Спутник Луна

Луна – спутник Земли

Общие сведения о Луне

Луна – это единственный естественный спутник Земли.

Луна является наиболее близким к Солнцу спутником планеты, поскольку у Меркурия и Венеры нет спутников.

Луна состоит из коры, верхней мантии (астеносферы), средней мантии, нижней мантии и ядра.

Поверхность Луны покрыта реголитом – смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью.

Русское наименование Луна восходит к праславянскому «светлая». Греки называли спутник Земли Селеной, древние египтяне – Ях (Иях), вавилоняне – Син.

В 1984 году на Гавайской конференции по планетологии была коллективно выдвинута теория возникновения Луны, получившая название теории Гигантского столкновения. Она утверждает, что спутник возник 4,6 миллиарда лет назад после столкновения Земли с небесным телом Тейа.

Орбита Луны

Перигей (ближайшая к Земле точка орбиты): 363 104 километра (изменяется в пределах 356 400 – 370 400 километров).

Апогей (самая далекая от Земли точка орбиты): 405 696 километров (изменяется в пределах 404 000 – 406 700 километров).

Средняя скорость движения Луны по орбите составляет около 1,023 километра в секунду.

Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,32166 суток, постепенно удаляясь от нее вследствие приливного ускорения на 38 миллиметров в год, то есть ее орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.

3D-модель Луны

Физические характеристики Луны

Луна – пятый по размеру спутник Солнечной системы.

Температура поверхности Луны колеблется от −173 °C ночью до +127 °C в подсолнечной точке. Температура пород на глубине 1 метр постоянна и равна −35 °C.

Средний радиус Луны составляет 1737,1 километра, то есть примерно 0,273 радиуса Земли.

Площадь поверхности Луны составляет 3,793 х 10 7 квадратных километров.

Средняя плотность Луны составляет 3,3464 грамм на кубический сантиметр.

Ускорение свободного падения на Луне равно 1,62 метра на секунду в квадрате (0,165 g).

Масса Луны равна 7,3477 х 10 22 килограмм.

Сравнительные размеры Земли и Луны

Атмосфера Луны

Атмосфера Луны крайне разрежена, в ней присутствуют следы водорода, гелия, неона и аргона.

Когда поверхность не освещена Солнцем, содержание газов над ней не превышает 2 x 10 5 частиц на кубический сантиметр, а после восхода увеличивается на два порядка за счет дегазации грунта.

Исследование Луны

Уже во II веке до н. э. Гиппарх исследовал движение Луны по звездному небу, определив наклон лунной орбиты относительно эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения.

Одну из первых лунных карт составил Джованни Риччиоли в 1651 году, он же дал названия крупным темным областям, именовав их «морями».

Новым этапом исследования Луны стало применение фотографии в астрономических наблюдениях, начиная с середины XIX века.

Впервые Луны достиг советский космический корабль «Луна-2» 13 сентября 1959 года.

Впервые удалось заглянуть на обратную сторону Луны в 1959 году, когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть ее поверхности.

Американская программа пилотируемого полета на Луну называлась «Apollo». Первая посадка произошла 20 июля 1969 года; последняя – в декабре 1972 года. Первым человеком, ступившим 21 июля 1969 года на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг, вторым – Эдвин Олдрин. Третий член экипажа Майкл Коллинз оставался в орбитальном модуле.

После того как в августе 1976 года советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, следующий аппарат – японский спутник «Hiten» – полетел к Луне лишь в 1990 году.

В рамках исследования Луны в настоящее время работают несколько луноходов и орбитальных зондов разных государств.

Интересные факты о Луне

Луна является единственным внеземным астрономическим объектом, на котором побывал человек.

Юридический статус Луны описывает Соглашение о Луне от 1979 года, которое провозглашает принцип исключительно мирного использования Луны и других небесных тел, принцип равных прав всех государств на исследования небесных тел, принцип недопустимости претензии со стороны любого государства на распространение своего суверенитета на какое-либо небесное тело.

Земной диск висит в небе Луны почти неподвижно.

Гравитационное влияние Луны вызывает на Земле морские приливы и отливы. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.

Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной, то есть обращение Луны вокруг Земли и вращение вокруг собственной оси синхронизировано.

Явление либрации, открытое Галилео Галилеем в 1635 году, позволяет наблюдать около 59 % лунной поверхности.

В отличие от Земли Луна не имеет глобального магнитного поля, однако намагниченные породы на ее поверхности создают небольшие локализованные защитные экраны.

Суперлуние – астрономическое явление, при котором момент прохождения Луной перигея совпадает с ее полной фазой.

Луна – естественный спутник Земли

Луна — единственный естественный спутник планеты Земля. Это второй самый яркий объект в небосводе после Солнца. Так как Луна вращается по орбите кругом Земли с временем в один месяц, угол меж Землей, Луной и Солнцем меняется; мы видим этот эффект как цикл лунных фаз.

Хотя Луна и вертится вокруг собственной оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Дело в том, что она производит один кругооборот вокруг собственной оси за то же время (27,3 дней), что и один оборот вокруг Земли. А так как направленность обоих вращений совпадает, его противоположную сторону с Земли узреть нереально.

При этом вращение Луны вокруг Земли по эллиптической орбите проистекает неравномерно, с Земли имеется возможность видеть 59% лунной поверхности.

Первым космическим аппаратом, достигшим поверхности Луны, является «Луна-2». Он был запущен в СССР 12 сентября 1959 года.
Впервые нога человека ступила на Луну 20 июля 1969 года. Это были американские астронавты «Аполлона-11».

Еще до того, как стали проводиться космические исследования, астрономы уже заявляли о необычности Луны.

Ее плотность меньше плотности любой планеты земной группы (Земли, Марса, Венеры, Меркурия) — всего лишь в 3,3 раза больше плотности воды. Даже этот факт является свидетельством необычных условий образования спутника.

По пробам грунта с ее поверхности был установлен химический состав, а также возраст Луны (самые старые образцы – 4,1 млрд. лет), и это обстоятельство еще больше запутало представление землян о происхождении данного небесного тела.

В настоящее время большинство ученых считают, что Луна сформировалась в результате столкновения крупного небесного тела с Землей.

Луна по сравнению со спутниками других планет

Несмотря на не столь выдающиеся в сравнении с другими спутниками Солнечной системы размеры, Луна является самым крупным по отношению к своей планете – Земле – спутником.

Луна является достаточно большим спутником. По размерам ее превосходят лишь такие спутники других планет, как Ио, Каллисто, Ганимед, Титан. Таким образом, размер Луны позволяет занимать этому небесному телу среди 91 спутника всей Солнечной системы пятое место.

Орбита Луны

Перигей (ближайшая к Земле точка орбиты): 363 104 километра (изменяется в пределах 356 400 – 370 400 километров).
Апогей (самая далекая от Земли точка орбиты): 405 696 километров (изменяется в пределах 404 000 – 406 700 километров).
Средняя скорость движения Луны по орбите составляет около 1,023 километра в секунду.
Лунавращается вокруг Земли по эллиптической орбите с периодом 27,3 суток, постепенно удаляясь от нее вследствие приливного ускорения на 38 миллиметров в год, то есть ее орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль.

