Сколько луна километров от земли: «Сколько километров от Земли до Луны?» — Яндекс.Кью

Как первую межпланетную станцию «Луна-1» превратили в искусственную комету

2 января 1959 года с космодрома «Байконур» был запущен первый в мире космический аппарат в сторону Луны. Это была советская автоматическая межпланетная станция «Луна-1». Ее масса — 1472 кг.

«Луна-1» на Луну не попала: пролетела мимо на расстоянии 6000 километров. Однако стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости — 11 км/с и преодолевшим притяжение Земли. Станция вышла на гелиоцентрическую орбиту и стала искусственным спутником Солнца.

Кстати, никаких технических неполадок в системе «Луны-1» не было обнаружено. Как считают ученые, «пролет» получился из-за того, что в циклограмму полета закралась ошибка: при команде на отсечку двигателя третьей ступени, которая выдавалась с Земли, не было учтено время прохождения сигнала от командного пункта до станции.

На траекторию полета к Луне станцию вывела ракета «Восток-Л». «Луна-1» (ее еще называли «Луна-1D» и «Мечта») летела по траектории сближения, без использования старта с орбиты. Через сутки после запуска, 3 января, на расстоянии 119 500 км от Земли «Луна-1» «превратилась» в искусственную комету, выпустив из специального контейнера натриевое облако. Рассеиваясь в вакууме, облако несколько минут светилось оранжевым светом. Эту искусственную комету, как слабую звездочку 6-й величины, невооруженным глазом видели жители многих стран…

Несмотря на то, что станция не достигла спутника Земли, ученые получили от «Луны-1» важнейшие научные данные. Поэтому специалисты охарактеризовали полет как рекордный и «частично успешный». Так, впервые был зарегистрирован внешний радиационный пояс Земли, при помощи ионных ловушек и счетчиков частиц были осуществлены первые прямые измерения параметров солнечного ветра, было установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля.

Эта миссия позволила понять и отработать технологию полета к естественному спутнику Земли для последующих космических аппаратов. Уже 14 сентября 1959 года станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Дождей.

Луна — все статьи и новости

Луна — единственный естественный спутник Земли, самый близкий к Солнцу естественный спутник, поскольку у Венеры и Меркурия таковых нет. Луна — самый изученный объект Солнечной системы и единственный космический объект, который был посещен людьми.

Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км. Средний радиус при полярном сжатии 0,00125 — 1737 км. Масса составляет 1,23% массы Земли. Орбита — эллиптическая с эксцентриситетом 0,0549. Постепенно удаляется от Земли со скоростью около 4 см/год. Луна синхронизирована с Землей и всегда повернута к ней одной стороной.

Внутренняя структура состоит из коры, мантии и ядра из железа и серы радиусом около 340 км. Толщина коры очень переменна — от 0 до 107 км, в среднем составляет 68 км. Поверхность Луны покрыта реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. 16% поверхности Луны покрыто морями — огромными кратерами, возникшими в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Магнитное поле отсутствует. Атмосфера крайне разрежена.

Главная версия происхождения Луны — версия Гигантского столкновения, согласно которой 4,36 млрд лет назад протоземля столкнулась с другой протопланетой, которую называют Тейя. Удар был касательным, в результате чего большая часть Тейи и часть земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Образовавшиеся обломки собрались в протолуну на орбите с радиусом 60 000 км.

Первый визит к Луне нанес в 1959 году советский зонд «Луна-3». Среди космических аппаратов, исследовавших Луну, следует также назвать советские луноходы — радиоуправляемые самоходные аппараты, посетившие Луну в ноябре 1970 и в январе 1973 года. Ярчайшим событием исследования Луны стала американская миссия «Аполлон», в ходе которой астронавты дважды выходили на поверхность Луны — в июле 1969 и в декабре 1972 года. Позже к исследованиям Луны присоединились Европа, Япония и Китай.

В неопределенном будущем предполагается колонизация Луны.

Фото: Gregory H. Revera/Wikimedia Commons

Во сколько раз Луна меньше Земли по размерам и массе?

Миссия «Луна»: когда и как начнется колонизация спутника Земли

Космические агентства обсуждают отправку людей на Луну и создание первых колоний. До реальной высадки может пройти еще 10 лет, но технологии по добыче воды, обработке реголита, созданию жилых модулей — уже не фантастика

По обновленным планам, в 2025 году NASA совместно с коммерческими компаниями и международными партнерами, включая ESA, JAXA и CSA, планирует высадить на Луну первую женщину и мужчину в рамках программы Artemis. Этот шаг для агентства, в отличие от разовых миссий «Аполлона» в XX веке, — начало устойчивого присутствия человека на Луне. Китай и Россия в рамках инициативы ILRS стремятся к тому же — как ожидается, первые космонавты на спутнике Земли появятся после 2030 года. Обе программы видят конечной целью создание лунной базы, которая может стать отправной точкой для дальних полетов в космос.

Новая гонка за Луну

В 2020 году NASA представила многоэтапный план Artemis, названный в честь Артемиды — богини охоты, плодородия и Луны. Программа стартует с участием роботов (первый запуск намечен на февраль 2022 года). Сначала две миссии доставят на Луну научные грузы, включая луноход Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER). В 2025 году начнется этап с участием людей. Четыре человека прилетят на корабле Orion к космической станции на орбите Луны Gateway (аналог МКС, главным подрядчиком по доставке грузов которой будет SpaceX Илона Маска).

После этого люди, наконец, высадятся на поверхность спутника и пробудут там неделю. Они разобьют базовый лагерь, а к 2028 году на Луне появится небольшая станция Lunar Surface Asset — первая база с постоянным экипажем.

Основной конкурент NASA в лунной гонке — Россия и Китай с совместной программой IRLS (Международная лунная исследовательская станция). Дорожную карту «Роскосмос» и Китайское национальное космическое управление представили летом 2021 года на форуме GLEX.

В рамках IRLS запланировано 14 миссий. В 2021 году начался этап разведки, к 2025 году ученые выберут место для лунной базы, строительство которой пройдет с 2026 по 2035 гг., с 2036 года начнется полноценная работа с участием людей. Поддерживать базу, как и у NASA, будет орбитальная станция в окололунном пространстве, через которую будет происходить сообщение между Землей и ее естественным спутником.

Строительство первых баз

Планы NASA по освоению планеты на данный момент связаны с районом в окрестностях кратера Шеклтона на Южном полюсе Луны диаметром 20,9 км и глубиной 4,2 км. Исследования начнет луноход VIPER. Он будет искать ресурсы, которые понадобятся для колонии, в первую очередь воду. Когда ученые получат данные от лунохода, они смогут скорректировать свои планы.

Перед созданием полноценной базы Lunar Surface Asset NASA планирует организовать малый лагерь Artemis Base Camp, который будет состоять только из трех частей.

Двухместного негерметичного вездехода (Lunar Terrain Vehicle). Астронавты смогут перемещаться в нем на небольшие расстояния (до 20 км) в новых скафандрах Exploration Extravehicular Mobility Unit.
Высокотехнологичного фургона, который называют «мобильной обитаемой платформой» (Habitable Mobility Platform). Он будет герметичным, с системами жизнеобеспечения. Люди смогут проводить в нем до 45 дней. Предназначен для дальних поездок за пределы лагеря.
Неподвижной платформы (Foundation Surface Habitat), которая сможет разместить до четырех астронавтов для жизни на Луне по несколько месяцев.

С каждой новой миссией базовый лагерь будет разрастаться. Конечный вид не определен — он зависит от технологий и результатов исследований. Инициатива Lunar Surface Asset предполагает раскопки и производство энергии, а значит размещение техники, солнечных батарей и реакторов.

Концепт базового лагеря на Южном полюсе Луны (Фото: NASA)

В лагере и его окрестностях будет много исследовательских роботов-помощников, похожих на миниатюрный хоппер Micro-Nova, который разрабатывает Университет Аризоны, и специальной техники по типу робота-экскаватора RASSOR, умеющего копать в условиях, близких к невесомости. Российско-китайская программа тоже делает ставку на рои мини-роботов (группы машин, объединенные одной задачей), прыгающих роботов, планетоходы.

Со временем в базовом лагере может появиться управляемый грузовик, который будет доставлять грузы по всей Луне. Европейское космическое агентство (ESA) разрабатывает многофункциональный грузовой модуль, который сможет спускать с орбиты до 1,5 тонны груза (этап исследования закончится в 2022 году). В планах — установка радиотелескопа на «заднем дворе», пишет NASA, имея в виду обратную сторону Луны. Им будут управлять удаленно.

Фото: ESA

Есть и другие идеи, как развивать инфраструктуру на Луне — они касаются вопросов логистики. Так, в октябре 2021 года группа ученых из Международного космического университета предложила использовать многоразовый корабль SpaceX Lunar Starship, разработанный компанией Илона Маска, и его систему приземления HLS в качестве фундамента лунной базы. Преимущество проекта в том, что он позволит астронавтам относительно быстро (за 180 дней) развернуть полноценный жилой модуль объемом 2500 м³ (в 2,5 раза больше МКС).

Британские архитекторы Foster + Partners обратились к 3D-печати, которую тестировали на МКС в 2014 году: космонавтам отправили по e-mail проект торцевого ключа, который они напечатали на принтере. На Луне материалом для печати может стать реголит, грунт с поверхности спутника. Технологии уже позволяют печатать объекты в невесомости, также есть лазеры, которые можно установить на луноходы и создавать из расплавленного реголита универсальные элементы для будущих конструкций.

Концепт лунного модуля (Фото: Foster + Partners)

Не исключено, что к 2050 году появятся не только базы на поверхности, но и подземные станции. В 2010 году на Лунной конференции в Пекине группа ученых представила план многомодульной станции с научным центром и теплицей для выращивания овощей и зерновых. Слой реголита над модулями будет защищать людей от солнечной радиации. План может быть проще в реализации, если строить станцию в уже существующих на Луне пещерах и лавовых трубах, которые возникли там в результате древней вулканической активности.

