Какое расстояние от Земли до Луны
В разные периоды месяца размер нашего спутника меняется: в некоторые дни он становится на 15% больше. Кроме того, в это время он на треть ярче. Эти явления объясняет изменяющееся расстояние от Земли до Луны.
Как рассчитывали расстояние до Луны древнегреческие астрономы
Попытки измерить численное значение расстояние между нашей планетой и ее спутником начались в тот момент, когда человечество осознало, что Луна — отдельный далекий от нас небесный объект.
Первыми это начали делать астрономы Древней Греции. Например, Аристарх Самосский пытался определить искомую дистанцию при помощи геометрических законов (по методу прямоугольного треугольника, зная земной диаметр), но некорректно определил масштаб и ошибся чуть ли не в 20 раз.
Его соотечественник, Гиппарх Никейский, считал, что расстояние между этими космическими объектами составляет 382 тыс. км. Разница с современными результатами минимальна. В работе ученый использовал познания в геометрии, наблюдал за тенями, отбрасываемыми Луной, выполнял измерения простейшими оптическими и угломерными инструментами.
Эволюция методик измерения расстояния
Основа средневековых способов измерить расстояние — математические и геометрические вычисления, включая расчеты древнегреческих ученых, а также перманентные наблюдения. Позже исследования начали проводить на основании данных, полученных от телескопов, а в ХХ в. — вычислительных машин и космических аппаратов.
Последние измерения, результаты которых принято использовать сейчас, выполнены с помощью лазерного луча. На лунной поверхности расположен установленный прошлыми исследовательскими миссиями специальный отражатель, на который посылается с Земли пучок лучей. Часть из них, отражаясь от Луны, возвращается на земной детектор.
На основании данных о скорости света и измеренного времени, затраченного лучами на прохождение заданного расстояния, были выполнены все необходимые расчеты.
Определение удаленности от Земли и ее варианты
Указать точную дистанцию в километрах не представляется возможным — Луна движется по эллиптической траектории и потому постоянно то удаляется от нашей планеты, то снова к ней приближается.
Также на его движение влияют сплюснутость нашей планеты и сильное воздействие гравитационных сил Солнца — оно притягивает наш сателлит в 2,2 раза сильнее, чем мы.
В качестве среднего расстояния принято значение 384,4 тыс. км. Астрономы называют эту величину большой полуосью.
Перигей
363,1 тыс. км — минимальная дистанция между Землей и Луной, когда последняя находится в самой близкой точке к нашей планете. Однако это число не является неизменным: расстояние до спутника нашей планеты, когда он уходит в перигей, может меняться от 356,4 до 370,4 тыс. км. Оно зависит от множества внешних факторов.
Астрономическое явление, когда перигей Луны совпадает с ее полной фазой, называется суперлунием.
Апогей
В апогее Луна располагается на дистанции 405,7 тыс. км от нас. Это среднее значение, принятое для удобства расчетов, способное изменяться в разные периоды от 404 до 406,7 тыс. км.
Существует термин «микролуние», или «микролуна», характеризующий явление, когда спутник находится одновременно в полной фазе и на максимально удаленном расстоянии от Земли, в дальней точке своей орбиты.
Изменение расстояния под влиянием времени
Астрономы уверены, что сразу после своего рождения наш спутник вращался вокруг Земли на расстоянии примерно в 15-20 тыс. км. Позднее, когда человечество начало свои наблюдения за этим небесным телом, Луна виделась нашим предкам больше своих современных размеров в 20 раз.
Существует неизвестная причина, по которой записи древних ученых о предсказаниях солнечных затмений через много веков не совпадали с их действительными датами в близкое к нам время. По предположению британского астронома Э. Галлея, это может объясняться тем, что земные сутки за много столетий удлинились. Произойти это могло только из-за постепенного удаления от нашей поверхности Луны.
Точные измерения с помощью радиолокации и лазерных сигналов доказали ежегодное удаление спутника от нас на 3,8 см.
Теоретически возможна ситуация, когда Луна окончательно покинет земную орбиту, но до того перестанет воздействовать на нас гравитационно, отчего планета вследствие отсутствия приливов повернется к своему сателлиту одной стороной. Определить дату этого события точно пока не представляется возможным, ученые предсказывают лишь приблизительный его срок — не ранее, чем через 616 млрд лет.
Расстояние Луны от Солнца
Среднее расстояние от Солнца до Луны принято считать равным большой земной полуоси — около 149,6 млн км.
Точная дистанция от светила до спутника может быть примерно на 384,5 тыс. км меньше в новолуние или на такую же величину больше в полнолуние.
Но этими величинами, являющимися незначительными в астрономическом плане, для расчетов пренебрегают.
