На каком расстоянии Луна от Земли и как было измерено это расстояние?
Минимальное и максимальное расстояние между Землей и Луной, способы измерения расстояния до Луны и диаметра спутника нашей планеты
Как измеряли расстояние до планет в древности?
Представьте себя на месте человека не знакомого со строением Солнечной системы, наблюдающего за ночным небосводом. Звезды, сами по себе, вам представляются неподвижными объектами, но вот само звездное небо вроде как вращается, причем вращается вокруг Земли и совершает полный оборот за 24 часа.
Легко сделать вывод, располагая таким данными, что звезды “прикреплены” к небесному своду, представляющему собой своеобразное “покрывало”, окутывающее нашу планету со всех сторон. Это наблюдение очевидное и простое и потому, вплоть до самого XVII века – главенствующее и даже “научное”.
В то же время, уже в древности люди замечали, что некоторые небесные светила движутся среди звезд — а следовательно, эти светила не могли быть прикреплены к небесному своду и находились к Земле ближе, чем само небо. Насчитывалось семь таких небесных тел, называвшихся (в порядке их яркости) Солнце, Луна, Венера, Юпитер, Марс, Сатурн и Меркурий. Эти семь небесных тел греки называли «планетес» (скитальцы или “блуждающие звезды”), так мы до сих пор большинство из них и называем – «планеты».
Пропорции Земли и Луны – да, наш спутник не так уж и мал, всего в 4 раза уступая Земле по размеру. Впрочем, при этом он легче в 80 раз.
Дальнейшие наблюдения показали – можно установить, какие из планет находятся ближе к Земле, а какие — дальше от нее. Например, при каждом солнечном затмении Луна проходила между Землей и Солнцем и, следовательно, Луна была ближе к Земле, чем Солнце.
При оценке других расстояний древние исходили из относительной скорости движения планет среди звезд (чем ближе к нам предмет, тем более быстрым кажется его движение). Исходя из относительной скорости движения планет среди звезд, греки решили, что Луна расположена ближе к Земле, чем остальные планеты. Прочие же располагались в порядке увеличения расстояния так: Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн.
Разумеется, в таком случае при определении расстояний от планет до Земли следовало начинать с ближайшего светила – то есть Луны.
Как Гиппарх измерил расстояние до Луны?
Первую серьезную попытку определить расстояние до Луны предпринял греческий астроном Аристарх Самосский (320—250 гг. до н. э.). Он опирался на наблюдения, сделанные во время лунного затмения. Когда тень Земли упала на Луну, по изгибу ее края можно было судить, как велико ее поперечное сечение по сравнению с размерами Луны.
Кажется, что Луна совсем близко от Земли. Вот так выглядит расстояние между Землей и Луной в натуральных пропорциях. 384 000 километров – не так и близко, а?
Считая, что Солнце находится от Земли гораздо дальше Луны, Аристарх с помощью несложных геометрических построении мог установить, как далеко должна Луна находиться от Земли, чтобы тень Земли уменьшалась до наблюдаемых размеров.
Этот метод был улучшен и дополнен примерно через 100 лет другим греческим астрономом — величайшим астрономом античности Гиппархом из Никеи (190— 120 гг. до н. э.). Гиппарх пришел к выводу, что расстояние от Земли до Луны примерно в 30 раз больше диаметра Земли. Если принять длину диаметра, предложенную Эратосфеном, т.е. 12 800 км, то в этом случае расстояние между Землей и Луной окажется равным 384 000 км.
Это блистательный результат, если учесть тогдашнее состояние астрономии. Наиболее точная современная цифра среднего расстояния между центрами Земли и Луны — 384 395 км. Не располагая и сотой долей тех возможностей, которыми располагает астрономия сейчас, Гиппарх из Никеи провел вычисления с погрешностью в 1/1000!
Как был измерен диаметр Луны
Конечно же, 384 395 километров – среднее расстояние между Землей и Луной, так как Луна движется вокруг Земли не по точному кругу: иногда она ближе к нашей планете, а иногда дальше.
Минимальное расстояние между Луной и Землей (в перигее) равно 363 300 км, а максимальное (в апогее) —405 500 км.
Зная это расстояние, можно вычислить истинный диаметр Луны, исходя из ее видимых размеров. Он равен 3473,4 км, а окружность Луны, следовательно, составляет 10 900 км. Луна намного меньше Земли, но все же ее размеры весьма внушительны.
После того как было определено расстояние до Луны, с идеей о том, что небо находится почти над самыми нашими головами, было покончено навсегда. Оно отодвинулось на колоссальное расстояние, представлявшееся грекам немыслимым.
Даже ближайшее небесное тело оказалось почти в 400 000 км от Земли, а все другие, значит, находились от нее еще дальше и, возможно, намного дальше. Ни о какой “плоской Земле накрытой стеклянным куполом” больше не могли помыслить даже самые стойкие скептики.
