Яку частину маси землі складає маса місяця. Еволюція методик виміру відстані до Місяця

Місяць - це природний супутник планети Земля, який вважається єдиним найближчим до нього небесним тілом. Вчені вважають, що відстань між Землею та її супутником становить близько 384 тис. км.

Що потрібно знати про супутника Землі?

Для того щоб мати загальне уявлення про це небесне тіло, необхідно розглянути ряд його особливостей: це обсяг супутника, його діаметр, площа поверхні та маса Місяця.

Місяць рухається по еліптичній орбіті, і швидкість її руху становить приблизно 1,02 км/сек. Якщо спостерігати за Місяцем з боку Північного полюса Землі, то виявиться, що він рухається в тому ж напрямку, що й більшість інших видимих ​​небесних тіл, тобто проти годинникової стрілки. Сила тяжіння на Місяці становить 1,622 м/с².

Багато вчених та астрономів здавна цікавили такі показники, як віддаленість супутника від Землі, його вплив на клімат, маса Місяця та інші характеристики. Процес вивчення небесних тіл, до речі, розпочався давно.

Вивчення Місяця у давнину

Місяць – дуже яскраве небесне тіло, яке просто не могло не привертати увагу вчених у давні часи. Астрономи ще тисячоліття тому цікавилися, чому дорівнює маса Місяця, як відбувалися зміни її фаз.

Ні для кого не секрет, що багато народів навіть поклонялися цьому небесному тілу. Астрономи Стародавнього Вавилону зуміли обчислити зміну місячних фаз із великою точністю. Вчені двадцятого століття, що мають у своєму оснащенні найсучасніші прилади, поправили це число лише на 0,4 секунди. Але тоді ще не було відомо, яка маса Місяця та Землі.

Більш сучасні дослідження

Місяць - найвивченіше тіло на небосхилі. Вчені різних країн для дослідження запустили близько ста супутників. Першим у світі дослідницьким апаратом було запущено радянського супутника «Луна-1». Ця подія сталася 1959 року. Тоді дослідницький комплекс зміг опуститись на місячну поверхню, взяти зразки ґрунту, передати на Землю фотознімки, приблизно обчислити, яка маса Місяця. Крім цього супутника, Радянським Союзом на Місячну поверхню було доставлено також два місяцеходи. Один із них функціонував майже 10 місяців, пройшовши відстань у 10 км, а другий – 4 місяці, пройшовши 37 км.

Основні показники Місяця

Діаметр Місяця – 3474 км. У цьому діаметр Землі становить 12742 км. Іншими словами, коло Місяця є лише 3/11 частини від діаметра нашої планети.

Площа поверхні супутника Землі становить 37,9 млн. кв. км. У порівнянні з показниками планети, це також набагато менше, адже площа поверхні Землі становить 510 млн. кв. км. Навіть якщо порівняти місячну поверхню тільки із земними материками, виявиться, що площа Місяця в 4 рази менша. Обсяг, який займає Земля, у 50 разів перевищує місячний.

Трохи докладніше про масу Місяця

Маса Місяця найточніше була визначена за допомогою штучних супутників. Вона складає 7.35*1022 кілограми. Для порівняння, маса Землі складає 5.9742 × 10 24 кілограми.

Маса Місяця та Землі постійно трохи змінюється. Наприклад, Земля схильна до невеликого метеоритного бомбардування. За добу на земну поверхню падає близько 5-6 тонн метеоритів. Але при цьому Земля втрачає більше маси за рахунок випаровування в космічний простір гелію та водню з атмосфери. Ці втрати вже становлять близько 200-300 тонн на добу. Місяць, звичайно, таких втрат не має. Середня густина речовини на Місяці становить близько 3,34 г на 1 см 3 .

Така величина, як прискорення сили тяжіння, на супутнику Землі у 6 разів більше, ніж на Землі. Щільність тих гірських порід, з яких складається Місяць, приблизно у 60 разів менше, ніж густина земних. Тому маса Місяця у 81 раз менша, ніж маса Землі.

Оскільки Місяць має дуже мале тяжіння, навколо нього практично відсутня атмосфера – тут немає газової оболонки та води у вільному стані. Період навернення Місяця навколо землі називається сидеричним, або зоряним. Він становить 27,32166 діб. Але це число схильна до незначних змін з часом.

Місячні фази

Місяць не світиться самостійно. Людина може бачити лише ті її частини, на які потрапляють промені Сонця, що відбиваються від Землі. Таким чином можуть бути пояснені місячні фази. Місяць, рухаючись своєю орбітою, проходить між Сонцем і Землею. Саме тоді вона звернена до Землі неосвітленою стороною. Цей період називають молодим місяцем. Через 1-3 доби після цього у західній частині небосхилу можна побачити невеликий вузький серп – це видима частина Місяця. Приблизно через тиждень настає друга чверть, коли виявляється освітленою рівно половина супутника Землі.

