Что означает луна для земли

Лунные тайны: почему спутник так важен для земли?

Луна — естественный спутник нашей планеты. Ее влияние настолько велико, что астрономы часто говорят о связке «Земля-Луна» не как о планете и спутнике, а как о двойной планете. До сих пор не утихают споры о ее происхождении. Попробуем в них разобраться.

Что за странная «планета»?

Луна влияет почти на все сферы жизни на Земле, и история человеческой цивилизации не была исключением. Еще охотники на мамонтов вели счет дней по фазам Луны. Для первых цивилизаций спутник Земли был божеством, во власти которого находилось самое важное — сельскохозяйственный цикл. В большинстве древних цивилизаций Луну считали могущественной богиней, которой возводили храмы и приносили жертвы (иногда человеческие). Затмения Луны вызывали ужас — божество в гневе закрыло свой лик, грядут бедствия! В Средние века Луну считали местом обитания ангелов, в эпоху Просвещения предавались мечтам о расе селенитов, живущей на ночном светиле. Научный прогресс быстро разрушил эти наивные представления. Луна оказалась малой планетой, безжизненной и малопривлекательной (с человеческой точки зрения). Но также выяснилось, что влияние нашего спутника на процессы, происходящие на Земле, очень велико — вероятно, без Луны на Земле не могла бы существовать биосфера, и наша планета была бы похожа на Марс или Венеру. Ведь именно наличие Луны определяет важнейший климатический параметр — наклон оси вращения планеты по отношению к плоскости ее орбиты, определяющий характер смены времен года.

Из законов небесной механики известно, что наклон оси вращения планет подвержен колебаниям, примером чему является наш сосед Марс. Как показывают выполненные астрономами расчеты, угол между экватором Марса и плоскостью его орбиты значительно менялся. А ведь поверхность Красной планеты содержит многочисленные признаки иного прошлого — русла, протоки, осадочные породы (следы древних морей!). В далеком прошлом климат планеты был теплее, и на ее поверхности существовала жидкая вода, а возможно, жизнь. Но произошла какая-то катастрофа, и Марс превратился в ледяную пустыню. Исследования показывают, что наиболее вероятной причиной «замораживания» Марса было изменение угла наклона марсианской оси. Для Земли даже ничтожное изменение угла наклона оси к плоскости эклиптики (на величину порядка градуса) может обеспечить ледниковый период. Между тем Марс поворачивался на десятки градусов, поэтому грандиозные климатические катастрофы на нем были неизбежны. А вот у Земли угол наклона оси относительно плоскости орбиты варьировался не более чем на один-два градуса, что обеспечивало поразительную (по меркам иных планет) стабильность климата. Возникает естественный вопрос — а в чем причина уникальной устойчивости нашей планеты?

Как Луна нам помогает

Большинство ученых полагает, что за стабильность земного вращения (и, соответственно, климата) мы должны благодарить Луну — именно благодаря ей хаотические колебания угла наклона Земле не грозят. Гипотетическое отсутствие у Земли крупного спутника создало бы условия для очень сильных колебаний угла между экватором и орбитой, что сделало бы климат на Земле непригодным для жизни.

Благотворная роль Луны этим не ограничилась, способствуя появлению жизни: она вызывала приливы, способствовавшие аэрации морей. Возможно, даже сама жизнь впервые зародилась в приливной зоне! Движение Луны по небу влияет на жизненные циклы многих организмов — ярким примером служат мечехвосты (морские членистоногие, отдаленно родственные ракам и крабам), которые метают икру только при определенной фазе Луны.

Она, несомненно, повлияла и на историю человечества. Как идеальный небесный хронометр, спутник Земли значительно ускорил появление первых календарей. Наблюдения за Луной (самым близким небесным телом) сыграли огромную роль в развитии астрономии. Из них античные ученые сделали вывод о шарообразности планет, а движение Луны и его связь с морскими приливами позволили в XVII веке сформулировать законы всемирного тяготения.

Позднее наблюдения за Луной способствовали развитию науки о планетах — ведь ни одна другая планета (кроме Земли) не была исследована столь подробно! Впрочем, по мере накопления знаний о Луне вставал ряд вопросов. Самой большой тайной оставалось происхождение Луны — гипотез возникновения ночного светила было выдвинуто множество, но ни одна из них не могла объяснить все факты. Каковы основные особенности нашего спутника, которые вызывали такие сложности у ученых?

Перечислим основные из них:

средняя плотность Луны намного меньше средней плотности Земли, так как у Луны очень маленькое ядро (если у Земли оно около 30% массы планеты, то у Луны — не больше 2—3%);
на Луне повышено содержание тяжелых элементов (торий, уран, титан);
а вот соотношение изотопов кислорода в земной и лунной коре практически одинаково (а ведь у разных планет и метеоритов из разных уголков Солнечной системы оно весьма сильно различается);
лунная кора намного толще земной, что предположительно свидетельствует о том, что все слагающее ее вещество было когда-то расплавлено (а вот Земля, как считается, полностью расплавленной никогда не была);
наконец, плоскость орбиты Луны не совпадает с экваториальной плоскостью Земли.

Среди многочисленных предположений о механизме происхождения нашего спутника три гипотезы в разное время снискали наибольшую популярность среди ученых. Расскажем и о них.

Гипотезы происхождения Луны

Согласно одной из этих гипотез, наша спутница когда-то была «самостоятельной» малой планетой Солнечной системы, вращавшейся вокруг Солнца. Однако в какой-то момент вольная Луна подошла к Земле слишком близко — и сила притяжения захватила ее и перевела на новую орбиту, где Луне суждено было вращаться вокруг нашей планеты в качестве спутника.

