углу р, так же как и в случае недоступного предмета, можно вычислить расстояние до Луны.

Угол, под которым из центра Луны или другого небесного тела видна линия, длиной равная радиусу Земли, называется параллаксом этого небесного светила. Измерив угол р для любой линии АВ, можно вычислить и параллакс Луны.

Такие измерения были сделаны еще древними греками. Современные точные намерения дают для параллакса Луны на ее среднем расстоянии от Земли величину немного меньше градуса — 57′ 2″,7, т. е. Земля видна с Луны как диск диаметром почти в 2° (в 4 раза больше диаметра видимого нами диска Луны).

Отсюда следует между прочим тесьма интересный вывод: жители Луны (если бы они были там) с большим правом смогли бы сказать, что Земля служит для освещения Луны, чем мы говорим обратное. В самом деле: диск Земли, видимый с Луны, по площади в 14 раз больше видимого нами диска Луны; а так как каждый участок поверхности диска Земли отражает в 6 раз больше света (из-за наличия атмосферы), чем такой же участок диска Луны, то Земля посылает на Луну в 80 раз больше света, чем Луна на Землю (при одинаковых фазах).

По параллаксу Луны сейчас же находим, что расстояние до нее в 60,267 раз больше радиуса Земли или равно 384 400 км.

Однако — это среднее расстояние: путь Луны не точный круг, и Луна, обращаясь вокруг Земли, то подходит к ней на 363000 км, то удаляется на 405 000 км.

Так решается первая, самая простая задача — измерение расстояния до самого близкого к нам небесного тела. Это сравнительно не трудно, потому что видимое смещение Луны велико, и его можно было измерить с помощью даже тех примитивных приборов, которыми пользовались древние астрономы.

Чему равно расстояние до Солнца

Казалось бы, можно применить тот же самый способ и для измерения расстояния: до Солнца — произвести одновременные наблюдения в двух местах, вычислить углы четырехугольников и треугольников, и задача решена. На деле, однако, обнаружилось весьма много трудностей.

Уже древние греки установили, что Солнце во много раз дальше Луны, но во сколько именно — установить не смогли.

Древнегреческий астроном Аристарх нашел, что Солнце в 20 раз дальше Луны; это измерение было неверно. В 1650—1675 гг. голландские и французские астрономы показали, что Солнце дальше Луны примерно в 400 раз. Стало понятным, почему не удавались попытки обнаружить видимое смещение Солнца, как это удалось сделать для Луны. Ведь параллакс Солнца в 400 раз меньше параллакса Луны, всего около 1/400 градуса, или 9 сек. дуги. А это значит, что даже при наблюдении с двух мест Земли, лежащих на противоположных концах диаметра Земли, например с северного и южного полюсов, видимое смещение Солнца было бы равно видимой толщине проволоки в 0,1 мм (человеческий волос) при рассматривании ее с расстояния в 1,5 м. Величина ничтожная, и заметить ее трудно, хотя и возможно с помощью точного угломерного прибора.

Но возникают большие добавочные трудности. Луну наблюдают ночью и ее положение сравнивают с положениями соседних звезд. Днем звезд не видно, и сравнивать положение Солнца не с чем, приходится целиком полагаться на разделенные круги самого прибора. Прибор нагревается лучами Солнца, различные части его деформируются, вызывая появление новых ошибок. Да и сам воздух, нагретый лучами Солнца, неспокоен, край Солнца кажется волнующимся, дрожащим, по небу как бы бегут волны. Погрешности наблюдений будут больше той величины, которую необходимо измерить. От самого простого метода пришлось отказаться и пойти обходными путями.

Наблюдения видимых движений планет производились еще в глубокой древности. Из сравнения этих наблюдений с современными удалось с очень большой точностью определить время обращения планет вокруг Солнца. Так например, мы знаем что Марс совершает свой оборот в 1,8808 земных года. Но третий закон Кеплера говорит: «Квадраты времен обращения планет относятся, как кубы их средних расстояний от Солнца». Отсюда, принимая за единицу среднее расстояние Земли от Солнца, можно вычислить, что среднее расстояние Марса равно 1,5237. Таким путем можно построить точный «план» солнечной системы, нанести орбиты планет, Земли, комет, но у плана будет не хватать «мелочи» — масштаба. Мы сможем уверенно сказать, что Венера в 1,38 раза ближе к Солнцу, чем Земля, а Марс в 1,52 раз дальше, но ничего не будем знать о том, сколько же километров от Венеры или Земли до Солнца. Достаточно, однако, найти хотя бы одно из расстояний в километрах: мы получим в свои руки масштаб и, пользуясь им, сможем измерить любое расстояние на плане.

Именно этот способ был применен для измерения расстояния от Солнца до Земли. Меркурий и Венера находятся ближе к Солнцу, чем Земля. Может оказаться, что когда Земля и Венера будут находиться по одну сторону от Солнца, — центры Солнца и обеих планет окажутся на одной «прямой линии (рис. 3). Венера будет видна с Земли на диске Солнца. Расстояние от Земли до Венеры будет почти в 4 раза меньше расстояния до Солнца, а параллакс ее почти в 4 раза больше параллакса Солнца. Кроме того, нужно будет определить положение Венеры относительно центра Солнца, что можно сделать гораздо точнее, чем определение видимого положения Солнца (ошибки, присущие инструменту, влияют значительно меньше при определении относительного положения двух небесных тел).

Если бы движение Земли и Венеры происходило в одной и той же плоскости, то «прохождения Венеры по диску Солнца» наблюдались бы каждый раз, когда Венера, движущаяся быстрее Земли, обгоняет ее, т. е. примерно раз в 1 год и 7 мес. Но плоскости путей Земли и Венеры наклонены друг к другу. Обгоняя Землю, Венера проходит выше или ниже Солнца и не может быть наблюдаема, так как она повернута к Земле темной, не освещенной Солнцем стороной. Мы увидим ее на диске Солнца лишь в том случае, если и «обгон» будет происходить вблизи линии пересечения плоскостей орбит обеих планет.

Такое «счастливое совпадение» случается не часто. После одного прохождения второе следует через 8 лет, но зато следующее — лишь через 105—120 лет. Впервые явление наблюдали в 1639 г. Следующие прохождения — 1761, 1769, 1874 и 1882 гг. наблюдались уже весьма тщательно для определения точного расстояния до Солнца. Для наблюдения последних двух прохождений было снаряжено большое число специальных экспедиций. Наблюдатели в далеко расположенных пунктах с наибольшей доступной точностью наблюдали моменты начала и конца явления, а также положение Венеры на диске Солнца. При наблюдениях последних прохождений применялось уже фотографирование Солнца. Видимый путь Венеры по диску Солнца будет несколько смещен у обоих наблюдателей (рис. 3). Из величины смещения можно вычислить расстояние от Земли до Венеры, т. е. найти тот ключ, масштаб, которого недоставало в построенном плане солнечной системы. Наблюдений прохождений Венеры дали для параллакса Солнца величину 8″,86 и для расстояния Солнца — 148 000 000 км.

Два ближайших прохождения Венеры по диску Солнца будут наблюдаться 8 июня 2004 г. и 6 июня 2012 г.

Могут наблюдаться и прохождения по диску Солнца ближайшей к Солнцу планеты — Меркурия. Они бывают значительно чаще, чем прохождения Венеры, но представляют несравненно меньше интереса для определения расстояния до Солнца: в момент прохождения расстояние от Земли до Меркурия составляет около 90 млн. км, и параллакс его лишь в 1,5 раза больше параллакса Солнца.

Другое удобное расположение планет бывает тогда, когда Земля, двигаясь быстрее Марса, перегоняет его (рис. 4). В это время Марс виден на ночном небе в противоположном от Солнца направлении, почему такие положения его и называются противостояниями. Расстояние между Землей и Марсом уменьшается в среднем до 78 млн. км. Однако орбита Марса сильно отлична от круга, и если сближение Марса и Земли происходит в августе — сентябре, расстояние до Марса может быть всего 56 млн. км. Марс виден всю ночь, и его положение можно очень точно определить, пользуясь как опорными точками близкими звездами.