Физические характеристики Луны

Температура поверхности Луны колеблется от −173 °C ночью до +127 °C в подсолнечной точке. Температура пород на глубине 1 метр постоянна и равна −35 °C.
Средний радиус Луны составляет 1737,1 километра, то есть примерно 0,273 радиуса Земли.
Площадь поверхности Луны составляет 3,793 х 107 квадратных километров.
Средняя плотность Луны составляет 3,3464 грамм на кубический сантиметр.
Ускорение свободного падения на Луне равно 1,62 метра на секунду в квадрате (0,165 g).
Масса Луны равна 7,3477 х 1022 килограмм.

Система Земля – Луна

Разумеется, не совсем верно говорить о движении Луны вокруг Земли. Точнее, оба эти тела обращаются вокруг их общего центра массы, лежащего ниже поверхности Земли. Анализ колебаний Земли показал, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.

Гравитационное притяжение Луны вызывает приливы и отливы на Земле.

Приливные движения в результате трения замедляют вращение Земли, увеличивая продолжительность земных суток на 0,001 с за столетие.

Поскольку момент импульса системы Земля – Луна сохраняется, замедление вращения Земли приводит к медленному удалению Луны от Земли. Однако в нынешнюю эпоху расстояние между Землей и Луной уменьшается на 2,5 см в год из-за сложного взаимодействия Солнца и планет с Землей.

Луна всегда обращена к Земле одной стороной.

Детальный анализ ее гравитационного поля показал, что Луна деформирована в направлении Земли, но искажение ее формы слишком велико для современного приливного эффекта. Это искажение считают «замороженным приливом», оставшимся с тех пор, когда Луна была ближе к Земле и испытывала с ее стороны более сильное приливное влияние, чем сейчас. Но эта выпуклость может представлять собой и неоднородность внутреннего строения Луны.

Лунная иллюзия

Рядом с горизонтом Луна по размерам кажется гораздо больше, нежели высоко на небосводе. Это оптический обман.

Согласно психологическим опытам, в подсознании наблюдателя формируется собственное представление о размерах объекта под воздействием восприятия величины соседствующих объектов. Чем выше в небе, тем Луна воспринимается меньше, поскольку находится в большом пустом пространстве. Но ближе к горизонту ее размеры легко сравнимы с расстоянием от Луны до горизонта, ввиду чего неосознанно усиливается впечатление о лунном размере.

Изменения видимой формы Луны

Поскольку Луна — сферическое тело, при её освещении сбоку возникает «серп». Освещённая сторона луны всегда указывает в сторону Солнца, даже если оно скрыто за горизонтом.

Продолжительность полной смены фаз Луны (так называемый синодический месяц) непостоянна из-за эллиптичности лунной орбиты. Средний синодический месяц составляет 29 суток 12 часов 44 минуты 2,82 секунды.

В фазах Луны, близких к новолунию (в начале первой четверти и в конце последней четверти), при очень узком серпе, неосвещённая часть образует т. н. пепельный свет Луны — видимое свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности характерного пепельного цвета.

Луна проходит следующие фазы освещения:

новолуние — состояние, когда Луна не видна.
молодая луна — первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа.
первая четверть — состояние, когда освещена половина Луны.
прибывающая луна
полнолуние — состояние, когда освещена вся Луна целиком.
убывающая луна
последняя четверть — состояние, когда снова освещена половина Луны.
старая луна

Обычно на каждый календарный месяц выпадает по одному полнолунию, но так как фазы Луны сменяются немного быстрее, чем 12 раз в году, иногда случаются и вторые полнолуния за месяц, называемые голубой луной.

Мнемоническое правило определения фаз Луны

Чтобы отличить первую четверть от последней, наблюдатель, находящийся в северном полушарии, может использовать следующие мнемонические правила. Если лунный серп в небе похож на букву «С», то это — луна «Стареющая» или «Сходящая», то есть это последняя четверть. Если же он повёрнут в обратную сторону, то, мысленно приставив к нему палочку, можно получить букву «Р» — луна «Растущая», то есть это первая четверть.

Растущий месяц обычно наблюдается вечером, а стареющий — утром.

Следует заметить, что вблизи экватора месяц всегда виден «лёжа на боку», и данный способ не подходит для определения фазы.

В южном полушарии ориентация серпа в соответствующих фазах противоположная: растущий месяц (от новолуния до полнолуния) похож на букву «С», а убывающий (от полнолуния до новолуния) похож на букву «D» без палочки.

Если по направлению движения луны передний край освещённый — луна растущая, затенённый — убывающая.

Разница между Луной и Землей

Хотя между Землей и Луной около 400 тысяч километров, они тесно связаны и способны влиять друг на друга. Луна взаимодействует со всей земной природой, активизируя, к примеру, морские приливы и отливы. Тем не менее, у двух этих небесных тел довольно много отличий друг от друга.

Сравнение

Земля в 81 раз больше Луны по массе. Радиус Луны примерно в три с половиной раза меньше радиуса Земли.

Сравнение размеров Луны, Земли и Марса

Землю окружает геосфера – газовая оболочка с различными примесями. На Луне атмосфера практически отсутствует, нет кислорода, нет ветра. Поэтому днем поверхность Луны от палящего Солнца нагревается до 120°C, а ночью может остыть до –160°C.

Днем на Земле светло, ночью – темно. На Луне даже днем небо всегда черное и безоблачное: при ярком Солнце небо усыпано звездами. С Земли небо кажется голубым: такой цвет ему придает воздух. Солнечные лучи рассеиваются, и звезды днем не видны.

Земля отражает солнечный свет примерно раз в 50 сильнее, чем Луна.

Большая часть Земли занята морями и океанами, меньшая – материками и островами. Поверхность Луны состоит из гористой местности и лунных морей (огромных кратеров с застывшей лавой).

Лунные горы, вероятнее всего, сформировались после столкновения с поверхностью огромных метеоритов, в то время как горы на Земле – результат тектонических процессов.

Луну покрывает смесь скалистых обломков и мелкой пыли, так называемый реголит, толщиной до нескольких десятков метров.

На Луне, в отличие от Земли, нет вулканической активности и практически нет воды (кроме небольших запасов льда). Земная поверхность постоянно подвергается воздействию воды и ветра, поверхность Луны не размывается и не выветривается.

Магнитное поле Луны очень слабое, а сила тяжести в шесть раз меньше в сравнении с Землей.

Химический состав и Земли, и Луны различен. К примеру, Земля содержит достаточно большое количество железа, в то время как на Луне его практически нет.