Місяць з давніх-давен був постійним супутником нашої планети і найближчим до неї небесним тілом. Звичайно, людині завжди хотілося там побувати. Але чи далеко туди летіти і яка відстань до неї?

Відстань від Землі до Місяця теоретично вимірюється від центру Місяця до центру Землі. Виміряти цю відстань звичайними методами, які у звичайному житті, неможливо. Тому дистанція до земного супутника обчислювалася за тригонометричними формулами.

Аналогічно Сонцю, Місяць відчуває постійний рух на земному небі поблизу екліптики. Проте цей рух значно відрізняється від руху Сонця. Так площини орбіт Сонця та Місяця різняться на 5 градусів. Здавалося б, внаслідок цього траєкторія Місяця на земному небі має бути схожа в загальних рисах на екліптику, відрізняючись від неї лише зрушенням на 5 градусів:

У цьому вся рух Місяць нагадує рух Сонця – із заходу Схід, у протилежному напрямі добовому обертанню Землі. Але крім того Місяць рухається земним небом набагато швидше за Сонце. Це пов'язано з тим, що Земля здійснює оберт навколо Сонця приблизно за 365 діб (земний рік), а Місяць навколо Землі всього за 29 діб (місячний місяць). Ця відмінність і стала стимулом до розбиття екліптики на 12 зодіакальних сузір'їв (за один місяць Сонце зміщується екліптикою на 30 градусів). За час місячного місяця відбувається повна зміна фаз Місяця:

На додаток до траєкторії руху Місяця додається ще й фактор сильної витягнутості орбіти. Ексцентриситет орбіти Місяця становить 0.05 (для порівняння Землі цей параметр дорівнює 0.017). Відмінність від кругової орбіти Місяця призводить до того, що видимий діаметр Місяця постійно змінюється від 29 до 32 кутових хвилин.

За добу Місяць зміщується щодо зірок на 13 градусів, за годину приблизно на 0.5 градусів. Сучасні астрономи часто використовують покриття Місяця для оцінок кутових діаметрів зірок поблизу екліптики.

Від чого залежить рух Місяця

Важливим моментом теорії руху Місяця є факт того, що орбіта Місяця в космічному просторі не є незмінною та стабільною. Через порівняно невелику масу Місяця, вона схильна до постійних обурень від більш потужних об'єктів Сонячної Системи (насамперед Сонця і Місяця). Крім того, на орбіту Місяця впливають сплюснутість Сонця та гравітаційні поля інших планет Сонячної Системи. В результаті цього величина ексцентриситету орбіти Місяця відчуває коливання між 0.04 та 0.07 з періодом у 9 років. Наслідком цих змін стало таке явище, як супермісяць. Супермісяцем називається астрономічне явище, у ході якого повний місяць у кілька разів більше за кутовими розмірами, ніж зазвичай. Так під час повні 14 листопада 2016 Місяць знаходився на рекордно близької відстані з 1948 року. У 1948 році Місяць був на 50 км ближче, ніж у 2016 році.

Крім того, спостерігаються і коливання нахилення місячної орбіти до екліптики: приблизно на 18 кутових хвилин кожні 19 років.

Чому одно

Космічних кораблів доведеться витратити на політ до земного супутника чимало часу. До Місяця не можна летіти по прямій – планета йтиме по орбіті убік від точки призначення, і шлях доведеться коригувати. При другій космічній швидкості в 11 км/с (40 000 км/год) політ теоретично займе близько 10 години, але насправді це буде довше. Все тому, що корабель на старті поступово нарощує швидкість в атмосфері, доводячи її до значення 11 км/с, щоб вирватися з поля тяжіння Землі. Потім кораблю доведеться гальмувати під час підльоту до Місяця. До речі, ця швидкість-максимум, чого вдалося досягти сучасним космічним кораблям.

Горезвісний політ американців на Місяць 1969 року, згідно з офіційними даними, зайняв 76 годин. Найшвидше до Місяця вдалося долетіти до апарату НАСА «Нові горизонти» — за 8 годин 35 хвилин. Щоправда, він не приземлився на планетоїд, а пролетів повз – у нього була інша місія.

Світло від Землі до нашого супутника дістанеться дуже швидко – за 1,255 секунди. Але польоти на світлових швидкостях – поки що з сфери фантастики.

Можна спробувати уявити шлях до Місяця у звичних величинах. Пішки при швидкості 5 км/год дорога до Місяця займе близько дев'яти років. Якщо поїхати машиною на швидкість 100 км/год, то добиратися до земного супутника доведеться 160 днів. Якби на Місяць літали літаки, то рейс до нього тривав би десь 20 днів.

Як у Стародавній Греції астрономи розраховували відстань до Місяця

Місяць став першим небесним тілом, до якого вдалося розрахувати відстань від Землі. Вважається, що першими це зробили астрономи у Стародавній Греції.