Наблюдения из двух пунктов дадут параллакс Марса, а отсюда можно вычислить его расстояние и по нему — масштаб к плану солнечной системы. Приближения Марса и Земли — противостояния Марса — повторяются приблизительно через 2 года и 2 мес., а так называемые «великие противостояния», когда Марс ближе всего к Земле, — раз в 15 —17 лет. Последнее «великое противостояние» было 24 августа 1924 г., а следующее будет 23 июля 1939 г. Каждое противостояние используется не только для определения расстояния, но и для физических наблюдений самого Марса.

Еще ближе к Земле может подойти Эрос, одна из семейства малых планет, орбиты большинства которых лежат между орбитам Марса и Юпитера. Орбита Эроса очень сильно отлична от круга, и значительная часть ее лежит даже внутри орбиты Марса (рис. 5). В некоторых случаях расстояние между Землей и Эросом может уменьшаться до 22 млн. км, т. е. до 1/7 расстояния Солнца, довольно близко Эрос подходил к Земле в 1900—1901 гг. (на 48 млн. км) и в 1930— 1931 гг. (на 26 млн. км). Эрос наблюдался в это время, как звездочка, положение которой среди других звезд может быть определено весьма точно.

Нужно заметить, что для определения параллакса по наблюдениям Эроса не нужно обязательно производить наблюдения из двух далеких пунктов. Вращение Земли вокруг оси уносит с собой наблюдателя и, если он находится на экваторе, за 12 час. вращение Земли перенесет его на расстояние, равное диаметру Земли, или 12,7 тыс. км. Наблюдатель, расположенный к северу или к югу от экватора, переместится меньше. И если снимки Эроса произведены в начале и в конце ночи, — они равносильны снимкам, сделанным на большом расстоянии друг от друга. Нужно, конечно, принять во внимание движение Земли и Эроса по орбитам за время между снимками.

Существуют ещё другие способы измерения расстояния до Солнца, но они не являются основными, и рассматривать их мы не имеем возможности. Между прочим такой же метод использовался древними и для определения параллакса Луны.

Сопоставление всех наиболее точных определений дает для параллакса Солнца величину 8″,803 с возможной ошибкой в 0″,001, а отсюда — среднее расстояние Земли равно 149 450 000 км с возможной ошибкой в 17 000 км.

Среднее расстояние Солнца—Земля является основным для выражения других расстояний в солнечной системе и названо «астрономической единицей». Но действительное расстояние до Солнца может отличаться от среднего, так как путь Земли около Солнца — не круг, а эллипс. В июле расстояние до Солнца на 2,5 млн. км больше среднего, а в январе на столько же меньше.

Астрономическая единица есть та мера, которой мы измеряем «не только все расстояния до тел солнечной системы, но и расстояния самых далеких звезд, туманностей и звездных скоплений. Словом, это та мера, при помощи которой мы определяем масштаб строения вселенной. Поэтому на определения ее потрачено много усилий, и известна она современной науке с большой точностью.

Может показаться, что указанная выше ошибка в 17 000 км велика; но не надо забывать, что эта ошибка составляет лишь немногим больше 0,0001 всей астрономической единицы. Представим себе, что мы измерили длину комнаты в 9 м и при этом измерении ошиблись всего лишь на 1 мм. По сравнению с длиной комнаты эта ошибка соответствует точности, с которой известно среднее расстояние Земли от Солнца. Но если попробовать на самом деле измерить длину в 9 м с ошибкой в 1 мм, — это окажется совсем не так просто: потребуется большое внимание и хорошие измерительные инструменты, чтобы обеспечить такую точность при обыкновенном измерении по гладкому полу, во всех точках доступному измерителю. Тем более нужно отдать должное точности, с которой произведено измерение через межпланетное пространство расстояния до Солнца, к которому ни один человек ее приближался ближе чем на 147 млн. км, — расстояние, которое пушечное ядро сможет пролететь, двигаясь со скоростью 1000 м/сек, только в 4,5 года.

%d0%b2%d1%8b%d1%87%d0%b8%d1%81%d0%bb%d0%b8%d1%82%d1%8c%20%d1%80%d0%b0%d1%81%d1%81%d1%82%d0%be%d1%8f%d0%bd%d0%b8%d0%b5%20%d0%be%d1%82%20%d0%b7%d0%b5%d0%bc%d0%bb%d0%b8%20%d0%b4%d0%be%20%d0%bb%d1%83%d0%bd%d1%8b — с русского на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Астрономические постоянные. Радиус, Средняя плотность, Масса Земли, Солнца, Луны, Среднее расстояние до Луны, до Солнца (астрономическая единица), Период обращения Луны вокруг Земли

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Алфавиты. Обозначения. Константы. Астрономические величины.  / / Астрономические постоянные. Радиус, Средняя плотность, Масса Земли, Солнца, Луны, Среднее расстояние до Луны, до Солнца (астрономическая единица), Период обращения Луны вокруг Земли Вы сейчас находитесь в каталоге:    Алфавиты. Обозначения. Константы. Астрономические величины. Поделиться:    Астрономические постоянные. Радиус, Средняя плотность, Масса Земли, Солнца, Луны, Среднее расстояние до Луны, до Солнца (астрономическая единица), Период обращения Луны вокруг Земли Радиус Земли 6,378164 x 106 м Средняя плотность Земли 5,518 x 103 кг/м3 Масса Земли 5,976 x 1024 кг Радиус Солнца 6,9599 x 108 м Средняя плотность Солнца 1,41 x 103 кг/м3 Масса Солнца 1,989 х 1030 кг Радиус Луны 1,737 x 106 м Масса Луны 7,35 x 1022 кг Среднее расстояние до Луны 3,844 x 108 м Среднее расстояние до Солнца (астрономическая единица) 1,49598 x 1011 м Период обращения Луны вокруг Земли 27 сут 7 ч 43 мин * Томский политехнический университет С.И. Кузнецов К.И. Рогозин «Справочник по физике» 2-е издание, переработанное и дополненное Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Расстояние от земли до луны на ракете. Какое расстояние от Земли до Луны? Меняется ли размер Луны

Если вы хоть немного интересовались темой космоса и нашего места в нём, то определённо задавались вопросом: какое расстояние от Земли до Луны.
Повышенное внимание к Луне объясняется очень просто. Всё потому как она является естественным спутником нашей планеты. Более того она располагается ближе всех спутников к Солнцу. То есть неразрывно связана с нами. Также стоит отметить, что стоит на втором месте по яркости и на пятом по величине. Но это только относительно к Солнечной системе.

Как раньше рассчитывали расстояние от Земли до Луны

Как известно, спутник нашей планеты обнаружили ещё в . Что интересно уже тогда у людей возник вопрос, на каком расстоянии от она находится.
Многие учёные прибегали к разным методам для исчисления расстояния между Землёй и Луной.
Это сейчас благодаря современной и космической техники мы побывали на ней, изучили и измерили все, что возможно. Но как древние астрономы рассчитывали данный промежуток?
На самом деле, Луна первое космическое тело, дистанцию до которого смогли определить. Как оказалось, сначала это сделали учёные из Древней Греции.

Например, Аристарх Самосский. Он определил угол между Солнцем и Луной в 87 градусов. Отсюда следует, что спутник планеты ближе нашего главного светила в 20 раз. Это теперь мы знаем, что это ошибочный взгляд. Конечно, в то время астроном использовал подручные инструменты для вычислений, и не обладал теми знаниями, которые доступны нам. Но в любом случае он внёс свой вклад в этом вопросе.

За несколько сотен лет до нашей эры Эратосфен Киренский определил радиус Земли. Интересно, что он ненамного отличается от современных показателей. Но сам факт использования радиуса планеты и вычисления расстояния до спутника уже в то время просто шокирует. Пусть древние расчёты не совсем верны, однако именно они положили начало в рассмотрении данного вопроса.
К примеру, другой учёный Гиппарх Никейский, основываясь на наблюдениях за движением нашего спутника, выражал своё мнение. Он считал, что промежуток Земля-Луна больше радиуса планеты в 60 раз.

Современные расчёты

Сейчас астрономы не только вычисляют расстояние между Землей и Луной, но и рассчитывают движение нашего спутника. Ведь, как стало известно, он постоянно перемещается. Поэтому меняется и пространство, разделяющее нас.