Выводы

Земля в 81 раз тяжелее Луны.
Радиус Луны в среднем в 3,5 раза меньше радиуса Земли.
На Земле есть атмосфера, кислород, вода, а значит, и органическая жизнь. На Луне всего этого нет.
Днем на Земле светло, можно видеть голубое небо, ночью же – темно. На Луне небо всегда черное, безоблачное.
Земля отражает солнечный свет примерно раз в 50 сильнее, чем Луна.
Поверхность Земли занята материками, океанами, морями и островами. На поверхности Луны сформированы горы и лунные моря (гигантские кратеры).
На Луне сила тяжести в шесть раз меньше в сравнении с Землей.
У Земли есть магнитное (геомагнитное) поле, в то время как у Луны оно почти отсутствует
Химический состав двух астрономических объектов различен.

Видео

Луна ? планета, масса, радиус и диаметр спутника Земли, как Луна влияет на Землю, период, скорость обращения и расстояние от солнца, гравитационная постоянная, рельеф поверхности

Луна — это естественный спутник Земли. Она является наиболее близким спутником к Солнцу и 5-м по габаритам в Солнечной системе, а также 2-м по яркости объектом на небосводе Земли. От Земли до Луны среднее расстояние равняется 384 467 км. При ясной погоде она дает освещение в 0,25-1 лк.

Орбита

Луна вращается по своей орбите, а также вокруг Земли. Кроме того, на нее значительно действует притяжение Солнца. Эти критерии делают ее орбиту очень сложной — она напоминает своеобразную спираль.
Рис. 1. Луна — естественный спутник Земли Ее передвижение можно описать как совокупность разных движений, совершаемых одновременно:

вращение вокруг Земли (длится сидерический месяц — 27, 32 дней);
прецессионное — поворот по плоскости собственной орбиты (оборот за 18,6 лет);
поворот большой оси собственной орбиты в обратном направлении (раз в 8,8 лет).

Также время от времени происходит изменение размеров и наклона орбиты луны относительно эклиптики. Спутник медленно удаляется от Земли из-за приливного ускорения. Последний фактор стал причиной гипотезы, что с годами Луна сможет просто “убежать” от нашей планеты.

Строение

Луна состоит из ядра,трех мантий, коры. Атмосферы на ней почти нет.

Важно! Поверхность спутника выслана смесью пыли и обломков скал — реголитом.

Реголит появляется при ударах метеоритов. Этот процесс также взрыхляет и перемешивает грунт, спекая его и делая плотнее. В разных участках толщина реголита варьируется от десятков сантиметров до нескольких метров. На Луне нет водоемов. Она покрыта огромным количеством кратеров разного размера, также здесь есть горные цепи. Огромные кратеры, которые мы видим даже невооруженным взглядом, были названы морями. После исследования спутника было подтверждено, что это — всего-лишь кратеры, но названия сохранились.
Рис. 2. Внутреннее строение Луны

Условия на Луне

На Луне атмосфера очень разрежена. Она повышается после восхода Солнца. Перепады температуры весьма значительны: днем от +127 С, ночью — до -173 С. Но породы на глубине метра имеют постоянную температуру -35 С. Небо здесь всегда черного цвета и видны звезды. Земля постоянно видна с поверхности спутника, и остается практически неподвижной.

Важно! Поверхность Луны плохо отражает свет всего на 5-18%, поэтому различия цветов здесь незначительны.

Наблюдение

Луна не излучает свет, а только отражает свет звезды, поэтому с Земли видна только эта освещенная зона поверхности. Луна вращается вокруг нашей планеты, угол между ними и Солнцем постоянно меняется. Мы видим это как цикл лунных фаз.

Важно! Лунный месяц длится в среднем 29,5 дней. Этот период называется также “синодический месяц”.

К нам Луна всегда повернута только одной стороной. Это значит, что ее вращение вокруг своей оси и вокруг нашей планеты синхронизировано.
Рис. 3. Связь фаз Луны с ее положением относительно Солнца и Земли

Как появилась Луна и ее связь с Землей

Многочисленные исследования показали, что между планетой и ее спутником есть множество различий. Например, на Луне:

нет воды;
низкое содержание летучих элементов;
невысокая плотность;
маленькое ядро, состоящее из никеля и железа.

Однако возраст Луны и Земли одинаков — 4,5 млрд лет. Луна имеет свой гравитационный потенциал. Наиболее явно его влияние на Землю проявляется в приливах и отливах морей: их разность может быть от 30 см до 18 м. Также у них совпадает соотношение стабильных изотопов кислорода. Это подтверждает одну из теорий происхождения, которая говорит о том, что два этих небесных тела были образованы из одного вещества в до-планетном облаке. Еще одна теория выдвигает гипотезу о том, что Луна является осколком Земли, а третья — что ее притянуло гравитацией нашей планеты. Все три теории не выдерживают критики, так как есть множество фактов и характеристик, которые не укладываются в общую картину.

Важно! Еще одной популярной теорией появления Луны является предположение, что она была создана искусственно другими разумными существами.

Рис. 4. Луна с борта МКС 24 февраля 2005 года

Удивительные явления

Несмотря на то, что Луна как небесное тело изучена человечеством достаточно хорошо, до сих пор остается ряд феноменов, четкого объяснения которым ученые не дали:

Слишком большой размер . Луна составляет ¼ часть Земли, тогда как спутники остальных планет в соотношении намного меньше.

Ее поверхность кривая . Тело спутника не круглое — ученые дали ей название “планетоид”, который больше всего напоминает полый шар, при этом непонятно, почему она не разрушается.

Кратеры очень маленькие . Кратеры образуются при столкновении Луны с метеоритами, но они должны быть намного глубже и больше, в то время как самый глубокий составляет всего лишь 4 км. Если проводить научные расчеты, их глубина должна быть не меньше 50-ти км.

Что такое “моря” и откуда они появились. Лунные моря в 80% случаев расположены с видимой нам стороны. Они могли бы быть результатом извержений лавы, но Луна — холодное тело.

Масконы . Масконы — это участки, где определенные вещества сосредоточены больше и плотнее. На Луне они размещены под морями. К тому же, гравитация на поверхности спутника неоднородная.

Множество признаков дают возможность предположить, что Луна является планетой, но есть и отрицающие эту теорию факты. Официально Луна не признана планетой. Это небесное тело относится к спутникам. Интересное видео о Луне смотрите ниже.

Диаметр Луны и ее расстояние до Земли

Украшением ночного неба помимо россыпи звезд, безусловно, является Луна. Благодаря сочетанию ее размера и расстояния до Земли, она является вторым по яркости небесным объектом и может полностью заслонить солнечный диск во время затмения. Неудивительно, что ночное светило не одно тысячелетие притягивает к себе внимание человечества.

Если бы у Земли не было Луны, многое сложилось бы иначе:

сутки были бы значительно короче;
смена времен года и климат характеризовались бы нестабильностью;
происходили бы менее выраженные приливы и отливы;
появление на планете жизни в ее теперешнем виде было бы под вопросом.

Диаметр Луны

Среднее значение диаметра Луны не слишком большое по космическим меркам число — 3474,1 км. Это приблизительно в два раза меньше, чем расстояние от Москвы до Владивостока.

Тем не менее Луна занимает пятое место по размеру среди естественных спутников планет Солнечной системы:

Ганимед.
Титан.
Каллисто.
Ио.
Луна.