Виміряти відстань до Місяця намагалися з давніх-давен – першим це спробував зробити Аристарх Самоський. Він оцінив кут між Місяцем і Сонцем в 87 градусів, тому вийшло, що Місяць ближче за Сонце в 20 разів (косинус кута рівного 87 градусів дорівнює 1/20). Помилка вимірів кута призвела до 20-кратної помилки, сьогодні відомо, що це відношення насправді дорівнює 1 до 400 (кут дорівнює приблизно 89.8 градусів). Велику помилку викликали труднощі оцінок точної кутової відстані між Сонцем і Місяцем за допомогою примітивних астрономічних інструментів Стародавнього світу. Регулярні сонячні затемнення до цього часу вже дозволили давньогрецьким астрономам зробити висновок про те, що кутові діаметри Місяця та Сонця приблизно однакові. У зв'язку з цим Аристарх зробив висновок, що Місяць менший за Сонце в 20 разів (насправді приблизно в 400 разів).

Для обчислення розмірів Сонця та Місяця щодо Землі Аристарх використав інший метод. Йдеться спостереження місячних затемнень. На той час древні астрономи вже здогадалися про причини цих явищ: Місяць затьмарюється тінню Землі.

На схемі вище добре видно, що різниця відстаней із Землі до Сонця і до Місяця пропорційна різниці між радіусами Землі та Сонця та радіусами Землі та її тіні на відстань Місяця. За часів Аристарха вже вдалося оцінити, що радіус Місяця дорівнює приблизно 15 кутових хвилин, а радіус земної тіні становить 40 кутових хвилин. Тобто розмір Місяця виходив приблизно в 3 рази менше за розмір Землі. Звідси знаючи кутовий радіус Місяця можна було легко оцінити, що Місяць перебуває від Землі приблизно 40 діаметрах Землі. Стародавні греки могли лише приблизно оцінити розміри Землі. Так Ератосфен Кіренський (276 - 195 роки до нашої ери) на основі відмінностей у максимальній висоті Сонця над горизонтом в Асуані та Олександрії під час літнього сонцестояння визначив, що радіус Землі близький до 6287 км (сучасне значення 6371 км). Якщо підставити це значення на оцінку Аристарха щодо відстані до Місяця, воно відповідатиме приблизно 502 тисячі кілометрів (сучасне значення середньої відстані від Землі до Місяця становить 384 тисяч кілометрів).

Трохи згодом математик і астроном II століття до зв. е. Гіппарх Нікейський підрахував, що відстань до земного супутника у 60 разів більша, ніж радіус нашої планети. Його розрахунки ґрунтувалися на спостереженнях за рухом Місяця та його періодичних затемненнях.

Так як у момент затемнення Сонце і Місяць матимуть однакові кутові розміри, то за правилами подібності трикутників можна знайти відношення відстаней до Сонця та Місяця. Ця різниця складає 400 разів. Застосовуючи ще раз ці правила, тільки вже по відношенню до діаметрів Місяця та Землі, Гіппарх обчислив, що діаметр Землі більший за діаметр Місяця в 2,5 рази. Т. е R л = R з /2,5.

Під кутом в 1′ можна спостерігати предмет, розміри якого в 3483 рази менше, ніж відстань до нього – ця інформація за часів Гіппарха була всім відома. Тобто, при спостеріганому радіусі Місяця в 15′ вона буде ближчою до спостерігача у 15 разів. Тобто. відношення відстані до Місяця до її радіусу дорівнюватиме 3483/15 = 232 або S л = 232R л.

Відповідно, дистанція до Місяця – це 232* R з /2,5= 60 радіусів Землі. Це виходить 6371 * 60 = 382260 км. Найцікавіше, що виміри, виконані з допомогою сучасних інструментів, підтвердили правоту античного вченого.

На даний момент вимір дистанції до Місяця проводиться за допомогою лазерних приладів, що дозволяють виміряти його з точністю до декількох сантиметрів. При цьому виміри відбуваються за дуже короткий час - не більше 2 секунд, за який Місяць віддаляється по орбіті приблизно на 50 метрів від точки надсилання лазерного імпульсу.

Еволюція методик виміру відстані до Місяця

Тільки з винаходом телескопа астрономи змогли отримати більш-менш точні значення параметрів орбіти Місяця та відповідності її розмірів із розміром Землі.

Точніший метод вимірювання відстані до Місяця з'явився у зв'язку з розвитком радіолокації. Перша радіолокація Місяця була проведена в 1946 році в США та Великій Британії. Радіолокація дозволяла виміряти відстань до Місяця з точністю кілька кілометрів.

Ще точнішим методом вимірювання відстані до Місяця стала лазерна локація. Для його реалізації у 1960-х роках на Місяці було встановлено кілька кутових відбивачів. Цікаво відзначити, що перші експерименти з лазерної локації були проведені ще до встановлення кутових відбивачів на поверхні Місяця. У 1962-1963 роках у Кримській обсерваторії СРСР було проведено кілька експериментів із лазерної локації окремих місячних кратерів із використанням телескопів діаметром від 0.3 до 2.6 метрів. Ці експерименти змогли визначати відстань до поверхні Місяця з точністю кілька сотень метрів. У 1969-1972 роки астронавти програми "Аполлон" доставили на поверхню нашого супутника три кутові відбивачі. Серед них найбільш досконалим був відбивач місії “Аполон-15”, оскільки він складався 300 призм, тоді як дві інші (місії “Аполон-11” та “Аполон-14”) лише зі ста призм кожен.

