Площадь луны в кв км. Основные показатели спутника Земли: масса Луны, диаметр, особенности движения и исследования
После установления размеров Земли следующим вполне логичным вопросом стало определение размеров Луны и расстояния до нее. Впервые эту задачу решил, по-видимому, Аристарх в III веке до нашей эры.
Лунные и солнечные затмения всегда привлекали внимание людей - еще бы! - такие события трудно не заметить! Но кроме необычности и красоты этих явлений, они несли и важнейшую информацию об устройстве нашего мира. Попробуем, повторив рассуждения Аристарха, определить по тени взаимные размеры Земли и Луны.
Посмотрите на фотографию - это монтаж трех снимков частного лунного затмения 16-17 августа 2008 года.
На этом снимке очень наглядно видна форма земной тени и можно достаточно точно определить ее размер на расстоянии Луны. Конечно, для определения размеров тени вовсе не обязательно фотографировать ее - достаточно лишь определить продолжительность полной фазы затмения, а это легко можно сделать визуально даже без применения каких-то оптических приборов. (Увы, Аристарх не мог воспользоваться таким способом - точных часов тогда не было ...) В самом деле, период обращения Луны относительно Солнца (синодический месяц) хорошо известен (кстати, наиболее точно он определяется также по наблюдениям затмений) и составляет 29,53 суток. Средняя скорость движения Луны относительно Солнца (и земной тени) составит 0,508°/час, или примерно видимый диаметр Луны в час. Зная продолжительность полной фазы лунного затмения мы можем определить размер земной тени. Правда, чтобы избежать громоздких расчетов, измерения нужно проводить в такое затмение, когда центр Луны максимально близко проходит у центра земной тени. Таким будет, например, затмение 15 июня 2011 года.
Определив одним из этих способов размер тени Земли (выраженный в диаметрах лунного диска) нам осталось только учесть, что тень имеет форму конуса и ее сечение уменьшается с расстоянием. Сечение же конуса полутени увеличивается и на расстоянии Луны область полутени имеет ширину, примерно равную диаметру лунного диска (см. рисунок), это объясняется тем, что видимые угловые размеры Луны и Солнца равны (это особенно хорошо заметно при наблюдениях солнечных затмений).
Из схемы видно, что диаметр Земли больше диаметра ее тени примерно на один поперечник Луны. Ну а зная реальный размер Земли , можно вычислить диаметр Луны и расстояние до нее.
Так, распечатав приведенную выше фотографию, я измерил, что диаметр земной тени d тени =180мм, а диаметр изображения Луны d л =65мм.
тогда отношение диаметров Земли и Луны
D Земли /D Луны =(d тени +d л)/d л =(180/65)+1=3.77
принимая диаметр Земли D Земли =12760км, получим
D Луны =12750/3.77=3382 км.
Теперь мы можем легко определить и расстояние до нашего спутника. Правда, здесь мы отступим от методов древнегреческих астрономов, воспользовавшись неизвестными во времена Аристарха тригонометрическими выражениями. Отношение диаметра Луны к расстоянию до нее есть тангенс видимого углового размера Луны. Так как этот угол мал и равен примерно 1/2 °, мы можем считать, что тангенс угла равен величине угла, выраженной в радианах. Тогда расстояние до Луны
L=D Луны /tan(1/2°)=D Луны *57.3*2=
=114.6*D Луны =30.4* D Земли =30.4*12750=387.6 тыс.км
(Если бы мы хотели получить еще большую точность, то нам необходимо было бы точно определить угловой размер Луны - это нетрудно сделать, зная характеристики телескопа и фотоаппарата, и учесть, что наблюдатель находится не в центре Земли, но в этом примере некоторое ухудшение точности сознательно допущено для упрощения расчетов)
Аристарх, выполняя такие же расчеты, считал, что тень Земли ровно вдвое больше Луны, поэтому его оценка оказалась не очень точной. Он завысил размеры Луны и, соответственно, расстояние до нее примерно на 25%, однако этот результат был великим достижением уже хотя бы потому, что был получен научными методами - в результате наблюдений и расчетов. Кстати, только определение видимого размера Луны (а мы использовали эту величину для расчета расстояния до нее) в древности представляло собой непростую задачу...
Конечно, такой способ годится только для приближенной оценки, ведь орбиты Луны и Земли эллиптические и расстояния между небесными телами заметно изменяются, однако не забывайте, что нам удалось определить строение системы Земля-Луна практически без тригонометрических расчетов и не пользуясь никакими астрономическими приборами, кроме гномона!
