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
Связь Земля – Луна – Земля — Earth–Moon–Earth communication
Связи Земля-Луна-Земля ( EME ), также известные как Moon рикошет , является радиосвязь техником , которая опирается на распространении от радиоволн от Земли основанного передатчика направляется через отражение от поверхности Луны назад к Земле на основе приемник .
СОДЕРЖАНИЕ
История
Использование Луны в качестве пассивного спутника связи было предложено У. Дж. Бреем из Главпочтамта Великобритании в 1940 году. Было подсчитано, что при доступной мощности микроволнового излучения и малошумящих приемниках можно будет направлять микроволновые сигналы вверх с Земли. и отразить их от Луны. Считалось, что будет возможен хотя бы один голосовой канал .
В английской литературе, которая также стала известна в немецкоязычных странах, всегда предполагалось, что первые EME были проведены в США. Но согласно сообщениям доктора инж. У. Степп в журнале «Der Seewart», кажется, уже в 1943 году во время экспериментов с радиоизмерительной аппаратурой были получены (радиолокационные) отражения Луны и признаны таковыми. Поскольку до сих пор в cq-DL об этом не публиковалось, отчет доктора Степпа представлен здесь как преамбула к деятельности немецких любителей УКВ. Он был переведен на английский Питером-Тьерк де Бур, он же PA3FWM.
Доктор Степп пишет:
В 1943 году Telefunken приступил к разработке радиоизмерительного оборудования для обнаружения и наблюдения за наземными целями — кораблями, низколетящими самолетами, автомобилями — с максимально возможной дальностью действия.
Задача обнаружения приземных целей особенно требовала, помимо высокой мощности и высокой чувствительности приемника, как можно более коротких длин волн. Была разработана установка со следующими параметрами, соответствующими возможностям того времени: импульсная мощность передатчика 120 кВт; Длительность импульса 1,5 мкс; Длина волны 53 см, около 564 МГц; Чувствительность приемника 12 кОм; Площадь антенны 45 м2; Поляризация горизонтальная; Количество диполей 8 на ряд по горизонтали, 80 на столбец по вертикали. [Примечание переводчика: предположительно, чувствительность 12 kTo означает, что собственный шум приемника в 12 раз превышает тепловой шум (постоянная Больцмана k, умноженная на абсолютную температуру To), что эквивалентно коэффициенту шума 11 дБ.]
Антенна могла вращаться вокруг своей вертикальной оси. Он был сильно сфокусирован вертикально с первыми нулями на 1,3 ° от главного горизонтального лепестка.
Устройство получило название «Würzmann». Для испытаний систему установили в конце 1943 года на реке Бакенберг на юге острова Рюген.
Результаты измерений подтвердили рассчитанные дальности: корабли средних размеров обнаруживались до горизонта около 50 км, а самолеты высотой до 1000 м на расстояниях около 100 км. Но при благоприятных погодных условиях система обнаружила цели в гавани Гданьска и Финского залива.
После первых тестов я поручил Вилли Тилю, одному из очень компетентных инженеров, самостоятельно позаботиться об оборудовании и постоянно проводить наблюдения. Несколько недель спустя я снова поехал на остров Рюген для экспериментов около Гёрена. В последний день экспериментов, всего за несколько часов до отъезда в Берлин, я снова посетил Бакенберг. Небо было очень тусклым, ночь очень темной. По пути к Бакенбергу В. Тиль сообщил о «странном сбое оборудования», которое он наблюдал накануне примерно в то же время, но не смог найти причину; однако примерно через два часа она стала меньше, несмотря на то, что он не исправил ее, и в конце концов исчезла полностью.
После активации Würzmann я сделал следующее наблюдение: «возмущение» снова появилось, имело длительность в несколько импульсов и большую силу импульса, чем у самых сильных ближайших целей. Он появился примерно через две секунды после включения передатчика и исчез (пульсирующе), соответственно, позже после его выключения. Но остальная часть эхо-изображения появлялась и пропадала при включении / выключении передатчика. «Возмущение» возникало только тогда, когда антенна была направлена на восток, и сразу же исчезало при значительном изменении направления, но снова появлялось только через две секунды после поворота обратно в исходное направление. Судя по всему, мы засекли с помощью оборудования восходящую луну за облаками. Я объяснил постепенное исчезновение импульсов отражающим телом, медленно выходящим из сильно сфокусированного горизонтально направленного луча, когда оно поднимается над горизонтом. Вскоре после этого оборудование было введено в регулярную эксплуатацию, и о дальнейших наблюдениях я не слышал.
Однако только в конце Второй мировой войны были разработаны методы, специально предназначенные для отражения радиолокационных волн от Луны, чтобы продемонстрировать их потенциальное использование в обороне, связи и радиолокационной астрономии. Первая успешная попытка была предпринята в форте Монмаут , штат Нью-Джерси, 10 января 1946 года группой под кодовым названием « Проект Диана» , возглавляемой Джоном Х. ДеВиттом . Менее чем через месяц, 6 февраля 1946 года, последовала вторая успешная попытка венгерской группы во главе с Золтаном Бей . Связь Луны Relay проект последовавшего за привело к более практического использования, в том числе телетайпном связи между военно — морской базы Перл — Харбор , Гавайи и ВМС США штаб — квартирой в Вашингтоне, округ Колумбия , за несколько дней до спутников связи , связь свободна от капризов в ионосферной пропаганда была революционной.
Развитие спутников связи в 1960-х сделало этот метод устаревшим. Однако радиолюбители увлеклись ЕМЕ-коммуникацией как хобби; первая радиолюбительская радиосвязь с отражением луны произошла в 1953 году, и любители во всем мире все еще используют эту технику.