Крім того в 1970 і 1973 роках СРСР доставив на поверхню Місяця ще два французькі кутові відбивачі на борту самохідних апаратів "Місяцехід-1" і "Місяцехід-2", кожен з яких складався з 14 призм. Використання першого з цих відбивачів має неабияку історію. За перші 6 місяців роботи місяцехода з відбивачем вдалося провести близько 20 сеансів лазерної локації. Однак потім через невдале місяцехода аж до 2010 року не вдавалося використовувати відбивач. Лише знімки нового апарату LRO допомогли уточнити положення місяцехода з відбивачем, і цим відновити сеанси роботи з ним.

У СРСР найбільше сеансів лазерної локації було проведено на 2.6-метровому телескопі Кримської обсерваторії. Між 1976 і 1983 роками на цьому телескопі було проведено 1400 вимірів з похибкою 25 сантиметрів, потім спостереження було припинено у зв'язку зі згортанням радянської місячної програми.

Загалом із 1970 по 2010 роки у світі було проведено приблизно 17 тисяч високоточних сеансів лазерної локації. Більшість із них була пов'язана з кутовим відбивачем “Аполлонна-15” (як говорилося вище, він є найбільш досконалим – з рекордною кількістю призм):

З 40 обсерваторій, здатних виконувати лазерну локацію Місяця, лише кілька можуть виконувати високоточні вимірювання:

Більшість надточних вимірювань виконано на 2-метровому телескопі у техаській обсерваторії імені Мак Дональда:

У той же час, найбільш точні вимірювання виконує інструмент APOLLO, який був встановлений на 3.5-метровому телескопі обсерваторії Апач Пойнт у 2006 році. Точність його вимірів досягає одного міліметра:

Еволюція системи Місяць та Земля

Головною метою дедалі точніших вимірів відстані до Місяця є спроби глибшого розуміння еволюції орбіти Місяця у минулому й у віддаленому майбутньому. До теперішнього часу астрономи дійшли висновку, що в минулому Місяць знаходився в кілька разів ближче до Землі, а так само володів значно більш коротким періодом обертання (тобто не був приливно захопленим). Цей факт підтверджує імпактну версію утворення Місяця з викинутої речовини Землі, яка переважає у наш час. Крім того, припливна дія Місяця призводить до того, що швидкість обертання Землі навколо своєї осі поступово сповільнюється. Швидкість цього процесу становить збільшення земної доби щороку на 23 мікросекунди. За один рік Місяць віддаляється від Землі в середньому на 38 міліметрів. Оцінюється, що якщо система Земля-Луна переживе перетворення Сонця на червоний гігант, то через 50 мільярдів років земна доба зрівняється з місячним місяцем. В результаті Місяць і Земля будуть завжди повернені один до одного лише однією стороною, як зараз спостерігається в системі Плутон-Харон. До цього часу Місяць віддалиться приблизно до 600 тисяч кілометрів, а місячний місяць збільшиться до 47 діб. Крім того, передбачається, що випаровування земних океанів через 2.3 мільярди років призведе до прискорення процесу видалення Місяця (земні припливи значно гальмують процес).

Крім того, розрахунки показують, що надалі Місяць знову почне зближуватися із Землею через приливну взаємодію з один одним. При наближенні до Землі на 12 тисяч км Місяць буде розірваний приливними силами, уламки Місяця утворюють кільце на кшталт відомих кілець навколо планет-гігантів Сонячної Системи. Інші відомі супутники Сонячної Системи повторять цю долю набагато раніше. Так Фобос відводять 20-40 мільйонів років, а Тритону близько 2 мільярдів років.

Щороку відстань до земного супутника зростає в середньому на 4 см. Причини - рух планетоїда по спіральній орбіті і потужність гравітаційної взаємодії Землі і Місяця, що поступово падає.

Між Землею та Місяцем теоретично можна розмістити всі планети Сонячної системи. Якщо скласти діаметри всіх планет, включаючи Плутон, то вийде величина 382 100 км.

Місяць - супутник Землі

Відстань від Землі до Місяця:384 400 кілометрів

Діаметр Місяця: 3476 кілометрів

Місяць був відомий з доісторичних часів. Це - другий найяскравіший об'єкт на небі після. Місяць робить повний оберт навколо землі за 1 місяць.

Час між новолуннями становить 29.5 днів (709 годин), це трохи відрізняється від орбітального періоду Місяця (виміряного щодо зірок), оскільки Земля переміщається істотне відстань за своєю орбіті навколо Сонця під час обертання місяця навколо Землі.