Длительность полета до Луны
К Луне с Земли было совершено уже достаточно полетов для того, чтобы понять, сколько времени занимает это космическое путешествие:
- средний по длительности полет длится примерно 5 дней — столько времени летел к Луне в 2007 г. китайский космический аппарат «Chang’e-1» на стандартных ракетных двигателях;
- кратчайший пилотируемый полет длился 3 дня и почти 4 часа — случилось это в 1969 г.;
- самый первый советский полет к земному спутнику был одновременно и одним из наиболее быстрых в то время — аппарат «Луна-1» добрался до места назначения всего за 2 дня, пройдя в 500 км от лунной поверхности;
- быстрейший современный полет совершил межпланетный зонд NASA «Новые горизонты», который добрался до спутника за рекордные на сегодня 8,5 часа, но он не приземлялся на его поверхность, а пролетел мимо.
Теоретически путь от Земли к Луне, когда вторая будет находиться в перигее, занимает около 10 часов, но полет будет длиться дольше.
По прямой линии лететь нельзя — наша планета движется в пространстве с большой скоростью и за каждый час будет уходить в сторону от нужного пути, потому траекторию передвижения придется корректировать.
Кроме того, вторая космическая скорость 11 км/с, необходимая для выхода аппарата за пределы земной орбиты, будет соблюдаться кораблем не постоянно: сразу после старта его двигателям придется постепенно наращивать обороты, чтобы вырваться из поля тяготения планеты, а при подлете к спутнику космической станции потребуется притормозить.
Вычисление точных расстояний между Луной и Землей помогает организаторам космических полетов корректно рассчитать объем необходимого топлива, а также времени, нужного для полета.
Источник
Отдаление Луны от Земли – описание, иллюстрации, видео
В каждый данный момент времени Луна находится не ближе 361 000 и не дальше 403 000 километров от Земли. Расстояние от Луны до Земли меняется, потому что Луна вращается вокруг Земли не по окружности, а по эллипсу. Кроме того, Луна мало – помалу удаляется от Земли в среднем на 5 сантиметров в год. Люди уже много столетий наблюдают понемногу уменьшающуюся Луну. Может наступить такой день, когда Луна оторвется от Земли и улетит в космос, став самостоятельным небесным телом. Но этого может и не случиться. Баланс гравитационных сил крепко держит Луну на околоземной орбите.
Почему Луна удаляется от Земли?
Любое движущееся тело хочет по инерции продолжить свой путь по прямой линии. Движущееся по окружности тело стремится сорваться с круга и полететь по касательной к нему. Это стремление оторваться от оси вращения называется центробежной силой. Вы ощущаете центробежную силу в детском парке, катаясь на скоростных качелях, или при езде на автомобиле, когда он круто сворачивает и вас прижимает к дверце.
Слово «центробежный» означает «бегущий от центра». Луна тоже стремится последовать этой силе, но ее удерживает на орбите сила земного тяготения. Луна остается на орбите, потому что центробежная сила уравновешена силой земной гравитации. Чем ближе к планете находится ее спутник, тем быстрее он вращается вокруг нее.
В чем причина? Любой движущийся предмет обладает моментом количества движения. Момент вращающегося тела зависит от массы, скорости и расстояния от оси вращения. Момент можно вычислить, перемножив между собой эти три величины. Ученые выяснили, что момент вращения данного тела не изменяется. Поэтому при приближении предмета к оси вращения, он в силу закона сохранения момента, будет вращаться быстрее, так как массу в этом уравнении нельзя изменить произвольно.
Причины отдаления Луны
Этот закон, называемый законом сохранения момента вращения. Луна совершает один оборот вокруг Земли примерно за 27 дней. Но 2,8 миллиарда лет назад более близкая к нам Луна обращалась вокруг Земли за 17 суток. По мнению Кларка Чепмена, астронома из Планетарного научного института в Таксоне, штат Аризона, когда-то Луна была еще ближе. В момент образования Лунный Земли 4,6 миллиарда лет назад, период обращения Луны составлял всего 7 суток. Если бы тогда кто – нибудь мог видеть Луну, он был бы поражен огромными размерами восходящей кроваво – красной Луны.
Прилив океанов
Как это ни удивительно, приливы океанов — это та самая сила, которая отталкивает Луну от Земли. Происходит это так. Сила тяготения Луны действует на воды земных океанов, притягивая их. Но и Земля не стоит на месте — она вращается вокруг своей оси. Когда воды океана вспучиваются, устремляясь к Луне, Земля своим вращением как бы отрывает эту массу воды от нее.
Сила гравитации океанической воды при этом притягивает Луну, но не прямо на себя, а слегка вперед, по ходу вращения земного шара. Поэтому Луна получает импульс, направленный не строго по радиусу своей орбиты, а по касательной к ней. Это явление удлиняет орбиту Луны. По мере незаметного (месяц за месяцем) удлинения лунной орбиты Луна мало – помалу удаляется от Земли. Процесс очень медленный и незаметный для глаза, но он длится миллионы лет и суммарный результат весьма ощутим.
Наверное, когда – нибудь Луна настолько далеко окажется от Земли, что сила земной гравитации ослабнет, и Луна сможет отправиться в самостоятельный полет вокруг Солнца. Однако ученые считают, что такое одиночество Луне вряд ли угрожает. Ведь приливы действуют и на Землю тоже. Перемещения масс океанической воды замедляет вращение Земли, поэтому за 100 лет день увеличивается примерно на полминуты. (Миллиарды лет назад день продолжался не более шести часов.)
