Маса и радиус на луната. Сидеричен и синодичен

От всички параметри на небесните тела масата е най-трудна за изчисляване. Следователно, за разлика от диаметъра, масата на Луната е изчислена сравнително наскоро.

Сред спътниците той е на шесто място по маса. Масата му е 7,34х1022 кг, което е 80 пъти по-малко от земното. Можете да изчислите средната плътност на Луната - 3,35 g / cm3, което е 3-4 пъти повече от тази на други спътници (с изключение на сателита), както и ускорението свободно падане- 1,62 m / s2 и гравитация, която е равна на 1/6 от земната, тоест обект, преместен от неговия спътник, би тежал шест пъти по-малко. Поради слабата си гравитация Луната няма атмосфера.

Гравитационно влияние

Луната е необичайно голям и масивен спътник, така че има забележим гравитационен ефект върху планетата. Основната проява на такова въздействие са приливите и отливите.
По оста Луна-Земя възникват "приливни" сили. Колкото по-близо е Земята до Луната, толкова по-силно е привлечена от нея. различна степенатракция в различни точкипричинява деформация Глобусът, в резултат на което морски приливии отливи.
В резултат гравитацията на Луната влияе върху земната кора, атмосферата и хидросферата и дори нейното геомагнитно поле.
Земята и луната се образуват единна системамаси, чийто център се намира на разстояние 4750 км от центъра на Земята.

Колко премерено

Луната, след Слънцето, е вторият най-ярък обект. Той е петият по големина слънчева система. Средното разстояние между центровете на Луната и Земята е 384 467 км. Масата на луната съответства на стойността от 7,33 * 1022 кг.

От древни времена хората се опитват да опишат и обяснят движението му. Основата на всички съвременни изчисления е теорията на Браун, която е създадена в началото на 19-ти и 20-ти век. За да се определи точното движение на това, не беше необходима само масата на луната. Бяха взети предвид множество коефициенти тригонометрични функции. съвременна наукав състояние да направи по-точни изчисления.

Лазерното местоположение ви позволява да измервате размера на небесните обекти с грешка само от няколко сантиметра. С негова помощ беше установено, че масата на Луната е много по-малка от масата на нашата планета (81 пъти), а радиусът й е 37 пъти по-малък. Дълго време не беше възможно да се определи тази стойност с точност, но изстрелването на космически спътници позволи да се открият нови перспективи. Известен интересен фактче по времето на Нютон масата на луната се е определяла от величината на прилива, който тя причинява.

Можем да видим осветената повърхност на този спътник по различни начини. Видимата част от диска, осветена от Слънцето, се нарича фаза. Има общо четири фази: напълно тъмна повърхност на Луната - новолуние, растящ лунен сърп - първа четвърт, напълно осветен диск - пълнолуние, осветена половина от втората страна - последна четвърт. Те се изразяват в стотни и десети от единица. Смяната на всички лунни фази е синодичният период, който е революцията на Луната от фазата на новолунието до следващото новолуние. Нарича се още синодичен месец, равен на приблизително 29,5 дни. През този период от време Луната ще може да премине през орбитата и да има време да посети една и съща фаза два пъти. Сидеричният период на въртене с продължителност 27,3 дни е пълната революция на Луната около Земята.

Погрешно е общоприето да се твърди, че виждаме повърхността на Луната от едната страна и че тя не се върти. Движенията на Луната се извършват под формата на въртене около оста си и циркулация около Земята и Слънцето

Пълен кръг наоколо собствена оснастъпва за 27 земни дни и 43 минути. и 7 часа. Елипсовидна орбита около земята (една пълен оборот) се провежда по едно и също време. Това се влияе от приливите и отливите в лунната кора, причиняващи приливи и отливи на Земята, възникващи под въздействието на лунната гравитация.

Тъй като е на по-голямо разстояние от Луната, отколкото Земята, Слънцето, поради огромната си маса, привлича Луната два пъти по-силно от Земята. Земята изкривява пътя на Луната около Слънцето. По отношение на Слънцето неговата траектория винаги е вдлъбната.

Луната няма атмосфера, небето над нея винаги е черно. Защото звукови вълнине се разпространяват във вакуум, на тази планета цари пълна тишина. Под преките лъчи през денямногократно по-голяма от водата, а през нощта достига -150 С. Луната е една. Плътността му е само 3,3 p. повече вода. На повърхността му има огромни равнини, покрити с втвърдена лава, много кратери, образувани, когато силата на гравитацията е по-ниска земно притегляне, и теглото на луната по-малък от Земята, така че човек може да намалее 6 пъти, докато е на Луната.