Перше відвідування Місяця космічним зондом Місяць 2 (СРСР) відбулося у 1959 році. Це – єдине позаземне тіло, яке відвідали люди. Перше відвідування людини відбулося 20 липня 1969 року (США), останнє відвідування Місяця людиною відбулося у грудні 1972 року. Місяць - також єдина космічна планета, зразки ґрунту якої були доставлені на Землю.

Влітку 1994 року було складено карту Місяця, невеликим космічним кораблем Clementine, повторне картографування проводилося 1999 року космічним кораблем Lunar Prospector.

Фрагмент зворотного боку Місяця від Аполлон-11

Гравітаційні сили, що існують між Землею і Місячною сталипричиною деяких цікавих ефектів.

Найбільш явними ефектами впливу Місяця є океанічні припливи і відливи. Гравітаційна сила впливу Місяця сильніша за боці , зверненої до Місяця і слабкіша протилежному боці. Ефект набагато сильніше відбито у припливах океанської води, ніж у твердій корі Землі. Вода за рахунок тяжіння місяця концентрується на точці Землі, яка знаходиться найближче до Місяця.

Це дуже спрощена модель припливів; фактичні потоки води, особливо вздовж узбереж, набагато складніші.

Тяжіння Місяця сповільнює обертання Землі приблизно на 1,5 мілісекунди за сторіччя.

Місяць за рахунок цих ефектів уповільнює обертання, що видаляє його орбіту приблизно на 3.8 сантиметри щорічно.

Асиметрична природа гравітаційної взаємодії із землею призвела до того, що Місяць завжди звернений до Землі лише однією стороною. Так само, як обертання Місяця сповільнює обертання Землі навколо своєї осі, так само в далекому минулому Земля сповільнила обертання місяця, але ефект був набагато сильнішим.

Фактично Місяць німого коливається, а чи не статично звернена до Землі, періодично з'являються для огляду дуже дрібні частини зворотного боку Місяця, але фактично зворотний бік Місяця не доступна для огляду із Землі.

Вперше зворотний бік Місяця сфотографував Радянський космічний апарат Місяць 3 1959 року.

Місяць не має атмосфери. Є, очевидно, крига на Північному полюсі.

Склад шарів Місяця досконально не вивчений, проте за теорією вважається, що кора Місяця в середньому має товщину 68 кілометрів, нижче за кору йде мантія і ймовірно в центрі є ядро ​​радіусом приблизно 340 кілометрів, яке становить близько 2% маси Місяця. На відміну від Землі на Місяці немає вулканічної діяльності. Центр маси Місяця зміщений від геометричного центру приблизно на 2 кілометри у напрямку Землі. Крім того, кора Місяця більш тонка на боці Місяця, зверненого до Землі.

На Місяці розрізняють два типи ландшафту – кратери та гори та відносно гладка поверхня, яка становить приблизно 16% усієї площі Місяця. З невідомих причин гладка поверхня переважає на боці, зверненій до Землі.

Загалом 382 кг гірських зразків було повернуто до Землі програмами Аполлона та Місяця. Вони забезпечили більшу частину знання Місяця. Навіть сьогодні, понад 30 років після останньої посадки на Місяць, вчені все ще вивчають ці дорогоцінні зразки.

Більшість скель на поверхні Місяця мають вік від 4.6 до 3 мільярдів років.

Для порівняння, на землі скелю рідко бувають понад 3 мільярди років.

Таким чином, Місяць представляє простір для дослідження ранньої історії, недоступної на Землі.

До дослідження зразків ґрунту з місяця, переданого космічним апаратом Аполлон, був єдиної теорії походження Місяця.

Сторона Місяця, звернена до Землі

Було 3 теорії освіти Місяця:

1. Земля і Місяць сформована в той же час із Сонячної Туманності.

2. Місяць відколовся від Землі під впливом механічної сили удару величезного тіла.

3. Місяць сформувався в іншому просторі від Землі, але був захоплений силою тяжіння Землі.

Після дослідження місячного ґрунту переважає теорія №2, - Місяць сформувався від удару з дуже великим об'єктом, таким, як Марс або навіть більше, і формування Місяця походить від викинутого від зіткнення матеріалу.

Місяць не має глобального магнітного поля. Але частина його поверхні випромінює силові лінії, це вказує, що, можливо, було глобальне магнітне поле на зорі історії Місяця.

Без атмосфери та магнітного поля, поверхня Місяця знаходиться під впливом сонячного вітру. За 4 мільярди років іони сонячного вітру накопичувалися в реголіті Місяця. Таким чином, зразки реголіту, повернутий місіями Аполлона, виявилися цінним матеріалом у дослідженнях сонячного вітру.