АРИСТАРХ САМОССКИЙ
(ок.310-230 до н.э.)
древнегреческий философ, математик и астроном Александрийской школы. Аристарх, как принято считать, первым выдвинул гипотезу о том, что Солнце неподвижно и находится в центре мироздания, а Земля обращается вокруг него и вращается вокруг своей оси. Это навлекло на него обвинение в неблагочестии со стороны поэта и философа Клеанфа, и он вынужден был бежать из Афин.
Единственное дошедшее до нас сочинение Аристарха – трактат "О размерах Солнца и Луны и расстояниях до них". В нем изложен геометрический метод оценки относительных расстояний до Солнца и Луны, однако из-за примитивности инструментов, которыми пользовался Аристарх, полученные им результаты далеки от фактических. В этом трактате Аристарх исходит из традиционного представления о геоцентрическом устройстве мира, однако у Архимеда в трактате "Об исчислении песчинок" и у Плутарха в трактате "О лице на диске Луны" имеются упоминания о его гелиоцентрических взглядах.
Заголовок шокирует. Понимаю. Все знают, что «это не так». Но давайте разберёмся – так это или не так.
Можем ли мы определить размеры Луны, исходя из тех данных, которые мы способны добыть из непосредственных наблюдений? Оказывается – можем. И вот как.
Во время солнечного затмения Луна своим телом закрывает Солнце – это и есть затмение. А с другой стороны, под освещением Солнца Луна отбрасывает тень на поверхность Земли. Находясь в зоне этой тени, наблюдатель видит полное солнечное затмение.
Направление солнечных лучей, которыми освещается Луна во время солнечного затмения, устанавливается просто. Угловые размеры Солнца и Луны почти одинаковы, именно это и обеспечивает полное затмение Солнца: диск Луны в точности соответствует диску Солнца и закрывает его.
А это значит, что лучи от Солнца попадают на Луну, первое, параллельным потоком и, второе, точно перпендикулярно поперечному сечению Луны.
Из этого, в свою очередь, следует, что тень от Луны имеет тот же самый размер, что и сама Луна.
Тень Луны на поверхности Земли во время солнечного затмения давно измерена – она имеет диаметр примерно 270 километров.
Это значит, что и размер Луны должен быть таким же – то есть 270 километров.
Если я не прав, попробуйте найти ошибку в этих «трёх соснах». А пока скептики ищут, я напомню следующее.
Современные представления о космосе как о пространстве, наполненном звёздами и планетами, сформировалось совсем недавно – начиная с Коперника. До него Земля была плоской, а звёзды представлялись всего лишь сверкающими светильниками, подвешенными на хрустальных сферах.
Совсем не обязательно, что Коперник прав. Могут быть и иные варианты модели космоса. Вот, например, важный вопрос, который я задавал читателям, интересующимся наукой, по поводу странной траектории Луны –
Рис. 1. Движение Луны относительно Земли: гладкая вершина – участок верхней (по рисунку) части траектории; точки слома – нижние (по рисунку) точки перегиба траектории.
В ранней статье «Земля вовсе не крутится вокруг Солнца » мы рассмотрели ситуацию, связанную с траекторией движения Луны. Согласно общепринятой научной версии, Луна должна двигаться по эпициклоиде.
В точках перегиба Луна сбрасывает скорость до нуля, а после снова набирает её до максимального значения. Со школы знаем: изменение скорости есть ускорение. С той же школы тоже знаем: ускорение, помноженное на массу, рождает силу.
Вот и возникает закономерный вывод: при таких колоссальных силах, которые формируются в точках перегиба эпициклоиды, ни один материал не выдержит таких нагрузок.
А это, в свою очередь, означает: либо Луна не движется так, как это предписывается ей общепринятыми представлениями науки, либо Луна не имеет массы.
Понятно, с наскока такую ситуацию не разберёшь, поэтому мы и продвигаемся постепенно – от статьи к статье. Но с необходимыми элементами пересмотра старых положений физики мне пришлось столкнуться при построении Единой теории поля , первые положения которой были сформированы ещё в монографиях « » и « ».
Наши проекты в области физики: «Единая теория поля // Theory of everything »; «Вакуум: (концепция, строение, свойства) »; «Периодическая система элементарных частиц ». А здесь: рецензия ИОФ РАН и описание ВЦ РАН.
