Видеоурок луна естественный спутник земли

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

Система Земля-Луна

Урок 53. Физика 11 класс

Конспект урока «Система Земля-Луна»

Сквозь волнистые туманы пробирается луна,

на печальные поляны льет печально свет она.

По дороге зимней, скучной тройка борзая бежит,

колокольчик однозвучный утомительно гремит

В данной теме разговор пойдёт о Луне как о небесном теле. Напомним, что в Солнечную систему входят восемь основных планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун (которые также названы в честь римских богов). Некоторые планеты не имеют спутников, а у некоторых планет насчитывается несколько десятков спутников. Что касается Земли, то у неё один-единственный естественный спутник – это Луна. Поскольку ни Меркурий, ни Венера не имеют спутников, Луна – это самый близкий спутник к Солнцу.

Рассмотрим, какие объекты называются звездами, какие планетами, а какие – спутниками. Итак, звезда – это массивный газовый шар, излучающий свет и тепло в результате протекания реакций термоядерного синтеза в его недрах. Планетой называется небесное тело, вращающееся вокруг звезды (или её остатков), достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции. Наконец спутник – это любое небесное тело, вращающееся по определенной орбите вокруг другого объекта (например, планеты). Так вот, Луна является единственным естественным спутником Земли.

Луна совершает полный оборот вокруг Земли за 27,3 земных суток и ровно с таким же периодом вращается вокруг своей оси (период обращения Луны вокруг Земли, называется сидерическим месяцем или сидерическим периодом). Именно из-за того, что Луна вращается вокруг своей оси с той же периодичностью, что и вокруг Земли, всегда видно только одно полушарие Луны. Солнце всегда освещает примерно половину поверхности Луны, но поскольку к Земле могут быть обращены части и освещенной и неосвещенной поверхности, Луна большую часть времени кажется нам неполной. Всем хорошо известны две фазы Луны – это новолуние и полнолуние. Также различают еще две фазы – это первая четверть и третья четверть. Интервал времени между двумя последовательными новолуниями составляет 29,5 земных суток. Это время называют синодическим месяцем или синодическим периодом. Именно синодический период лежит в основе лунного календаря.

С Луной связаны такие интересные явления, как солнечные и лунные затмения. В определенные моменты, Луна может частично или полностью заслонить Солнце. Такие явления, соответственно называются частными или полными солнечными затмениями.

Иногда Луна попадает в тень Земли (то есть, оказывается неосвещенной Солнцем). Такие явления называются лунными затмениями.

Конечно, солнечные и лунные затмения не происходят каждый месяц. Это объясняется тем, что ось Луны наклонена по отношению к эклиптике. Тем не менее, на сегодняшний день, солнечные и лунные затмения довольно легко предсказываются на многие годы вперед. За один земной год происходит не менее двух и не более пяти солнечных затмений, а также, не менее трех лунных затмений.

Также, Луна оказывает ощутимое гравитационное влияние на Землю. Именно из-за Луны возникают приливные явления.

Водная оболочка Земли оказывается немного вытянутой, что вызывает приливы в одних областях Земли и отливы в других областях Земли. Обозначим центр Земли за точку О, и обозначим еще 4 точки: A, B, C и D. Очевидно, что точка A испытывает более сильное притяжение со стороны Луны, чем точка О. Таким образом, возникает так называемая приливная сила (то есть разница между гравитационными силами, действующими на точки A и O). Приливные силы в точках C и D будут направлены к центру Земли. В результате действия приливных сил, вода будет оттекать из точек C и D в точки A и B. Таким образом, в точках C и D будет наблюдаться отлив, а в точках A и B – прилив.

Надо сказать, что Солнце тоже вызывает приливы на Земле, несмотря на большое расстояние между Землей и Солнцем. Однако, Солнце имеет громадную массу по сравнению с Луной, поэтому, солнечные приливы всего в 2,5 раза слабее лунных. Таким образом, на Земле наблюдаются самые большие приливы в новолуния и полнолуния (поскольку действие Луны и Солнца суммируется). И наоборот, когда Луна находится в фазе первой или третьей четверти, приливы наиболее слабые (поскольку действие Солнца вычитается из действия Луны).

Как вы видите, Луна играет довольно важную роль в жизни Земли. Но как образовалась Луна? Давайте рассмотрим наиболее известные гипотезы. Итак, согласно одной из гипотез, только что образовавшаяся Земля вращалась настолько быстро, что сбросила с себя часть вещества. Именно эта часть впоследствии образовала Луну. Вторая теория гласит, что Луна просто странствовала в космическом пространстве и случайно была захвачена гравитационным полем Земли. Ещё одна теория говорит о том, что Земля и Луна образовались совершенно независимо друг от друга в процессе формирования Солнечной Системы, и имеют приблизительно одинаковый возраст. Наконец, существует ещё одна теория: это теория гигантского столкновения. Согласно этой теории, с новообразовавшейся Земля столкнулось некое небесное тело величиной с Марс под скользящим углом. В результате такого столкновения наиболее легкие вещества оторвались от Земли, образовав пояс обломков, который, в конце концов, сформировал Луну. На сегодняшний день, последняя теория считается наиболее вероятной. Она хорошо объясняет тот факт, что Луна и Земля имеют схожий состав грунта, но при этом, на Луне нет железа, несмотря на то, что на Земле железо имеется в достаточном количестве. Однако, нет никаких доказательств, которые безоговорочно подтверждают или опровергают одну из перечисленных теорий.

Надо сказать, что иногда система Земля-Луна рассматривается как двойная планета, хотя, в общем случае это неправильно. Одним из критериев двойной планеты является то, что центр масс, вокруг которого вращаются эти планеты, должен находиться над поверхностью обоих планет.

Задача 1. Найдите центр масс (барицентр), вокруг которого вращается система Земля-Луна.

– Луна – это единственный естественный спутник нашей планеты – Земли.

– Звезда – это массивный газовый шар, излучающий свет и тепло в результате протекания реакций термоядерного синтеза в его недрах.

– Планета – это небесное тело, вращающееся вокруг звезды (или её остатков), достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции.

– Спутник – это любое небесное тело, вращающееся по определенной орбите вокруг другого объекта (например, планеты).

– Синодический период Луны – это промежуток времени между двумя последовательными новолуниями. Сидерический период Луны – это период её обращения вокруг Земли.

– С Луной связаны солнечные и лунные затмения, а также приливы и отливы.

– Луна играет важную роль в жизни Земли. В таблице сведены все основные данные о Луне и сравнительные характеристики с Землёй.

– Познакомились с наиболее известными теориями, о происхождении Луны.

Источник