Перигей и апогей Луны по отношению к Земле – самое близкое и самое дальнее расстояние между Луной и Землей
Источник
Расстояние от нашей Земли до единственного спутника планеты — Луны
Если вы хоть немного интересовались темой космоса и нашего места в нём, то определённо задавались вопросом: какое расстояние от Земли до Луны.
Повышенное внимание к Луне объясняется очень просто. Всё потому как она является естественным спутником нашей планеты. Более того она располагается ближе всех спутников к Солнцу. То есть неразрывно связана с нами. Также стоит отметить, что стоит на втором месте по яркости и на пятом по величине. Но это только относительно к Солнечной системе.
Солнце и планеты солнечной системы
Как раньше рассчитывали расстояние от Земли до Луны
Как известно, спутник нашей планеты обнаружили ещё в древности. Что интересно уже тогда у людей возник вопрос, на каком расстоянии от Земли она находится.
Многие учёные прибегали к разным методам для исчисления расстояния между Землёй и Луной.
Это сейчас благодаря современной астрономии и космической техники мы побывали на ней, изучили и измерили все, что возможно. Но как древние астрономы рассчитывали данный промежуток?
На самом деле, Луна первое космическое тело, дистанцию до которого смогли определить. Как оказалось, сначала это сделали учёные из Древней Греции.
Земля и Луна
Например, Аристарх Самосский. Он определил угол между Солнцем и Луной в 87 градусов. Отсюда следует, что спутник планеты ближе нашего главного светила в 20 раз. Это теперь мы знаем, что это ошибочный взгляд. Конечно, в то время астроном использовал подручные инструменты для вычислений, и не обладал теми знаниями, которые доступны нам. Но в любом случае он внёс свой вклад в этом вопросе.
Аристарх Самосский
За несколько сотен лет до нашей эры Эратосфен Киренский определил радиус Земли. Интересно, что он ненамного отличается от современных показателей. Но сам факт использования радиуса планеты и вычисления расстояния до спутника уже в то время просто шокирует. Пусть древние расчёты не совсем верны, однако именно они положили начало в рассмотрении данного вопроса.
К примеру, другой учёный Гиппарх Никейский, основываясь на наблюдениях за движением нашего спутника, выражал своё мнение. Он считал, что промежуток Земля-Луна больше радиуса планеты в 60 раз.
Гиппарх Никейский
Современные расчёты
Сейчас астрономы не только вычисляют расстояние между Землей и Луной, но и рассчитывают движение нашего спутника. Ведь, как стало известно, он постоянно перемещается. Поэтому меняется и пространство, разделяющее нас.
На самом деле, на основе собранных знаний появились методы, позволяющие измерить пространство между космическими объектами с высокой точностью.
Современные расчёты основаны на теории Брауна, которая была разработана в 19-20 веке. Уже в то время в ней применяли тригонометрическую формулу с более чем 1400 элементов. Более того, она описывала движение Луны.
На данный момент используют разные способы для измерения промежутка между астрономическими телами. К примеру, метод радиолокации. Действительно, он позволяет определить дистанцию с точностью в несколько километров.
Метод радиолокации
Одним из конкретных приёмов измерения стал метод лазерной локации. По нему расстояние определяется с небольшой неточностью (всего-то несколько сантиметров). При нём используются угловые отражатели, которые установили на Луне. Интересно, что для этого в 1970 годах развернули целую программу Аполлон. В результате успешных операций на поверхность спутника планеты доставили и установили несколько отражателей. Таким образом, учёные смогли провести сеансы лазерной локации. В итоге, определили максимально точное расстояние от Земли до Луны.
Кроме этого, теоретические подсчёты имеют такую же достоверность.
Лазерная локация
Чему равно расстояние от Земли до Луны
Так как Луна находится в постоянном движении, соответственно путь до неё также изменяется. Спутник планеты периодически приближается или удаляется от Земли. По этой причине учёные рассчитывают среднее расстояние. Важно, что оно измеряется между осями центров тел. Причём измерение происходит в километрах, которые определяются периодами движения объектов, их фазами, циклами и периодами взаимодействия.
На данный момент расстояние от Земли до Луны составляет 384399 км. Однако часто средним числом этого промежутка считают 384400 км.
Помимо всего нужно знать, что с каждым годом дистанция между нами и нашим спутником увеличивается примерно на 4 см. Это связано, главным образом, со спиральным движением планеты по орбите, при котором уменьшается сила гравитации. Которая, как известно, и удерживает тело.
Луна
В заключении можно сказать, что постоянное движение космических тел требует к себе внимание. Потому что с этим движением изменяются характеристики и промежуток между объектами. Безусловно, современная астрономия продолжает наблюдение и изучение космоса. И это, определённо, имеет большое значение.