А вот и наша гипотеза: формирование космических тел на примере Марса и Земли (на основе современных представлений о вакууме) . Соответствующий доклад был сделан в 2013 году на Гординских чтениях в Институте физик Земли РАН.
Рис. 1. Дикусар В.В., Тюняев А.А. Вакуум: концепция, строение, свойства // Отв. редактор член-корр. РАН Ю.А. Флёров. ФГБУН Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. 2013. Купить .
На мой взгляд, проблема описания реального мира – это изменяющаяся во времени проблема, которая зависит от наших текущих знаний об окружающем мире. Если позавчера Земля спокойно лежала на трёх китах, вчера встал выбор между концепциями Декарта и Ньютона , то сегодня к «законам» Ньютона появилось множество вопросов.
А завтра будет сформировано постинформационное общество, в котором реальностью станут совершенно новые технологии. Их смысл наглядно объяснили Малыш и Карлсон – когда Карлсон пытался найти зад у телевизора. Мы, знающие принцип работы телевизора, смеялись над незадачливым сказочным героем.
Луна – самый большой объект ночного звёздного неба. Приблизительно диаметр Луны сумели рассчитать ещё древние греки.
– пятый по величине естественный спутник в Солнечной системе, уступающий по размерам только трём спутникам Юпитера и одному спутнику Сатурна. Луна ненамного меньше Меркурия – самой маленькой из планет, и вдвое меньше Марса. По отношению к размерам своей планеты Луна занимает первое место среди спутников.
Размеры
Из-за вращения вокруг оси чуть «сплюснута» у полюсов, её диаметр на линии полюсов составляет 3471,94 км, а на линии экватора – 3476,28 км, что составляет около четверти земного диаметра. Так как наш спутник имеет шарообразную форму, можно рассчитать и другие геометрические размеры: длина экватора Луны равна 10920 км, объём нашего спутника составляет 1/50 земного, а площадь поверхности меньше земной в 13 раз.
Угловой диаметр
Так как лунная орбита представляет собой эллипс, угловой диаметр Луны меняется от 33’40” в ближайшей точке – апогее, до 29’24” в самой дальней точке – перигее. Когда находится низко над горизонтом, она кажется большей, чем в зените, вследствие оптической иллюзии, пока не имеющей объяснения. Угловые размеры спутника почти совпадают с угловыми размерами , из-за чего возможны полные солнечные затмения, когда диск Луны полностью закрывает солнечный.
Как измерили
Первым попытался определить диаметр Луны Аристарх Самосский в III веке до н. э. на основе измерений, проведённых во время солнечного затмения, и последующих вычислений на базе евклидовой геометрии. Из-за погрешности измерений расчёты оказались неточными. Сто лет спустя
ЛУНА
- естественный
спутник Земли. Л. обращается вокруг Земли по эллиптич. орбите с эксцентриситетом
0,05490 и большой полуосью, равной ср. расстоянию от Земли - 384 400 км. Наиб.
расстояние от Земли в апогее 405 500 км, наименьшее в перигее 363 300 км.
Барицентр системы Земля-Луна
находится на расстоянии 4670 км от центра масс Земли. Плоскость орбиты Л. наклонена
к плоскости эклиптики на угол
. Ср. скорость движения Л. по орбите 1,023 км/с (3683 км/ч). Суточная скорость
видимого движения Л. среди звёзд
. Период орбитального движения Л. 27,32166 сут (сидерический месяц) и равен
периоду осевого вращения. Благодаря этому равенству к Земле постоянно обращено
одно и то же полушарие Л. Смена фаз Л. происходит с периодом 29,53059 сут (синодический
месяц). Экватор Л. имеет пост. наклон к плоскости эклиптики .
Неравномерность орбитального движения при пост. скорости осевого вращения Л.
приводит к явлению либрации по долготе с наибольшим значением .
Наклон плоскости экватора Л. к плоскости её орбиты вызывает либрации по широте
с наиб. значением.
Благодаря либрациям с Земли наблюдается
поверхности Л. Периодически вблизи фазы полнолуния Л. оказывается частично или
полностью в конусе земной тени и происходят лунные затмения.
Геом. фигура Л. близка
к сфере, ср. радиус к-рой 1738,0 км. Угл. радиус видимого диска Л. (на ср. расстоянии
от Земли)
. Площадь поверхности и объём Л. соответственно
и Масса
Л. равна , т. е. г.