На самом деле, на основе собранных знаний появились методы, позволяющие измерить пространство между космическими объектами с высокой точностью.
Современные расчёты основаны на теории Брауна, которая была разработана в 19-20 веке. Уже в то время в ней применяли тригонометрическую формулу с более чем 1400 элементов. Более того, она описывала движение Луны.

На данный момент используют разные способы для измерения промежутка между астрономическими телами. К примеру, метод радиолокации. Действительно, он позволяет определить дистанцию с точностью в несколько километров.

Одним из конкретных приёмов измерения стал метод лазерной локации. По нему расстояние определяется с небольшой неточностью (всего-то несколько сантиметров). При нём используются угловые отражатели, которые установили на Луне. Интересно, что для этого в 1970 годах развернули целую программу Аполлон. В результате успешных операций на поверхность спутника планеты доставили и установили несколько отражателей. Таким образом, учёные смогли провести сеансы лазерной локации. В итоге, определили максимально точное расстояние от Земли до Луны.
Кроме этого, теоретические подсчёты имеют такую же достоверность.

Чему равно расстояние от Земли до Луны

Так как Луна находится в постоянном движении, соответственно путь до неё также изменяется. Спутник планеты периодически приближается или удаляется от Земли. По этой причине учёные рассчитывают среднее расстояние. Важно, что оно измеряется между осями центров тел. Причём измерение происходит в километрах, которые определяются периодами движения объектов, их фазами, циклами и периодами взаимодействия.
На данный момент расстояние от Земли до Луны составляет 384399 км. Однако часто средним числом этого промежутка считают 384400 км.
Помимо всего нужно знать, что с каждым годом дистанция между нами и нашим спутником увеличивается примерно на 4 см. Это связано, главным образом, со спиральным движением планеты по орбите, при котором уменьшается сила гравитации. Которая, как известно, и удерживает тело.

В заключении можно сказать, что постоянное движение космических тел требует к себе внимание. Потому что с этим движением изменяются характеристики и промежуток между объектами. Безусловно, современная астрономия продолжает наблюдение и изучение космоса. И это, определённо, имеет большое значение.

Движение — это жизнь

Аристотель

Несколько интересных фактов

Луна — это единственный астрономический объект, на котором побывал человек (не считая Земли).
Существует так называемая иллюзия Луны. В тот момент, когда она лежит ниже линии горизонта, происходит обман зрения. Точнее её размер представляется нам большим, чем когда она находится высоко в небе.
Как известно, свет быстрее всего в мире. Чтобы преодолеть расстояние от Земли до Луны ему необходимо чуть больше секунды.
В теории на промежутке между Землёй и Луной поместились бы все планеты нашей Солнечной системы.

> > > Расстояние от Земли до Луны

Расстояние между Землей и Луной : самое близкое и дальнее расстояния между космическими телами. Узнайте, сколько планет поместятся между Землей и Луной на фото.

Если коротко, то расстояние от Земли до Луны в среднем составляет 384403 км. Но важно знать несколько нюансов. Мы не зря употребили слово «средний», потому что Луна проходит по эллиптическому пути и меняет удаленность.

Самое близкое и далекое расстояние от Земли до Луны

В ближайшей точке расстояние от Земли до Луны составляет 363104 км, а при максимальной отдаленности – 406696 км. Вы видите разницу в 43592 км, что довольно много. От этого меняется и ее кажущийся размер на 15%. Также сказывается на светимости, ведь она будет казаться на 30% ярче в полной фазе и при максимальном сближении. Этот момент именуют суперлуние.

Это видео выпустили в 2011 году, чтобы отобразить геоцентрическую фазу, угол осевой позиции, либрацию и кажущийся лунный диаметр за год.

Но как нам вообще удалось определить расстояние между Луной и Землей? Ну, все зависит от времени вычисления. Древние греки полагались на простые геометрические формулы. Они долгое время отслеживали изменение теней и догадались, что она должна быть в 108 раз больше диаметра тела. Отсюда возникли идеи о лунных и солнечных затмениях.

Ученые выяснили, что тень примерно в 2.5 раз больше лунной ширины. Сам объект обладает достаточными параметрами, чтобы периодически закрывать от нас Солнце. Зная земной диаметр и формулу треугольника, они вывели дистанцию в 397500 км. Не совсем точно, но это удивительные показатели для того времени.

Сейчас мы используем миллиметровое измерение – вычисление времени, за которое сигнал движется от Земли к объекту. Благодаря миссии Аполлон нам удалось провернуть это со спутником. Более 40 лет назад астронавты установили на его поверхности специальные отражающие зеркала, в которые с нашей планеты посылают лазерные лучи. Мы получаем слабую отдачу, но этого хватает, чтобы вывести максимально точное число.

Световая скорость составляет 300000 км/с, поэтому для преодоления пути нужно чуть больше секунды. Далее уходит еще столько же на возврат. Также эта техника помогла понять, что каждый год спутник отдаляется на 3.8 см, и через миллиарды лет он будет визуально казаться меньше звезды. Да, придется попрощаться с любимыми затмениями.

Если вспомнить о масштабах наших планет (особенно газовых гигантов), то удивляешься, что это может быть реальным. Чтобы понять, давайте взглянем на планетарные диаметры:

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

Дистанция между нами и спутником составляет 384400 км. Получается, что мы еще и экономим 4392 км. Что же сделать с остатком? Ну, можно добавить Плутон, простирающийся на 2092 км, а также еще какую-нибудь карликовую планету. Конечно, физически они бы не смогли вращаться рядом, но сама возможность удивляет.

Луна является естественным спутником Земли. Её основное влияние главным образом выражается в виде приливов и отливов, это связано с тем, что гравитация создает две выпуклости на противоположных сторонах планеты. Также расположена одновременно близко и далеко от Земли. Сколько по времени лететь до Луны?Ученым пришлось потратить огромное количество времени, чтобы вычислить оптимальные траектории полета. Огромное значение имеет как сам летательный аппарат, так и тип используемого топлива, также большое влияние оказывает выбранная методика взлета и посадки. В результате для достижения поверхности спутника человеку может потребоваться от нескольких суток до восьми часов.

Нюансы полета

Точное измерение дистанции стало возможным благодаря использованию лазерного оборудования, однако еще в более древние времена астроном Гиппарх сумел вычислить, что расстояние от Земли до Луны — примерно, 380 000 километров, оказавшись ближе всех к правде. Именно расстояние, а также местонахождение небесного тела являются основными критериями в вычислении длительности полета. В поисках оптимального решения ученые создали несколько теорий, согласно которым можно оптимизировать количество потраченного топлива и увеличить конечную точность приземления.

Орбита Луны является эллиптической, из-за чего расстояние между спутником и Землей постоянно меняется. Выглядит это следующим образом:

• перигей — это ближайшая точка, когда спутник подходит максимально близко к планете, в случае с Луной расстояние составляет от 356 400 до 370 400 км;
• апогей — противоположная точка орбиты, когда Луна, напротив, наиболее сильно отдаляется от Земли, в этом варианте расстояние составит более 404 000 км;
• средняя дистанция, или большая полуось, равна 384 999 км.

Для того чтобы преодолеть такое «малое» по меркам Космоса расстояние на самолете со скоростью 800 км/ч, понадобится около 20 дней. Известно, что корабли «Аполлон» могли долететь до Луны всего за трое суток, что уже намного быстрее. Если суметь разогнать аппарат до второй космической скорости (11 км/c), то человек сможет выйти на поверхность спутника уже через 10 часов.

Самым технологически продвинутым полетом к Луне стал запуск зонда ЕКА SMART-1. До спутника он добирался целых 410 дней. В качестве силовой установки был использован революционный для 2003 года ионный двигатель, основным достоинством которого стала экономичность в расходе топлива. За все путешествие зонд потратил лишь 82 килограмма топлива, закрепив за подобным способом звание самого экономичного и одновременного самого длительного.

Пять дней понадобилось китайскому спутнику Chang’e-1, чтобы добраться до орбиты Луны, при помощи обыкновенных ракетных двигателей. Однако ему пришлось некоторое время оставаться на орбите Земли, для того чтобы получить правильные координаты точки отправки. Это можно считать очень неплохим результатом, особенно учитывая, что это стандартная технология.

