Солнце притягивает Луну в два раза сильнее чем Земля. Почему же Луна до сих пор не улетела?
Этот вопрос мне неоднократно задали как на моем телеграм канале , так и в комментариях к паре моих статей тут. Я уже кратко отвечал на него, но все же поразмыслив немного подумал, что он заслуживает отдельной статьи, так как дает хороший пример небесной механики в действии.
Первое что мы сделаем это проверим верно ли утверждение в заголовке статьи. Для этого воспользуемся знакомым нам по курсу физики за 8-й класс школы законом всемирного тяготения.
Подставим в эту формулу сначала массы Солнца и Луны и расстояние между ними, а затем массы Земли и Луни расстояние между ними. Легко убедиться, что сила с которой Солнце действует Луну действительно более чем в 2 раза больше, чем сила, с которой на нее действует Земля!
Почему тогда Луна не улетает от Земли? Неподготовленный человек воспринимает это как противоречие, недобросовестные блоггеры используют этот факт, для «доказательства» того, что закон всемирного тяготения не верен.
Луна должна была бы двигаться от Земли к Луне только в одном случае — если бы Солнце и Земля были незыблемо закреплены на небесной тверди и в системе Земля-Луна-Солнце не было бы никаких иных сил, ускорений и скоростей. Однако Земля точно так же как и Луна вращается вокруг Солнца и сила притяжения Солнца точно так же действует на Землю, как и на Луну.
Это хорошо можно представить в виде простой аналогии. Допустим вы находитесь внутри вагона поезда. Перед вами на столе стоит стакан. И вы, и стакан испытываете примерно одинаковое ускорение со стороны локомотива поезда. При этом тот факт, поезд тащит стакан вперед с огромной силой никоим образом не помешает вам взять этот стакан и сделать из него глоток, хотя ваша сила гораздо меньше. Вас то поезд тащит вперед точно так же! В этой аналогии (хоть и довольно грубой) локомотив поезда — это Солнце, вы — это Земля, а стакан — это Луна.
Достаточно несложно вычислить разницу между гравитационным ускорением, которое Солнце придает Земле и Луне и убедиться, что эта разница ничтожна, по сравнению с гравитационным ускорением, которое Луна испытывает со стороны Земли.
Вообще же Луна в гораздо большей степени вращается вокруг Солнца, чем вокруг Земли. Все что делает земное притяжение это удерживает Луну возле Земли. Если бы вдруг волшебным образом Земля исчезла Луна все равно не улетела бы к Солнцу, а продолжила вращаться вокруг него по той орбите, по которой вращалась Земля, хотя со временем ее орбита подверглась бы изменениям, но на это ушли бы миллионы лет.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.
Источник
Почему Луна не улетает от Земли к Солнцу
Иногда я думаю, что всеобщее образование не всем пошло на пользу. Особенно страшны «два высших», впрочем, и прихожане секты лучшего-в-мире-советского и поколение ЕГЭ (в плохом смысле) не лучше.
Это я к чему? Не раз приходилось, например, встречать такой тезис. Солнце притягивает Луну в два раза сильнее, чем Земля. Как же Луна до сих пор не улетела к Солнцу-то?
Особенно трогательно, что приводят значение массы Луны, хотя она вообще не нужна для сравнения. Не нужна потому, что в теории гравитации Ньютона (а в этом вопросе ее более чем хватает) ускорение тела зависит только от массы притягивающего и от расстояния между центрами. Земля и Луна находятся на почти одном и том же расстоянии от Солнца и притягиваются одинаково — испытывают почти одинаковые ускорения. Эти ускорения меняют скорости по направлению, загибая орбиты и делая их почти круговыми (эллиптическими с малым эксцентриситетом).
То есть поведение Луны почти такое же, как поведение Земли — либо вместе падать на Солнце, либо вместе же летать вокруг него по орбите.
Второе возможно за счет того, что оба тела имеют достаточную скорость под прямым углом к направлению на Солнце. Если бы Земля вдруг исчезла, Луна бы продолжила движение, оставаясь спутником Солнца.
То есть она и так уже обращается вокруг Солнца! То, что при этом она вертится вокруг Земли — не меняет сути дела. Вы можете бегать по самолету как вам вздумается — все равно вы летите вместе с ним.
Все сказанное, кстати, верно и без взаимного притяжения Луны и Земли! Если бы его не было, орбиты могли бы разойтись из-за тех самых «почти». А так Земля не пускает.