Одну такую пещеру в 2017 году обнаружил японский аппарат SELENE, она образовалась 3,5 млрд лет назад, имеет высоту 100 м и глубину 50 км. Европейское космическое агентство планирует в будущем исследовать другие перспективные пещеры с помощью шарообразного зонда и роя роботов.

Газета Wall Street Journal также предрекает строительство дорог («базовой технологии человечества»), но это скорее всего случится лишь через десятки лет.

Добыча ресурсов

Запуск 1 кг материалов на низкую околоземную орбиту стоит в среднем $10 тыс. NASA оценила затраты на программу Artemis до 2025 года в $93 млрд, один запуск ракеты Orion с Земли обойдется в $4,1 млрд. Поэтому для устойчивого развития на Луне базы должны быть близки к самоокупаемости.

Так, в рамках существующих программ обсуждают концепцию «in situ resource utilisation» (ISRU) — добычи ресурсов на месте. Первое, что понадобится на Луне и что, несомненно, там есть, — это вода, энергия и строительные материалы.

Вода

При колонизации Луны вода станет ключевым ресурсом: ее можно использовать для питья, орошения в теплицах, а также расщеплять на водород и кислород и применять в качестве топлива и для жизнеобеспечения.

Кратер Шеклтона на Южном полюсе Луны выбрали для размещения станции не случайно. Ученые считают, что в нем есть вода в виде льда. Гипотезу косвенно подтвердили данные индийского орбитального аппарата Chandrayaan-1, который обнаружил лед в 40 кратерах диаметром 2–15 км, и данные Chandrayaan-2. Последний нашел лед, смешанный с грунтом, в кратерах Пири на Северном полюсе и Кабео недалеко от Южного полюса.

Экипажу из четырех человек нужно незначительное количество воды — несколько десятков тонн в год, считает Джордж Сауэрс, ученый-аэронавт из Колорадской горной школы. На полюсах Луны, по последним данным, может храниться более 600 млн тонн воды.

Правда, эту воду сначала необходимо добыть. В кратерах температура опускается до –250 °C, поэтому потребуется много энергии, чтобы растопить лед. Упростить процесс могут гигантские зеркала, расположенные по периметру кратера — они направят солнечный свет на дно, после чего астронавтам нужно будет собрать либо водяной пар, либо мягкий грунт, смешанный со льдом. Конденсированная вода будет отправляться на перерабатывающий завод и расщепляться на водород и кислород. Также лед можно будет транспортировать в лагерь и плавить в резервуарах.

Энергия

В своей программе NASA отводит большую роль Солнцу. На Южном полюсе, возможно, есть пики вечного света, которые обеспечат непрерывную работу солнечных батарей. Однако такие точки, скорее всего, немногочисленны, поэтому ученые думают о том, как спроектировать системы Artemis с учетом чрезвычайно холодных лунных ночей (−170 °C). Они наступают раз в синодический месяц (время от одного новолуния до другого) и длятся, как и лунный день, 14 земных суток (но в определенных точках на полюсах могут длиться меньше — пять суток).

NASA совместно с министерством энергетики США рассматривает еще один постоянный источник энергии. Ученые разработали компактный наземный энергоблок на основе урана с мощностью 10 кВт — этого достаточно для питания нескольких домохозяйств на Земле, пишет агентство. Небольшая электростанция сможет питать элементы лагеря в течение 10 лет и обеспечит большую гибкость при планировании миссий.

Иллюстрация портативного атомного энергоблока (Фото: NASA)

Реголит

Если лед для производства топлива все же окажется недоступным, для получения воды и других ресурсов можно будет использовать поверхностный слой сыпучего лунного грунта — реголит. Он содержит кремнезем и оксиды металлов, на 43% состоит из кислорода; по данным NASA, на 5% — из воды, еще на 5% — из летучих веществ, в том числе метана, аммиака, водорода, углекислого и угарного газов. Реголит рассматривают как потенциальный строительный материал для 3D-принтеров, которые первые колонисты могут привезти с собой.

В перспективе реголит может стать источником других ресурсов, например, гелия-3 (3He), который попадает на спутник с солнечным ветром и копится миллиарды лет. Его можно использовать как топливо в термоядерных реакторах. На Земле он встречается редко и стоит $16,6 млн за кг. В лунном реголите, по грубым оценкам, его около 1,1 млн тонн — хватит, чтобы обеспечивать нашу планету электричеством 10 тыс. лет. Уже есть планы доставить на Землю 300 кг изотопа к 2028 году.

Тому, как выделить из реголита металлы, воду, кислород посвящено много исследований. Но помимо потенциальной пользы он несет и очевидный вред. Реголит, который по структуре схож с песком, при малой гравитации (1,62 м/с² на Луне против 9,8 м/с² на Земле) легко отрывается от поверхности от любых воздействий и несет опасность для оборудования и космонавтов. Учитывая, что люди планируют регулярно совершать посадки на Луну в одних и тех же местах, ученые ищут способ расчистить район лагеря. Одним из решений может стать глубокое спекание реголита с другими материалами и создание на его основе посадочных платформ. Ту же технологию можно будет в дальнейшем использовать при строительстве дорог.

Сельское хозяйство

В условиях ограниченных ресурсов эффективнее всего создавать закрытые экосистемы, в которых растения будут перерабатывать органические отходы и превращать углекислый газ в кислород. Такую систему под названием «Лунный дворец» уже испытывают китайские ученые. В 2018 году они завершили эксперимент, в ходе которого две группы студентов 370 дней выращивали зерновые культуры (включая пшеницу), овощи, клубнику и мучных червей как источник белка и питались по 4-дневной диете на 2900 калорий. Краткий итог: экосистема в состоянии поддерживать комфортную жизнь экипажа в замкнутой среде длительное время.

На МКС уже едят выращенный в космосе салат и другую зелень. У NASA есть программа Veggie и похожие направления, которые изучают, как отсутствие гравитации влияет на рост и генетику растений. Долгосрочная задача — понять, как выращивать сельскохозяйственные культуры в реголите. Если это удастся, на Луне могут появиться небольшие фруктовые деревья.

Что после колонизации?

Базовыми целями колонизации станут изучение лунной топографии, геоморфологии, химии, геологии и возможность наблюдения за космосом. Многие технологии, которые испытывают применительно к лунным программам, найдут применение и на нашей планете: в энергетике, строительстве, транспорте, добыче ресурсов.

После того, как на Луне появятся города со своей экосистемой, отдаленно напоминающие те, что были показаны в фильме «К звездам» (Ad Astra), человечество, скорее всего, будет готово к следующему шагу. Одна из идей программы Artemis заключается в том, чтобы превратить Луну в полигон для испытания технологий и смоделировать предстоящий полет на Марс. Затем лунные базы станут отправной точкой для миссий на Красную планету — ведь это обойдется в разы дешевле, чем запуск с Земли.

«Товарищи, вам доверили бесценный космический аппарат…»

Ровно 44 года назад стартовала космическая платформа «Луна-21», которая доставила на поверхность спутника Земли «Луноход-2». Аппарат массой 836 кг прошел по Луне более 40 км. О том, как происходила подготовка к полету и сама экспедиция, нашему изданию рассказал руководитель разработки телевизионных систем советских луноходов, сотрудник АО «Российские космические системы» (РКС) профессор Арнольд Сергеевич Селиванов.

— Помните ли Вы как и когда было принято решение о создании подвижной автоматической станции для исследования Луны?

Арнольд Селиванов, главный научный сотрудник — директор музея РКС

Такие большие проекты формируются на очень высоком уровне. Значительно более высоком, чем начальник отдела разработки космической аппаратуры, которым я тогда являлся. Это государственное решение, на реализацию которого требуются очень большие деньги и значительное время. Чтобы сделать луноход надо было отдельно разработать ходовую часть –шасси, систему дистанционного управления, конструкцию посадочной платформы, и решить еще много уникальных задач. Я не могу точно сказать, когда начали решаться эти задачи, но это произошло задолго до запуска первого лунохода, еще при жизни С.П. Королева (умер за пять лет до запуска «Лунохода-1»– прим. издания).

— Это был его проект?

Думаю, можно так сказать – он определил идеологию и начал подбор исполнителей для отдельных частей аппарата. Но реализовывали его уже другие. Дело Королева продолжил главный конструктор НПО им. С.А. Лавочкина Георгий Бабакин.

В нашей организации работы велись под общим руководством главного конструктора Михаила Рязанского и директора Леонида Гусева.

Мы делали «глаза» аппарата– телевизионные системы для управления движением и съемки панорам Луны, а также радиосистемы для передачи изображения, телеметрии и команд управления. Кроме того мы создали наземный комплекс космической связи и обеспечивали траекторные измерения во время полета и посадки станции «Луны-21». Эксперты-баллистики смогли очень точно «навести» станцию – расстояние между намеченной и фактической точками посадки составило всего 300 м –высокая точность для того времени. Это стало результатом работы созданных в нашем институте специализированных радиотехнических средств и методик измерения.

— Как проходила работа?

Это была авральная работа, но в космических проектах по-другому просто не бывает. Мы всегда делаем что-то новое, и запустить это новое надо в очень жесткие сроки, которые зачастую нам диктует небесная механика. Это очень хорошо дисциплинирует коллектив. К тому же мы были молоды, могли выносить высокие нагрузки и ощущали свою причастность к очень важному делу – освоению космоса.

— Вы сказали, что делали «глаза» лунохода. Что они могли видеть?

«Луноход-2»

На луноходах было сразу две телевизионных системы. Одна была предназначена для оперативного управления аппаратом. Ее камеры ориентировались по направлению движения.

Вторая обеспечивала панорамирование в двух плоскостях. В горизонтальной плоскости лунохода –для высокоточной топографической съемки на 360 градусов. В вертикальной плоскости было установлено также по одной камере с левого и правого борта – для решения навигационных задач.

К слову сказать, качество панорамных изображений вполне соответствует современному уровню.

— Телевизионная система играла ключевую роль в управлении движением аппарата. Насколько сложно было наладить качественное взаимодействие на уровне «человек-машина»?