Параметри планети Місяць:

Маса: 0,07349 x 10 24 кг

Об'єм: 2,1958x 10 10 кубічних кілометрів

Екваторіальний радіус (км): 1738,1

Полярний радіус (км): 1736,0

Середня щільність (кг/м 3 ): 3350

Гравітація (ed.) (м/с 2): 1,62

Прискорення вільного падіння (ed.) (м/с2): 1,62

Друга космічна швидкість (км/с): 2,38

Сонячна енергія (W/m 2): 1367,6

Температура чорного тіла (k): 274,5

Напівголовна вісь (відстань від Землі) (106 км): 0,3844

Перігей (106 км): 0,3633

Апогей (106 км): 0,4055

Період обертання навколо Землі (днів): 27,3217

Синодичний період (днів): 29,53 (зміна місячних фаз)

Максимальна орбітальна швидкість (км/с): 1,076

Мінімальна орбітальна швидкість (км/с): 0,964

Нахил до екліптики (градуси): 5,145

Нахил до екватора (градуси): 18,28 – 28,58

Ексцентриситет Орбіти: 0,0549

Період обертання навколо осі (годинник): 655,728

Відстань від Землі (см/рік): 3,8

Відстань від Землі (км): 384467

Земля і Місяць перебувають у безперервному обертанні навколо своєї осі та навколо Сонця. Місяць, крім того, обертається довкола нашої планети. Тому ми можемо спостерігати на небі численні явища, пов'язані з небесними тілами.

Найближче космічне тіло

Місяць – це природний супутник Землі. Її ми бачимо як кулю, що світиться на небосхилі, хоча сама по собі вона не випромінює світло, а тільки відображає його. Джерелом світла є Сонце, сяйво якого освітлює місячну поверхню.

Щоразу можна побачити на небі різний Місяць, різні його фази. Це прямий результат обертання Місяця навколо Землі, який, у свою чергу, звертається навколо Сонця.

Дослідження Місяця

За Місяцем спостерігали багато вчених та астрономів довгі століття, але по-справжньому, так би мовити «наживо», вивчення супутника Землі почалося в 1959 році. Тоді радянська міжпланетна автоматична станція "Місяць-2" досягла цього небесного світила. Тоді цей апарат у відсутності можливості переміщатися поверхнею Місяця, лише міг фіксувати з допомогою приладів деякі дані. Результатом став прямий вимір сонячного вітру - потоку іонізованих частинок, що походять від Сонця. Тоді на Місяць було доставлено сферичний вимпел із зображенням герба Радянського Союзу.

Космічний апарат "Місяць-3", запущений трохи пізніше, зробив з космосу першу фотографію зворотного боку Місяця, яка не видно з Землі. Через кілька років, 1966 року, на земному супутнику висадилася ще одна автоматична станція під назвою "Луна-9". Вона змогла здійснити м'яку посадку та передати на Землю телепанорами. Земляни вперше побачили телесеанс безпосередньо з Місяця. До запуску цієї станції було кілька невдалих спроб саме м'якого «прилунення». За допомогою досліджень, проведених за допомогою цього апарату, підтвердилася метеорно-шлакова теорія про зовнішню будову супутника Землі.

Подорож із Землі на Місяць здійснили американці. Першими людьми, які побували на Місяці, пощастило стати Армстронгу та Олдріну. Ця подія сталася 1969 року. Радянські вчені побажали досліджувати небесне світило лише з допомогою автоматики, використовували місяцеходи.

Характеристики Місяця

Середня відстань між Місяцем та Землею становить 384 тисячі кілометрів. Коли супутник знаходиться ближче до нашої планети, ця точка називається Перігей, віддаленість становить 363 тисячі кілометрів. А коли між Землею та Місяцем максимальна відстань (цей стан називається апогей), вона становить 405 тисяч кілометрів.

Орбіта Землі має нахил до орбіти свого природного супутника – 5 градусів.

Місяць переміщається своєю орбітою навколо нашої планети із середньою швидкістю 1,022 кілометри на секунду. А за годину вона пролітає приблизно 3681 км.

Радіус Місяця, на відміну Землі (6356), становить приблизно 1737 кілометрів. Це середнє значення, так як у різних точках на поверхні він може змінюватись. Наприклад, на місячному екваторі радіус трохи більший за середній – 1738 кілометрів. А в районі полюса він трохи менший – 1735. Місяць теж є скоріше еліпсоїдом, ніж кулею, ніби його трохи «сплющили». Та сама особливість є і в нашої Землі. Форма нашої рідної планети одержала назву «геоїд». Вона є прямим наслідком обертання довкола осі.

Маса Місяця в кілограмах – приблизно 7,3*1022, Земля важить у 81 раз більше.

Фази Місяця

Фази Місяця – це різні положення супутника Землі щодо Сонця. Першою фазою є молодик. Потім іде перша чверть. Після неї настає повний місяць. А потім остання чверть. Лінія, що відокремлює освітлену частину супутника від темної, називається термінатором.

Молодий місяць - це фаза, коли супутник Землі на небі не спостерігається. Місяця не видно тому, що вона знаходиться ближче до Сонця, ніж наша планета, і, відповідно, її сторона, звернена до нас, не висвітлюється.