Увы, расчеты показали, что эта гипотеза не может объяснить особенности лунной орбиты, а обнаруженное после полетов на Луну сходство элементов земной и лунной коры поставило на версии «захвата» жирный крест. Другой популярной гипотезой было предположение о совместном формировании Земли и Луны (эту гипотезу выдвинул великий Иммануил Кант). В соответствии с ней, Луна и Земля сформировались одновременно — из одного газопылевого облака. Зародившаяся прото-Земля набрала такую массу, что частички облака начали вращаться уже по своим орбитам вокруг нее, постепенно образовав прото-Луну.

Эту гипотезу отчасти подтверждает сходство изотопов Земли и Луны, но данная модель совершенно не объясняет особенности лунной орбиты.

Чтобы объяснить эти противоречия, американские астрономы Билл Хартманн и Дональде Дэвис в 1975 году выдвинули импактную (т. е. «ударную») гипотезу, которая в настоящее время считается основной. Согласно ей, когда Солнечная система только зарождалась, из газопылевого облака, вращающегося вокруг Солнца, на орбите будущей Земли образовались сразу две протопланеты — одной из них была молодая Земля, а другая (она была меньше, размером примерно с Марс) получила имя Тейя. Под действием притяжения планеты начали сближаться, и 4,4 млрд лет назад наконец произошла грандиозная катастрофа — столкновение планет. Удар, к счастью, пришелся по касательной. Тейя была уничтожена, а расплавленные земные недра от удара выплеснуло на околоземную орбиту. Из этого вещества примерно за сто лет сформировалась Луна. Удар раскрутил Землю — вот откуда быстрая (в сравнении, например, с Венерой) смена дней и ночей. Эта гипотеза хорошо объясняет и наклон лунной орбиты, и сходство изотопов кислорода на Земле и на Луне, и странное внутреннее строение Луны. Однако новые исследования, опубликованные в журнале Nature, наносят смертельный удар по этим взглядам.

Проведя детальное исследование образцов лунных пород, добытых экспедициями кораблей серии «Аполлон» в 70-е годы XX века, специалисты из Вашингтонского университета вынесли отрицательный вердикт импактной гипотезе: «Если бы старая теория была верна, то больше половины лунных пород состояли бы из материала ударившего Землю планетоида. Но вместо этого мы видим, что изотопный состав фрагментов Луны весьма специфичен. Тяжелые изотопы калия, найденные в образцах, могли сформироваться только под воздействием невероятно высоких температур. Лишь очень мощное столкновение, при котором планетоид и большая часть Земли испарились бы при контакте, может вызвать подобный эффект».

В результате ученые предложили новую теорию: вместо колоссального столкновения планет были множественные столкновения с меньшими астероидами. Астероидная бомбардировка «выкинула» на орбиту Земли достаточно обломков, чтобы сформировать несколько маленьких спутников, которые со временем слились в один большой. Эта «Протолуна» продолжила поглощать объекты на орбите, пока не осталась в гордом одиночестве.

Авторы исследования утверждают, что их гипотеза лучше всего соответствует полученным данным. Однако немедленно нашлись скептики, которые указали, что и новая гипотеза возникновения Луны объясняет далеко не все странности ночного светила. Так что точку в спорах о Луне ставить пока рано — спутник Земли по-прежнему сохраняет свою тайну…

Источник

Почему Луна являться спутником Земли?

На небе есть много ярких объектов – звезды, планеты, кометы, созвездия. Но только Луну называют естественным спутником Земли. Что означает этот термин и откуда он возник?

В обычной жизнь спутником могут называть любой объект (обычно относительно малый), который сопровождает другой объект. Так, город-спутник – это небольшой город вблизи мегаполиса, чья экономика объединена с ним. Люди же называют друг друга спутниками, если они двигаются вместе, например, «я и мои спутники хотим снять номер в вашей гостинице». То есть слово «спутник» является синонимом слова «попутчик».

В астрономии же спутник (или сателлит) – это любой объект, которое совершает вращательное движение вокруг другого, обычно значительно более массивного тела. Такой спутник как бы прикреплен к своему хозяину и никуда от него не отходит. Луна как раз является единственным крупным объектом естественного происхождения, вращающимся вокруг Земли, а потому и носит звание «спутник». Чаще всего таким термином обозначают именно тела, вращающиеся вокруг планет, но в принципе и сами планеты могут рассматриваться как спутники Солнца.

Из-за взаимного движения планет расстояния между ними сильно колеблются. Так, дистанция, между Землей и Марсом меняется от 55 до 401 млн км. В Солнечной системе есть лишь два объекта, которые находятся на относительно постоянном расстоянии от Земли. Во-первых, это Луна, которая является земным сателлитом. Во-вторых, это Солнце, ведь наша планета в свою очередь является его спутником.

Можно сказать, что Луна является попутчиком Земли. В какой бы точке своей орбиты не оказалась наша планета, вслед за ней движется и связанная с ней силой гравитации Луна.

Заметим, что как Земля одновременно является и хозяином сателлита (центральным телом) для Луны и спутником для Солнца, так и наша звезда тоже может рассматриваться как сателлит центра нашей галактики. Теоретически можно представить, что и Луны могли бы быть свои собственные спутники. Однако их нет, более того, из-за сильной земной и солнечной гравитации в принципе не существует устойчивых окололунных орбит, на которых небесное тело могло достаточно долго находиться и вращаться вокруг Луны.

Список использованных источников

Источник

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

Источник