Ср. лунных пород .
Неоднородности плотности лунных недр проявляются через аномалии в гравитац.
поле Л. При общей нецентральности гравитац. поле Л. обладает местными аномалиями,
вызывающими деформацию эквипотенциальных поверхностей. Наиб. крупные аномалии
- масконы - имеют местный избыток масс ок.
массы Л.
Тёмные области на поверхности
Л. условно наз. морями, светлые - материками. Общая площадь морских образований
на поверхности Л.
. Осн. моря сосредоточены в пределах видимого полушария Л., что согласуется
с разной мощностью коры на видимом и обратном полушариях. В масштабах всей Л.
разность ср. уровней материков и морей достигает 2,3 км, в пределах видимого
полушария это значение составляет 1,4 км. Круговые моря, связанные с масконами,
располагаются в среднем на 1,3 км ниже уровня морей неправильной формы и на
4,0 км ниже ср. уровня материков. Осн. формой рельефа являются кольцевые структуры
разл. размеров - кратеры ударного происхождения. Общее распределение числа кратеров
(на единице площади) по размерам описывается степенной ф-цией. Следы тектонич.
процессов зафиксированы в виде линейных структур в осн. типа разломов, борозд
и складок. Поверхностный слой вещества Л.- реголит - представляет собой рыхлый
покров раздробленных пород, состоящий из фрагментов различной крупности (величины),
включая тонкую пылевидную фракцию. Средняя толщина слоя реголита 2-3 м.
Минералогич. состав лунных
пород близок к земным породам типа базальтов, норитов и анортозитов. Основными
породообразующими минералами, как и на Земле, являются пироксен, плагиоклаз,
ильменит и оливин. При общем сходстве с земными лунные породы заметно отличаются
по содержанию отд. окислов в базальтах, в частности железа (более ) и титана (до ).
Нек-рые образцы базальтовых и но-ритовых пород имеют повышенное содержание калия,
редкоземельных элементов и фосфора (т. н. криповые породы). Моря сложены породами
базальтового типа. Материки состоят из пород анортозитового ряда. От морских
базальтов и норитов (неморских базальтов) анортозиты отличаются более высоким
содержанием окислов алюминия (до )
и кальция (до ).
Содержание окислов железа и титана в этих породах существенно ниже. Плотность
светлых материковых пород анортозитового состава меньше ср. плотности
Л. и составляет ок. 2,9
г/см 3 . Плотность морских базальтов 3,3 г/см 3 , т. е. практически
совпадает со ср. плотностью Л. Это означает, что лёгкие анортозитовые породы
образуют тонкую внеш. оболочку - лунную кору, а морские базальты имеют прямую
связь с глубинным веществом недр.
Естественная сейсмичность
недр Л. относительно невелика. Выделение полной сейсмич. энергии в теле Л. менее
эрг
в год, что в
раз меньше, чем на Земле. Ср. магнитуда не превышает 2 балла но шкале
Рихтера. Сейсмометры на поверхности позволяют фиксировать от 600 до 3000 лунотрясений
в год. Согласно активным сейсмическим экспериментам и изучению характера распространения
объёмных волн при глубокофокусных лунотрясениях, недра Л. делятся на неск. зон.
Самая верх. зона, имеющая на видимой стороне мощность (толщину) ок. 60 км, а
на обратной - ок. 100 км, отождествляется с лунной корой. Скорость продольных
волн во втором слое мощностью ок. 250 км лежит в пределах от 7,8 до 8,1 км/с.
Основными составляющими этого слоя --верх. мантии - могут быть оливин и пироксен.
Третья зона - ср. мантия - имеет мощность ок. 500 км. Характерным для неё является
уменьшение скорости поперечных волн до 3,6-4,0 км/с. По-видимому, морские базальты
возникли в результате частичного пород в этой зоне. Ниж. область ср.
мантии на глубинах 600-800 км включает очаги глубокофокусных лунотрясений. Четвёртая
зона - ниж. мантия - отличается полным исчезновением поперечных волн, что может
объясняться частично расплавленным состоянием пород. Следовательно, на глубине
ок. 800 км кончается твёрдая оболочка - литосфера - и начинается лунная астеносфера,
вероятная темп-ра верх. части к-рой оценивается значением ок. 1200 К. На глубине
1380-1570 км резко уменьшается скорость продольных волн, что выделяет границу
пятой зоны - ядра. В предположении полного расплава вещества этой части лунных
недр расчёты дают величину скорости продольных волн ок. 5 км/с. В качестве предварительной
гипотезы выдвигается модель ядра, состоящего из сульфида железа, с массой не
более
массы всей Л.