Наиболее быстрым пилотируемым полетом стала миссия «Аполлон». Астронавты отправились «Сатурн-5» и уже через трое суток достигли лунной поверхности. В состав экспедиции входил знаменитый Нил Армстронг. Данный полет имел огромное значение для США, поскольку на нём базировалась вся национальная идея, требовавшая выполнения задачи по покорению спутника Земли. Успешное её выполнение ознаменовало победу Америки над СССР в космической гонке.

Впрочем, перелеты можно осуществить и намного быстрее. Спутник, запущенный согласно проекту NASA «Новые горизонты», относящийся к исследованию Плутона, сумел преодолеть 380 000 километров всего за 8 часов и 35 минут. Это стало возможным благодаря тому, что с самого начала спутник имел сильное ускорение в 58 000 км/ч, данный шаг был обусловлен задачей по преодолению солнечной гравитации, что сделало возможным достижение Луны в более менее приемлемые для человека сроки. Однако следует учитывать перегрузки, которые испытывает организм во время подобного полета, а это, в свою очередь, серьезно осложняет всю задачу, делая настоящей головоломкой для инженеров.

Заключение

Тем не менее, никакие препятствия и сложности не смогли помешать образованию туристических агентств, которые способны отправить человека в Космос на уик-энд. Подобных туров существует всего несколько, причем в их числе есть как долгие, когда используются ионные двигатели, так и быстрые, в таком случае клиент будет возвращен обратно всего через несколько дней. Однако следует учитывать, какие средства выделяются для осуществления хотя бы одного полета. На данный момент Космос обходится слишком дорого даже государствам, поэтому о простых, даже относительно богатых людях говорить не стоит.

Развитие современных технологий идет очень большими темпами. Уже скоро человечество сможет начать колонизацию и строительство долговременных баз на ближайших космических объектах. Тем не менее, вопрос «Сколько по времени лететь до Луны?» будет открытым из-за появления новых, более эффективных транспортных средств, а также более качественного топлива, которое будет давать намного больше энергии, что позволит серьезно увеличить скорость нынешних космических аппаратов.

Согласитесь, Космос, чужие планеты, звездные скопления — это весьма и весьма волнующая тема. Вот, например, какое расстояние до Луны? Наверняка многие из вас когда-то задавались этим вопросом! Или каково ее происхождение? И из чего она состоит? А может быть, там даже кто-то живет? Ну, хотя бы микроорганизмы? Расстояние до Луны интересовало человечество всегда.

Развитие представлений о Луне

Этот небесный объект привлекал внимание людей еще с глубокой древности. И на заре развития астрономии Луна стала одним из первых объектов для наблюдения и изучения. Сведения о попытках проследить закономерность ее передвижения по небесному своду и объяснить их восходят к шумерской, вавилонской культурам, древнекитайской и египетской цивилизациям. И, конечно же, к античной Греции. Первая известная попытка вычислить расстояние до Луны (а также до Солнца) была предпринята Аристархом Самосским.

Этот астроном догадался, что оба упомянутых небесных тела имеют форму шара, и что Луна не излучает свет, а всего лишь отражает лучи Солнца. Опираясь на наблюдения фаз Луны, он составил комплекс геометрических уравнений и вычислил, что расстояние от Земли до Луны меньше, чем расстояние от нашей планеты до Солнца примерно в двадцать раз. Интересно, что античный математик ошибся в те же двадцать раз. Более точные данные получил его последователь Гиппарх, живший во II веке до н. э. Он вычислил, посредством измерений, подобных Аристарховским, что расстояние до Луны примерно в 30 раз превышает радиус земного шара, то есть, около 380 тысяч километров. Позднее эти данные неоднократно уточнялись, однако Гиппарх был практически полностью точен. С помощью современных систем лазерной локации (которые действуют по принципу отраженного луча и последующего вычисления расстояния, пройденного этим лучом с известной скоростью) возможно вычислить расстояние до Луны с точностью до сантиметров. Оно постоянно колеблется, однако в среднем составляет 384 403 километра. Например, свету, чтобы преодолеть этот путь, требуется чуть больше одной секунды, а космический аппарат «Аполло», доставивший

на наш спутник первых людей, сделал это чуть более, чем за три дня. Впрочем, здесь проблема не только в скорости самого аппарата, сколько в необходимости рассчитать движение Луны, пролететь по определенной дуге и приземлиться в необходимом месте. Таким образом, путь проходит по дуге, а не по прямой. Рекордный срок, за который космический аппарат, созданный человеком, достигал спутника, на сегодняшний день составляет 8 часов и 35 минут. Это был аппарат «Новые горизонты», запущенный NASA.

Расстояние от Земли до Луны увеличивается?

Да! Это действительно так. Наш спутник движется как бы по спиральной орбите. И каждый год расстояние до него увеличивается примерно на 4 сантиметра. Это совсем немного для отдельного наблюдателя. Однако наши далекие предки будут видеть Луну значительно меньше. Более того, ослабевающее гравитационное взаимодействие с ней повлечет за собой снижение активности приливов и отливов на Земле и существенно преобразует климатические условия на нашей планете.

Восемь фактов о космосе и Солнечной системе

12 апреля весь мир отмечает День авиации и космонавтики — памятную дату, посвящённую первому полету человека в космос. Это особенный день — день триумфа науки и всех тех, кто трудится в космической отрасли. К этому празднику мы подготовили для тебя подборку удивительных фактов о космосе и нашей Солнечной системе.

Предыдущее Следующее

{{/if}}

Наша «домашняя» звезда

В масштабах Вселенной Солнце — самая обычная жёлтая звезда. Но в нашей Солнечной системе оно занимает доминирующее положение. Масса Солнца составляет 99,2 % массы всей Солнечной системы. Солнечному свету, который мы видим, «всего» 30 тысяч лет. Солнечная энергия, которая доходит до нас, зародилась в его ядре 30 000 лет назад — столько времени нужно, чтобы фотоны дошли из центра нашей звезды к её поверхности. Потом они долетают до Земли за 8 минут. Температура ядра звезды составляет около 13 миллионов градусов, и вся вырабатываемая им энергия должна пройти через многочисленные слои к поверхности.

Кстати, энергия, исходящая от участка Солнца размерами с мизинец, равняется энергии, излучаемой двумя миллионами восковых свечей. За полтора часа Солнце излучает столько энергии, сколько человечество использует за год.

Из-за солнечного ветра (потока частиц, улетающих с поверхности Солнца в разные стороны), наше Солнце «худеет» более чем на миллиард килограммов в секунду.

Температура в космосе на орбите Земли равна +4°С

Если быть точным, то не на орбите Земли, а на расстоянии от Солнца равному удалённости орбиты Земли. И для абсолютно чёрного тела, т.е. такого, которое полностью поглощает солнечные лучи.

Считается, что температура в космосе близка к абсолютному нулю. Это не совсем так. Во-первых, вся известная Вселенная нагрета до 3 К реликтовым излучением. Во-вторых, вблизи от звёзд температура повышается. А мы живём довольно близко к Солнцу. Сильная теплозащита нужна скафандрам и космическим кораблям потому, что они входят в тень Земли, и наше светило уже не может их согревать до тех самых +4°С. В тени температура может опускаться до –160°С, например на ночной стороне Луны. Это холодно, но до абсолютного нуля (–273,15°C) ещё далеко.

Давайте сравним…

Космос — это мир огромных величин и гигантских расстояний. Ты можешь представить, что такое 150 миллионов километров? Это среднее расстояние от Солнца до Земли. А среднее расстояние между звёздами — 32 миллиона миллионов километров!

Если бы Солнце было размером с футбольный мяч, тогда Юпитер был бы размером с мяч для гольфа, а Земля — с горошину. Юпитер тогда находился бы в 300 метрах от Солнца, а Плутон — в 2,5 км и имел бы размер средней земной бактерии. При таком раскладе ближайшая к нам звезда, Проксима Центавра, была бы от нас в 16 000 км!