Луноход – это робот, подобный современным радиоуправляемым игрушкам, которые можно купить в детском магазине. Принципиальное отличие состоит в том, что он находится на другом небесном теле, на расстоянии почти в 400 тыс. км от Земли. Радиосигнал проходит это расстояние за время немногим больше секунды. Вследствие этого общая задержка в контуре управления движением лунохода составляет существенно более трех секунд: около одной секунды тратиться на приход команды от Земли, еще около секунды – на подтверждение исполнения команды луноходом, и более секунды– на собственно исполнение команды луноходом, реакцию водителя и исполнительных механизмов.

Этот можно сравнить с торможением автомобиля на скользкой дороге. Вы нажали на тормоз, а вместо торможения машина еще какое-то время продолжает движение вперед.

На лунном расстоянии очень сложно создать высокоскоростной радиоканал, способный передавать подвижные изображения, подобно вещательному телевидению. Водитель лунохода вместо динамической телевизионной картинки наблюдал лишь слайды с изображением поверхности Луны, сменявшиеся с частотой в диапазоне от1 слайда в 3 секунды до 1 слайда в 20 секунд.

— Можете описать – как это происходит на практике?

Панорамная телевизионная камера

Допустим, вам требуется продвинуться на расстояние 10 метров вперед, вы отправляете команду и ждете ее исполнения, и лишь через несколько секунд видите изображение нового участка поверхности. Так очень легко попасть в аварийную ситуацию. Водителю надо было постоянно предугадывать развитие событий. Это нетривиальная задача требовала особых навыков у водителей. Они отрабатывались на Земле на специальных «лунодромах».

— На них воспроизводились лунные условия?

Основных лунодромов было два. На этапе разработки технических решений испытывался макет лунохода, который передвигался в ангаре. Его подвешивали на специальные резиновые канаты, чтобы имитировать лунную силу тяжести, которая в 6 раз меньше, чем на Земле. В таком «обезвешенном» состоянии, сцепление колес становилось меньше и тогда можно было понять, как он реально будет двигаться по Луне. Так имитировалось поведение шасси, сначала, без телевидения. Мы участвовали на этом этапе, как наблюдатели.

Потом, когда луноход уже был создан, то небольшой «лунодром» был построен в Симферополе, около наземного Центра Управления, буквально во дворе. Все, как сегодня в компьютерной игре – экраны, джойстики. Задержка в передаче сигнала была смоделирована. Там луноход управлялся не по радио, а по проводам. Он ехал, а за ним передвигался провод с пультом управления. На этом этапе уже использовались наши камеры.

— Вы присутствовали на этих тренировках?

И я, и сотрудники моего отдела участвовали в тренировках, управляли луноходом на Земле. Важно было самим сыграть роль водителей, чтобы понять, как работает телевизионная система управления в данных условиях.

— Чем оборудование, которое вы делали для «Лунохода-2» отличалось от «Лунохода-1»?

На первом аппарате две телевизионные камеры были установлены очень низко, поэтому они видели перед собой лишь небольшой участок поверхности. Поначалу все считали, что очень важно видеть то, что находится непосредственно перед луноходом, чтобы рассмотреть более мелкие предметы, не пропустить какие-то препятствия. Тем более, что изображение более далеких объектов давали четыре панорамных камеры, правда, они работали не все время. Надо было часто останавливаться, чтобы осмотреться кругом, что заметно снижало скорость движения первого лунохода.

Эти обстоятельства были учтены на втором луноходе, на котором была установлена дополнительная камера на высоте человеческого роста. Она оказалась наиболее эффективной в реальной работе. В результате, качество изображения получилось намного выше, скорость движения аппарата и управляемость существенно возросли, и он прошел значительно большее расстояние за меньшее время.

— Как выбирали водителя?

«Луноходом» управлял не один человек. Было два экипажа. Кроме управления движения, был еще один контур управления. Поскольку очень мощного передатчика на «Луноход-2» не поставишь, то пришлось делать направленную на Землю антенну с узким лучом. Антенна тоже была на приводе. В некоторых случаях, при передвижении по сильно неровной местности, существенно смещалось направление антенны и требовалось возвращать ее обратно, в нужный сектор. Была даже такая должность – оператор направленной антенны и был специальный свой второй джойстик для ее управления.

Таким образом, экипаж состоял из пятерых человек: водитель, командир, штурман, оператор остронаправленной антенны и бортинженер.

Все они специальным образом отбирались для этой цели, их психологически готовили к управлению.

— В чем заключалась психологическая часть подготовки?

Малокадровая телевизионная камера

Например, до них постоянно доводили одну и ту же мысль: «уважаемые товарищи, имейте в виду, что вам доверили бесценный космический аппарат, а потому очень осторожно к нему относитесь и при малейшем подозрении, что возникнет аварийная ситуация – выключайте его».

Между нами говоря, палку немного перегибали, и это приводило к стрессу. Водители были в напряженном состоянии и через определенное время их надо было менять.

Это было известно заранее. Поэтому в команде управления были свои специалисты по психологии и врачи. Водителям мерили давление, контролировали их состояние и т.д. К ним относились почти как к космонавтам.

— Подбирали людей с идеальным здоровьем?

Космонавтов подбирают больше по физическим данным. Здесь важнее была гибкость нервной системы. Нужно было уметь воспринять эту работу. Подобрали молодых офицеров. Таких людей, которые никогда не управляли никаким видом транспорта до этого. Это очень необычный способ управления, поэтому исходили из того, чтобы не всплыли ранее полученные навыки и привычные автоматизмы. В конце концов, были созданы очень хорошие экипажи, которые отлично справлялись со своей задачей.

— Вы помните свои чувства, когда ваша разработка начала работать на Луне? Как это было?

Потрясающее ощущение, но оно быстро проходит. Вообще восторг и энтузиазм были всеобщими. Когда луноход заработал на Луне, появилось огромное количество желающих посмотреть, как это все происходит. Представляете, как это интересно? Говорят, что министр Сергей Афанасьев попросил, чтобы ему дали возможность «порулить», и такая возможность ему была предоставлена. Желающих ощутить причастность к управлению луноходом начальников более низкого ранга было и вовсе огромное количество.

— Это не могло повредить миссии?

Участие посторонних людей в управлении было кратковременным и скорее символическим. Им позволяли направить одну-две команды под надзором экипажа не более того.

— Насколько испытания на лунодромах оказались адекватны тем условиям, с которыми вы столкнулись на Луне?

«Луноход-2» на лунной поверхности

После путешествия первого лунохода стало ясно, что на Земле лунные условия полностью сымитировать не удалось. Лунный грунт, реголит, имеет очень специфические светооптические характеристики. При определенных углах он хорошо отражает свет в сторону источника освещения. Если Солнце светит точно сзади и при небольшом угле, то в ближней зоне получается светлое пятно – большая освещенность и не видно теней. Можно ошибиться и это вводит водителя в напряженное состояние, он уменьшает скорость движения. Чтобы появились тени и рельеф был виден лучше, приходилось немного поворачивать. Соответствующие рекомендации выдавались тем, кто прокладывал маршрут перед каждым сеансом движения, длившемся несколько часов. Весь накопленный опыт был использован для модернизации «Лунохода-3». К сожалению, он остался в истории, как музейный экспонат.

— Почему нет видеофильма с Луны?

Мы думали об этом. С технической точки зрения тогда это было затруднительно, хотя и возможно, а сегодня в целом проблем нет. Например, путешествие «Лунохода-2» отражено в более восьмидесяти тысяч кадров и86 панорамах. Из них можно сделать красивый документальный фильм о путешествии по поверхности Луны. Но в то время подобная задача не считалась первостепенной… Сейчас эти кадры находятся в Архиве космической информации ждут своего режиссера – было бы желание и средства.

— Вы помните, как закончил свое путешествие «Луноход-2»?

В конце своего пути «Луноход-2» попал в сложную «дорожную ситуацию». Он должен был преодолеть старый, сильно разрушенный кратер, что было обычным делом и неоднократно происходило ранее во время его движения. Но проявилась одна особенность: на дне этого кратера за многие годы скопилось необычно большое количество реголита – часто называемого «лунной пылью». Колеса стали погружаться в реголит и «Луноход-2» забуксовал. Ситуация хорошо известная обычным водителям, когда автомобиль застревает в песчаном грунте. Решили выбираться задним ходом.

В конце концов «Луноход-2» выбрался из кратера, но оказалось, что во время энергичных маневров, крышка, покрытая солнечными батареями, и радиатор охлаждения частично оказались засыпаны «лунной пылью». Это привело к недопустимому росту температуры внутри лунохода и уменьшению тока зарядки аккумуляторов. Следующую лунную ночь он не пережил – не проснулся… Это было печально, но не трагично, ведь «Луноход-2» многократно перевыполнил свое задание.

Как возможности телевизионной аппаратуры изменились с тех пор? Тот опыт будет учтен в новой российской лунной программе?

Несомненно. Прежде всего, на новых аппаратах телевизионные системы будут существенно миниатюрнее. Изображение поверхности Луны станет цветным, объемным и будет соответствовать перспективным телевизионным стандартам.

Источник: Lenta.ru

Луна для детей — интересные факты о Луне для детей

Луна — самое близкое к Земле небесное тело, ее хорошо видно, она сияет на ночном небе и постоянно меняет форму. Неудивительно, что у детей Луна всегда вызывает интерес.

Как же рассказать о ней ребенку так, чтобы это было просто и правильно?

Спутник Земли

На вопрос, что такое Луна, люди, как правило, отвечают: «Спутник Земли». Это совершенно верный ответ. Так же как и в обычной жизни, где спутник — это кто-то сопровождающий тебя в пути, Луна следует за Землей в космическом пространстве.

Нужно понимать, что Луна — единственный естественный спутник Земли, т. е. она образовалась без вмешательства человека. У Земли есть много спутников (их запускают для различных научных исследований, для установления связи и телевидения), но это искусственные спутники, они созданы людьми.

Откуда взялась Луна?