Критич. скорость для Л.
2,38 км/с, первая космическая - 1,68 км/с. В большинстве случаев скорости теплового
движения газовых частиц превышают эти значения, поэтому газы либо покидают окололунное
пространство, либо рассеиваются на большие расстояния от поверхности Л. Газовая
оболочка - атмосфера Л. - находится в сильно разреженном состоянии и по своим
физ. свойствам аналогична условиям в земной . Осн. компонентами являются
водород, гелий, неон и аргон в сильно ионизированном состоянии. Наиб. плотность
газовой оболочки наблюдается в ночное время и в пересчёте на плотность у поверхности
соответствует суммарной концентрации ионов газов ок.
. В дневное время концентрация газов падает до.
Эта величина составляет ~10 -13 концентрации молекул газов в земной
атмосфере, но на три-четыре порядка выше концентрации частиц в солнечном
ветре
на расстоянии 1 а. е. от Солнца.
Л. практически не обладает
глобальным магн. полем дипольной природы и является немагнитной, сравнительно
непроводящей и холодной диэлектрич. сферой, поглощающей плазму солнечного ветра
и потоки энергичных частиц, свободно падающих на её поверхность. Обтекая Л.,
солнечный ветер образует тень , протяжённость к-рой изменяется в зависимости
от взаимной ориентации направления солнечного ветра и силовых линий межпланетного
магн. поля. Величина глобального магн. поля на поверхности Л. не превышает 0,5
гамм. Напряжённость местного магн. поля, объясняемого в осн. палеомагнетизмом,
может достигать в отд. случаях 100-300 гамм на материке,
от 43 до 103 гамм в районах
переходного типа и от 40 до 3-6 гамм в морских районах.
По оценкам, основанным
на наземных наблюдениях метеоритного вещества в околоземном пространстве, общий
поток падающих на Л. твёрдых тел с массами от
г (микрометеориты)
до
г (крупные метеориты и астероиды) составляет ок.
Осн. массу составляют микрометеориты, падающие постоянно со скоростью ок. 25
км/с. По данным непосредственных измерений на поверхности Л., плотность потока
этих частиц составляет
Наличие пост. фона избыточной яркости в УФ- и видимой областях спектра, обнаруженного
по наблюдениям непосредственно на поверхности, указывает на существование над
поверхностью Л. разреженного пылевого облака толщиной ок.
км, при размерах частиц 70 мкм и концентрации порядка ,
что в
раз превышает концентрацию пылевых частиц в межпланетном пространстве.
Отражающая поверхность
покровного вещества Л. имеет уникальные оптич. свойства. Индикатриса отражения
Л. сильно вытянута в сторону источника света. Максимум яркости поверхности Л.
достигается при совпадении направлений падающего и отражённого наблюдаемого
лучей. Для условий наблюдения с Земли это соответствует фазе полнолуния. Визуальная
звёздная величина Л. в истинное полнолуние составляет ок.
. Геом. альбедо 0,147, сферич. альбедо 0,075, Ср. отражательная способность
всей лунной поверхности ,
материковых областей ,
морских областей .
Поверхностный слой Л. по своим оптич. свойствам в большой степени однороден.
Отражённый Л. поток излучения частично поляризован. Максимум лунного
света наступает при фазовых углах
и достигает степени поляризации для всего освещённого диска примерно
. Максимум отражённого излучения Л. приходится на длину волны примерно 0,6 мкм,
т. е. по сравнению с солнечным светом имеет несколько красноватый оттенок. Степень
покраснения варьирует в зависимости от типа поверхности. Максимум собственного
Л. приходится на область 7 мкм. Темп-pa поверхности в подсолнечной
точке достигает 400 К. К концу лунной ночи поверхность остывает до 100 К.
Вопросы образования и ранней
истории Л. окончательно ещё не решены. Нет полной ясности относительно того,
где сформировалась Л. как самостоятельное небесное тело. Нек-рые особенности
хим. состава лунных пород позволяют предположить, что Л. и Земля образовались
в одной и той же зоне Солнечной системы, но не были в прошлом единым целым.