Перша чверть – видно половину небесного світила, зірка осяює тільки її праву частину. Між молодим і повним Місяць «зростає». Саме в цей час ми бачимо сяючий серп на небі і називаємо його «місяцем, що росте».

Повня – Місяць видно як світле коло, яке осяює все своїм срібним світлом. Світло небесного світила у цей час може бути дуже яскравим.

Остання чверть – супутник Землі видно лише частково. У цій фазі Місяць називають «старим» або «убутнім», тому що висвітлюється лише ліва його половина.

Відрізнити місяць, що росте, від спадного Місяця можна легко. Коли місяць йде на спад вона нагадує букву «С». А коли вона росте, якщо приставити паличку на місяць, то вийде буква «Р».

обертання

Оскільки Місяць і Земля перебувають досить близько одна одній, вони утворюють єдину систему. Наша планета значно більша, ніж її супутник, тому вона впливає на нього своєю силою тяжіння. Місяць звернений до нас однією стороною весь час, тож до космічних польотів у ХХ столітті зворотний бік ніхто не бачив. Це відбувається тому, що Місяць і Земля обертаються навколо своєї осі в тому самому напрямку. А оберт супутника навколо своєї осі триває той самий час, що і оберт навколо планети. Крім того, разом вони роблять оберт навколо Сонця, який триває 365 днів.

Але при цьому сказати, в який бік обертається Земля та Місяць, неможливо. Здавалося б, це просте питання або за годинниковою стрілкою або проти, але відповідь може залежати тільки від точки відліку. Площина, де знаходиться орбіта Місяця, трохи нахилена стосовно такої в Землі, кут нахилу становить приблизно 5 градусів. Крапки, де орбіти нашої планети та її супутника перетинаються, називаються вузли місячної орбіти.

Сидеричний місяць та Синодичний

Сидеричний або зоряний місяць – це той проміжок часу, за який Місяць звертається навколо Землі, повертаючись у те саме місце, звідки він почав рух, щодо зірок. Триває цей місяць 27,3 доби, що протікають на планеті.

Синодичний місяць – проміжок, протягом якого Місяць робить повний оборот, лише щодо Сонця (час, протягом якого відбувається зміна місячних фаз). Триває 29,5 земної доби.

Синодичний місяць довший за сидеричний на дві доби через обертання навколо Сонця Місяця і Землі. Так як супутник обертається навколо планети, а та, у свою чергу, обертається навколо зірки, то виходить, що для того, щоб супутник пройшов усі свої фази, потрібен додатковий час понад повний обіг.

Природним супутником Землі є Місяць — тіло, що не світиться, яке відображає сонячне світло.

Вивчення Місяця почалося 1959 р., коли радянський апарат «Місяць-2» вперше сів на Місяць, а з апарату «Місяць-3» вперше були зроблені з космосу знімки зворотного боку Місяця.

У 1966 р. апарат «Місяць-9» здійснив посадку на Місяць і встановив міцну структуру ґрунту.

Першими, хто побував на Місяці, стали американці Нейл Армстронг та Едвін Олдрін. Це сталося 21 липня 1969 р. Радянські вчені для подальшого вивчення Місяця вважали за краще використовувати автоматичні апарати - місяцеходи.

Загальні характеристики Місяця

Маса Місяця складає 1/81 маси Землі. Положення Місяця на орбіті відповідає тій чи іншій фазі (рис. 1).

Рис. 1. Фази Місяця

Фази Місяця- Різні положення щодо Сонця - молодик, перша чверть, повний місяць і остання чверть. Повний місяць видно освітлений диск Місяця, оскільки Сонце і Місяць знаходяться на протилежних сторонах від Землі. У молодик Місяць знаходиться на боці Сонця, тому сторона Місяця, звернена до Землі, не висвітлюється.

До Землі Місяць звернений завжди однією стороною.

Лінію, яка відокремлює освітлену частину Місяця від неосвітленого, називають термінатором.

У першій чверті Місяць видно на кутовій відстані 90" від Сонця, і сонячні промені висвітлюють лише праву половину зверненого до нас Місяця. В інших фазах Місяць видно нам у вигляді серпа. Тому, щоб відрізнити Місяць, що росте, від старого, треба пам'ятати: старий Місяць нагадує літеру «С», а якщо Місяць зростає, то можна подумки перед Місяцем провести вертикальну лінію і вийде літера «Р».

Через близькість Місяця до Землі та її великої маси вони утворюють систему «Земля-Місяць». Місяць та Земля обертаються навколо своїх осей в один бік. Площина орбіти Місяця нахилена до площини орбіти Землі під кутом 5 ° 9 ".

Місця перетину орбіт Землі та Місяця називають вузлами місячної орбіти.

Сидеричний(від лат. Сідеріс - зірка) місяць - це період обертання Землі навколо своєї осі і однакового положення Місяця на небесній сфері по відношенню до зірок. Він становить 27,3 земних діб.