А вот уже при сравнении размеров спутников по отношению к их планетам Луне нет равных. Имея диаметр, составляющий четверть земного, она занимает первое место. Кроме того, ее размер больше, чем у Плутона.

Какое расстояние от Земли до Луны

Расстояние от Земли до Луны — величина непостоянная. В среднем между центрами планеты и ее естественного спутника 384 400 километров. В этом пространстве поместилось бы еще примерно 30 Земель, а свету для преодоления такого расстояния нужно 1,28 секунды.

Что если бы до ближайшего небесного тела можно было добраться на автомобиле со скоростью 95 км/час? Учитывая, что вся дистанция — это примерно 10 окружностей Земли, на путешествие ушло бы столько же времени, как и на 10 объездов планеты по экватору. То есть чуть меньше шести месяцев. Пока быстрее всего расстояние до Луны преодолела межпланетная станция «Новые горизонты», которая на своем пути к Плутону пересекла орбиту спутника спустя восемь с половиной часов после запуска.

Орбита Луны не идеальный круг, а овал (эллипс), внутри которого находится Земля. В разных точках он расположен ближе или дальше от планеты. Из-за этого, при вращении вокруг общего с Землей центра масс, спутник то приближается, то отдаляется. Так, меньше всего километров разделяет небесные тела, когда ночное светило находится в месте орбиты под названием перигей. В точке, обозначающейся как апогей, спутник наиболее отдален от планеты. Минимальное расстояние — 356 400 км, а максимальное — 406 700 км. Таким образом, дистанция колеблется от 28 до 32 земных диаметров.

Первые близкие к верным оценки расстояния до «соседки» Земли были получены еще во II в. н. э. Птолемеем. В наше время, благодаря современным светоотражающим приборам, установленным на спутнике, расстояние удалось измерить наиболее точно (с погрешностью в несколько см). Для этого на Луну направляют лазерный луч. Потом отмечают, за какой период он вернется к Земле, отразившись. Зная скорость света и время, за которое он достиг датчиков, несложно вычислить расстояние.

Как наглядно оценить размер Луны и ее расстояние до Земли

Земной диаметр примерно в 4 раза больше Лунного, а объем — в 64 раза. Расстояние до ночного светила равно примерно 30 диаметрам планеты. Чтобы наглядно оценить дистанцию от Земли до ее спутника и сравнить их размеры, понадобятся два мяча: баскетбольный и теннисный. Соотношения диаметров:

Земли (12 742 км) и Луны (3474,1 км) — 3,7: 1 ;
стандартного баскетбольного мяча (24 см) и теннисного (6,7 см) — 3,6:1.

Значения довольно близкие. Таким образом, если бы Земля была размером с баскетбольный мяч, то ее спутник — с теннисный.

Можно попросить людей представить, что Земля — это баскетбольный мяч, а Луна теннисный, и показать, насколько в таком масштабе спутник удален от планеты. Большинство, скорее всего, предположат расстояние от 30 см до нескольких шагов.

На самом деле, чтобы показать верное расстояние, придется отойти на чуть больше, чем семь метров. Так, между планетой и ее спутником в среднем 384 400 км, а это примерно 30 Земель или соответственно 30 баскетбольных мячей. Умножение диаметра спортивного снаряда на 30 дает результат 7,2 м. Это примерно 9 мужских или 11 женских шагов.

Видимый размер Луны с Земли

360 угловых градусов — вся окружность небесной сферы. При этом ночное светило занимает на ней примерно половину одного градуса (в среднем 31 минуту) — это угловой (видимый) диаметр. Для сравнения: ширина ногтя указательного пальца на расстоянии вытянутой руки — это примерно один градус, то есть две Луны.

По уникальному стечению обстоятельств видимые размеры Солнца и Луны для жителей Земли почти одинаковы. Это возможно из-за того, что диаметр ближайшей звезды в 400 раз превышает диаметр спутника, но и находится дневное светило во столько же раз дальше. Благодаря такому совпадению среди всех планет, вращающихся вокруг Солнца, только на Земле можно наблюдать его полное затмение.

Меняется ли размер Луны

Конечно же, истинный диаметр спутника остается одинаковым, однако видимый размер может меняться. Так, Луна кажется заметно больше во время восхода и заката. Когда ночное светило низко над горизонтом, расстояние до наблюдателя не уменьшается, а, наоборот, немного увеличивается (на радиус Земли). Визуальный эффект, казалось бы, должен быть обратным. Единого ответа, объясняющего причину иллюзии, нет. С уверенностью можно лишь заявить, что это красивое явление своим существованием обязано только особенностям работы человеческого мозга, а не, например, влиянию атмосферы Земли.

Расстояние между Луной и Землей периодически меняется от максимального (в апогее) до минимального (в перигее). Вместе с дистанцией варьируется и видимый диаметр спутника: от 29,43 до 33,5 угловой минуты. Благодаря этому возможны не только полные затмения, но и кольцевые (когда видимый размер Луны в апогее меньше солнечного диска). Примерно раз в 414 дней полнолуние совпадает с прохождением перигея. В это время можно наблюдать максимально большое ночное светило. Явление получило довольно громкое название суперлуние, однако видимый диаметр в этот момент всего лишь на 14% больше обычного. Разница очень незначительная, и простой наблюдатель отличий не заметит.

Благодаря точным измерениям расстояния, ученым удалось обнаружить сравнительно медленное, но постоянное увеличение дистанции между Землей и ее спутником. Скорость, с которой Луна отдаляется, — 3,8 см в год — слишком мала, чтобы можно было заметить существенное уменьшение видимого размера светила. Примерно в таком же темпе растут человеческие ногти. Тем не менее через 600 млн лет Луна настолько отдалится и, соответственно, уменьшится для земных наблюдателей, что полные солнечные затмения останутся в прошлом.

Стоит отметить, что спутник Земли, образовавшийся по современной теории от столкновения планеты с большим объектом 4,5 миллиарда лет назад, изначально находился в 10−20 раз ближе. Однако полюбоваться небом, украшенным светилом в 10−20 раз большего диаметра, чем сейчас, тогда было некому.

Видео

Понять, насколько далеко Луна находится от Земли, вы сможете, посмотрев это видео.

Как вращается Луна

При наблюдении с Земли всегда видна одна и та же половина земного спутника. Поэтому у наблюдателя может возникнуть вопрос о том, вращается ли Луна вокруг своей оси.

Характеристики Луны

Если рассматривать параметры всех спутников Солнечной системы по сравнению с планетами, которые они сопровождают, Луна является рекордсменом: ее диаметр составляет около 25% от земного, а масса — 1/100 часть от массы Земли. Однако если иметь в виду абсолютные величины, то в Солнечной системе существуют спутники и гораздо крупнее Луны.

Образование естественного земного спутника наиболее распространенная сегодня версия связывает с последствиями столкновения двух протопланет неравного размера. В результате тяжелые, имеющие более высокую плотность, ядра космических тел слились в единую структуру, а из осколков верхних слоев грунта обеих протопланет сформировался естественный спутник.