Ответить на этот вопрос точно нельзя. Ученые высказывают несколько предположений:

она откололась от Земли, когда на Землю налетела крупное космическое тело;
она была астероидом, но, пролетая мимо Земли, попала в зону ее притяжения и стала спутником;
Луна образовалась из космической пыли или было несколько «лун», которые сцепились в одну;
некоторые полагают, что Земля «перетянула» Луну у другой планеты.

Так или иначе, Луна с нами очень давно: она образовалась немногим позже, чем планета Земля, — более 4,5 миллиарда лет назад.

Почему Луна не отдаляется от Земли?

Все тела притягиваются друг к другу; сила притяжения зависит от веса (массы) предметов и их расстояния друг относительно друга. Чем больше масса, тем сильнее притяжение, оно ослабевает по мере удаления одного тела от другого.

Луна обладает такой массой и находится на таком расстоянии от Земли, что не может ни улететь от нее, ни соединиться с ней: силы притяжения как раз хватает, чтобы удерживать ее на орбите Земли и не отпускать.

Как далеко от нас Луна?

Луна — самое близкое к Земле небесное тело. Среднее расстояние от Земли до Луны составляет 380 тыс. километров.

Конечно, это очень далеко. Но по космическим меркам — совсем рядом.

Настолько, что спутник может долететь до Луны менее чем за 4 часа. Космический корабль летит значительно дольше — от 3 до 5 дней, но и это мало в сравнении с длительностью полетов на другие космические объекты.

Интересно, что Луна постепенно удаляется от Земли. Очень медленно, на 3,8 сантиметра год, и заметить это при таких расстояниях невозможно.

Размер, вес и форма Луны

Луна легче Земли в 81 раз. А по размеру меньше в 4 раза. То есть это сравнительно крупное небесное тело. Поэтому исследователи иногда называют Землю и Луну не планетой со спутником, а двойной планетой.

Нам с Земли кажется, что Луна абсолютно круглая. И действительно, ее форма близка к шару (радиусом 1737 км). Но это не совсем правильный шар, он слегка приплюснут.

Климат на Луне

Луна практически не имеет атмосферы — она есть, но очень разреженная; защитить от солнечных лучей и радиации или удержать тепло она не в состоянии. Поэтому здесь наблюдаются существенные перепады температуры. Когда на Луну попадает тепло от Солнца, температура поверхности может достичь +127 градусов по Цельсию. Когда Солнце заходит — охладиться до –173 градусов.

На Луне не бывает «зимы» и «лета» — для этого ось этого небесного тела наклонена по отношению к Солнцу недостаточно, менее чем на 2 градуса (земная ось наклонена на 23,44).

Поверхность Луны

Даже без телескопа видно, что поверхность Луны неоднородная: на ней есть темные и светлые участки. Их наблюдали еще древние астрономы и по аналогии с Землей дали им названия: темные участки стали «морями», а светлые, более приподнятые — «материками».

Но лунные «моря» совсем не похожи на земные. Воды в них нет. «Моря» — это углубления, заполненные застывшей вулканической лавой. Они занимают около 16 процентов всей поверхности Луны. Самое большое «лунное море» носит название Океан Бурь.

Вся поверхность Луны (и моря и материки) как будто изрыта — покрыта большими и маленькими углублениями, которые называют кратерами. По форме они немного похожи на тарелку: дно плоское, а края приподняты. Их огромное количество — более 100 тыс. И постоянно образуются новые кратеры.

Ученые связывают их возникновение с ударами о лунную поверхность различных небесных тел: комет, астероидов, обломков метеоритов.

Курсы по географии для детей 6-13 лет

На онлайн-курсе «Удивительная планета» знакомим детей с важнейшими местами России и стран мира в увлекательном формате через игры, истории и загадки

узнать подробнее

Внутреннее строение Луны

Луна, как и многие небесные тела, имеет строение, похожее на орех: в середине — ядро, вокруг него мантия и снаружи кора.

Основной элемент ядра — железо. Внутри оно твердое (около 240 км), снаружи — жидкое (300 км).

Над ядром, под корой — мантия толщиной около 1000 км. Она тоже в основном состоит из металлов: магния, железа, окислов кремния.

Кора — верхний, самый тонкий слой, всего около 50 км. Она покрыта лунным грунтом: серым пористым материалом, имеющим название «реголит».

Фазы Луны

Самое интересное свойство Луны — это ее способность менять форму: мы видим ее на небе то в виде шара, то как полумесяц, а то и как совсем узкий серп. Иногда вообще не видим.

Дело в том, что Луна сияет на ночном небе не потому, что способна светиться, как Солнце, а потому, что от ее поверхности отражается солнечный свет.

Так как во время своего движения в пространстве Луна меняет свое положение по отношению к Солнцу и Земле, она и освещается по-разному. Форма видимой с Земли части Луны называется Фазой Луны.

Во время новолуния Луну не видно: она находится между Землей и Солнцем и отраженного света с Земли не видно.

Во время полнолуния Земля располагается между Луной и Солнцем. Солнечный свет отражается от поверхности Луны полностью, и мы можем наблюдать правильный круг.

Таким образом, Луна проходит несколько фаз:

новолуние — растущая луна — первая четверть (когда видна ровно половина круга, его правая часть) — полнолуние — убывающая Луна — последняя четверть (снова освещена половина Луны, но уже другая), старая Луна. За ней — снова новолуние.

Для определения фазы Луны есть интересный способ: когда на небе виден только серп, нужно посмотреть, в какую сторону он направлен: если слева можно поставить палочку так, чтобы получилась буква «Р», то Луна растет, а если она похожа на букву «С», — убывает.

Что такое «Месяц»?

Никакого небесного тела под названием «месяц» не существует. Месяц — это одна из фаз Луны — такое ее состояние, когда мы видим освещенной только небольшую часть в виде серпа.

Название это пошло из древности: наши предки называли Луной светлую, а Месяцем — темную часть Луны.

Но и сейчас принято называть «Луной» именно «круглую» Луну, а светящийся серп — «рогатым Месяцем».

Лунные затмения

Явление, когда Земля закрывает собой солнечные лучи, падающие на Луну, называется лунным затмением.

Оно может быть частичным и полным.

При частичном затмении солнечный свет перекрыт не полностью.

Но даже во время полного затмения Луну можно наблюдать — она меняет свой цвет на темно-красный. Это связано с углом попадания солнечных лучей на Луну: они скользят по поверхности Земли и частично рассеиваются в ее атмосфере. Такое же явление мы наблюдает при закате Солнца.

«Обратная сторона Луны»

Луна движется вокруг Солнца вместе с Землей. Но при этом она совершает обороты и вокруг своей оси. Почему же тогда мы не видим ее с разных сторон, почему существует некая загадочная «обратная сторона», которую мы никогда не видим?

Оказывается, время обращения Луны вокруг своей оси равно времени ее обращения вокруг Земли. — 27,3 суток. Поэтому Луна всегда повернута к Земле одной своей стороной.

Но в ее «обратной» стороне давно уже нет никаких загадок. Ее сфотографировали исследовательские аппараты еще в 1959 году. Была подготовлена карта поверхности, атлас Луны и даже глобус Луны.

Обратная сторона несколько отличается по рельефу от той, которую мы видим: на ней меньше «морей» и больше гор.

Изучение Луны

Луна, как самый близкий к Земле космический объект, конечно, первой попала в объектив исследователей космоса.

Сначала люди просто наблюдали за ее внешним видом, движением, фазами.

С изобретением телескопа (в 1609 году) стало возможным более подробное изучение лунной поверхности, исследование гор и кратеров на ней. Их фиксировали, им давали имена.

С середины 19 века Луну уже активно фотографировали и пристально изучали фотографии — но и тогда это было всего лишь внешнее исследование.

Только после того, как на Луну был запущен космический аппарат (это случилось в 1959 году), стало возможным приобретение действительно важных данных о ней.

Были получены образцы лунного грунта, исследована атмосфера Луны, найдена даже вода — правда, только в состоянии льда.

На сегодняшний день Луна — единственное небесное тело кроме Земли, на котором побывал человек. Первым стал американский астронавт Нил Армстронг, он высадился на Луну 20 июля 1969 года. Всего на поверхность Луны ступала нога 12 землян.

Есть ли жизнь на Луне?

Теперь, когда Луна может считаться уже достаточно хорошо изученным объектом, ученые уверены: жизни — в той форме, в которой она есть на Земле, — на Луне быть не может. Слишком разреженная там атмосфера, слишком велики перепады температур — в таких условиях живые организмы не могут существовать.

Как Луна влияет на Землю?

На протяжении тысячелетий Луна представлялась таинственным, грозным и непонятным объектом, с ее влиянием связывали самые разные явления на Земле.

В настоящий момент большинство из этих теорий развенчаны. Но некоторые получили подтверждение.

В частности, приливы и отливы на водных объектах Земли объясняются именно воздействием гравитационных сил Луны. Причем подъем и опускание воды сильнее в той части, к которой Луна в настоящий момент находится ближе.

С влиянием Луны связывают и замедление вращения Земли: каждые сто лет увеличивается продолжительность дня на нашей планете (не намного, на 2,3 миллисекунды, но все же).

Интересные факты о Луне

Мы видим Луну белой, но на самом деле ее поверхность темно-серая, почти черная. Светлой она кажется из-за отраженного света Солнца
Человек — не первое живое существо, приблизившееся к Луне: степные черепашки, мухи, жуки и различные растения присутствовали на борту советского космического корабля «Зонд-5», облетевшего Луну 15 сентября 1968 года.
На картах Луны можно увидеть лица людей — это схематично нарисованы портреты тех, чьим именем названы моря, горы и другие объекты на поверхности.
Сила притяжения на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле: на лунной поверхности было бы очень весело прыгать, а поднимать тяжести значительно легче.
Из-за отсутствия атмосферы на Луне не бывает сумерек и рассветов: день и ночь сменяются мгновенно.
На Луне бывают «лунотрясения». Но не такие сильные, как на Земле.

Вам может быть интересно:

Ребенок всерьез заинтересовался космической тематикой? Больше увлекательных фактов для детей о космосе и планетах солнечной системы вы найдете в других наших статьях.