от радиоактивни веществаучените определиха приблизителната възраст на Луната, която е 4,65 милиарда години. Според последната най-правдоподобна хипотеза се предполага, че образуването на Луната е станало в резултат на гигантски сблъсък с млада Земя на огромно небесно тяло. Според друга теория Земята и Луната са се образували независимо един от друг в напълно различни частислънчева система.

Естественият спътник на Земята е Луната, несветещо тяло, което отразява слънчевата светлина.

Изследването на Луната започва през 1959 г., когато съветският апарат Луна-2 каца за първи път на Луната и за първи път са направени снимки от космоса от апарата Луна-3. обратна странаЛуна.

През 1966 г. Луна-9 кацна на Луната и установи солидна структура на почвата.

Първите хора, стъпили на Луната, са американците Нийл Армстронг и Едуин Олдрин. Това се случи на 21 юли 1969 г. За по-нататъшно изследване на Луната съветските учени предпочетоха да използват автоматични превозни средства - луноходи.

Обща характеристика на Луната

Средно разстояние от Земята, км
А. д.	363 104 0,0024
А. д.	405 696 0,0027
Средно разстояние между центровете на Земята и Луната, км
Наклонът на една орбита към равнината на нейната орбита
Средна орбитална скорост	1,022
Средният радиус на Луната, км
Тегло, кг
Екваториален радиус, км
Полярен радиус, км
Средна плътност, g/cm3
Наклон към екватора, град.

Масата на Луната е 1/81 от масата на Земята. Положението на Луната в орбитата съответства на една или друга фаза (фиг. 1).

Ориз. 1. Лунни фази

Лунни фази- различни позиции спрямо Слънцето - новолуние, първа четвърт, пълнолуние и последна четвърт. При пълнолуние осветеният диск на луната се вижда, тъй като слънцето и луната са на противоположни страниот земята. По време на новолуние луната е от страната на слънцето, така че страната на луната, обърната към земята, не е осветена.

Луната винаги е обърната към Земята от едната страна.

Линията, която разделя осветената част на луната от неосветената част, се нарича терминатор.

През първата четвърт Луната се вижда на ъглово разстояние 90" от Слънцето и слънчеви лъчиосветяват само дясната половина на луната, обърната към нас. В други фази Луната е видима за нас под формата на сърп. Ето защо, за да различите нарастващата Луна от старата, трябва да запомните: старата Луна прилича на буквата „С“ и ако Луната расте, тогава можете мислено да нарисувате вертикална линия пред Луната и да получите буквата "P".

Поради близостта на Луната до Земята и нейните голяма масате образуват системата Земя-Луна. Луната и Земята се въртят около осите си в една и съща посока. Равнината на орбитата на Луната е наклонена към равнината на орбитата на Земята под ъгъл 5°9".

Местата, където се пресичат орбитите на Земята и Луната, се наричат възли на лунната орбита.

звезден(от лат. sideris - звезда) месец е периодът на въртене на Земята около оста си и същото положение на Луната на небесна сферапо отношение на звездите. Това е 27,3 земни дни.

синодичен(от гръцки синод - връзка) месецът е периодът на пълна промяна на лунните фази, тоест периодът на връщане на луната в първоначалното й положение спрямо луната и слънцето (например от новолуние до новолуние). Средно е 29,5 земни дни. Синодичният месец е с два дни по-дълъг от звездния, тъй като Земята и Луната се въртят около осите си в една и съща посока.

Силата на гравитацията на Луната е 6 пъти по-малка от силата на гравитацията на Земята.

Релефът на спътника на Земята е добре проучен. Видимите тъмни области на повърхността на Луната се наричат ​​"морета" - това са обширни безводни низини (най-голямата е "Оксан Бур"), а светлите области - "континенти" - това са планински, издигнати области. Основните планетарни структури на лунната повърхност са пръстеновидни кратери с диаметър до 20-30 km и многопръстенови циркуси с диаметър от 200 до 1000 km.

Произходът на пръстеновидните структури е различен: метеоритен, вулканичен и ударно-експлозивен. Освен това на повърхността на Луната има пукнатини, измествания, куполи и системи от разломи.