С таким механизмом образования связано более высокое содержание железа в земных породах и преобладание каменных пород в составе лунного грунта.

Естественный спутник Земли движется по эллиптической траектории. Эксцентриситет орбиты Луны (величина, выражающая степень отклонения от окружности) — 0,0549. Средний радиус его составляет 1737,1 км. Скорость движения Луны по орбите — 1,023 км/с.

Фазы Луны

Фазой Луны называют освещенный Солнцем фрагмент планеты, видимый с Земли. Смена лунных фаз обусловлена взаимным расположением Солнца, Земли и Луны. В различные отрезки времени с земной поверхности наблюдаются разные части лунного диска, освещенные солнечным светом.

В течение синодического месяца фазы последовательно сменяют друг друга — от новолуния, когда освещенность лицевой стороны лунной поверхности 0%, до 100% при полнолунии.

Наблюдатели за ночным светилом выделяют 4 основные лунные фазы:

новолуние;
первая четверть;
полнолуние;
третья четверть.

Каждая из них имеет продолжительность около 7,4 суток. Это величина непостоянная, она изменяется по причине эллиптической конфигурации лунной орбиты.

Вращение спутника

Как любой спутник, Луна вращается вокруг материнской планеты. Кроме того, сопровождая Землю, она одновременно с ней оборачивается вокруг Солнца. Осевое вращение Луны, с точки зрения наблюдателя, располагающегося на Земле, незаметно. Поэтому может появиться впечатление, что вокруг оси это тело не вращается, а, наоборот, земля вращается вокруг луны, стоящей неподвижно.

Если точку наблюдения расположить вне Земли, то можно увидеть, что спутник не только двигается по отношению к планете, но и совершает вращение вокруг оси.

Закономерность осевого вращения земного спутника заключается в том, что один полный оборот по времени точно равен длительности путешествия небесного тела по орбите. Получается, что за сутки небесное тело осуществляет полный поворот вокруг своей оси.

Аналогичный режим свойственен и спутникам других планет: Харон, сопровождающий планету Плутон, тоже всегда обращен к своей планете одним и тем же боком. По той же схеме вращаются и небесные тела, сопровождающие Марс, — Деймос и Фобос.

В научных кругах такое явление принято называть синхронным вращением или приливным захватом.

Такой режим обращения обусловливает тот факт, что при наблюдении с основного космического тела за спутником всегда на виду одна и та же его половина. В то же время с поверхности самого спутника основное небесное тело будет выглядеть висящим в небе без движения. С противоположной стороны такого спутника «материнское» небесное тело никогда не будет видно.

С явлением приливного захвата ученые связывают и способность вращения Луны влиять на климат Земли. В частности, описано явление большего количества атмосферных масс у того полушария планеты, которое обращено в данный период к естественному спутнику.

Следствием являются повышение атмосферного давления в области соответствующего полушария и последующие изменения погодных условий. Согласно гипотезам климатологов, такие «воздушные приливы» оказывают влияние и на интенсивность атмосферных осадков.

Однако дальнейший анализ данных, касающихся атмосферных осадков в течение предшествующих 15 лет, засвидетельствовал, что, хотя лунная гравитация и оказывает влияние на атмосферу, происходит это в меньшей степени, чем предполагалось учеными ранее.

Согласно мнению исследователей, по аналогичному механизму, под действием тех же сил происходят и морские приливы и отливы — их порождает влияние гравитационного поля Луны.

Сидерический месяц и синодический

Сидерический месяц — период, за который спутник Земли, совершив оборот по орбите, вновь занимает исходное положение относительно звезд. Величина этого периода времени непостоянна, что обусловлено неравенствами лунного движения (это связано с тем, что радиус эллиптической лунной орбиты в разных местах неодинаков).

Данный период может изменяться в пределах нескольких часов. Средняя продолжительность периода обращения небесного тела вокруг Земли составляет 27,322 земных суток.

Синодический месяц — отрезок времени между одинаковыми фазами Луны — также не имеет постоянного значения. Средняя длительность этого временного периода составляет 29,5 земных суток.

Интересные факты о Луне: поверхность, особенности и всё, что нужно знать о естественном спутнике Земли

Солнечная система состоит из многих космических тел, она включает главную звезду, называемую Солнцем, планеты, их спутники. Также все наслышаны о кометах, астероидах, планетоподобных объектах. Люди веками занимаются активным изучением космического пространства и положению Земли в нём, сделали множество открытий, но с недавнего времени сомнениям многих стала подвергаться теория о том, что Луна — естественный спутник Земли. Например, есть предположение, что она одна из «карликовых планет». Так ли это? Насколько обоснованы подобные утверждения?

Луна – это планета, звезда или что-то иное?

Чтобы ответить на вопрос о том, Луна — это планета или нет, нужно правильно понимать, в каких случаях космическое тело может так называться. По определению МАС, выделено три важных критерия, полное соответствие которым может относить образование к планетарным, и это:

наличие постоянной собственной орбиты, по которой оно вращается вокруг Главной звезды системы;
способность очищать свою орбиту, устранять на ней все препятствия своему движению;
обладание достаточной массой, чтобы принять округлую форму под действием собственной гравитации.

Отрицательным ответ на вопрос о том, Луна планета или нет, делает уже факт отсутствия собственной орбиты для движения вокруг Солнца.

Следом за «планетной» теорией появилось ещё одно интересное сообщение о Луне, предполагающее, что она может быть звездой. Но и тут несоответствия. По определению, звёздные тела не могут иметь твёрдую поверхность, это газообразные скопления, по размерам превышающие все планеты. Например, Солнце в диаметре в 109 раз больше Земли, которая больше Луны. Ну и доказательством можно назвать факт возможности ступить американским астронавтом Нилом Армстронгом на твёрдую лунную поверхность.

Любопытно, что Луна не светит собственным светом, её структура не предполагает подобного. Поэтому она не такая яркая, как Солнце. Она отсвечивает отраженным солнечным светом примерно на 7%. Причем, с Земли видна та сторона, на которую лучи Солнца попадают.

Методом исключения и путём анализа иных фактов, выясняем, что говоря о нашем «ночном светиле», имеем дело с другим космическим телом, но никак не со звездой или другой планетой. Вероятнее, что всё же Луна — спутник земной.

Теория: Луна — спутник

Больше всего доказательств получило именно это заключение. Объяснить, почему Луну называют спутником Земли, несложно. Выявлены соответствия установленным критериям по классификации.

Естественные спутники – это космические тела природного происхождения, вращающиеся по своей орбите вокруг планеты, захватившей «компаньона» силами планетной гравитации. Их нет только у Меркурия и Венеры, у Земли – один, у других планет — больше. Множество ученых однозначно во мнении, что естественными спутниками являются астероиды, захваченные гравитационными планетными силами, после чего они стали вращаться вокруг планеты и приняли со временем округлую форму. Также не исключается теория, предполагающая образование естественных «компаньонов» путём откола от самой планеты в период её формирования (это подтверждает почти идентичный химический состав лунной и земной поверхности).