Курсы по физике для детей 7-14 лет

Обучаем физике и естественным наукам в увлекательном игровом формате.
Короткие курсы адаптированы для восприятия и удовольствия детей

узнать подробнее

Как далеко световой год? | Основы астрономии

Большая желтая раковина изображает световой год; меньшая желтая оболочка изображает световой месяц. Подробнее об этом изображении читайте на Викискладе.

Объекты в нашей вселенной очень далеко. Они так далеко, что километры или мили не являются полезной мерой их расстояния. Итак, мы говорим о космических объектах с точки зрения световых лет , расстояния, которое свет проходит за год. Свет — самое быстродвижущееся вещество в нашей Вселенной.Он движется со скоростью 186 000 миль в секунду (300 000 км/сек). Таким образом, световой год равен 5,88 триллиона миль (9,46 триллиона километров).

Но звезды и туманности, не говоря уже о далеких галактиках, находятся гораздо дальше, чем в одном световом году. И если мы попытаемся выразить расстояние до звезды в милях или километрах, то вскоре получим невероятно огромные числа. Тем не менее, мили и километры — это то, что большинство из нас использует для понимания расстояния от одного места на Земле до другого. В конце 20 века астроном Роберт Бернхэм-младший.— автор «Справочника небесных тел» Бёрнема — придумал оригинальный способ изобразить расстояние в световых годах в милях и километрах.

Продолжайте читать, чтобы понять необъятность Вселенной, используя единицы измерения расстояния, которые мы знаем и используем каждый день.

Бернхэм начал с того, что связал световой год с астрономической единицей — расстоянием от Земли до Солнца.

Одна астрономическая единица, или а.е., равна приблизительно 93 миллионам миль (150 миллионов километров).

Другой взгляд на это: астрономическая единица находится на расстоянии чуть больше 8 световых минут.

Лучу света требуется 8 минут, чтобы преодолеть 93 миллиона миль (150 миллионов километров) от Солнца до Земли. Изображение из Brews Ohare/Wikimedia Commons.

Световой год, изображенный как миля

Роберт Бёрнем заметил, что совершенно случайно количество астрономических единиц в одном световом году и количество дюймов в одной миле практически совпадают.

Для общей справки: в одном световом году 63 000 астрономических единиц, а в одной миле (1.6 км).

Это чудесное совпадение позволяет нам спустить световой год на Землю. Если мы масштабируем астрономическую единицу — расстояние от Земли до Солнца — в один дюйм, то световой год в этой шкале представляет собой одну милю (1,6 км).

Ближайшая к Земле звезда, кроме Солнца, — это Альфа Центавра, удаленная от нас примерно на 4,4 световых года. Масштабирование расстояния Земля-Солнце на один дюйм показывает, что эта звезда находится на расстоянии 4,4 мили (7 км).

Видишь?

Красная звезда в центре этого изображения — это Проксима Центавра, ближайшая соседка нашего Солнца среди звезд.Лучу света от этой звезды требуется около 4 лет, чтобы добраться до Земли. Изображение предоставлено Институтом внеземной физики им. Макса Планка.

Знакомые космические объекты, концептуализация

Масштабирование астрономической единицы на один дюйм (2,5 см), вот расстояния до различных ярких звезд, звездных скоплений и галактик:

Альфа Центавра: 4,4 мили (6,4 км)

Сириус: 8,6 миль (14 км)

Вега: 25 миль (40 км)

рассеянное звездное скопление Плеяды: 444 мили (715 км)

Антарес: 555 миль (893 км)

Шаровое звездное скопление Геркулес (также известное как M13): 22 200 миль (35 700 км)

Центр нашей галактики Млечный Путь: 26 100 миль (42 000 км)

Большая галактика Андромеды (M31): 2 540 000 миль (4 100 000 км)

Галактика Сомбреро (M104): 28 000 000 миль (45 000 000 км)

Галактика Водоворот (M51): 31 000 000 миль (50 000 000 км)

И так далее, примерно на 13 миллиардов световых лет к самым дальним галактикам: 13 000 000 000 миль (21 000 000 000 км)

Хорошо, цифры все еще довольно большие! Но, надеюсь, они помогут вам увидеть, что наша Вселенная очень обширна.

В пределах 12,5 световых лет от нашего Солнца находятся 33 звезды. Нажмите на Атлас Вселенной, чтобы найти интерактивную страницу, которая позволит вам увеличивать масштаб все дальше и дальше. Изображение с сайта Atlasoftheuniverse.com.

Самый быстро движущийся объект во вселенной

Как упоминалось выше, свет движется с невероятной скоростью 186 000 миль в секунду (300 000 км/сек). Это очень быстро. Если бы вы могли путешествовать со скоростью света, вы смогли бы обогнуть экватор Земли около 7,5 раз всего за одну секунду!

Другими словами, световая секунда — это расстояние, которое свет проходит за одну секунду, или 7.в 5 раз больше расстояния вокруг экватора Земли. Световой год — это расстояние, которое свет проходит за один год.

Как далеко это? Умножьте количество секунд в году на количество миль или километров, которые свет проходит за одну секунду, и вот оно: один световой год. Это около 5,9 трлн миль (9,5 трлн км).

Эта шкала начинается недалеко от дома, но приводит нас к Галактике Андромеды, самому удаленному объекту, который большинство людей может увидеть невооруженным глазом.

Изображение предоставлено Бобом Кингом/Skyandtelescope.ком.

Итог: Вот способ понять масштаб световых лет в милях и километрах.

Прочитайте другую статью, отвечающую на тот же вопрос: что такое световой год?

Наслаждаетесь EarthSky? Подпишитесь на нашу бесплатную ежедневную рассылку сегодня!

Брюс МакКлюр

Просмотр статей

Об авторе:

Брюс МакКлюр был ведущим сценаристом популярных страниц «Сегодня вечером» EarthSky с 2004 по 2021 год, когда он решил уйти на заслуженную пенсию.Он поклонник солнечных часов, чья любовь к небесам привела его на озеро Титикака в Боливии и в плавание по Северной Атлантике, где он получил сертификат астронавигатора в Школе океанского парусного спорта и навигации. Он также писал и вел публичные астрономические программы и программы планетария в своем доме в северной части штата Нью-Йорк и вокруг него.

Изменяется ли расстояние от Земли до Солнца? (Дополнительно)

Увеличивается ли расстояние от Земли до Солнца, и если да, то на сколько километров в (земной) год?

Во-первых, я должен сказать, что орбита Земли вокруг Солнца эллиптическая, а не идеально круглая, поэтому расстояние Земля-Солнце изменяется, как мы говорим, только от Земли, движущейся по своей орбите вокруг Солнца.См. здесь для обсуждения этого.

Изменяется ли сама орбита? Ну, есть некоторые долгопериодические колебания, но они очень малы и не означают, что мы систематически движемся к Солнцу или от него.

Существует эффект, который заставляет нас очень медленно удаляться от Солнца. Это приливное взаимодействие между Солнцем и Землей. Это замедляет вращение Солнца и отталкивает Землю дальше от Солнца. Вы можете прочитать о приливах, поскольку они относятся к системе Земля-Луна здесь.Принцип для системы Солнце-Земля должен быть таким же. Но насколько велик этот эффект? Получается, что ежегодное увеличение расстояния между Землей и Солнцем от этого эффекта составляет всего около одного микрометра (миллионная доля метра, или десятитысячная доля сантиметра). Итак, это очень крошечный эффект.

Есть еще один эффект, тоже небольшой, но несколько больший, чем приливной эффект. Солнце питается от ядерного синтеза, что означает, что Солнце постоянно преобразует небольшую часть своей массы в энергию.Когда масса Солнца уменьшается, наша орбита становится пропорционально больше. Однако за все время жизни Солнца на главной последовательности (около 10 миллиардов лет) Солнце потеряет лишь около 0,1% своей массы, а это означает, что Земля должна сдвинуться всего на ~150 000 км (мало по сравнению с общей массой Земли). -Расстояние до Солнца ~150 000 000 км). Если мы предположим, что скорость ядерного синтеза на Солнце сегодня такая же, как средняя скорость за эти 10 миллиардов лет (смелое предположение, но оно должно дать нам приблизительное представление об ответе), то мы удаляемся от Солнца. по курсу ~1.5 см (менее дюйма) в год. Мне, наверное, даже не нужно упоминать, что это настолько мало, что нам не нужно беспокоиться о замерзании.

Сравнение размеров планет и расстояний

1. Рассмотрите порядок планет и относительные размеры в нашей Солнечной системе.
Показать иллюстрацию НАСА: все размеры планет. Попросите учащихся указать местонахождение Земли. Затем попросите их определить все планеты, внешние от солнца (слева направо): внутренние планеты Меркурий, Венера, Земля, Марс; внешние планеты Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.Напомните учащимся, что Плутон больше не считается планетой в нашей Солнечной системе; в 2006 г. она была понижена до статуса карликовой планеты. Укажите расположение пояса астероидов (между Марсом и Юпитером) и пояса Койпера (за Плутоном), если они были включены в эту иллюстрацию. Объясните учащимся, что на иллюстрации показаны планеты в относительном размере. Спросите: Как вы думаете, что означает относительный размер? Выясните у учащихся, что рисунки показывают, насколько велики планеты по сравнению друг с другом и с Солнцем. Спросите: Какая планета самая маленькая? (Меркурий) Какой из них самый большой? (Юпитер)

2. Предложите учащимся собрать данные и сравнить размеры планет.
Разделите учащихся на небольшие группы. Раздайте каждой группе по одному экземпляру рабочего листа «Сравнение размеров планет». Попросите группы использовать интерактивное сравнение размеров планет, чтобы найти и записать данные о диаметрах и соотношениях планет. Спросите:

Что вы заметили в размере планет? (Возможный ответ: Внутренние каменистые планеты меньше внешних газообразных планет.)
Как вы думаете, как соотносятся размеры планет? (Возможный ответ: существует большая разница в размерах планет. Некоторые из них довольно малы, а другие чрезвычайно велики.)
Легко ли смоделировать размеры планеты? Почему или почему нет? (Возможный ответ: Нет, из-за большой разницы в размерах.)
Как мы можем моделировать различия? Какие бытовые предметы могли представлять планеты и солнце? (Возможные ответы: горох/пляжный мяч; песчинки/апельсин)

Предложите учащимся обсудить ответы в своих малых группах. Затем соберитесь всем классом, чтобы обсудить идеи учащихся.

