Как вращаются Земля, Луна и Солнце
Луна, Земля, Солнце — три важнейших небесных тела, определяющих существование человечества. Первое поддерживает стабильность вращения нашей планеты, влияет на приливы и отливы, второе — наш родной дом, а третье обеспечивает поступление к нам тепла и света.
Размеры Солнца и Луны
Для понимания природы солнечных затмений нужно знать, во сколько раз Луна меньше Солнца. Диаметр центральной звезды нашей системы составляет 1,4 млн км, аналогичный параметр земного спутника — почти 3,5 тыс. км, разница составляет примерно 400 раз.
В то же время Луна находится ближе к Земле, почти в те же 400 раз (при нахождении этих объектов в некоторых точках относительно планеты): на расстоянии около 385 тыс. км, в то время как дистанция от нас до центра Солнечной системы равна 150 млн км.
И хотя светило расположено от нас намного дальше, чем спутник, земному наблюдателю они часто кажутся на небе равными по величине.
Это и есть объяснение солнечных затмений: спутник полностью или частично перекрывает собой Солнце.
Смена лунных фаз
В разных положениях Солнца, Земли и Луны относительно друг друга светлую часть нашего спутника мы видим по-разному.
Части, освещенные светом центральной звезды, называются лунными фазами, это:
- новолуние;
- первая четверть;
- полнолуние;
- последняя четверть.
Иногда выделяют 2 промежуточные фазы: растущую (молодую) и убывающую (стареющую) луну.
Во время новолуния спутник земному наблюдателю не виден, потому что находится между планетой и Солнцем, и к планете обращена его темная сторона, не освещенная звездой. Некоторое свечение лунного диска в этот период все же можно заметить, оно имеет характерный пепельный оттенок, который небесному телу придает солнечный свет, отраженный от Земли.
Через два дня наступает фаза растущей луны, или неомения — это первое после новолуния появление объекта на небе, когда он имеет вид узкого серпа. С каждым днем он увеличивается в размерах и через 7 суток принимает вид полукруга, появляющегося вскоре после заката на западе или юго-западе.
Относительно светила Луна в этой фазе расположена на 90° в восточном направлении, ее видно только вечером и в первой половине ночи.
Через 2 недели после начала лунного цикла наступает полнолуние: Луна расположена в противостоянии с нашей звездой, в сторону Земли обращено все ее освещенное полушарие. Она восходит в момент захода солнца, видна всю ночь и заходит на рассвете.
Еще через неделю начинается фаза последней четверти: спутник имеет вид полукруга, видимого в восточной части неба во второй половине ночи и перед восходом.
Он будет постепенно уменьшаться в размерах и в последние дни примет вид тонкой буквы «С».
Все указанное справедливо для наблюдения из северного полушария Земли. В южном полушарии положения серпа и полукруга противоположные: букву «С» напоминает не убывающий, а растущий месяц.
Совсем иной вид спутник в разных фазах имеет на экваторе, там положение его освещенной части не вертикальное, а горизонтальное. Например, стареющая луна имеет вид узкой лодки, расположенной в нижней половине диска.
Для расчетов принята продолжительность каждой из 4 основных лунных фаз в 7,38 земных дней, но их фактическая длительность постоянно немного меняется из-за вытянутости орбиты спутника и непостоянства его орбитальной скорости.
Так как лунный месяц короче большинства земных (29,5 дней вместо 30 или 31), 1 раз в год в календарном месяце может случиться второе полнолуние. Это явление получило название «Голубая Луна».
Такое наименование обусловлено не изменением оттенка земного спутника, а происхождением из английского фразеологизма «Однажды при голубой луне», смысл которого можно трактовать как «После дождичка в четверг», т. е. никогда. Голубой цвет сателлит может принимать, но это явление крайне редкое и объясняется оптическим эффектом.
Орбитальные характеристики Луны, Земли и Солнца, схема взаимного вращения
Луна совершает 3 вида движений:
- вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот примерно за 27,3 земных дней;
- обращается вокруг нашей планеты по эллиптической орбите с точно таким же (27,3 суток) периодом;
- обращается вокруг Солнца в связке «Земля-Луна».
Равенство периодов собственного вращения и обращения Луны вокруг Земли объясняет, почему она всегда повернута к нам одной стороной.
Земля совершает 2 вида движения: вокруг своей оси и вокруг Солнца. В первом случае движение происходит в направлении с запада на восток, и это явление объясняет смену времени суток. На освещенной половине земного шара наблюдается день, а на обратном — ночь.
Каждый такой оборот называется сутками, он длится 23 часа 56 минут и несколько секунд, но для расчетов длительность этого периода принята равной 24 часа.
Вращение планеты вокруг Солнца происходит по эллиптической орбите, среднее расстояние от центральной звезды — около 149,6 млн км, орбитальная скорость — в среднем 29,8 км/с. При этом в перигелии (ближайшей к светилу точке) Земля движется быстрее, со скоростью более 30 км/с, а в самой удаленной позиции (афелии) — медленнее 29,3 км/с.