В будущем, через миллионы лет, продолжительность дня и время одного оборота Луны вокруг Земли по прежнему будут равны, но уже намного превысят двадцать четыре часа. Когда Луна удалится от Земли на достаточное расстояние, их вращения будут более синхронными и приливы океанов окажутся точно под Луной. Вот тогда гравитация воды станет оказывать притягивающее действие на Луну, и она перестанет удаляться от Земли. Процесс пойдет в обратную сторону, когда области приливов окажутся позади Луны. Орбита Луны начнет укорачиваться, и она будет постепенно приближаться к Земле. Может быть наступит такое время, когда на небосводе снова появится огромная Луна.
Расстояние до Луны – видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Расстояние от Земли до Луны
Краткий ответ на этот вопрос: среднее расстояние до Луны составляет 384 403 км. Почему «среднее»? Потому что Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите, а значит, в какой-то момент она будет находиться дальше, а в какой-то, наоборот, — ближе.
Вот почему 384 403 км считается средним расстоянием до Луны или, как говорят астрономы, является «большой полуосью орбиты Луны». Когда Луна находится в самой ближайшей к Земле точке (перигее), нас разделяет всего 363 104 км. А расстояние от самой удаленной точки (апогея) до Земли – целых 406 696 км.
Получается, что расстояние от Земли до Луны варьируется в пределах 43 592 км . Именно благодаря этой довольно большой разнице Луна на ночном небе бывает разного размера. В перигее Луна выглядит для нас на 15% больше, чем в апогее.
Разница расстояний сказывается и на яркости Луны, когда она достигает своей полной фазы. В ближайшей к Земле точке полная Луна обычно на 30% ярче, чем на максимальном удалении от нашей планеты. Когда полная Луна находится в перигее, ее называют «суперлуна».
На видео («Один год Луны за 2,5 минуты») можно полюбоваться Луной во всей ее изменчивой красе:
Возникает весьма логичный вопрос: откуда мы знаем, на каком расстоянии находится Луна? Ответ зависит от того, о какой эпохе мы говорим. В Древней Греции, например, астрономы использовали для своих вычислений познания в области геометрии.
Долгое время древние греки наблюдали за тенями и выяснили, что, когда объект расположен перед Солнцем, длина его тени в 108 раз превосходит его реальный диаметр. Так мяч диаметром 2,5 см, помещенный на палочке между Солнцем и поверхностью Земли, даст треугольную тень протяженностью 270 см.
Это наблюдение в дальнейшем было использовано для изучения лунных и солнечных затмений. При лунном затмении греки замечали, что спутник не полностью закрывался тенью Земли, а ширина этой тени была примерно в 2,5 раза больше Луны. При солнечном затмении отмечалось, что размер Луны и ее местоположение в этот момент были достаточными для того, чтобы полностью перекрыть Солнце. Тень, которую она отбрасывала, оканчивалась на Земле, причем, под тем же углом, что и тень от Земли, что делало обе тени двумя версиями одного и того же треугольника, только разного размера.
Греки сделали вывод, что основание большего из двух треугольников будет равняться одному диаметру Земли (на тот момент этот показатель уже был вычислен и составил 12 875 км), а его длина – 1 390 000 км. Меньший же треугольник будет в 2,5 раза шире диаметра Луны, и, т.к. треугольники пропорциональны, его высота будет в 2,5 раза больше высоты орбиты Луны. Соединив эти треугольники греки получили эквивалент 3,5 лунных орбит. Разделив вычисленное ранее значение 1,39 млн км на 3,5, они получили относительно точное расстояние до Луны, равное 397 500 км. Совсем неплохо для древнего народа!
Сейчас расстояние до Луны можно рассчитать с точностью до нескольких миллиметров. Ученым достаточно засечь, за какое время лазерный луч, пущенный с Земли, дойдет до специального рефлектора, установленного на Луне, и вернется обратно.
Определение так называемой лазерной локации Луны стало возможным более сорока лет назад, после того, как астронавты миссии Аполлон установили целую серию рефлекторов на поверхности нашего спутника. Лазерный луч, пущенный с Земли, отражается от одного из этих рефлекторов и возвращается на нашу планету.Правда, из 100 квадрильонов пущенных в сторону Луны фотонов на Землю возвращается не так много, но этого достаточно для высокоточного расчета расстояния.
Т.к. скорость света составляет почти 300 000 км/с, лазерному лучу хватает чуть больше секунды, чтобы достигнуть поверхности Луны. Столько же занимает обратный путь. Фиксируя точное время, которое понадобилось свету, чтобы добраться до Луны и обратно, астрономы затем с легкостью высчитывают точное расстояние до Луны в данный момент времени.
Благодаря этому способу расчета расстояния ученым стало известно, что Луна медленно удаляется от нашей планеты. Каждый год – на 3,8 см. А это значит, что через миллионы лет Луна на небосклоне будет казаться меньше, чем она видится нам сейчас. А через миллиард лет или около того Луна будет выглядеть меньше Солнца, и полные солнечные затмения навсегда уйдут в прошлое.
Источник