Интересно! Существует ещё одна любопытная теория. Земля и Луна образовались не в одно время. Вторая появилась гораздо позже первой, около четырёх с половиной миллиардов лет тому назад, и возможно является осколком «гигантского столкновения» Тейи (похожей на Марс планеты) и Земли.

Спутники вращаются вокруг планет, данный факт относительно Луны доказан окончательно и неоспоримо. Она оборачивается по эллиптической орбите вокруг Земного шара за период полного оборота, равный 27,3 суток.

Космические характеристики: строение, атмосфера, видимая часть и прочие достоверные результаты исследований

Получив ответ на вопрос о том, Луна — это планета или спутник, логичным является возникновение более обширного интереса к общим космическим характеристикам объекта. Сначала выделим:

расстояние до Земли – 384 тыс. километров;
радиус по лунному экватору – 1738,14 км;
масса – 7,35*10 22 кг (если сравнивать с земной, то данный показатель составляет от неё только 1/81 часть);
скорость обращения Луны вокруг Земли: оборот по орбите (как уже отмечалось) – длится 27,3 суток при средней скорости движения около 1 км/с, но интересно, что вокруг своей оси она тоже совершает оборот за 27,3 суток;
температура на поверхности колеблется в пределе от -169 градусов по Цельсию до 122;
общая площадь лунной поверхности — 3,793⋅10 7 км²;
средняя плотность — 3,3464 г/см³ (что на 40% меньше земной);
стягивания полюсов практически нет;
воды в жидком виде нет (хотя и был факт обнаружения небольшой доли Н₂О в одном из образцов, повторные результаты её не показали, но исследования на этом не окончены, и плюс со стороны южного полюса в кратере Кабеус обнаружен лёд);
атмосферы – не имеется.

Интересный факт! Время, за которое Луной вокруг земного шара и собственной оси совершается полный оборот — полностью совпадает (27,3 суток), а это говорит о том, что она повёрнута к нашей планете всегда одной стороной.

Теперь рассмотрим выводы учёных о том, из чего состоит Луна. Во многом строение спутника схоже с земным, а самый центр – это ядро. Предположительно, оно жидкое, находится от поверхности на глубине около 1500 км. Его оболочка насыщена железом, но размер ядра мал в общих масштабах, за счет чего у спутника слишком низкое магнитное поле. В разрезе всё выглядит так: ядро, оно покрывается нижней мантией, а затем идет внутренняя средняя, с толщиной слоя приблизительно в 600 км и верхняя, углубляющаяся на 400 км. Снаружи завершает строение Луны кора, покрытая лунным грунтом. По результатам сейсмических исследований её толщина колеблется от 60 до 100 километров.

Окутывающей спутник атмосферы нет. Тут наблюдаются резкие перепады температур в сотни градусов. Ветров нет. Царит полнейшая тишина. Небо над Луной всегда остаётся чёрного цвета, что объясняется отсутствием воздуха, дающего голубизну.

Поверхность Луны разнообразна, это не только углубления, покрывающие сторону, видимую с Земли. Ландшафт содержит хребты, купола, узкие долиноподобные низменности (жёлоба), трещины, каньоны – просто их в сотни раз меньше, чем на нашей планете. В целом, Луну разделяют на 2 типа:

«материк»
«моря».

Первый – это старая горнообразная местность, а второй – поздние образования в виде кратеров. На их долю отводится около 16% поверхности. Это огромных размеров кратеры, появившиеся в результате столкновений спутника в различные периоды его формирования с разными космическими телами и вслед за этим заполнившиеся жидкой лавой. В этих местах под лунными «зондами» обнаружены скопления тяжёлых пород.

Многим кратерам на попадающей в поле зрения с Земли стороны присвоены имена исторических личностей – научных «светил»: Коперника, Птолемея. На другой – находится самая большая впадина диаметром 2250 км – Эйткен, и это бассейн Южного полюса. Удивительным можно назвать и лунное «море» Восточное, т.к. оно является прекрасным образцом многокольцевого кратера.

Говоря о химическом составе, стоит отметить, что большую часть покрывает реголит (остаточный грунт). В нём присутствует кислород в оксидах: кремния, натрия, магния, титана, кальция, хрома.

Теперь немного о лунных фазах, т.к. человечество веками интересовалось феноменом того, почему размер Луны всегда кажется разным. Дело в том, что вращение спутника вокруг Земного шара приводит к его периодическому изменению положения относительно главной звезды Солнечной системы — Солнца. Это приводит к затемнениям. В результате люди могут видеть сначала огромный яркий круг, затем — с «надрезанной» стороной, после — в виде полумесяца и в заключении — как тоненький серп, вскоре полностью исчезающий из обозрения. Далее всё повторяется в обратном порядке: серп — полумесяц — неполный круг и, наконец, яркий большой лунный диск.

Интересно! На полную смену фаз нужно 29 суток и 12 часов, что по календарю составляет почти месяц (именно поэтому в народе часто говорят «месяц взошёл» и т.п., вместо научного названия спутника — Луна).

Исследования, покорение загадочного объекта, новые открытия и предположительные перспективы будущего

Изучение естественного земного спутника началось ещё в древности, им активно интересовались учёные ещё 2200 лет назад. Первые расчеты о возможных размерах, установление факта движения с наклоном лунной орбиты относительно эклиптики были сделаны Гиппархом. После появления телескопа, даже без полётов и изучения местности воочию, Д. Риччоли смог составить первую лунную карту. Затемнения он назвал «морями», предполагая, что они схожи с земными. Таким термином учёные пользуются до сих пор, хоть и выяснена истина, что это картеры.

В ХХ веке изучения данного объекта существенно продвинулись благодаря удачным запускам космических станций, а далее и первого пилотируемого людьми корабля «Аполлон». В 1969 г. впервые нога человека опустилась на лунную поверхность, смельчаком оказался Нил Армстронг. Луна – это спутник Земли и первое космическое тело, на котором побывали люди.

Сегодня исследования также активно продолжаются, и, несмотря на существенный прорыв, вопросов остается больше, чем ответов. Современное человечество всерьёз задумывается над перспективами в части колонизации двух космических объектов – Луны и Марса. Но в скором времени это невозможно, пройдет несколько тысячелетий, чтобы появилась такая возможность. Использование спутника интересует современных учёных вовсе не для переселения и создания условий для жизни людей (на это у природы свои взгляды), а с целью организации высокотехнологичной стартовой площадки для упрощения отправки межпланетных станций и освоения Галактики.

Осторожно! Первые шаги в покорении удивительного объекта стали не только выдающимися достижениями современной науки, а и мошеннических схем. Например, появились компании, якобы «продающие» в собственность участки на Луне, покупателю выдаётся сертификат. Но стоит понимать, что юридической силы такой документ не имеет. Не забывайте, что есть межгосударственный Договор, содержащий запрет для всех стран на национальное присвоение космоса и его объектов.

Расстояние от Земли до Луны

Луна с незапамятных времен была постоянным спутником нашей планеты и самым близким к ней небесным телом. Естественно, человеку всегда хотелось там побывать. Но далеко ли туда лететь и какое до нее расстояние?