Если копнуть чуть глубже, можно сказать так. Уравнения движения — второго порядка, то есть для определения движения нужно знать не только начальные положения тел, но и их скорости. Поэтому если вам рисуют картинку положений без скоростей — вас хотят обмануть, без вариантов.
Некоторые продвинутые личности вспоминают проблему трех тел. Дескать, она не решена и наука не знает. Но это не так. Проблема в том, что в общем виде задача трех тел не решается аналитически, там динамический хаос и очень сложно посчитать. Но все считается. К тому же, если массы тел существенно различны, как в нашем случае, можно успешно применить теорию возмущений, что я и имел честь вам показать. Сначала рассмотрим два тела, потом добавим ко второму третье, учтем поправки — и все будет.
Источник
Почему Луна не падает на Землю: пояснения
Земля и Луна: Freepick
Почему Луна не падает на Землю? Наша планета обладает колоссальной силой притяжения, которую чувствует каждый человек. Неужели этой силы недостаточно, чтобы притянуть планету-спутник? Ученым удалось разгадать секреты Луны и дать ответ на этот вопрос.
Почему Луна не падает на Землю
Рассматривая на небосклоне спутник Земли, многие спрашивают себя, как происходит движение Луны по небу и почему она не падает на нашу планету?
Другие космические тела, а также космические аппараты часто падают. Какие же секреты есть у видимой нами планеты, вращается ли Луна и как ей удается удерживать свои позиции в космосе?
Земля и Луна связаны следующим образом:
- Луна находится под действием силы притяжения — гравитационного поля Земли. Это та же сила не позволяет людям взлетать без специального оборудования. Однако при этом гравитация не притягивает Луну к нашей планете.
- Дело в том, что спутник постоянно движется по собственной орбите вокруг Земли. Этот процесс сопряжен с возникновением другой силы — центробежной, отталкивающей светило от Земли.
Движение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси
Чтобы это понять, достаточно представить аттракцион из луна-парка, в котором лодочки-карусели двигаются по кругу. Можно ли переместиться в центр карусели во время вращения? Не выйдет: человек почувствует сильное отталкивание, как от давления в грудь или сильного ветра. Такой же эффект испытывает Луна во время движения вокруг Земли.
Или, например, что будет, если мячик толкать сразу в две разные стороны? Он не сдвинется с места. Вот так же и силы, притягивающие и отталкивающие Луну, находятся в равновесии и помогают ей в течение миллионов оставаться на своей «дорожке».
В то время как многие думают, что Луна приближается к Земле, на самом деле Луна отдаляется от Земли на 3–4 см каждый год. Траекторию движения нашего спутника описывают как спираль, которая медленно раскручивается. Происходит это по нескольким причинам.
Почему звезды светятся и почему их не видно днем
Планета Земля и ее спутник: Freepick
Во-первых, из-за воздействия главной звезды Солнечной системы (Солнца). Она действует на Луну как магнит, причем сила воздействия больше той, какую на свой спутник оказывает Земля. Рассмотрим этот процесс подробнее:
- Луна — спутник, самый близкий к Солнцу. Главная звезда нашей Галактики обладает мощной силой — магнитным полем. Оно в несколько раз превышает силу Земли и притягивает к себе Луну.
- Упасть на Солнце Луна не может. Ее вращение происходит и вокруг Земли, и вместе с планетой вокруг Солнца. При этом возникает все та же центробежная сила, которая направлена на отталкивание Луны и компенсацию притяжения Солнца.
Кроме того, удаление Луны — следствие так называемого приливного ускорения. Его смысл таков:
Парад планет: что это, чего ожидать от явления
- Земля совершает поворот вокруг своей оси в течение суток, а Луне требуется на такое вращение 27,3 суток.
- Вслед за быстрее вращающейся Землей увлекается и медленно летящая Луна, то есть Земля передает спутнице часть собственной энергии движения.
- Эта энергия служит для Луны ускорителем, который поднимает ее орбиту.
Может ли однажды остаться Земля без Луны? Ученые на этот вопрос отвечают отрицательно, и вот почему:
- Забирая у Земли энергию вращения, Луна притормаживает планету.
- По этой причине вращение Земли вокруг своей оси несколько замедляется, и происходит подъем геостационарной орбиты (той орбиты, на которой Луна двигается со скоростью, равной скорости вращения Земли).