Синодичним(від грецьк. синод - з'єднання) місяцем називають період повної зміни місячних фаз, тобто період повернення Місяця в початкове положення щодо Місяця і Сонця (наприклад, від молодика до молодика). Він становить середньому 29,5 земних діб. Синодичний місяць на дві доби довший за сидеричний, оскільки Земля і Місяць обертаються навколо своїх осей в один бік.

Сила тяжіння на Місяці в 6 разів менша від сили тяжіння на Землі.

Рельєф супутника Землі добре вивчений. Видимі темні ділянки на поверхні Місяця названі «морями» — це великі безводні низовинні рівнини (найбільша — «Оксан Бур»), а світлі ділянки — «материками» — гористі, піднесені ділянки. Основні ж планетарні структури місячної поверхні - кільцеві кратери діаметром до 20-30 км та багатокільцеві цирки діаметром від 200 до 1000 км.

Походження у кільцевих структур різне: метеоритне, вулканічне та ударно-вибухове. Крім цього, на поверхні Місяця є тріщини, зрушення, бані та системи розломів.

Дослідження космічних апаратів «Місяць-16», «Місяць-20», «Місяць-24» показали, що поверхневі уламкові породи Місяця схожі із земними магматичними породами - базальтами.

Значення Місяця у житті Землі

Хоча маса Місяця в 27 млн ​​разів менша за масу Сонця, вона в 374 рази ближче до Землі і робить на неї сильний вплив, викликаючи підняття води (припливи) в одних місцях і відливи в інших. Це відбувається кожні 12 год 25 хв, оскільки Місяць робить повний оберт навколо Землі за 24 год 50 хв.

Через гравітаційний вплив Місяця та Сонця на Землю виникають припливи та відливи(Рис. 2).

Рис. 2. Схема виникнення припливів та відливів на Землі

Найбільш виразні та важливі за своїми наслідками припливно-відливні явища у хвилій оболонці. Вони являють собою періодичні підйоми та опускання рівня океанів і морів, що викликаються силами тяжіння Місяця та Сонця (у 2,2 рази менше від місячного).

В атмосфері припливно-відливні явища виявляються у напівдобових змінах атмосферного тиску, а в земній корі – у деформації твердої речовини Землі.

На Землі спостерігаються 2 припливи в найближчій і віддаленій від Місяця точці і 2 відливи в точках, що знаходяться на кутовій відстані 90 ° від лінії Місяць - Земля. Виділяють сигізійні припливи,які виникають у молодик і повний місяць і квадратурні— у першій та останній чверті.

У відкритому океані приливно-відливні явища невеликі. Коливання рівня води сягає 0,5-1 м. У внутрішніх морях (Чорне, Балтійське та інших.) вони майже відчуваються. Однак залежно від географічної широти та контурів берегової лінії материків (особливо у вузьких затоках) вода під час припливів може підніматися до 18 м (затока Фанді в Атлантичному океані біля берегів Північної Америки), 13 м на західному узбережжі Охотського моря. У цьому утворюються приливно-отливные течії.

Основне значення приливних хвиль полягає в тому, що, перемішаючись зі сходу на захід слідом за видимим рухом Місяця, вони гальмують осьове обертання Землі та подовжують добу, змінюють фігуру Землі за допомогою зменшення полярного стиску, викликають пульсацію оболонок Землі, вертикальні зміщення земної поверхні. зміни атмосферного тиску, змінюють умови органічного життя у прибережних частинах Світового океану та, нарешті, впливають на господарську діяльність приморських країн. У низку портів морські судна можуть заходити лише під час припливу.

Через певний проміжок часу Землі повторюються сонячні та місячні затемнення.Побачити їх можна, коли Сонце, Земля та Місяць знаходяться на одній лінії.

Затемнення— астрономічна ситуація, коли одне небесне тіло заступає світло від іншого небесного тіла.

Сонячне затемнення відбувається, коли Місяць потрапляє між спостерігачем та Сонцем та загороджує його. Оскільки Місяць перед затемненням звернений до нас неосвітленою стороною, перед затемненням завжди буває молодик, тобто Місяць не видно. Складається враження, що Сонце закривається чорним диском; спостерігач із Землі бачить це явище як сонячне затемнення (рис. 3).

Рис. 3. Сонячне затемнення (відносні розміри тіл та відстані між ними умовні)

Місячне затемнення настає, коли Місяць, перебуваючи на одній прямій із Сонцем і Землею, потрапляє в конусоподібну тінь, що відкидається Землею. Діаметр плями тіні Землі дорівнює мінімальній відстані Місяця від Землі — 363 000 км, що становить близько 2,5 діаметра Місяця, тому Місяць може бути затінений цілком (див. рис. 3).

Місячні ритми - це повторювані зміни інтенсивності та характеру біологічних процесів. Існують місячно-місячні (29,4 діб) та місячно-добові (24,8 год) ритми. Багато тварин, рослини розмножуються у певну фазу місячного циклу. Місячні ритми властиві багатьом морським тваринам та рослинам прибережної зони. Так, у людей відмічено зміну самопочуття залежно від фаз місячного циклу.