Самая горячая планета

Планета Меркурий находится ближе всего к Солнцу, поэтому можно предположить, что она является самой горячей. Тем не менее это не так. Более того, Меркурий на самом деле сравнительно «холодный». Максимальная температура, которая была зафиксирована на Меркурии, — 427°C. И даже если бы эта температура наблюдалась на всей поверхности планеты, Меркурий всё равно был бы холоднее Венеры, температура поверхности которой достигает 460°C. Почему так происходит? Всё просто. У Меркурия нет атмосферы, поэтому на обращённой к Солнцу стороне планеты царит такая адская жара, в то время как теневая сторона остывает до –173°C. А на Венере атмосфера есть, причём состоит она почти полностью из углекислого газа, который задерживает тепло у поверхности. Про парниковый эффект ты, наверное, слышал. Так вот, на Венере он в десятки раз сильнее, чем на Земле.

«Большие карлики», или Не совсем планеты

Долгое время (если точнее — с 30-х годов прошлого века, когда был открыт Плутон) считалось, что в Солнечной системе 9 планет — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Но недавние открытия других крупных объектов за пределами орбиты Нептуна вынудили астрономов пересмотреть свои взгляды на устройство Солнечной системы. Плутон был «разжалован» из «полноценных» планет. Правда, при этом, ввели новую категорию небесных тел — карликовые планеты. Это «недопланеты», которые имеют округлую (или близкую к ней) форму, не являются ничьими спутниками, но, и не могут очистить собственную орбиту от менее массивных конкурентов. Сегодня считается, что таких планет пять: Церера, Плутон, Ханумеа, Эрида и Макемаке. Ближайшая к нам — Церера, которая находится в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Но скоро мы узнаем о ней намного больше, благодаря зонду Dawn. Пока знаем только, что она покрыта льдом и с двух точек на поверхности у неё испаряется вода со скоростью 6 литров в секунду. О Плутоне тоже узнаем в нынешнем году благодаря станции New Horizons («Новые горизонты»), которая как раз подлетает к бывшей девятой планете Солнечной системы и уже находится от нее на расстоянии, меньшем, чем расстояние от Земли до Солнца. Согласно расчётам, максимальное сближение «Новых горизонтов» с Плутоном произойдёт 14 июля 2015 года.

У Земли есть двойник?

Да, именно так считают некоторые учёные. Причём находится он не где-то далеко в глубинах космоса, а «совсем рядом» (по космическим меркам, естественно) — в нашей родной Солнечной системе. Это спутник Сатурна — Титан. Ученые заметили, что расстояние между Землёй и Солнцем пропорционально расстоянию между Титаном и Сатурном. Соотношение массы Земли и Солнца такое же, как и соотношение массы Титана и Сатурна. Так же как и Земля, Титан имеет плотную атмосферу, в которой, как и в земной, содержится 75% азота. А после изучения учёными фотографий, полученных с исследовательских космических зондов, на Титане были открыты реки, моря и вулканы. Но из-за того, что Сатурн и Титан находятся гораздо дальше от Солнца, чем Земля, моря там состоят не из воды, а из жидких углеводородов — метана и пропана. Да и вулканы радикально отличаются от земных. Если мы привыкли к тому, что наши вулканы извергают раскалённую лаву, то вулканы Титана — криогенные и извергают пропан, метан и… обычный водяной лёд, который из-за низкой температуры на поверхности спутника — твёрже камня.

Учёные предполагают, что под поверхностью Титана расположен тотальный океан этой планеты, состоящий на 90% из воды, в котором могла зародиться примитивная жизнь (например, бактерии).

Солнечное затмение

Солнечное затмение — одно из самых эффектных и величественных астрономических явлений, которые можно наблюдать на Земле. Происходит оно всегда в новолуние, когда наш естественный спутник находится между Солнцем и Землёй и на Землю падает тень от Луны. Есть ещё лунное затмение, которое бывает, когда Луна попадает в тень Земли. Но из-за того, что орбиты Земли и Луны лежат не в одной плоскости, а образуют угол в 5 градусов, солнечное и лунное затмения происходят редко — несколько раз в год. 20 марта 2015 года жители европейской части России могли наблюдать солнечное затмение. Наш корреспондент сделала эту фотографию. На ней Луна закрыла больше половины солнечного диска. Зеленоватый цвет фото обусловлен цветом фильтра, через который наш фотограф снимал затмение. Перевёрнутое изображение внизу — результат отражения света внутри объектива.

Кстати, максимальная продолжительность полного солнеч­ного затмения — 7,5 минут, а полного лунного затмения — 104 минуты.

От Земли — до Луны

Луна — естественный спутник Земли и ближайшее к ней космическое тело (если не брать в расчёт некоторые кометы и астероиды, которые могут пролетать ещё ближе, а иногда — падают на Землю.

А знаете ли вы, что все планеты Солнечной системы могли бы уместиться между Землёй и Луной?

Кажется удивительным? Давайте посчитаем.

Среднее расстояние между Землёй и Луной равно 384 440 км. Диаметр Меркурия равен 4879 км, Венеры — 12 104 км, Марса — 6771 км, Юпитера — 138 350 км, Сатурна — 114 630 км, Урана — 50 532 км, Нептуна — 49 105 км. Если сложить все эти числа, в сумме получится 376 371 км. В оставшиеся 8069 км можно «уместить» целых три Плутона (диаметр — 2390 км), который, как мы уже знаем, был «разжалован» в карликовые планеты.

Ещё более удивительным кажется тот факт, что если бумажный лист сложить пополам 43 раза, он «достигнет» Луны.

Это звучит странно, но так оно и есть. Толщина бумажной страницы — 0,01 см. Значит, если сложить страницы друг на друга, то нам понадобится 3 844 400 000 000 000 страницы, чтобы стопка «доросла» до Луны. Но если складывать бумагу пополам, а потом ещё пополам, а потом ещё, то в дело вступает экспоненциальный рост. Для любой экспоненциально растущей величины — чем большее значение она принимает, тем быстрее растёт. Один раз сложенная страница будет иметь толщину, в 2 раза большую изначальной. Три раза сложенная — в 8 раз больше изначальной. Если бы мы могли сложить страницу 28 раз, она «превысила» бы Эверест. Сложенная 43 раза — «достигла бы» Луны. А 94 раза — дала бы нам нечто размером с видимую Вселенную. Единственная проблема заключается в том, что бумажный лист любого размера невозможно сложить более чем 7 раз.

Интересные факты для вас собрала Л. ЛАЩЕНОВА

Другие статьи по теме: Интересное

 

Это простое объяснение позволяет понять, насколько далеко на самом деле Луна

Несмотря на то, что мы можем видеть Луну, ярко сияющую в ночном небе — а иногда и при дневном свете — трудно представить себе, насколько велик и насколько далеко наш ближайший сосед на самом деле.

Итак, насколько велика , Луна?

Ответ не так прост, как вы думаете. Как и Земля, Луна не идеальная сфера. Вместо этого он слегка сжат (то, что мы называем сплюснутым сфероидом).Это означает, что диаметр Луны от полюса до полюса меньше диаметра, измеренного на экваторе.

Но разница небольшая, всего четыре километра. Экваториальный диаметр Луны составляет около 3476 км, а полярный — 3472 км.

Чтобы увидеть, насколько он велик, нам нужно сравнить его с чем-то подобного размера, например, с Австралией.

От побережья до побережья

Расстояние от Перта до Брисбена по прямой составляет 3606 км. Если поставить Австралию и Луну рядом, они будут примерно одного размера.

Но это только один взгляд на вещи. Хотя Луна примерно такой же ширины, как Австралия, на самом деле она намного больше, если подумать с точки зрения площади поверхности. Оказывается, поверхность Луны намного больше, чем у Австралии.

Площадь суши Австралии составляет около 7,69 миллиона квадратных километров. Напротив, площадь поверхности Луны составляет 37,94 миллиона квадратных километров, что почти в пять раз больше площади Австралии.

Как далеко находится Луна?

Спросить, как далеко находится Луна — еще один из тех вопросов, ответ на который сложнее, чем вы могли ожидать.

Луна движется по эллиптической орбите вокруг Земли, что означает, что ее расстояние от нашей планеты постоянно меняется. Это расстояние может варьироваться до 50 000 км за одну орбиту, поэтому размер Луны на нашем небе незначительно меняется от недели к неделе.