- Через много тысяч лет такой процесс приведет Луну на геостационарную орбиту и синхронизирует с нашей планетой, то есть планеты будут повернуты друг к другу лишь одной стороной.
- В этом устойчивом состоянии Земля с Луной пробудут миллиарды лет. Нарушить взаимное вращение сможет Солнце или другой объект. Тогда спутник упадет.
Магнитные бури: что это, как они влияют на человека
Действие физических сил (притяжения и отталкивания) — главная причина, почему планеты не падают. Только остановка движения космического объекта или механизма приводит к его падению.
Почему на Землю падают небесные тела
В космосе наряду с планетами и звездами есть различные объекты:
- Похожие на планеты, но гораздо более скромные по размерам тела, называют астероидами. Они двигаются вокруг Солнца по своим орбитам (траекториям), у некоторых бывают спутники.
- Космической пылью называют мельчайшие частички вещества, которые расположены в пространстве Вселенной.
- Объекты средних величин с размерами от 0,1 мм до 10–30 м называют метеороидами. Они рассредоточиваются в пространстве, двигаются по произвольным или относительно стабильным траекториям. Иногда образуют скопления — рои.
Ретроградный Меркурий: что о нем надо знать
Когда такие метеороиды попадают в гравитационное поле Земли, то это меняет их траекторию движения — их притягивает к поверхности.
Отметим, что движение космических тел происходит на огромных скоростях. На входе в атмосферу цифры колеблются от 11 до 72 км/с. При трении о воздух они загораются и начинают светиться. Большинство метеороидов сгорает, не достигнув поверхности, крупные постепенно замедляются и остывают.
Дождь из метеоров: Freepick
То, что с ними произойдет дальше, определяется массой, начальной скоростью, углом входа в атмосферу:
- Если космическое тело красочно сгорит в атмосфере, то его назовут метеор (или болид).
- При неоднородной, неустойчивой внутренней структуре оно может взорваться в воздухе, а на Землю попадут лишь обломки. Это так называемый метеоритный дождь.
- Если космическое тело успеет затормозить, то его траектория изменится, оно упадет на поверхность планеты. Это будет метеорит.
- Крупные космические тела на больших скоростях (2–4 км/с) при столкновении с поверхностью Земли производят мощные взрывы с образованием метеоритных кратеров (астроблем). В процессе выветривания они постепенно разрушаются.
Есть ли жизнь на других планетах: научные обоснования
В среднем в течение суток на Землю попадает примерно 5–6 тонн метеоритного вещества, о есть за год около 2000 тонн. Но большая часть сгорает в атмосфере, не достигнув поверхности нашей планеты. Многие падают в океаны или приземляются в малонаселенных областях. Очень редко метеорит падает в населенной местности, и у этого события оказывается много свидетелей.
Что происходит с космическими объектами, которые в космос запускают люди? Эти искусственные спутники должны вращаться вокруг планеты на четко заданной скорости и расстоянии, чтобы удерживаться на собственной орбите. На больших скоростях они будут вырываться из гравитационного поля и улетать во Вселенную, а на меньших — сойдут с орбиты и упадут вниз.
Есть ли жизнь на Марсе: пояснения, теории
Для последнего варианта развития событий есть множество причин. Скорость передвижения спутников замедляют:
- вещества, которые проникают на большие высоты из атмосферы Земли;
- солнечный ветер, то есть частички, которые попадают в космос с Солнца;
- гравитационная сила Земли и прочих небесных тел.
К падению таких аппаратов приводят просчеты ученых, которые их проектируют.
Но что бы ни происходило с рукотворными объектами, в Луне можно не сомневаться: она на Землю точно не упадет. Зная о том, почему Луна не падает на Землю, остается только восхититься тем, как точно и умело создано все в природе.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Источник
Горное небо — для вас!
Каверзные вопросы о Луне
Здесь я решил сделать подборку ответов на самые каверзные вопросы о Луне. Пишите новые вопросы и свои ответы в комментариях внизу странички!
1. Почему Луна не падает на Землю?
По той же причине по которой все планеты не падают на Солнце — центробежная сила, возникающая при движении Луны вокруг Земли, компенсирует силу гравитации между Землей и Луной. Но если Луну остановить относительно Земли — она упадет.
2. Солнце притягивает Луну в 2,2 раза сильнее чем Земля. Почему же Луна не улетает от Земли к Солнцу?