Что такое

Расстояние от Земли до Луны теоретически измеряется от центра Луны до центра Земли. Измерить это расстояние обычными методами, используемыми в обычной жизни, невозможно. Поэтому дистанция до земного спутника вычислялась по тригонометрическим формулам.

Перигей и апогей Луны

Аналогично Солнцу, Луна испытывает постоянное движение на земном небе вблизи эклиптики. Тем не менее, это движение значительно отличается от движения Солнца. Так плоскости орбит Солнца и Луны различаются на 5 градусов. Казалось бы, вследствие этого траектория Луны на земном небе должна быть похожа в общих чертах на эклиптику, отличаясь от нее только сдвигом на 5 градусов:

В этом движение Луна напоминает движение Солнца – с запада на восток, в противоположном направлении суточному вращению Земли. Но кроме того Луна движется по земному небу гораздо быстрее Солнца. Это связано с тем, что Земля совершает оборот вокруг Солнца примерно за 365 суток (земной год), а Луна вокруг Земли всего за 29 суток (лунный месяц). Это различие и стало стимулом к разбивке эклиптики на 12 зодиакальных созвездий (за один месяц Солнце смещается по эклиптике на 30 градусов). За время лунного месяца происходит полная смена фаз Луны:

В дополнение к траектории движения Луны добавляется ещё и фактор сильной вытянутости орбиты. Эксцентриситет орбиты Луны составляет 0.05 (для сравнения у Земли этот параметр равен 0.017). Отличие от круговой орбиты Луны приводит к тому, что видимый диаметр Луны постоянно меняется от 29 до 32 угловых минут.

В конечном итоге траектория положения Луны на земном небе постоянно мигрирует относительно фоновых звезд и эклиптики

За сутки Луна смещается относительно звезд на 13 градусов, за час примерно на 0.5 градусов. Современные астрономы часто используют покрытия Луны для оценок угловых диаметров звезд вблизи эклиптики.

От чего зависит движение Луны

Важным моментом теории движения Луны является факт того, что орбита Луны в космическом пространстве не является неизменной и стабильной. По причине сравнительно небольшой массы Луны, она подвержена постоянным возмущениям от более массивных объектов Солнечной Системы (прежде всего Солнца и Луны). Кроме того, на орбиту Луны оказывают влияние сплюснутость Солнца и гравитационные поля других планет Солнечной Системы. В результате этого величина эксцентриситета орбиты Луны испытывает колебания между 0.04 и 0.07 с периодом в 9 лет. Следствием этих изменений стало такое явление, как суперлуние. Суперлунием называется астрономическое явление, в ходе которого полная луна в несколько раз больше по угловым размерам, чем обычно. Так во время полнолуния 14 ноября 2016 года Луна находилась на рекордно близком расстоянии с 1948 года. В 1948 году Луна была на 50 км ближе, чем в 2016 году.

Сравнение видимого диаметра Луны на земном небе в перицентре и апоцентре лунной орбиты

Кроме того наблюдаются и колебания наклонения лунной орбиты к эклиптике: примерно на 18 угловых минут каждые 19 лет.

График изменения расстояния между Землей и Луной за 2 года

Чему равно

Свет от Земли до нашего спутника доберется очень быстро – за 1,255 секунд

Космическим кораблям придется потратить на полет к земному спутнику немало времени. До Луны нельзя лететь по прямой – планета будет уходить по орбите в сторону от точки назначения, и путь придется корректировать. При второй космической скорости в 11 км/с (40 000 км/ч) полет теоретически займет около 10 часов, но на деле это будет происходить дольше. Все потому, что корабль на старте постепенно наращивает скорость в атмосфере, доводя ее до значения в 11 км/с, чтобы вырваться из поля тяготения Земли. Затем кораблю придется тормозить при подлете к Луне. Кстати, эта скорость- максимум, чего удалось добиться современным космическим кораблям.

Пресловутый полет американцев на Луну в 1969 году, согласно официальным данным, занял 76 часов. Быстрее всех до Луны удалось долететь аппарату НАСА «Новые горизонты» — за 8 часов 35 минут. Правда, он не приземлился на планетоид, а пролетел мимо – у него была другая миссия.

Свет от Земли до нашего спутника доберется очень быстро – за 1,255 секунд. Но полеты на световых скоростях – пока что из области фантастики.

Можно попытаться представить путь до Луны в привычных величинах. Пешком при скорости 5 км/ч дорога до Луны займет порядка девяти лет. Если поехать на машине на скорость в 100 км/ч, то добираться до земного спутника придется 160 дней. Если бы на Луну летали самолеты, то рейс до нее продлился бы где-то 20 дней.

Как в древней Греции астрономы рассчитывали расстояние до Луны

Расстояние от Земли до Луны

Луна стала первым небесным телом, до которого удалось рассчитать расстояние от Земли. Считается, что первыми это сделали астрономы в Древней Греции.

Измерить расстояние до Луны пытались с незапамятных времен – первым это попытался сделать Аристарх Самосский. Он оценил угол между Луной и Солнцем в 87 градусов, поэтому вышло, что Луна ближе Солнца в 20 раз (косинус угла равного 87 градуса равен 1/20). Ошибка измерений угла привела к 20-кратной ошибке, сегодня известно, что это отношение на самом деле равно 1 к 400 (угол равен примерно 89.8 градусов). Большая ошибка была вызвана трудностью оценок точного углового расстояния между Солнцем и Луной с помощью примитивных астрономических инструментов Древнего мира. Регулярные солнечные затмения к этому времени уже позволили древнегреческим астрономам сделать вывод о том, что угловые диаметры Луны и Солнца примерно одинаковы. В связи с этим Аристарх сделал вывод, что Луна меньше Солнца в 20 раз (на самом деле примерно в 400 раз).

Для вычисления размеров Солнца и Луны относительно Земли Аристарх использовал другой метод. Речь идет о наблюдениях лунных затмений. К этому времени древние астрономы уже догадались о причинах этих явлений: Луна затмевается тенью Земли.

На схеме выше хорошо видно, что разность расстояний с Земли до Солнца и до Луны пропорциональна разнице между радиусами Земли и Солнца и радиусами Земли и её тени на расстояние Луны. Во времена Аристарха уже удалось оценить, что радиус Луны равен примерно 15 угловым минутам, а радиус земной тени составляет 40 угловых минут. То есть размер Луны получался примерно в 3 раза меньше размера Земли. Отсюда зная угловой радиус Луны можно было легко оценить, что Луна находится от Земли примерно в 40 диаметрах Земли. Древние греки могли лишь приблизительно оценить размеры Земли. Так Эратосфен Киренский (276 – 195 годы до нашей эры) на основе различий в максимальной высоте Солнца над горизонтом в Асуане и Александрии во время летнего солнцестояния определил, что радиус Земли близок к 6287 км (современное значение 6371 км). Если подставить это значение в оценку Аристарха насчет расстояния до Луны, то оно будет соответствовать примерно 502 тысяч км (современное значение среднего расстояния от Земли до Луны составляет 384 тысяч км).

