Почему Луна с каждым годом удаляется от Земли
Единственным спутником Земли является Луна , расстояние до которой составляет около 384.467 км, то есть примерно 30 диаметров нашей планеты. С древних времен люди наблюдали за ней и пытались описать и объяснить движение нашего спутника. Сейчас, благодаря современной науке, ученые смогли сделать точные расчеты, погрешность которых может быть не более нескольких сантиметров.
Рассчитать движение Луны очень сложно, так как нужно учитывать и сплюснутость нашей планеты и влияние на нее Солнца. Ее орбита похожа на медленно раскручивающуюся спираль, и с каждым годом Луна удаляется от Земли.
Происхождение Луны
Мы не можем точно знать, что именно произошло около 4,6 млрд. лет назад, когда, по мнению ученых, появилась Луна. Есть множество гипотез , объясняющих, как возник наш постоянный спутник.
Пока ученые не определились, на какой именно остановиться, но основной считается теория Гигантского столкновения, согласно которой Земля столкнулась с небесным телом, которое назвали Тейей . Удар был под углом, почти по касательной, из-за чего часть этой планеты и часть земной мантии попали на околоземную орбиту, из них и получилась прото-Луна. У этой теории тоже есть недостатки, но считается, что она ближе остальных к истине.
Специалисты до сих пор ломают голову над тем, что произошло миллиарды лет назад. В 2008 году американские ученые пытались восстановить картину прошлого и предположили, около 4 млрд. лет назад произошло столкновение Земли с небесным телом, размером с Марс.
До этого события световой день на нашей планете был не больше 4 часов, а сама она вращалась в противоположную сторону. После столкновения появилась Луна, на Земле зародилась жизнь, вращение нашей планеты, замедлилось, уменьшился угол наклона ее оси, день стал длиннее.
В 2020 году появились сообщения : команда исследователей, в которую входили ученые из разных стран, при помощи компьютерного моделирования смогли установить, что около 4,5 млрд. лет назад наша планета была по форме похожа на картофелину, а не на шар. Когда произошло столкновение с крупным небесным телом, появилась Луна. Она тогда была очень близка к нашей планете и очень сильно на нее влияла.
Ученые утверждают, что в те времена она была в 30 раз ближе к Земле. Из-за этого Земля «проснулась», активизировались вулканы, стал формироваться ландшафт. Около 4,5 млрд. лет назад это расстояние между планетой и ее спутником было всего в 12,5 тыс. км, сутки были короткими, всего 2,5 часа.
Луна удаляется от Земли
Если раньше Луна была к нам так близка, сейчас это расстояние выросло в разы. А все потому, что наш спутник со скоростью около 38 мм в год уже давно начал удаляться от Земли. Так как с момента ее появления прошли миллиарды лет, расстояние значительно увеличилось.
Это происходит из-за приливного ускорения , которое начало действовать сразу после того, как на Земле появились океаны. Из-за массы Луны, находящейся рядом с нами, образуется приливная волна, и, как следствие, немного замедляется вращение планеты. Действует закон сохранения импульса и сохранения энергии, из-за того, вращение Земли немного уменьшается, момент импульса спутника увеличивается, Луна перебирается на другую, более высокую орбиту.
Что же нас ждет дальше? Ученый из Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ Владимир Сурдин объяснял, что скорость ухода Луны со временем начнет уменьшаться. Через 5 млрд. лет радиус орбиты спутника станет максимальным – 463 тыс. км (сейчас он около 385 тыс. км), тогда сутки будут длиться 870 часов, т.е. примерно 5 недель.
В это время скорость вращения планеты вокруг оси и Луны по своей орбите могут сравняться. И, несмотря на то, что приливного трения уже не будет, солнечные приливы продолжат влиять на Землю, тормозить ее. После этого Луна очень медленно начнет приближаться к планете. Гипотезу о том, что Луна может удалиться от Земли, ученые не поддерживают, т.к. она противоречит основам небесной механики.
Источник
Почему Луна иногда большая, а иногда маленькая
Вокруг спутника нашей планеты, Луны, всегда ходило много разговоров. Ей приписывали самые различные свойства и способности, вплоть до мистических, считая, что если долго смотреть на неё, можно сойти с ума.
Каждый предмет имеет свои определенные размеры и Луна не исключение. Хотя часто кажется, что ее размеры меняются, она становится то меньше, то больше. Действительно ли Луна становится то ближе, то дальше? Или это только кажется?