За время 1 полного витка вокруг Солнца планета делает 365,25 собственных оборотов — это количество дней в 1 астрономическом году. Календарный аналогичный период, в котором сутки приняты равными 24 часам, длится 365 дней, но через каждые 3 годовых срока в календарь добавляется четвертый особый — високосный, с дополнительным 366-м днем.
Солнце неподвижно относительно Земли, но оно также не стоит на месте, а вращается вокруг центра галактики, и 1 такой оборот занимает 220-230 млн лет.
За время своего существования светило успело совершить только 20 полных витков вокруг Млечного Пути.
Ученые отводят нашей звезде срок жизни от сегодняшнего дня 7 млрд лет, за которые она сделает еще примерно 30 таких оборотов.
Линейная скорость движения Солнца в пространстве — 200-220 км/с. Направление его пути называется апекс, оно перемещается в направлении созвездия Геркулес.
Кроме того, светило вращается вокруг собственной оси, ученые определили это по изменению положения пятен на нем. Передвигается оно не как твердая модель: вращение на экваторе быстрее, по направлению к полюсам движение замедляется. Это касается лишь поверхности и массы, близкой к ней.
Внутренние слои и солнечное ядро при вращении ведут себя как классическое твердое тело. Похоже вращаются газовые гиганты Сатурн и Юпитер. Один полный виток вокруг оси Солнце совершает за 25,4 земных дней, его ось не вертикальная, а наклонена на 7°.
Источник
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.
Источник
Система Земля-Луна
Если вы пройдете мимо адски раскаленной Венеры, то приблизитесь к удивительной 3-й планете о Солнца. Это голубая сфера, наполненная водой и разумными организмами. Опуститесь ниже и разглядите континенты и огромное количество разных формирований. Добро пожаловать на Землю. Перед вами система Земля-Луна.
Система Земля-Луна: Чудо жизни
Южная Скандинавия, снятая до полуночи в момент полнолуния. Выделяются зеленые северные сияния (сверху), мрачность Балтийского моря (внизу справа), облачный покров (вверху справа) и норвежский снег, освещенный полной Луной. Благодаря городским огням можно рассмотреть береговую линию Скагеррака и Каттегатского моря, ведущего к Балтийскому.
Пока система Земля-Луна выступает единственной на все пространство, способной похвастаться планетой с жизнью. Причем это невероятное разнообразие видов, где первый организм зародился 3.5 млрд. лет назад. Сначала это были простые одноклеточные, проживающие в воде. Фотосинтез помогал получать энергию от Солнца. Клеточная мутация и перемена среды помогли зародиться сложным формам. Сегодня есть животные, растения, микробы и люди.
Эволюция жизненных форм – долгий и сложный процесс. В ранней системе Земля получала много ударов от метеоритов и астероидов, каждый из которых мог стереть весь прогресс. Полагают, что случилось 5 массовых вымираний. Последнее произошло 65 млн. лет назад, когда астероид размером с Эверест поразил планету и забрал с собою динозавров. Но это помогло развиться млекопитающим и получить контроль над территориями. А за ними пришли и люди.
Зона обитаемости
Красный спрайт над белым светом активной грозы (вверху слева). Спрайты – крупные электрические разряды, которые не выступают обычной молнией. Это прохладная плазма, лишенная раскаленности, наблюдаемой под грозами. Они скорее напоминают разряд люминесцентной трубки. Полагают, что подобные энергетические вспышки формируются во время крупных событий грозы.
Луна вращается вокруг Земли, а сама система расположена на идеальном расстоянии от Солнца. Здесь присутствует комфортная температура для наличия воды в жидком состоянии. Подобные территории именуют зоной обитаемости. Тонкое кольцо начинается за орбитой Венеры и тянется к Марсу. Если бы мы подошли ближе к Солнцу, то океаны вскипели, а атмосфера разрушилась.
Система Земля-Луна — двойные планеты ?
Ближайшим соседом Земли выступает Луна. Это единственный спутник, который у нас есть. Луна меньше Земли, но ее размеры все еще заставляют некоторых думать, что Луна и Земля – двойная планета. Возможно, дело также в небольшом расстоянии между ними. Но Луна — спутник, потому что центр масс находится на земной поверхности, а не в пространстве. Полагают, что Луна появилась после того, как огромное небесное тело врезалось в Землю и вырвало материал на орбиту примерно 4.5 млрд. лет назад.
Изначально спутник находился ближе к планете и на орбитальный путь тратил 20 дней, а не современные 28. Тогда земной день занимал 18 часов. Но планетарное вращение замедлилось и спутник начал отдаляться, что продолжает делать и сейчас.
Луна оказывает сильное воздействие на планету. Гравитация позволяет удерживать Землю на оси, иначе она бы дико раскачивалась. Также спутник вызывает океанические приливы. Многие верят, что без Луны жизнь на Земле никогда бы не появилась.
Источник