3. Построить фон об астрономической единице (а.е.).
Объясните учащимся, что астрономическая единица, или а.е., — это упрощенное число, используемое для описания расстояния планеты от Солнца. Это единица длины, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца, примерно 149 600 000 километров (92 957 000 миль). Только Земле может быть присвоена AU 1. Планеты, расположенные дальше, будут иметь AU больше 1; планеты, расположенные ближе, имели бы AU меньше 1.Спросите: Как вы думаете, почему ученые считают полезным использовать астрономические единицы? (Возможный ответ: Расстояния в Солнечной системе очень велики. Использование AU помогает держать числа управляемыми или меньшими, поэтому мы можем легко вычислять очень большие расстояния.) Какие проблемы возникают при использовании вместо них километров или миль? (Возможный ответ: Использование километров или миль усложнило бы расчеты и могло привести к ошибкам в измерениях, необходимых для точной отправки зонда или посадочного модуля на другую планету. ) Объясните учащимся, что астрономическая единица позволяет выражать и соотносить расстояния между объектами в Солнечной системе и выполнять астрономические расчеты. Например, утверждение, что планета Юпитер находится на расстоянии 5,2 а. е. (5,2 расстояния до Земли) от Солнца, а Плутон — почти в 40 а. е., позволяет вам легче сравнивать расстояния до всех трех тел.

4. Познакомить с работой по моделированию.
Сообщите учащимся, что они будут заменять планеты и планетарные объекты, чтобы создать модель относительных размеров планет и относительных расстояний.Покажите иллюстрацию НАСА: Насколько велико Солнце? дать учащимся представление об относительных размерах планет по сравнению с повседневными предметами, такими как баскетбольный мяч. Убедитесь, что учащиеся понимают, что расстояния между планетами очень велики по сравнению с размерами каждой планеты. Это чрезвычайно затрудняет создание точного масштаба нашей Солнечной системы, поэтому это задание будет сосредоточено на сравнении расстояний.

5. Пусть группы создадут модели относительных планетарных расстояний.
Разделите учащихся на группы по 9, 10 или 11 человек в зависимости от размера класса.(Если 9, то один учащийся представляет солнце, а остальные учащиеся представляют 8 планет; если 10, то солнце, планеты и пояс астероидов; если 11, то солнце, планеты, пояс астероидов и пояс Койпера). , такие как спортзал или пустая автостоянка. Вам понадобится достаточно места для каждой группы, чтобы рассредоточиться и создать свою модель, используя следующий масштаб, где каждый шаг равен примерно 1 метру (около 3,28 фута):

Солнце: стоит на краю площадки
Меркурий = 1 шаг от солнца
Венера = 2 шага от солнца
Земля = 2.5 шагов от солнца
Марс = 4 шага от солнца
Пояс астероидов = 8 шагов от солнца
Юпитер = 13 шагов от солнца
Сатурн = 24 шага от солнца
Уран = 49 шагов от солнца
Нептун = 76 шагов от солнца
Пояс Койпера = 100 шагов от солнца

Подчеркните, что в этом масштабе солнце будет меньше 1,3 сантиметра (0,5 дюйма) в диаметре. Попросите учащихся описать, что они заметили в планетарных расстояниях от модели.При необходимости позвольте одному учащемуся из каждой группы поставить объект на свое место и обойти модель своей группы, чтобы сделать наблюдения.

6. Предложите учащимся установить математическую связь.
Раздайте копии рабочего листа «Выход из Солнечной системы» каждой группе. Предложите учащимся пересчитать количество шагов по орбите каждой планеты в зависимости от размера доступной области. Используйте предоставленный ключ ответа, чтобы проверить работу групп. Затем попросите учащихся воссоздать модель.

отражает радиосигнал для расчета расстояния – Наука в школе

Автор(ы): Ричард Мидделкооп

Используя простой расчет, измерьте расстояние между Землей и Луной с помощью местной любительской радиостанции.

Вдохновленные более ранней статьей в журнале «Наука в школе », в которой для измерения расстояния до Луны использовалась фотография (Cenadelli et al. , 2016), мы поставили эксперимент с группами разведчиков по всему миру, чтобы сделать то же самое с радиосигналами. . С помощью квалифицированного радиопользователя группы отправили радиосигналы со своих передающих станций на Луну. Сигналы отражаются от поверхности Луны и возвращаются на Землю, где их улавливает приемник.Этот метод радиопередачи, известный как «отскок Луны» или связь «Земля-Луна-Земля», широко использовался для военной связи до появления спутников.

Поскольку радиоволны относятся к типу электромагнитного излучения, они распространяются со скоростью света. Из-за времени прохождения между Землей и Луной отраженный радиосигнал обычно задерживается на несколько секунд. Используя эту временную задержку, группы рассчитали расстояние, которое прошла радиоволна, и успешно измерили расстояние до Луны.