Существует несколько теорий, объясняющих данное явление.
Иллюзия обмана
На самом деле размеры Луны всегда одинаковые и остаются неизменными уже на протяжении многих лет. То, что она меняет свои размеры, является всего лишь иллюзией. Обычно кажется, что находящаяся на горизонте Луна имеет большие размеры, чем в то время, когда она находится над головой человека. Существует несколько объяснений данному обману зрения.
Разные линии зрения
В офтальмологии существуют понятия конвергенции и дивергенции, которые определяют сближение линии глаз в то время, когда мы смотрим на объекты, расположенные близко нам и расхождении данной линии при дальнем нахождении объекта, соответственно. Некоторые ученые считают, что именно эти параметры зрения и создают иллюзию большего и меньшего размера Луны. Из-за того, что Луна над головой для наших глаз кажется ближе к нам, она кажется более маленького размера, чем та, которая расположена над горизонтом, вдали от смотрящего.
Дальше-больше
По другой теории, Луна над горизонтом кажется крупнее потому что мы считаем, якобы она располагается намного дальше от нас, чем та, которая находится в Зените. Здесь уже играет свою роль человеческий мозг, а точнее, его восприятие объектов. Он, как бы, предполагает, что Луна имеет большие размеры из-за перспективы, хотя мы видим ее под тем же зрительным углом, что и над головой.
В зависимости от других предметов
Согласно этой версии, размеры Луны зависят от того, какого размеры предметы, попадающие в поле зрения помимо самого спутника Земли. Когда кроме него на горизонте мы видим деревья и другие объекты, мы видим Луну, как более крупный объект и поэтому она выглядит в наших глазах больше, чем есть на самом деле. Если смотреть на Луну, стоя в чистом поле, она не будет иметь таких размеров.
Под каким углом смотреть
Размеры предметов, которые мы видим, зависят от его реальных размеров или от размера, который получается от угла, образованного лучами от объекта, входящими в глаза. И эти размеры воспринимаются нами не одинаково. Если предметы, равные по размерам, установить на разном расстоянии от смотрящего, то тот предмет, который находится дальше, в силу углового размера, будет казаться нам большим. Но пока ещё до конца не выяснено объясняются ли разные размеры Луны тем, что она кажется ближе или всё-таки увеличивающейся в своих параметрах.
Разные цвета
Замечено, что когда Луна белого цвета, она имеет меньшие размеры, чем та, которая ярко-жёлтая, почти оранжевая. Чаще всего та Луна, которая расположена в Зените, имеет белый цвет. Разница в цветах зависит от степени рассеивания света, проходящего через атмосферу. Жёлтые волны света более длинные и из-за этого они меньше подвергаются рассеиванию и потому доходят до смотрящего в большем количестве. Кстати, чем более влажный воздух, тем более насыщенного жёлтого цвета будет Луна на горизонте.
Всему своё объяснение
У каждого феномена или иллюзии имеются свои объяснения. То же самое и с иллюзией Луны. Этого всего лишь игра нашего зрения и восприятие ее нашим мозгом. Это легко можно проверить с помощью обыкновенной монетки. Если взять ее и сравнить ее размеры с Луной, находящейся на горизонте и в Зените, то можно легко увидеть, что она имеет абсолютно одинаковый размер относительно монеты.
Источник
Почему Луна отдаляется от Земли?
Думаю каждый, кто немного интересовался космосом знает, что Луна медленно отдаляется от Земли. Иногда нас спрашивают:
Почему Луна отдаляется? Значит ли это, что в будущем Луна улетит от Земли?
В этой статье мы ответим на эти вопросы.
Согласно современным научным представлениям Луна сформировалась когда протопланета размером примерно с Марс столкнулась с Землёй примерно 4.5 миллиардов лет назад. В результате столкновения в космос было выброшено вещество, из которого сформировалась Луна.
Моделирование столкновения Земли с протопланетой, приведшее к формированию Луны
Исследования показывают, что во время своего формирования Луна была гораздо ближе к Земле — на расстоянии всего около 22500 километров. Для сравнения сейчас расстояние до Луны составляет 384 000 километров. Луна продолжает удаляться от Земли со скоростью примерно 3.78 сантиметра в год.
Чем обусловлено отдаление Луны от Земли?