Это происходит потому, что Луна и Земля двигаются вместе по орбите вокруг Солнца и центробежная сила возникающая при движении Луны вокруг Солнца компенсирует силу гравитации Солнца. Если к примеру убрать Землю, Луна будет вращаться вокруг Солнца практически по той же орбите по которой она вращается вместе с Землей вокруг Солнца.
3. Луна удаляется от Земли ежегодно примерно на 4см. Возможно это связано с тем, что Солнце притягивает Луну сильнее чем Земля?
Не совсем так. Удаление Луны от Земли — следствие приливного ускорения. Смысл явления следующий. Земля вращается вокруг своей оси с периодом сутки, тогда как Луна вращается вокруг Земли с периодом 27,3 суток. В результате гравитационное поле Земли подталкивает Луну (отдельные детали быстро вращающейся Земли увлекают за собой медленно летящую Луну), то есть отдает свою энергию движению Луны вокруг Земли. Эта энергия ускоряет Луну, а значит поднимает ее орбиту.
4. И что, Луна потом совсем улетит от Земли?
Далеко не улетит 🙂 Отбирая энергию вращения Земли на подъем своей орбиты, Луна тормозит вращение Земли. Из-за этого Земля замедляет вращение вокруг своей оси и геостационарная орбита (то есть та орбита, на которой скорость полета спутника над планетой равна скорости вращения планеты) Земли поднимается. В конце концов Луна окажется на геостационарной орбите и наступит явление полной синхронизации при котором Луна и Земля будут смотреть друг-на-друга только одной стороной. Это устойчивое состояние и оно будет продолжаться миллиарды лет. И лишь в очень отдаленном будущем влияние нашего Солнца (или какого-то другого объекта) может затормозить взаимное вращение пары Луна-Земля и Луна упадет на Землю.
5. Американцы были на Луне или нет?
Были. Космический аппарат LRO сделал снимки мест посадки со следами астронавтов.
6. Почему же они снова не летят? Или наши? или китайцы?
Потому что это чрезвычайно дорого, да и опасно для космонавтов. Проще и безопаснее отправлять туда беспилотные космические аппараты. В 60-70е годы холодная война между сверхдержавами СССР и США вылилась в космическую гонку, денег и ресурсов на которую не жалели. После того как американские план по высадке на Луну был выполнен, СССР отказался от продолжения своей программы, а немного спустя ее свернули и США.
7. Почему Луна у горизонта красная? Что такое кровавая Луна?
У горизонта Луна краснеет тк там ее свет проходит через более плотные и толстые слои нашей атмосферы. А в них много микро-пылинок на которых происходит поглощение и рассеяние коротковолновой, голубой части спектра. Красная, как более длинноволновая, лучше проходит через эту среду, поскольку меньше взаимодействует с пылинками.
Кровавая Луна — неофициальный термин, описывающий покраснение Луны при лунном затмении. Дело в том, что в полном затмении Луна все-таки слегка подсвечивается солнечным светом, прошедшим через земную атмосферу и слегка преломившимся в ней вследствие рефракции. А поскольку сильнее преломляют свет более плотные слои атмосферы, то как вы уже знаете, они и будут придавать Луне красноватый оттенок убирая из света голубую составляющую и оставляя красную
Суперлуние — еще одно новомодное словечко, означающее совпадение полнолуния с перигеем. В этот момент Луна на несколько процентов увеличивает свой размер, что в сочетании с полнолунием особо радует глаз всех романтически настроенных людей 🙂
9. Зачем волки на Луну воют?
Они, как ночные хищники, используют ее в качестве ориентира. Соответственно, воем приветствуют появление столь важного для них светила 🙂
10. Говорят, Луна полая внутри?
Есть известное выражение «природа не терпит пустоты». Какие-либо полые планеты нам неизвестны. Плюс внутреннее строение Луны изучено сейсмографами, обширных пустот там не обнаружено. А даже если бы они и образовались, то ненадолго, поскольку гравитационное воздействие Земли вызывает в Луне периодические потрясения, которые эти самые полости постепенно обвалили бы. Причем чем крупнее полость тем быстрее она обвалится. Единственное что там нашли — остатки от лавовых трубок когда-то действоваших вулканов, своеобразные гроты-пещеры. Местами у них обвалился потолок, поэтому их хорошо видно на детальных снимках со спутников.
Если Вас заинтересовала эта тема и Вы хотите самостоятельно во всем разобраться, рекомендуем посетить Астроканикулы!
Источник