Никола Граф
Измерение расстояния от Земли до Луны
В этой статье мы описываем, как проводить мероприятия в вашей школе, начиная с обращения за помощью к радиолюбителю (лицу, имеющему лицензию соответствующих органов на передачу мощных радиосигналов). Затем мы объясним, как передавать и измерить радиосигнал, и проведем окончательный расчет. Эксперимент, который необходимо провести, когда Луна находится над горизонтом ^w1, подходит для учащихся в возрасте 11 лет и старше и займет около 1 года.5-2 часа, включая время на настройку.
Для учителя
Использование любительской радиостанции необходимо для отправки радиосигнала на Луну, поэтому вам необходимо обратиться за помощью в местный или национальный клуб радиолюбителей ^w2 (в большинстве стран есть клуб радиолюбителей). Люди, интересующиеся радиопередачей, могут сдать экзамен для получения лицензии, которая позволяет им передавать радиосигналы на любительских радиочастотах.
Для этого требуется:
Антенна, способная наводиться на Луну для преобразования сигнала в радиоволны и наоборот (рис. 1)
Радиопередатчик/приемник (рис. 2) для передачи радиоволн и приема отраженных от Луны волн
Двухканальный осциллограф (рис. 3) для отображения временной задержки между передачей и приемом радиоволн (рис. 4)
Ваш радиолюбитель сможет предоставить оборудование, при необходимости, с помощью местного радиолюбительского клуба.Если радиолюбитель посылает сигналы с любительской радиостанции, ответные сигналы могут передаваться в потоковом режиме через Интернет для просмотра в вашей школе (см. раздел «Более громкая альтернатива»).
Рисунок 1: Радиоантенна Yagi
Yiygi_2b / Flickr Рисунок 2: Радиопередатчик/приемник
Дэйв Клаузен / Wikimedia Commons Рисунок 3: Двухканальный осциллограф для измерения временных задержек
Elborgo / Wikimedia Commons Рис. 4. Осциллограф покажет образец радиосигнала, аналогичный показанному сигналу, при его передаче и приеме.
Никола Граф
Для радиолюбителя
Настройте передатчик/приемник и подключите его к антенне.
Антенна и радиопередатчик должны находиться в пределах прямой видимости Луны, а приемнику не должны мешать сигналы помех, например, крупные электроустановки поблизости. Вы можете узнать, где именно находится Луна на небе, как видно из вашего местоположения во время эксперимента, заглянув на сайт Sky Live ^w3.
Выберите подходящую частоту в любительском радиодиапазоне VHF или UHF.
Направьте антенну на Луну.
Подключите осциллограф к звуковому входу передатчика, чтобы он показывал передаваемый сигнал.
Подключите выход передатчика/приемника ко второму каналу осциллографа.
Передайте сигнал азбукой Морзе или в виде серии импульсов, которые легко отобразятся на осциллографе.
На приемнике прислушайтесь к отражению вашего сигнала и посмотрите его на осциллографе.
Установите передатчик/приемник в «режим взлома», чтобы быстро переключаться между передачей и приемом.
При необходимости отрегулируйте направление антенны.
Совместите два сигнала, видимых на осциллографе, и считайте временную задержку между ними с экрана.
Для студентов
Используя временную задержку, рассчитайте расстояние d до Луны, используя следующее уравнение
d = ( c x t ) / 2
где
d = расстояние от Земли до Луны в метрах
c = скорость света, 3 х 10 ⁸ метров в секунду
t = время задержки в секундах
Радиосигнал проходит одно и то же расстояние дважды (от Земли до Луны и обратно), поэтому необходимо разделить на 2
Например, с временем задержки 2. 56 секунд:
d = [(3 х 10 ⁸ ) х 2,56] / 2
d = 348 000 000 м
Варианты расширения
Radio-Amatorul Ar Putea Trimite şi Recepţiona Semnale Message, Astfel încât Evelifi Să Poată Obţină Mai Multe Măsurători Ale Timpului de întârziere, Pentru Calcula o Medie Valorilor şi Уверещение o Deviaţie Standard, Cu Scopul de Creşte Precizia Rezultatului.
Зарегистрируйтесь для поддержки передачи цифрового сигнала и получения, простое аудиоустройство, предваряющее смартфон-ul, pentru a le putea analiza ulterior.Aceasta ар allowe elevilor Să deruleze activitatea şi în absenţa радио-amatorului.
Вопросы
Почему расстояние до Луны немного различается в зависимости от точки наблюдения на Земле?
Из-за кривизны Земли простая формула вносит небольшую погрешность: расстояние до Луны немного отличается в зависимости от того, где на Земле находится точка наблюдения – близко к экватору или ближе к одному из полюсов (см. рис. 5) . Эта ошибка очень мала по сравнению с огромным расстоянием от Земли до Луны, поэтому в данном эксперименте она игнорируется
Рис. 5: В зависимости от точки наблюдения Земли расстояние d от Земли до Луны меняется (изображение не в масштабе).
Альберто ECJ / Wikimedia Commons / Public domain
Эксперимент по измерению расстояния до Луны и обратно проводился несколькими скаутскими группами во время их ежегодного мероприятия под названием Jamboree-On-The-Airi ^w4 (JOTA) в октябре. Группы были разбросаны по всему земному шару, поэтому углы обзора между их точками наблюдения и Луной были разными.
Почему результат может измениться, если вы повторите эксперимент через две недели?
Расстояние от Земли до Луны точно не установлено.Орбита Луны вокруг Земли не является идеальной окружностью, поэтому расстояние немного меняется (рис. 6). Эксперимент проводился в те же выходные, поэтому изменение расстояния практически не повлияло.
Рисунок 6: Расстояние до Луны и фазы Луны в 2014 году.
Darekk2 / Wikimedia Commons
Какие еще источники мелких ошибок есть в вашем эксперименте?
Задержки в потоковой передаче сигналов через Интернет приводят к небольшой ошибке в расчете расстояния.Эта дополнительная задержка обычно на порядок меньше, чем задержка, вызванная временем прохождения сигнала между Землей и Луной, и поэтому в этом эксперименте игнорируется.
Точность осциллографа, которая зависит от временной базы (количества секунд на деление экрана), также может вносить ошибки. Как правило, показание может быть точным до одной десятой настройки временной развертки. Чем меньше установленная временная развертка, тем выше частота развертки и тем точнее результат.
Слабый сигнал (тот, который едва заметен на фоне фонового шума) труднее прочитать на экране осциллографа. Определение временной задержки подвержено ошибкам, и легко могут возникнуть отклонения до нескольких сотен миллисекунд. Выполнение нескольких измерений и использование среднего значения может уменьшить допустимую погрешность.
Объекты, которые частично блокируют путь радиоволны, могут вызвать рассеяние сигнала. Это чаще происходит в городских районах, чем на открытых полях, и может привести к множественным эхо-сигналам, видимым на осциллографе, которые в некоторых случаях могут быть сильнее, чем прямо отраженный сигнал от Луны.В результате учащиеся могут ошибочно использовать неправильный эхосигнал для считывания временной задержки.
Более громкая альтернатива
Если сигнал недостаточно силен для выполнения действия с использованием метода, описанного для радиолюбителя, или вы хотите передавать радиосигналы через Интернет, вы можете использовать этот альтернативный метод.
Чтобы определить, будет ли сигнал достаточно сильным, радиолюбитель должен проверить чувствительность оборудования и выяснить, где именно находится Луна на небе до начала активности.Если они не слышат отраженный сигнал или если визуальный сигнал теряется среди фонового шума на осциллографе, они могут использовать в качестве приемника большой астрономический радиотелескоп в радиообсерватории Двингелоо в Нидерландах (рис. 7). Радиотелескоп был отремонтирован и управляется группой радиолюбителей. Он принимает радиосигнал и преобразует его в видимый сигнал, который транслируется онлайн и доступен для просмотра любому желающему ^w5 .
Рисунок 7: Любительский телескоп в радиообсерватории Двингелоо в Нидерландах
Uberprutser / Wikimedia Commons
Для радиолюбителя
В процессе подготовки используйте веб-сайт ^w6 радиоастрономической станции CA Muller (CAMRAS) для проверки запланированных мероприятий в радиообсерватории Двингелоо.Если телескоп недоступен, вы можете найти альтернативный приемник, указанный на веб-сайте WebSDR ^w7. Воспользоваться сайтом в любое время может любой желающий, не только радиолюбитель. Убедитесь, что Луна будет видна из обсерватории во время запланированного эксперимента ^w3.
Выполните шаги 1–4 исходной процедуры
На веб-странице CAMRAS, отображающей поток WebSDR ^w5, переместите желтый ползунок на ту же частоту, которая будет использоваться для передачи вашего сигнала на Луну (см. рис. 8).
Передайте сигнал азбукой Морзе или в виде последовательности импульсов, которые легко отобразятся на осциллографе, подключенном к компьютеру.
На компьютере прослушайте звуковой сигнал отраженной радиоволны и посмотрите его на осциллографе. Студенты также могли просматривать сигналы на отдельных компьютерах.
Совместите два сигнала, видимых на осциллографе, и считайте временную задержку между ними с экрана.
Рисунок 8: Установите правильную частоту в потоке CAMRAS WebSDR, чтобы сделать радиосигналы видимыми (источник данных: http://websdr.camras.nl:8901)
Скачать
Загрузить эту статью в формате PDF
References
Web References
w1 – Чтобы узнать положение и время восхода и захода Луны, посетите веб-сайт Heavens Above.
w2 – Найдите своего радиолюбителя на сайте Международного союза радиолюбителей.
w3 — Узнайте, где именно Луна находится на небе из вашего местоположения во время эксперимента с помощью веб-сайта Sky Live.
w4 — Джамбори в прямом эфире (JOTA) — это международное мероприятие Всемирной организации скаутского движения ^w8 (WOSM), поощряющее скаутов со всего мира общаться друг с другом с помощью любительского радио и Интернета.
w5 — Посетите поток CAMRAS WebSDR, чтобы услышать радиосигналы, принимаемые радиолюбительским телескопом Dwingeloo Radio Observatory в Нидерландах.
w6 — Узнайте, будет ли доступен телескоп радиообсерватории Двингелоо во время вашего эксперимента, посетив веб-сайт CAMRAS.
w7 — чтобы просмотреть список доступных радиоприемников и передавать сигналы через Интернет, посетите веб-сайт WebSDR.
w8 — Всемирная организация скаутского движения (ВОСД) — независимая, неполитическая, неправительственная организация, в состав которой входят 164 национальные скаутские организации (НСО) из 224 стран и территорий по всему миру. ВОСД, насчитывающее более 40 миллионов членов, является одним из крупнейших молодежных движений в мире.
Ресурсы
Физический эксперимент, показывающий беспроводной электромагнетизм, см.:
Упражнение, объясняющее, как проводить наземные измерения с использованием метода параллакса, см.:
Автор(ы)
Ричард Мидделкоп имеет степень бакалавра в области электротехники и степень магистра в области телекоммуникаций Эйндховенского технологического университета в Нидерландах.Он работает волонтером во Всемирной организации скаутского движения ^w8 (WOSM), чтобы возглавить команду, организующую ежегодную встречу ^w4 для 1 миллиона молодых людей по всему миру с помощью радио и Интернета
.
Обзор
Это задание может предоставить учащимся уникальную возможность заглянуть в мир экспертов, понаблюдать за ними во время работы и понять науку, лежащую в основе используемых инструментов. Это фантастический способ применить некоторые из изученных теорий о радиоволнах на практике, рассчитав расстояние до Луны из разных мест и исследуя модель орбиты Луны. Это также было бы прекрасной возможностью сотрудничать с другой школой на другом конце земного шара и делиться результатами и опытом.

Кэтрин Кутахар, учитель физики, Колледж Св. Мартина Sixth Form, Мальта
Лицензия
Что случилось бы с Землей, если бы Луна была вдвое меньше?
Мы считаем Луну само собой разумеющимся, но Земля была бы совсем другим местом, если бы наш ближайший сосед достиг только половины своей нынешней массы, когда сформировал около 4.5 миллиардов лет назад в титаническом столкновении. На самом деле, мы можем даже не быть здесь, чтобы оценить это вообще.
Начнем с затмений. В результате одного из этих странных космических совпадений наша Луна сегодня расположена на правильном расстоянии между Землей и Солнцем, чтобы ее диаметр полностью закрывал Солнце во время полного солнечного затмения, следующее из которых произойдет в пятницу, 1 августа. [ см. ScientificAmerican.com специальный отчет о затмении ].
Но что было бы, если бы Луна увеличилась только до половины своей нынешней массы? Если предположить, что наша половинная луна состоит из камня такой же плотности, как и реальная луна, она все равно будет на 80 процентов больше, чем полноразмерная версия (исходя из соотношения между объемом и радиусом сферы, которое вы узнали в классе). школа).
Большинство солнечных затмений являются «кольцевыми», что означает, что Луна лишь частично закрывает солнце и кажется обрамленным кольцом сияющего солнечного света. Кольцеобразные затмения случаются в среднем три-четыре раза в год; полные затмения происходят только один раз в год. При нынешнем расстоянии от Земли, если бы Луна составляла 80 процентов от своего нынешнего размера, не могло бы быть полных затмений — только кольцеобразных.
Менее массивная луна также вращалась бы ближе к Земле, чем настоящая. (Это означает, что полные затмения все еще могут происходить, хотя луна с половинной массой должна быть как минимум на 20 процентов ближе к Земле, чем настоящая Луна сейчас, или ближе — но для этого потребуется совпадение вдобавок к совпадению). настоящая Луна вращается на среднем расстоянии 238 600 миль (384 000 километров), но каждый год она смещается примерно на 1.на 6 дюймов (четыре сантиметра) дальше. Причина? Океанские приливы.
Гравитация Луны в сочетании с вальсом Земли и Луны вокруг их центра масс заставляет океаны принимать овальную форму с двумя одновременными приливами. Один прилив происходит на стороне Земли, обращенной к Луне, тогда как другой прилив находится прямо напротив, на другой стороне нашего мира. Поскольку Земля вращается так быстро по сравнению с орбитой Луны вокруг нас, наша планета тянет ближайший к Луне прилив немного впереди себя.
Гравитационное притяжение воды к отстающей луне придает ей энергию. Это заставляет его спираль немного расширяться наружу с каждым оборотом вокруг Земли. (Каждый лунный оборот занимает около 29,5 дней). Если бы масса Луны составляла половину ее массы, то океанские приливы были бы соответственно меньше и передавали бы ей меньше энергии. Учитывая меньшую массу Луны, это означает, что потребуется меньше энергии, чтобы оттолкнуть ее от Земли; однако оказывается, что прилив вдвое меньшего размера на самом деле будет содержать меньше воды, чем наш прилив, поэтому он будет иметь меньшую массу, чтобы влиять на орбиту полупинтовой луны. Таким образом, менее массивная луна, тем не менее, окажется ближе к Земле, чем настоящая.
Энергия, передаваемая Луне, исходит от вращения Земли, и чтобы компенсировать это, наша планета замедляется. Другими словами, дни становятся длиннее. Геологи считают, что изначально земные сутки длились от пяти до шести часов. Если бы Луна была менее массивной, создавая тем самым меньшее сопротивление Земле, наша планета не замедлилась бы так сильно. День будет длиться, наверное, 15 часов.
Более слабые приливы (полумесяца) также вызвали бы меньшую эрозию земных массивов за последние несколько миллиардов лет, и береговые линии континентов, вероятно, выглядели бы из-за этого совсем иначе.Меньшее количество почвы и минералов, вымываемых с суши в океан, могло также оказать сильное влияние на зарождение жизни. Некоторые органические (на основе углерода) соединения, которые, как считается, зародили жизнь, возможно, не попали в первичный бульон ранних океанов, которые также меньше смешивались благодаря уменьшению приливов.
Если предположить, что жизнь все же возникла, ей пришлось бы бороться с более частыми ледниковыми периодами, а также с более экстремальными потеплениями. Большие луны стабилизируют планеты. Марс, у которого есть только две крошечные луны, сильно качается вокруг своей оси, и в результате у него более сильные климатические колебания и сезонные изменения температуры, чем у Земли.Без полной массы Луны, которая удерживает нас, жизнь на Земле могла бы испытать более сильные сезонные колебания.
Перспективы жизни были бы туманными — в буквальном смысле. Меньшая луна означает меньше рассеянного солнечного света ночью — вот и весь лунный свет — что означало бы более темные ночи. Какие бы формы жизни ни развились на этой измененной Земле, у них должны были развиться более крупные или более чувствительные глаза, чтобы помочь им ориентироваться, добывать пищу и размножаться ночью в этом ослабленном сиянии.
Нил Ф.Коминс является автором нескольких книг, в том числе « Что, если бы Луны не существовало?»: Путешествия на Земли, которые могли бы быть; Небесные ошибки: неправильные представления о реальной природе Вселенной; и Опасности космических путешествий: Путеводитель для туристов. Он преподает астрономию в Университете штата Мэн в Ороно и, несмотря на свое очарование Луной, клянется, что не сумасшедший.