Причиной, по которой Луна отдаляется от Земли является приливное ускорение . Земля своим притяжением удерживает Луну на орбите. При этом Луна также обладает заметной массой и её гравитационное притяжение также действует на Землю. Притяжение Луны проявляется в виде приливов и отливов.
Вращение Земли вокруг собственной оси приводит к тому, что приливная волна или как еще говорят приливный горб (tidal bulge) немного обгоняет Луну.
Благодаря тому, что приливный горб находится чуть впереди Луны он немного изменяет направление вектора притяжения Земли действующего на Луну и Луна чуть-чуть ускоряется. За счёт этого небольшого ускорения Луна и переходит на немного более высокую орбиту.
Источник
Почему Луна над горизонтом кажется больше?
Древние догадывались (а мы благодаря фототехнике и измерительным приборам знаем точно), что размер Луны неизменен вне зависимости от того, близка она к горизонту или, напротив, сияет высоко в небе. Глаза, однако, дают нам ощущение того, что у горизонта спутник больше, а высоко в небе — меньше. 
Уходящая луна на фоне горы Цвайершпитце (1858 метров над уровнем моря). Верхняя долина Рейна, Швейцария. Фото: EPA / ИТАР-ТАСС
Восход Луны над горами Санта Круз, Калифорния, США.
Иллюзия Луны — оптическая иллюзия, которая заключается в том, что Луна низко над горизонтом кажется в несколько раз больше, чем когда она находится высоко в небе (около зенита). На самом деле угловой размер Луны практически не зависит от её высоты над горизонтом. Иллюзия возникает и при наблюдениях Солнца и созвездий. Свидетельства о феномене сохранились с древних времён и зафиксированы в различных источниках человеческой культуры. В настоящее время существует несколько различных теорий, объясняющих эту иллюзию.
Широко распространено заблуждение, бытующее как минимум со времён Аристотеля (IV век до н. э.), заключающееся в том, что бо́льший размер Луны у горизонта объясняется увеличением, создаваемым атмосферой Земли. На самом деле астрономическая рефракция у горизонта, наоборот, немного уменьшает наблюдаемый размер Луны по вертикали и не влияет на размер по горизонтали.
В результате лунный диск около горизонта виден приплюснутым.
Есть и ещё один фактор, из-за которого угловой размер Луны около горизонта слегка меньше, чем когда она в зените. С перемещением Луны от зенита к горизонту расстояние от неё до наблюдателя возрастает на величину земного радиуса, и её видимый размер уменьшается на 1,7 %.
Кроме того, угловой размер Луны слегка меняется в зависимости от её положения на орбите. Поскольку её орбита заметно вытянута, в перигее (ближайшей к Земле точке орбиты) угловой размер Луны составляет 33,5 угловых минут, а в апогее — на 12 % меньше (29,43 угловых минут)[ 1 ][ 2 ]. Эти незначительные изменения не связаны с кажущимся многократным увеличением Луны у горизонта: оно представляет собой ошибку восприятия. Измерения с помощью теодолита и фотографии Луны на различной высоте над горизонтом показывают неизменность размера, около половины градуса, а проекция лунного диска на сетчатку невооружённого глаза наблюдателя всегда имеет размер около 0,15 мм.
| |
Самый простой способ продемонстрировать иллюзорность эффекта — это подержать небольшой объект (например, монетку) на вытянутой руке, прикрыв при этом один глаз. Сравнивая размер объекта с большой Луной у горизонта и с маленькой Луной высоко в небе, можно увидеть, что относительный размер не изменяется. Можно также сделать из листа бумаги трубу и смотреть через неё только на Луну, без окружающих объектов — иллюзия исчезнет.
Возможные объяснения иллюзии
Угол зрения и воспринимаемый размер.
Размер видимого нами объекта может быть определён либо через его угловой размер (угол, который образуют входящие в глаз лучи от краёв объекта) либо через его физический размер (реальный размер, например в метрах). Эти два понятия различаются с точки зрения человеческого восприятия. Например, угловые размеры двух одинаковых объектов, помещённых на расстоянии 5 и 10 метров от наблюдателя, различаются почти в два раза, однако, нам, как правило, не кажется, что ближний объект в два раза больше. И наоборот, если более удалённый объект имеет тот же угловой размер, что и более близкий, мы будем его воспринимать как в два раза больший (закон Эммерта).