Гипотеза отделения Л. от Земли и гипотеза захвата Л. Землёй встречаются со многими
трудностями. На самой ранней стадии существования Л. (4,3-4,6 млрд. лет назад)
произошла глобальная магматич. дифференциация, в результате к-рой сформировались
кора и верх. мантия Л. при весьма интенсивной метеоритной бомбардировке. Большинство
крупных материковых кратеров и огромные впадины - лунные бассейны - появились
именно в эту эпоху. Завершающая стадия образования гигантских впадин, ставших
впоследствии на видимом полушарии морями, совпала с выплавлением и кристаллизацией
на поверхности пород норитового состава. Процесс раннего лунного вулканизма,
породивший базальтовое покрытие лунных морей, имел два всплеска активности недр.
Первый завершился выплавлением базальтов со ср. возрастом 3,7 млрд. лет. Второй
связан с выплавлением из недр базальтов со ср. возрастом 3,2 млрд. лет. Следующие
два млрд. лет являются временем полного постепенного затухания лунного вулканизма
и отвердения пород верх. и ср. мантии на глубину в несколько сотен км. Метеоритная
бомбардировка превратилась
в осн. фактор формирования совр. рельефа Л.
Лит.: Рускол Е. Л., Происхождение Луны, М., 1975; Галкин И. Н., Геофизика Луны, М., 1978; Сагитов М. У., Лунная гравиметрия, М., 1979; Шевченко В. В., Современная селенография, М., 1980; его же, Луна и ее наблюдение, М., 1983. В. В. Шевченко .
Украшением ночного неба помимо россыпи звезд, безусловно, является Луна. Благодаря сочетанию ее размера и расстояния до Земли, она является вторым по яркости небесным объектом и может полностью заслонить солнечный диск во время затмения. Неудивительно, что ночное светило не одно тысячелетие притягивает к себе внимание человечества.
Если бы у Земли не было Луны, многое сложилось бы иначе:
- сутки были бы значительно короче;
- смена времен года и климат характеризовались бы нестабильностью;
- происходили бы менее выраженные приливы и отливы;
- появление на планете жизни в ее теперешнем виде было бы под вопросом.
Диаметр Луны
Среднее значение диаметра Луны не слишком большое по космическим меркам число - 3474,1 км. Это приблизительно в два раза меньше, чем расстояние от Москвы до Владивостока.
Тем не менее Луна занимает пятое место по размеру среди естественных спутников планет Солнечной системы:
- Ганимед.
- Титан.
- Каллисто.
- Луна.
А вот уже при сравнении размеров спутников по отношению к их планетам Луне нет равных. Имея диаметр, составляющий четверть земного, она занимает первое место. Кроме того, ее размер больше, чем у Плутона.
Какое расстояние от Земли до Луны
Величина непостоянная. В среднем между центрами планеты и ее естественного спутника 384 400 километров. В этом пространстве поместилось бы еще примерно 30 Земель, а свету для преодоления такого расстояния нужно 1,28 секунды.
Что если бы до ближайшего небесного тела можно было добраться на автомобиле со скоростью 95 км/час? Учитывая, что вся дистанция - это примерно 10 окружностей Земли, на путешествие ушло бы столько же времени, как и на 10 объездов планеты по экватору. То есть чуть меньше шести месяцев. Пока быстрее всего расстояние до Луны преодолела межпланетная станция «Новые горизонты», которая на своем пути к Плутону пересекла орбиту спутника спустя восемь с половиной часов после запуска.
Орбита Луны не идеальный круг , а овал (эллипс), внутри которого находится Земля. В разных точках он расположен ближе или дальше от планеты. Из-за этого, при вращении вокруг общего с Землей центра масс, спутник то приближается, то отдаляется. Так, меньше всего километров разделяет небесные тела, когда ночное светило находится в месте орбиты под названием перигей. В точке, обозначающейся как апогей, спутник наиболее отдален от планеты. Минимальное расстояние - 356 400 км, а максимальное - 406 700 км. Таким образом, дистанция колеблется от 28 до 32 земных диаметров.
Первые близкие к верным оценки расстояния до «соседки» Земли были получены еще во II в. н. э. Птолемеем. В наше время, благодаря современным светоотражающим приборам, установленным на спутнике, расстояние удалось измерить наиболее точно (с погрешностью в несколько см). Для этого на Луну направляют лазерный луч. Потом отмечают, за какой период он вернется к Земле, отразившись. Зная скорость света и время, за которое он достиг датчиков, несложно вычислить расстояние.