Чуть позже математик и астроном II века до н. э. Гиппарх Никейский подсчитал, что расстояние до земного спутника в 60 раз больше, чем радиус нашей планеты. Его расчеты основывались на наблюдениях за движением Луны и его периодических затмениях.

Материалы по теме

Наш естественный спутник Луна

Так как в момент затмения Солнце и Луна будут иметь одинаковые угловые размеры, то по правилам подобия треугольников можно найти отношение расстояний до Солнца и до Луны. Эта разница составляет 400 раз. Применяя еще раз эти правила, только уже по отношению к диаметрам Луны и Земли, Гиппарх вычислил, что диаметр Земли больше диаметра Луны в 2,5 раза. Т.е R_л = R_з/2,5.

Под углом в 1′ можно наблюдать предмет, размеры которого в 3 483 раза меньше, чем расстояние до него – эта информация во времена Гиппарха была всем известна. То есть, при наблюдаемом радиусе Луны в 15′ она будет ближе к наблюдателю в 15 раз. Т.е. отношение расстояния до Луны к ее радиусу будет равно 3483/15= 232 или S_л= 232R_л.

Соответственно, дистанция до Луны – это 232* R_з /2,5= 60 радиусов Земли. Это получается 6 371*60=382 260 км. Самое интересное, что измерения, выполненные при помощи современных инструментов, подтвердили правоту античного ученого.

Сейчас измерение дистанции до Луны проводится при помощи лазерных приборов, позволяющих измерить его с точностью до нескольких сантиметров. При этом измерения происходят за очень короткое время – не более 2 секунд, за которое Луна удаляется по орбите примерно на 50 метров от точки отправки лазерного импульса.

Эволюция методик измерения расстояния до Луны

Только с изобретением телескопа астрономы смогли получить более-менее точные значения параметров орбиты Луны и соответствия её размеров с размером Земли.

Пример эволюции астрономической единицы со временем

Более точный метод измерения расстояния до Луны появился в связи с развитием радиолокации. Первая радиолокация Луны была проведены в 1946 году в США и Великобритании. Радиолокация позволяла измерить расстояние до Луны с точностью в несколько километров.

Ещё более точным методом измерения расстояния до Луны стала лазерная локация. Для его реализации в 1960х годах на Луне было установлено несколько уголковых отражателей. Интересно отметить, что первые эксперименты по лазерной локации были проведены ещё до установки уголковых отражателей на поверхности Луны. В 1962-1963 годах в Крымской обсерватории СССР были проведены несколько экспериментов по лазерной локации отдельных лунных кратеров с использованием телескопов диаметром от 0.3 до 2.6 метров. Эти эксперименты смогли определять расстояние до поверхности Луны с точностью в несколько сотен метров. В 1969-1972 годы астронавты программы “Аполлон” доставили на поверхность нашего спутника три уголковых отражателя. Среди них наиболее совершенным был отражатель миссии “Апполон-15”, так как он состоял 300 призм, тогда как два других (миссии “Апполон-11” и “Апполон-14”) только из ста призм каждый.

Карта положения уголковых отражателей

Кроме того в 1970 и 1973 годах СССР доставил на поверхность Луны ещё два французских уголковых отражателя на борту самоходных аппаратов “Луноход-1” и “Луноход-2”, каждый из которых состоял из 14 призм. Использование первого из этих отражателей обладает незаурядной историей. За первые 6 месяцев работы лунохода с отражателем удалось провести около 20 сеансов лазерной локации. Однако затем из-за неудачного положения лунохода вплоть до 2010 года не удавалось использовать отражатель. Лишь снимки нового аппарата LRO помогли уточнить положение лунохода с отражателем, и тем самым возобновить сеансы работы с ним.

В СССР наибольшее количество сеансов лазерной локации было проведено на 2.6-метровом телескопе Крымской обсерватории. Между 1976 и 1983 годами на этом телескопе было проведено 1400 измерений с погрешностью в 25 сантиметров, затем наблюдения были прекращены в связи со свертыванием советской лунной программы.

Всего же с 1970 по 2010 годы в мире было проведено примерно 17 тысяч высокоточных сеансов лазерной локации. Большинство из них было связано с уголковым отражателем “Аполонна-15” (как говорилось выше, он является наиболее совершенным – с рекордным количеством призм):

Из 40 обсерваторий, способных выполнять лазерную локацию Луны лишь несколько могут выполнять высокоточные измерения:

Большинство сверхточных измерений выполнено на 2-метровом телескопе в техасской обсерватории имени Мак Дональда:

В то же время наиболее точные измерения выполняет инструмент APOLLO, который был установлен на 3.5-метровом телескопе обсерватории Апач Пойнт в 2006 году. Точность его измерений достигает одного миллиметра:

Эволюция системы Луна и Земля

Главной целью всё более точных измерений расстояния до Луны являются попытки более глубокого понимания эволюции орбиты Луны в далеком прошлом и в отдаленном будущем. К настоящему времени астрономы пришли к выводу, что в прошлом Луна находилась в несколько раз ближе к Земле, а так же обладала значительно более коротким периодом вращения (то есть не была приливно захваченной). Этот факт подтверждает импактную версию образования Луны из выброшенного вещества Земли, которая преобладает в наше время. Кроме того, приливное воздействие Луны приводит к тому, что скорость вращения Земли вокруг своей оси постепенно замедляется. Скорость этого процесса составляет увеличение земных суток каждый год на 23 микросекунды. За один год Луна отдаляется от Земли в среднем на 38 миллиметров. Оценивается, что в случае если система Земля-Луна переживет превращение Солнца в красный гигант, то через 50 миллиардов лет земные сутки сравняются с лунным месяцем. В результате Луна и Земля будут всегда повернуты к друг другу только одной стороной, как сейчас наблюдается в системе Плутон-Харон. К этому времени Луна отдалится до, примерно, 600 тысяч километров, а лунный месяц увеличится до 47 суток. Кроме того, предполагается, что испарение земных океанов через 2.3 миллиардов лет приведет к ускорению процесса удаления Луны (земные приливы значительно тормозят процесс).

Кроме того, расчеты показывают, что в дальнейшем Луна снова начнет сближаться с Землей по причине приливного взаимодействия с друг другом. При приближении к Земле на 12 тысяч км Луна будет разорвана приливными силами, обломки Луны образуют кольцо наподобие известных колец вокруг планет-гигантов Солнечной Системы. Другие известные спутники Солнечной Системы повторят эту судьбу гораздо раньше. Так Фобосу отводят 20-40 миллионов лет, а Тритону около 2 миллиардов лет.

Интересные факты

Между Землей и Луной можно поместить все остальные планеты Солнечной системы

Каждый год расстояние до земного спутника возрастает в среднем на 4 см. Причины – движение планетоида по спиральной орбите и постепенно падающая мощность гравитационного взаимодействия Земли и Луны.

Между Землей и Луной теоретически можно разместить все планеты Солнечной системы. Если сложить диаметры всех планет, включая Плутон, то получится величина в 382 100 км.