На данный момент не достигнуто согласия по вопросу, из-за чего Луна кажется больше у горизонта — из-за бо́льшего воспринимаемого углового размера или из-за бо́льшего воспринимаемого физического размера, то есть кажется ли она как находящаяся ближе или как увеличившаяся в размере.
Вообще, полного объяснения этой особенности человеческого восприятия до сих пор не существует. В 2002 году Хелен Росс и Корнелис Плаг выпустили книгу «Загадка лунной иллюзии» , в которой, рассмотрев различные теории, сделали вывод: «Ни одна теория не победила». К тому же решению пришли авторы сборника «Лунная иллюзия», выпущенного в 1989 году под редакцией М. Хершенсона .
Существует много различных теорий, объясняющих иллюзию Луны. Ниже перечислены лишь основные из них.
В 1940-х годах Боринг (Boring, 1943; Holway & Boring, 1940; Taylor & Boring, 1942) и в 1990-х Судзуки (Suzuki, 1991,1998) предложили объяснение иллюзии Луны, согласно которому, кажущаяся величина Луны зависит от степени конвергенции глаз наблюдателя. То есть иллюзия Луны — это результат усиления импульсов к конвергенции глаз, возникающих у наблюдателя, когда он поднимает взгляд наверх (чтобы посмотреть на Луну в зените), а глаза сами по себе стремятся дивергировать. Из-за того, что конвергенция глаз является одним из признаков близости объекта, наблюдателю кажется, что объект высоко в небе меньше по размеру.
В одном из экспериментов Холуэй и Боринг (Holway & Boring, 1940) просили испытуемых сравнить воспринимаемую ими величину Луны с одним из световых дисков, спроецированных на расположенный рядом с ними экран. В первой серии эксперимента испытуемые сидели на стуле. Наблюдая за Луной, находящейся близ горизонта (на уровне глаз наблюдателя), они выбирали диск, который значительно превосходил по величине тот, который они выбирали, когда наблюдали за Луной, находящейся в зените (подняв глаза под углом 30°). Во второй серии испытуемые наблюдали за Луной лёжа на столе. Когда они лежали на спине и смотрели на Луну в зените или когда они были вынуждены закидывать голову назад и поднимать глаза вверх, чтобы из положения на спине увидеть Луну на горизонте, результаты были противоположными. Луна близ горизонта казалась им меньше по величине, чем Луна в зените.
Противники данной гипотезы утверждают, что иллюзия увеличенной Луны быстро затухает при увеличении высоты светила над горизонтом, когда необходимость запрокидывать голову и поднимать глаза вверх ещё не возникает.
Теория относительного размера.
Иллюзия Эббингауза
По теории относительного размера воспринимаемый размер зависит не только от размера на сетчатке, но и от размеров остальных объектов в поле зрения, которые мы наблюдаем одновременно. При наблюдении Луны близко к горизонту мы видим не только Луну, но и другие объекты, на фоне которых спутник Земли кажется больше, чем есть на самом деле. Когда же Луна находится в небе, бескрайние просторы неба заставляют её выглядеть меньше.
Данный эффект был продемонстрирован психологом Германом Эббингаузом. Круг, окружённый маленькими кругами, представляет собой Луну у горизонта и окружающие её маленькие объекты (деревья, столбы и т. п.), а круг, окружённый более крупными объектами, представляет собой Луну в небе. При том, что оба центральных круга имеют одинаковый размер, многим людям кажется, что правый круг на картинке больше. Этот эффект может проверить каждый, вынеся из комнаты во двор какой-нибудь крупный предмет (например, стол). На открытом пространстве он будет выглядеть явно меньше, чем в помещении.
Противники данной теории указывают на то, что пилоты самолётов тоже наблюдают данную иллюзию, хотя в их поле зрения наземных объектов нет.
|
 |
Теория кажущейся удалённости впервые была описана у Клеомеда примерно в 200 г. н. э. Теория предполагает, что Луна у горизонта выглядит больше Луны в небе из-за того, что она кажется дальше. Мозг человека видит небо не как полусферу, чем оно на самом деле является, а как сплюснутый купол. Наблюдая за облаками, птицами и самолётами, человек видит, что они уменьшаются при приближении к горизонту. В отличие от земных объектов, Луна, находясь вблизи горизонта, имеет примерно такой же видимый угловой диаметр, как и в зените, но человеческий мозг пытается компенсировать перспективные искажения и предполагает, что диск Луны должен быть физически больше.