На орбиту Луны также влияют все остальные объекты Солнечной системы. Даже если все это принять во внимание, ответ о расстоянии все равно всегда меняется, потому что Луна постепенно удаляется от Земли в результате приливного взаимодействия между ними.

Последний пункт — то, что мы смогли лучше изучить в результате миссий Аполлона. Астронавты, побывавшие на Луне, разместили на ее поверхности массив зеркальных отражателей. Эти отражатели — постоянная цель лазеров с Земли.

Посчитав, сколько времени требуется лазерному лучу, чтобы добраться до Луны и обратно, ученые могут с невероятной точностью измерить расстояние до Луны и отследить удаление Луны от Земли. Результат? Луна удаляется со скоростью 38 мм в год — или чуть менее 4 метров в столетие.

Отвези меня на Луну

С учетом всего сказанного, среднее расстояние между Луной и Землей составляет 384 402 км. Итак, давайте поместим это в контекст.

Если бы мне пришлось ехать из Брисбена в Перт по самому быстрому маршруту, предложенному Google, я бы проехал 4 310 км. Это путешествие по просторам нашей страны займет около 46 часов.

Если бы я хотел наметить достаточно километров, чтобы сказать, что я преодолел расстояние между Землей и Луной, мне пришлось бы совершить это путешествие более 89 раз.Это займет пять с половиной месяцев вождения без остановок, если я не столкнусь с пробками по дороге.

К счастью, астронавты «Аполлона-11» не были ограничены австралийскими скоростными ограничениями. Командному модулю Columbia потребовалось всего три дня и четыре часа, чтобы достичь лунной орбиты после его запуска 16 июля 1969 года.

Совпадение затмения

Экваториальный диаметр Солнца составляет почти 1,4 миллиона километров, что почти в 400 раз больше диаметра. Луны.

Это соотношение приводит к одной из самых впечатляющих причуд астрономии — потому что расстояние между Землей и Солнцем (149,6 миллиона километров) почти (но не совсем) в 400 раз больше расстояния между Землей и Луной.

Результат? Луна и Солнце кажутся почти одинаковыми по размеру на земном небе. В результате, когда Луна и Солнце идеально совпадают, если смотреть с Земли, происходит нечто чудесное — полное солнечное затмение.

К сожалению, такие впечатляющие затмения рано или поздно закончатся на Земле.Из-за рецессии Луны однажды она станет слишком далекой, чтобы полностью заслонить Солнце. Но этот день будет долгим, и большинство оценок предполагает, что он наступит примерно через 600 миллионов лет.

Moonwalkers

Пока мы отправляли посланников роботов в ледяные глубины Солнечной системы, Луна остается единственным другим миром, по которому человечество ступало.

Через пятьдесят лет после того первого приключения количество людей, побывавших на Луне и оставшихся в живых, резко сокращается.У двенадцати человек был такой опыт, но на сегодняшний день осталось только четверо.

Какими бы огромными ни были размеры Луны, эти 12 лунатиков почти не царапали поверхность. Надеюсь, в ближайшие годы мы вернемся, чтобы вдохновить целое новое поколение и продолжить личное исследование нашего ближайшего небесного соседа человечеством.

Джонти Хорнер, профессор (астрофизика), Университет Южного Квинсленда.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons.Прочтите оригинальную статью.

своенравная Луна удаляется от Земли | Sky Archive

Убывающая луна над Торонто через нашего друга Lunar 101 Moon Book.

С 1969 по 1972 год астронавты «Аполлона» оставляли на поверхности Луны лазерные отражатели, что позволяло астрономам с большой точностью измерять расстояние до Луны от Земли. Хотя расстояние от Луны до Земли меняется каждый месяц из-за ее эксцентрической орбиты, среднее расстояние от Земли до Луны, тем не менее, увеличивается примерно в 3 раза.8 сантиметров (1,5 дюйма) в год. Это примерно скорость роста ногтей.

Приливное трение с океанами Земли является причиной этого длительного увеличения расстояния Луны от Земли. Это заставляет Луну по спирали уходить на более далекую орбиту. Приливное трение также замедляет вращение Земли, удлиняя день примерно на 1 секунду каждые 40 000 лет. Следовательно, количество дней в году с течением времени медленно уменьшается.

Моделирование показывает, что во время формирования Луны около 4.5 миллиардов лет назад Луна находилась всего на расстоянии от 20 000 до 30 000 километров (от 12 000 до 18 000 миль) от Земли. В те времена земной день мог длиться всего 5 или 6 часов. Это будет означать более 1400 дней в году!

Посмотреть больше. | Набор ретрорефлекторов для лазерной локации Apollo 11 на Луне через НАСА.

Однако астрономы подозревали, что Луна удаляется от Земли до расцвета астронавтов Аполлона. Исследования Эдмунда Галлея (1656–1741) древних солнечных и лунных затмений также подтвердили эту возможность.Джорджу Ховарду Дарвину (1845–1912) приписывают математическое понимание того, как приливное трение влияет на орбиту Луны.

Исследования окаменелых кораллов показывают, что Земля вращалась быстрее вокруг своей оси вращения, когда Луна была ближе к Земле. Миллионы лет назад дни на Земле были короче, но обильнее. Например, около 900 миллионов лет назад в году было около 480 дней по 18 часов. Около 400 миллионов лет назад в году было около 400 22-часовых дней.Заглядывая в будущее, астрономы ожидают более длинных дней, но меньшего их количества за год.

Если время жизни системы Земля-Луна продлится достаточно долго (что сомнительно), прогнозируется, что через многие миллиарды лет одни и те же стороны Земли и Луны столкнутся друг с другом. Другими словами, период вращения Земли и период обращения Луны равны друг другу, что составляет 47 дней. В то время расстояние между Землей и Луной увеличится примерно до 336 000 миль или 560 000 км, что почти на 150% превысит нынешнее расстояние в 238 855 миль или 384 400 км.

Глядя сегодня вечером на наш мир, задумайтесь о богатой истории и интригующем будущем нашей планеты Земля и ее своенравной Луны!

Брюс МакКлюр

Просмотр статей

Об авторе:

Брюс МакКлюр был ведущим автором популярных страниц журнала «Сегодня вечером» на EarthSky с 2004 года. Он страстный поклонник солнечных часов, чья любовь к небесам привела его к озеру Титикака в Боливии и плаванию в Северной Атлантике, где он получил свой сертификат астрономической навигации. Школа парусного спорта и мореплавания.Он также пишет и ведет общественные программы по астрономии и планетарии в своем доме в северной части штата Нью-Йорк и вокруг него.

Как измерить расстояние до Луны

Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите, поэтому расстояние от нее не постоянное. Фактически, Луна колеблется от 225 622 миль до 252 088 миль из-за своей эллиптической орбиты. Но если вы взяли среднее расстояние, Луна составляет примерно 238 855 миль (384 400 км).

Как измерить расстояние между Землей и Луной?

Со временем ученые нашли новые методы измерения расстояния от Луны до Земли.

Каждый, более точный, чем следующий. Узнайте больше ниже.

1. Эксперименты по определению дальности с помощью лазера на Луне

Когда астронавты программы «Аполлон» (11, 14 и 15) посетили Луну, они оставили светоотражатели на поверхности Луны. Когда они посылают лазерный импульс на Луну, он отражается от отражателя обратно на Землю.И все время, пока идет этот пульс, ученые подсчитывают время, за которое он возвращается.

Для сравнения: свет распространяется со скоростью 300 000 км / с. Свету требуется около секунды, чтобы добраться до Луны. Затем требуется еще секунда, чтобы он вернулся. На самом деле возвращается лишь горстка фотонов. Итак, астрономы подсчитывают, сколько времени нужно этим фотонам, чтобы добраться до Луны.

В настоящее время эксперименты по лазерной локации Луны являются наиболее надежным методом оценки расстояния до Луны.Например, она превысила миллиметровую точность при использовании нескольких лазерных установок.

2. Эхосигнал радара и расстояние до Луны

Подобно экспериментам с лазерным дальномером, радар отправляет сигнал и измеряет, сколько времени требуется для возврата этого эха. Если вы знаете, с какой скоростью распространяется волна, вы можете понять расстояние.