Несколько интересных фактов
Луна — это единственный астрономический объект, на котором побывал человек (не считая Земли).
Существует так называемая иллюзия Луны. В тот момент, когда она лежит ниже линии горизонта, происходит обман зрения. Точнее её размер представляется нам большим, чем когда она находится высоко в небе.
Как известно, свет быстрее всего в мире. Чтобы преодолеть расстояние от Земли до Луны ему необходимо чуть больше секунды.
В теории на промежутке между Землёй и Луной поместились бы все планеты нашей Солнечной системы.
Влюбленные под луной
Источник
Как измерили расстояние от Земли до Луны?
Расстояние от Земли до Луны пытались измерить еще древние греки.
До нас дошло только сочинение Аристарха Самосского «О величинах и расстояниях Солнца и Луны» (III в. до н. э.), где он впервые в истории науки попытался установить расстояния до этих небесных тел и их размеры.
К решению этого вопроса Аристарх подошел очень остроумно. Он исходил из предположения, что Луна имеет форму шара и светит отраженным от Солнца светом. В этом случае, в те моменты, когда Луна имеет вид полудиска, она образует прямоугольный треугольник с Землей и Солнцем:
Если в этот момент точно определить угол между направлениями с Земли на Луну и на Солнце (CAB), можно из простых геометрических соотношений найти, во сколько раз катет (расстояние от Земли до Луны AB) меньше гипотенузы (расстояния от Земли до Солнца AC). По Аристарху, CAB=87°; следовательно, соотношение этих сторон 1:19.
Аристарх ошибся приблизительно в 20 раз: в действительности расстояние до Луны меньше, чем до Солнца, почти в 400 раз. Загвоздка заключается в том, что точно определить момент, когда Луна оказывается в вершине прямого угла, лишь на основе наблюдений невозможно. Малейшая же неточность влечет за собой огромное отклонение от истинного значения.
Величайший астроном древности Гиппарх Никейский в середине II века до н. э. с большой уверенностью определил расстояние до Луны и ее размеры, приняв за единицу радиус земного шара.
В своих вычислениях Гиппарх исходил из правильного понимания причины лунных затмений: Луна попадает в земную тень, имеющую форму конуса с вершиной, находящейся где-то в стороне Луны.
Посмотрите на рисунок. Он показывает положение Солнца, Земли и Луны во время лунного затмения. Из подобия треугольников следует, что расстояние от Земли до Солнца AB во столько раз больше расстояния от Земли до Луны BC, во сколько раз разность радиусов Солнца и Земли (AE — BF) больше разности радиусов Земли и ее тени на расстоянии Луны (BF — CG).
Из наблюдений при помощи простейших угломерных инструментов следовало, что радиус Луны составляет 15′, а радиус тени приблизительно 40′, то есть радиус тени больше радиуса Луны почти в 2,7 раза. Приняв расстояние от Земли до Солнца за единицу, можно было установить, что радиус Луны почти в 3,5 раза меньше радиуса Земли.
Уже было известно, что под углом в 1′ наблюдается предмет, расстояние до которого превосходит его размеры в 3 483 раза. Следовательно, рассуждал Гиппарх, под углом в 15′ наблюдаемый предмет будет в 15 раз ближе. Значит, Луна находится от нас на расстоянии, в 230 раз (3 483 : 15) превосходящем ее радиус. А если радиус Земли составляет приблизительно 3,5 радиуса Луны, то расстояние до Луны равно 230 : 3,5
60 радиусов Земли, или около 30 земных диаметров (это около 382 тыс. километров).
В наше время измерение расстояния от земли до Луны было выполнено с помощью метода лазерной локации. Суть этого метода заключается в следующем. На поверхности Луны устанавливается уголковый отражатель. С Земли с помощью лазера на зеркало отражателя направляется лазерный луч. При этом точно фиксируется время, когда сигнал был излучён. Отражённый от прибора на Луне свет в течение примерно одной секунды возвращается в телескоп. Определив точное время, за которое луч света проходит расстояние от Земли до Луны и обратно, можно установить расстояние от источника излучения до отражателя.
С помощью этого метода расстояние от земли до Луны определено с точностью до нескольких километров (максимальная точность измерения в настоящее время — 2-3 сантиметра!): в среднем оно составляет 384 403 км. «В среднем» не потому, что это расстояние взято из разных или приблизительных результатов измерений, а потому, что орбита Луны представляет собой не окружность, а эллипс. В апогее (наиболее удаленная от Земли точка орбиты) расстояние от центра Земли до Луны 406 670 км, в перигее (наиболее близкая точка орбиты) — 356 400 км.
Источник