Как Аристарх вычислил размер Луны | by Wojciech Wieczorek
Насколько ты велика, моя драгоценная Луна?
В прошлый раз мы следовали шагам Эристарха по измерению окружности Земли.Сегодня мы продолжим наше исследование того, насколько велика Вселенная. Потому что, опять же, мы жаждем знаний.
Мы знаем размер Земли. Итак, давайте поднимемся туда и увидим одно из ближайших небесных тел. Оторвавшись от земли, подняв голову и просто глядя в небо, мы будем изо всех сил пытаться утолить жажду… не отставая от Аристарха. Человек, который нашел способ измерить размер Луны и первым заявил о гелиоцентрической системе над геоцентрической, где все орбиты идеально круглые.
Он считал, что сбор достаточного количества информации о качественном наблюдении делает его описательным и количественно. Это означает, что, зарисовывая событие лунного затмения, находясь на Земле, кто-то мог найти и его количественное описание.
Итак. Насколько ты велика, моя драгоценная Луна?
Ну, все знают, что Солнце гораздо дальше и намного больше, чем Луна, но это не значит, что мы знаем это с рождения. Тем не менее, наблюдение за солнечным затмением показывает, что во время его продолжительности Луна закрывает солнце, и не иначе.Из этого факта видно, что это действительно ближайшее небесное тело.
Наблюдение за этим явлением дополнительно показывает, что диски Солнца и Луны подходят как один к одному: они имеют почти одинаковые угловые размеры. Это, а также тот факт, что Солнце прячется за Луной, говорит само за себя — Солнце должно быть больше Луны.
Аристарх знал, что во время лунного затмения (когда Солнце, Земля и Луна располагаются по прямой в таком порядке) Луна «исчезает» где-то на 2 часа.Он рассудил, что тогда он движется сквозь земную тень. Так как одно из его предположений касалось источника света Луны: он предположил, что причиной видимости Луны является отражение солнечных лучей от ее собственной поверхности. Следовательно, если бы что-то заблокировало солнечный свет, падающий на Луну, оно сделало бы ее невидимой. А во время лунного затмения этим чем-то должна быть Земля, потому что вокруг просто больше ничего нет.
Давайте сосредоточимся на деталях его наблюдения за лунным затмением.Он начал с построения отношения угловых размеров диаметра тени Земли к диаметру Луны. Первое было измерено путем сравнения положения Луны непосредственно перед попаданием в тень с положением сразу после выхода из нее. Второе (он считал, что орбита Луны вокруг Земли идеально круглая) можно было измерить во время полнолуния в любое время. Но зачем ему это было нужно? Оба они находятся на одинаковом расстоянии от Земли, поэтому отношение их угловых размеров должно быть равно отношению их физических размеров.Это не могло быть иначе, чем это. Было около 2,5.
Диаметр Земли был известен только Аристарху: он был дан ранее Эратосфеном. На приведенном выше рисунке видно, что два недостающих сегмента плюс диаметр земной тени равнялись бы ему. Итак, пока они находятся на том же расстоянии от Земли, что и тень, и Луна, вычисление их длины по отношению к диаметру Луны даст всю длину, равную размеру диаметра Земли. Это будет 2,5 (из предыдущего соотношения) + 2? (с картинки).И это надо было рассчитать.
Но уравнение:
имеет два неизвестных. Поэтому нам нужен дополнительный, который будет иметь те же самые неизвестные. А, поскольку угловые размеры Луны и Солнца равны, вполне разумно попытаться найти это уравнение на противоположной стороне земной орбиты. Итак, давайте добавим Солнце к картинке.
Момент мысли и острый глаз, чтобы обнаружить прямую линию и треугольник (верхний или нижний — оба одинаковы), сумма углов которых равна 180° и которые имеют один общий угол.
Обратите внимание, что угловой размер солнца обозначен как α . Ранее мы сказали, что он идентичен угловому размеру Луны, поэтому мы могли бы записать это таким же образом. Таким образом:
Подставляя х во второе уравнение, то есть:
в первое, мы получаем:
Теперь, путем аппроксимации нескольких вещей, отношение сторон треугольника к его углам можно использовать для вычисления все они. И, поскольку мы находимся в космической области, мы могли бы это сделать. Диаметр тени Земли примерно равен длине дуги β на расстоянии до Луны.Наклонные высоты конуса тени от Земли примерно равны расстоянию до Луны, а от Солнца до Земли примерно равны расстоянию до Солнца.
Применение формулы тангенса дает:
Подставляя их в наше уравнение, получаем:
, где последнее пренебрежимо мало. Аристарх думал, что расстояние до Солнца в 20 раз больше, чем до Луны. Поэтому он не учел этот фактор. Тогда уравнение выглядит так:
И через некоторое время:
Вуаля.Наш главный вопрос заключался в том, сколько мы должны добавить к диаметру тени Земли, чтобы получить диаметр самой Земли. И ответ в том, что мы должны добавить диаметр Луны. Итак, каждый из этих секторов, которые мы пытаемся рассчитать, имеет длину радиуса Луны. Таким образом, мы получаем:
Я бы сказал, так как реальное значение в знаменателе должно быть 3,6699; это было довольно хорошее предположение от Аристарха.
Как далеко? Насколько велик ? Как много ?
Как далеко? Насколько велик ? Как много ?
Свет — наша мерка в космосе
Какое расстояние проходит свет за одну секунду? 300 000 километров, что равно семикратному обороту вокруг Земли.
Назовем это расстояние одна световая секунда . Мы можем используйте его как линейку для измерения расстояний в пространстве. За пределами Солнца и его планет нам нужна более длинная линейка, которая представляет собой расстояние, которое свет проходит за один год. Это называется световых лет — это 32 миллиона раз дольше световой секунды. Умножение световой секунды на количество секунд в году, мы можем ответить на вопрос:
Как далеко световой год? 10 триллионов километров (точнее, 9.5 х 10 ¹² км) .
Земля диаметром около 12 000 километров (НАСА).
Солнце и его планеты
Звезды
Как далеко находится ближайшая звезда (после Солнца)? Проксима Центавра находится на расстоянии 4,3 световых года от нас. Это тусклая красная звезда вращается вокруг яркой двойной звезды Альфа Центавра. Эти ближайшие звезды в 270 000 раз дальше от Солнечной системы, чем Солнце от Земли.
Какие звезды самые маленькие? нейтронных звезды обрушится примерно на 15 километров в диаметре. Мы наблюдаем их как пульсары.
Какие звезды самые большие? красных гиганта раздуваются до 500 раз больше диаметра Солнца. Бетельгез, Антарес и Альдебаран — хорошо известные красные гиганты.
Наша Галактика, Млечный Путь
Как далеко Солнце от центра нашей галактики, Млечного Пути? 30 000 световых лет.
Насколько велик Млечный Путь? 100 000 световых лет через. Это в 100 миллионов раз больше диаметра орбиты Плутона.
Сколько звезд в Млечном Пути? Около 100 миллиардов (= 10 ¹¹ ).
Звезды и пылевые облака к центру Млечного Пути. Форма звезд половина обнаружимой массы Млечного Пути. Другая половина в виде газ и пыль.
Вселенная
Как далеко находится ближайшая галактика? недавно открытая карликовая галактика в Стрельце, всего в 60 000 световых лет от нас, по спирали в Млечный Путь.Ближайшая крупная спиральная галактика, похожая на Млечный Путь, — это Галактика Андромеды, удаленная от нас примерно на 2,7 миллиона световых лет.
Сколько галактик в видимой части Вселенной? Насчитано более 2 миллионов, но может быть около 100 000 миллионов.
Насколько велика видимая Вселенная? Около 15 000 миллионов световых лет.
Далекие галактики, обнаруженные космическим телескопом Хаббла (STSCI/NASA).
Подробнее о космосе и Время, звезды и планеты
.