В 1957 году Лаборатория военно-морских исследований США транслировала радиолокационные импульсы для определения расстояния до Луны. После того, как от Луны отразился импульс, они измерили время, которое потребовалось для обратного сигнала.Однако шум был настолько высоким, что не удавалось производить надежные и повторяемые измерения.

Год спустя этот эксперимент был повторен Королевским радиолокационным учреждением в Англии. Используя более длительный импульс, отраженное эхо оценило расстояние до Луны как 384 402. Хотя это была наиболее точная оценка расстояния до Луны в то время, она имела ошибку ± 1,2 км.

3. Параллакс с двумя опорными точками

Астрономы также оценили расстояние Земля-Луна с помощью параллакса.Например, вы можете проверить параллакс, моргая левым и правым глазом вперед и назад. Когда вы это сделаете, вы получите две разные точки обзора, чтобы обрести восприятие глубины.

С двух разных точек зрения оба наблюдателя делают снимок Луны и сравнивают звезды на заднем плане. Зная фиксированное расстояние между обеими опорными точками и ориентацией, параллакс использует триангуляцию для оценки расстояния до Луны на основе ее видимого сдвига в положениях.

Вы сравниваете изменение расстояния между обоими изображениями и измеряете угол параллакса в двух разных контрольных точках.Приложив немного геометрии, вы можете определить расстояние до Луны по углу параллакса из двух изображений.

4. Радиус Земли и лунное затмение

Более 2000 лет назад греки нашли окружность Земли, заглянув в колодец. Эратосфен оценил диаметр Земли примерно в 8000 миль.

Когда вы протягиваете сферический объект, греки также методом проб и ошибок обнаружили, что объект диаметром 1 дюйм отбрасывает тень длиной 108 дюймов.Так что, если бы вы подняли 1-дюймовую сферу, чтобы защитить Луну на расстоянии 108 дюймов от глаза, она полностью заблокировала бы солнце.

Во время лунного затмения Земля защищает Луну от солнечного света. Они заметили, что Земля отбрасывает полную тень на Луну, равную двум с половиной диаметрам Луны. Отсюда они использовали свойства равнобедренных треугольников, чтобы сформулировать, что Луна имеет диаметр около 2300 миль.

Помните, как сфера диаметром 1 дюйм идеально блокирует Землю на расстоянии примерно 108 дюймов от глаза? Наконец, они умножили 108 на 2300 миль, чтобы получить примерно 248000 миль до Луны.

Расстояние Луны от Земли

Луна

Земля и космос

Расстояние Луны до Земли

Практическая деятельность для 14-16

Практический класс

Оценка отношения расстояния Луны от Земли к ее диаметру.

Аппаратура и материалы

Примечания по охране труда и технике безопасности

Следует проявлять особую осторожность, чтобы не смотреть прямо на Солнце. Носите солнцезащитные очки или используйте фильтр, чтобы уменьшить блики от солнца.

Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

Процедура

1. Держите маленькую монету на расстоянии вытянутой руки и отрегулируйте ее расстояние от глаза до тех пор, пока диск монеты не закроет лунный диск.Затем партнер может измерить расстояние от глаза до монеты.

Учебные заметки

• Британский пенни имеет диаметр 2 см, поэтому для его поддержки потребуется подставка. Монета будет на расстоянии примерно 110 диаметров монеты. Таким образом, расстояние до Луны составляет около 110 лунных диаметров.
• Подобную технику можно применить к Солнцу, предпочтительно, когда оно несколько скрыто туманом или облаками.
• Случайно Солнце выглядит примерно того же размера, что и Луна, поэтому Солнце также находится примерно в 110 диаметрах Солнца.И Солнце, и Луна образуют угол около ½ ° с Землей.
• В настоящее время ученые измеряют расстояние до Луны от Земли с помощью радара, синхронизируя импульс радиоволн до Луны и обратно или помещая отражатель на Луну и синхронизируя вспышку лазерного света туда и обратно. Греческие астрономы смогли измерить радиус Земли и расстояние до Луны и Солнца с разумной точностью 22 века назад без радара, без радиосигналов времени, без телескопов и с исследованием лишь небольшой части мира.

Этот эксперимент был проверен на безопасность в июле 2007 г.}.

Луна удаляется от Земли? Когда это было обнаружено? (Средний)

Я слышал по телевизору, что луна удаляется от земли к солнцу. Почему так происходит? И когда именно это было обнаружено?

Орбита Луны (ее круговой путь вокруг Земли) действительно становится больше, примерно в 3 раза.8 сантиметров в год. (Орбита Луны имеет радиус 384000 км.) Я бы не сказал, что Луна приближается к Солнцу, в частности, — она ​​удаляется от Земли, поэтому, когда она находится в части своей орбиты Ближе всего к Солнцу, он ближе, но когда он находится в части своей орбиты, наиболее удаленной от Солнца, он еще дальше.

Причина увеличения в том, что Луна увеличивает приливы на Земле. Поскольку сторона Земли, обращенная к Луне, находится ближе, она ощущает более сильное притяжение, чем центр Земли.Точно так же часть Земли, обращенная от Луны, испытывает меньшую гравитацию, чем центр Земли. Этот эффект немного растягивает Землю, делая ее немного продолговатой. Мы называем выступающие части «приливными выпуклостями». Настоящее твердое тело Земли искажено на несколько сантиметров, но наиболее заметным эффектом являются приливы, поднятые над океаном.

Теперь вся масса оказывает гравитационную силу, а приливные выпуклости на Земле оказывают гравитационное притяжение на Луну. Потому что Земля вращается быстрее (раз в 24 часа), чем вращается по орбите Луна (раз в 27.3 дня) выпуклость пытается «разогнать» Луну и потянуть ее вперед по своей орбите. Луна также отталкивается от приливной выпуклости Земли, замедляя вращение Земли. Приливное трение, вызванное движением приливной выпуклости вокруг Земли, забирает энергию из Земли и переводит ее на орбиту Луны, увеличивая орбиту Луны (но, как ни странно, Луна на самом деле движется медленнее!).

Из-за этого замедляется вращение Земли. Через сто лет этот день будет на 2 миллисекунды длиннее, чем сейчас.

Тот же самый процесс имел место миллиарды лет назад, но Луну замедлили приливы, поднятые на ней Землей. Вот почему Луна всегда обращает одно и то же лицо к Земле. Поскольку Земля намного больше Луны, этот процесс, называемый приливной блокировкой, произошел очень быстро, за несколько десятков миллионов лет.

Многие физики рассматривали влияние приливов на систему Земля-Луна. Однако Джордж Ховард Дарвин (сын Чарльза Дарвина) был первым человеком, который математически определил, как орбита Луны будет развиваться из-за приливного трения в конце 19 века.Ему обычно приписывают изобретение современной теории приливной эволюции.

Так вот откуда пришла идея, но как ее сначала измерили? Ответ довольно сложный, но я попытался дать лучший ответ, который мог, основываясь на небольшом исследовании истории вопроса.

У нас есть три способа реально измерить влияние приливного трения.

* Измерьте изменение продолжительности лунного месяца с течением времени.

Это может быть выполнено путем исследования толщины отложений, сохранившихся в горных породах, называемых приливными ритмитами, возраст которых может составлять миллиарды лет, хотя измерения существуют только для ритмитов возрастом 900 миллионов лет.Насколько я могу судить (я не геолог!), Эти измерения проводились только с начала 90-х годов.

* Измерьте изменение расстояния между Землей и Луной.

В наше время это достигается за счет отражения лазеров от отражателей, оставленных на поверхности Луны астронавтами Аполлона. Менее точные измерения были получены в начале 70-х годов.

* Измерьте изменение периода вращения Земли с течением времени.

В настоящее время вращение Земли измеряется с помощью интерферометрии со сверхдлинной базой — методики, в которой используются многие радиотелескопы, расположенные на большом расстоянии друг от друга.С помощью VLBI положение квазаров (крошечных, далеких, ярких радиообъектов) может быть измерено очень точно. Поскольку вращающаяся Земля несет с собой антенны, эти измерения могут очень точно сказать нам скорость вращения Земли.