Как наглядно оценить размер Луны и ее расстояние до Земли
Земной диаметр примерно в 4 раза больше Лунного , а объем - в 64 раза. Расстояние до ночного светила равно примерно 30 диаметрам планеты. Чтобы наглядно оценить дистанцию от Земли до ее спутника и сравнить их размеры, понадобятся два мяча: баскетбольный и теннисный. Соотношения диаметров:
- Земли (12 742 км) и Луны (3474,1 км) - 3,7: 1 ;
- стандартного баскетбольного мяча (24 см) и теннисного (6,7 см) - 3,6:1.
Значения довольно близкие. Таким образом, если бы Земля была размером с баскетбольный мяч, то ее спутник - с теннисный.
Можно попросить людей представить , что Земля - это баскетбольный мяч, а Луна теннисный, и показать, насколько в таком масштабе спутник удален от планеты. Большинство, скорее всего, предположат расстояние от 30 см до нескольких шагов.
На самом деле, чтобы показать верное расстояние, придется отойти на чуть больше, чем семь метров. Так, между планетой и ее спутником в среднем 384 400 км, а это примерно 30 Земель или соответственно 30 баскетбольных мячей. Умножение диаметра спортивного снаряда на 30 дает результат 7,2 м. Это примерно 9 мужских или 11 женских шагов.
Видимый размер Луны с Земли
360 угловых градусов - вся окружность небесной сферы. При этом ночное светило занимает на ней примерно половину одного градуса (в среднем 31 минуту) - это угловой (видимый) диаметр. Для сравнения: ширина ногтя указательного пальца на расстоянии вытянутой руки - это примерно один градус, то есть две Луны.
По уникальному стечению обстоятельств видимые размеры Солнца и Луны для жителей Земли почти одинаковы. Это возможно из-за того, что диаметр ближайшей звезды в 400 раз превышает диаметр спутника, но и находится дневное светило во столько же раз дальше. Благодаря такому совпадению среди всех планет, вращающихся вокруг Солнца, только на Земле можно наблюдать его полное затмение.
Меняется ли размер Луны
Конечно же, истинный диаметр спутника остается одинаковым, однако видимый размер может меняться. Так, Луна кажется заметно больше во время восхода и заката . Когда ночное светило низко над горизонтом, расстояние до наблюдателя не уменьшается, а, наоборот, немного увеличивается (на радиус Земли). Визуальный эффект, казалось бы, должен быть обратным. Единого ответа, объясняющего причину иллюзии, нет. С уверенностью можно лишь заявить, что это красивое явление своим существованием обязано только особенностям работы человеческого мозга, а не, например, влиянию атмосферы Земли.
Расстояние между Луной и Землей периодически меняется от максимального (в апогее) до минимального (в перигее). Вместе с дистанцией варьируется и видимый диаметр спутника: от 29,43 до 33,5 угловой минуты. Благодаря этому возможны не только полные затмения , но и кольцевые (когда видимый размер Луны в апогее меньше солнечного диска). Примерно раз в 414 дней полнолуние совпадает с прохождением перигея. В это время можно наблюдать максимально большое ночное светило. Явление получило довольно громкое название суперлуние, однако видимый диаметр в этот момент всего лишь на 14% больше обычного. Разница очень незначительная, и простой наблюдатель отличий не заметит.
Благодаря точным измерениям расстояния, ученым удалось обнаружить сравнительно медленное, но постоянное увеличение дистанции между Землей и ее спутником. Скорость, с которой Луна отдаляется, - 3,8 см в год - слишком мала, чтобы можно было заметить существенное уменьшение видимого размера светила. Примерно в таком же темпе растут человеческие ногти. Тем не менее через 600 млн лет Луна настолько отдалится и, соответственно, уменьшится для земных наблюдателей, что полные солнечные затмения останутся в прошлом.
Стоит отметить, что спутник Земли , образовавшийся по современной теории от столкновения планеты с большим объектом 4,5 миллиарда лет назад, изначально находился в 10−20 раз ближе. Однако полюбоваться небом, украшенным светилом в 10−20 раз большего диаметра, чем сейчас, тогда было некому.
Видео
Понять, насколько далеко Луна находится от Земли, вы сможете, посмотрев это видео.