Однако изменение периода вращения Земли было сначала измерено с помощью затмений. Астрономы, изучавшие время затмений на протяжении многих веков, обнаружили, что Луна, казалось, ускоряется по своей орбите, но на самом деле происходило то, что вращение Земли замедлялось.Эффект был впервые замечен Эдмундом Галлеем в 1695 году и впервые измерен Ричардом Данторном в 1748 году, хотя ни один из них не понимал, что они видели. Думаю, это самое раннее открытие эффекта.

Последний раз эта страница обновлялась 28 января 2019 года.

Модель Земли и Луны

Очень сложно представить себе, насколько велик космос. Наша планета действительно представляет собой крошечный шар в огромной вселенной. На веб-сайте ESP есть страница, посвященная созданию моделей Солнечной системы.На этот раз давайте сделаем масштабную модель только Земли и Луны.

Насколько они велики?
Если вы посмотрите, насколько велика Земля, вы обнаружите, что диаметр Земли составляет около 12 756 км. Это означает, что если бы вы могли измерить расстояние от одной стороны Земли, прямо через центр до другой стороны, это было бы 12 756 км. Если бы вы проделали то же самое с Луной, размер был бы 3476 км.

Если вы умеете делить в длину, вы можете разделить диаметр Земли на диаметр Луны, чтобы узнать, как сравниваются их размеры.Ответ примерно 3,7. Это означает, что диаметр Земли почти в 4 раза больше диаметра Луны. Если у вас есть глобус в школе или дома, измерьте его диаметр. Модель Луны, которая сочетается с земным шаром, должна быть размера земного шара.

Насколько большими должны быть детали модели?
Это будет означать, что для шара диаметром девять дюймов потребуется луна около 2 ¼ дюйма в диаметре, немного меньше теннисного мяча. Для земного шара диаметром восемь дюймов потребуется луна диаметром около двух дюймов.Для двенадцатидюймового шара потребуется луна размером около 3 дюймов, размером с бейсбольный мяч (твердый мяч). Если у вас есть пластилин, вы можете сделать шар подходящего размера для вашего глобуса. В противном случае, возможно, вы могли бы скомкать бумагу и обернуть ее малярной лентой, чтобы сделать модель луны подходящего размера для вашего земного шара.

Насколько далеко друг от друга находятся Земля и Луна?
Как далеко от земного шара нужно поставить модель Луны? Настоящая Луна находится примерно в 384000 км от Земли. Как это соотносится с размером Земли?

Вы можете определить окружность своего земного шара, обернув его один раз веревкой и измерив ее длину.Если вы проделали это с реальной землей, то получилось бы около 40 090 км. Как измерение вокруг Земли, ее окружность соотносится с расстоянием до Луны? С помощью длинного деления мы сможем это выяснить.

Насколько далеко должны быть друг от друга детали вашей модели?
Если вы разделите расстояние до Луны, 384 000 км, на измерение вокруг Земли, 40 090 км, вы получите примерно 9,5 раз. Расстояние от Земли до Луны примерно такое же, как в 9 с половиной раз вокруг Земли. Итак, если бы вы могли обернуть кусок веревки 9 и ½ раз вокруг земного шара, это было бы, насколько далеко ваша модель Луны должна быть от вашего земного шара.Попытайся. Это похоже на большое расстояние для вас? Вы удивлены?

Завершение Модель
Теперь соедините вашу модель Луны и Земли, поместив земной шар и луну нужного размера на 9 и 1/2 окружности Земли. Вы удивлены, как выглядит модель?

Посетите нашу веб-страницу на Луне, чтобы узнать больше о нашем ближайшем соседе в космосе.

Исследователь для измерения расстояния до Луны и Земли

Архив

17 января 2002 г.

Том Мерфи планирует провести большую часть следующих пяти лет, используя телескоп Apache Point в Нью-Мексико в качестве рулетки длиной 239 000 миль — плюс-минус миллиметр.

Он будет использовать телескоп, лазерный луч и отражатели, оставленные несколькими лунными миссиями, в методе, известном как лазерная локация, чтобы обеспечить наиболее точные измерения расстояния Земли от Луны.

Ученым давно известно, что центр Луны находится примерно в 238 700 милях от центра Земли. В начале 1970-х годов было известно, что расстояние составляет около 25 сантиметров или 10 дюймов. Технологический прогресс с середины 1980-х годов резко сократил этот запас до примерно 2 сантиметров или менее дюйма.

Теперь Мерфи, доктор физики и астрономии из Университета штата Вашингтон, надеется уменьшить эту неопределенность до миллиметра — примерно толщины канцелярской скрепки. Он возглавит команду, в которую войдут Кристофер Стаббс, профессор астрономии из Университета штата Вашингтон; Эрик Адельбергер, профессор физики из Вашингтонского университета; и Яна Страсбург, аспирантка-физик.

Выполняя такое точное измерение, команда проведет самые чувствительные тесты, которые когда-либо проводились на нескольких характеристиках силы тяжести. Один из них связан с принципом эквивалентности Эйнштейна, который, по сути, гласит, что тела разного состава ускоряются с одинаковой скоростью в гравитационном поле.Другой касается изменчивости силы гравитационного взаимодействия — тестирования, чтобы определить, есть ли признаки того, что сила гравитации ослабляется по мере расширения Вселенной.

«Мы недостаточно знаем о гравитации, поэтому мы должны исследовать гравитацию всеми доступными нам инструментами», — сказал Мерфи.

Он будет использовать 3,5-метровый телескоп в Апач-Пойнт, недалеко от Санспота, штат Нью-Мексико, который принадлежит и управляется Консорциумом астрофизических исследований, членом которого является UW.Он присоединит лазер, который генерирует среднюю мощность в 2 Вт, но он перескакивает до пиковой мощности в гигаватт (1 миллиард ватт), достаточной для генерации 1-дюймовой «пули» света, нацеленной через телескоп на луну. поверхность. Расстояние рассчитывается путем измерения времени прохождения светового импульса туда и обратно и умножения этого числа на скорость света.

Каждая лазерная пуля будет нацелена на один из пяти ретрорефлекторов, наборов от 100 до 300 специальных призм, которые отражают луч света обратно в исходную точку.Ретрорефлекторы, каждый размером с чемодан, были оставлены после трех миссий Аполлона (включая Аполлон-11, первого пилотируемого полета на Луну) и двух беспилотных советских миссий.

«Вы выбираете, на какой ретрорефлектор вы хотите нацелиться, а затем фокусируете луч как можно точнее. Но даже в этом случае атмосфера искажает луч так, что, когда он падает на Луну, его диаметр составляет 2 километра », — сказал Мерфи.

«Только один из 30 миллионов фотонов, которые вы запускаете на Луну, действительно найдет ретрорефлектор.Это похоже на выигрыш в лотерею — очень высокие шансы », — сказал он. «А затем для фотона, который вернется в телескоп, шансы снова составляют примерно один к 30 миллионам». Это потому, что, как только свет возвращается на Землю, он расширяется до примерно 15 километров или 9,3 мили в диаметре.

Количество обнаруженных фотонов во многом зависит от технологии и размера телескопа. Современные эксперименты по лазерной локации обнаруживают только один фотон из каждых 100 отправленных лазерных импульсов. Но это будет первый раз, когда передовая измерительная технология будет использована вместе с телескопом такого размера, как телескоп в Апач-Пойнт, поэтому Мерфи надеется обнаружить от пяти до 10 фотонов за каждый лазерный импульс.

«Мы собираемся снимать 20 импульсов в секунду, поэтому в любой момент времени у нас будет 50 импульсов в воздухе, приходящих и исходящих от поверхности Луны», — сказал он.

Для каждого 30-минутного сеанса Мерфи планирует использовать все пять ретрорефлекторов, которые устранят любые неоднозначные измерения, связанные с ориентацией Луны на Землю. Он рассчитывает завершить подготовку и начать измерения примерно через год и говорит, что работы, вероятно, продлятся пять лет. Проект, оплаченный Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства, фактически представляет собой технико-экономическое обоснование проведения экспериментов по лазерной локации из космоса.

Когда он закончит, Мерфи также надеется добавить к пониманию того, как гравитационное поле Солнца влияет на гравитационное поле Земли.

«По сути, это измерение веса от силы тяжести, и это единственный тип проекта, который в настоящее время может это сделать», — сказал он.

.