Проучване космически кораб"Луна-16", "Луна-20", "Луна-24" показаха, че повърхностните кластични скали на Луната са подобни на тези на Земята магмени скали- базалти.

Значението на луната в живота на земята

Въпреки че масата на Луната е 27 милиона пъти по-малка от масата на Слънцето, тя е 374 пъти по-близо до Земята и силно влияние, причинявайки покачване на водата (приливи) на някои места и отливи на други. Това се случва на всеки 12 часа и 25 минути, тъй като Луната прави пълна обиколка около Земята за 24 часа и 50 минути.

Поради гравитационното влияние на Луната и Слънцето върху Земята, приливи и отливи(фиг. 2).

Ориз. 2. Схема на възникване на приливи и отливи на Земята

Най-отчетливи и важни по своите последствия са приливните явления във вълновата обвивка. Те представляват периодични покачвания и спадове на нивото на океаните и моретата, причинени от силите на привличане на Луната и Слънцето (2,2 пъти по-малки от лунните).

В атмосферата приливните явления се проявяват в полудневни промени атмосферно налягане, и в земната кора- при деформация твърдоЗемята.

На Земята има 2 прилива в най-близката и най-далечната точка от Луната и 2 отлива в точки, разположени на ъглово разстояние 90 ° от линията Луна-Земя. Разпределете големи приливи и отливи,които се случват на новолуние и пълнолуние и квадратурапрез първото и последното тримесечие.

IN открит океанприливите са малки. Колебанията на нивото на водата достигат 0,5-1 м. Във вътрешните морета (Черно, Балтийско и др.) Те почти не се усещат. Въпреки това, в зависимост от географска ширинаи очертава брегова линияконтиненти (особено в тесни заливи), водата по време на приливи може да се издигне до 18 m (заливът на Фънди в Атлантически океанизвън брега Северна Америка), 13 м на западния бряг на Охотско море. Това създава приливни течения.

Основното значение на приливните вълни е, че се движат от изток на запад видимо движениеЛуни, те забавят аксиално въртенеЗемя и удължават деня, променят формата на Земята чрез намаляване на полярната компресия, причиняват пулсации на земните черупки, вертикални измествания на земната повърхност, полудневни промени в атмосферното налягане, променят условията органичен животв крайбрежните части на океаните и накрая влияят стопанска дейносткрайбрежни страни. IN цяла линияпристанища, корабите могат да влизат само при прилив.

След определен период от време на Земята повторете слънчеви и лунни затъмнения.Можете да ги видите, когато Слънцето, Земята и Луната са на една линия.

Затъмнение- астрономическа ситуация, при която едно небесно тяло закрива светлината от друго небесно тяло.

Слънчево затъмнениевъзниква, когато Луната застане между наблюдателя и Слънцето и го блокира. Тъй като Луната преди затъмнението е обърната към нас със своята неосветена страна, винаги има новолуние преди затъмнението, т.е. Луната не се вижда. Изглежда, че Слънцето е покрито с черен диск; наблюдател от Земята вижда това явление като слънчево затъмнение (фиг. 3).

Ориз. 3. Слънчево затъмнение (относителните размери на телата и разстоянията между тях са условни)

Лунно затъмнение настъпва, когато Луната, намираща се в права линия със Слънцето и Земята, попадне в конусовидна сянка, хвърлена от Земята. Диаметърът на петното от земната сянка е равен на минималното разстояние на Луната от Земята - 363 000 км, което е около 2,5 пъти диаметъра на Луната, така че Луната може да бъде напълно скрита (виж фиг. 3).

Лунни ритмиса повтарящи се промени в интензивността и характера биологични процеси. Различават се лунно-месечни (29,4 дни) и лунно-дневни (24,8 часа) ритми. Много животни, растения се размножават в определена фаза лунен цикъл. Лунните ритми са характерни за много морски животни и растения от крайбрежната зона. И така, хората забелязаха промяна в благосъстоянието в зависимост от фазите на лунния цикъл.

Колкото и да е странно, теглото на далечното Слънце се оказва несравнимо по-лесно за определяне от теглото на Луната, която е много по-близо до нас. (От само себе си се разбира, че използваме думата "тегло" по отношение на тези светила в същия конвенционален смисъл, както за Земята: говорим сиотносно определението за маса.)

Масата на Слънцето се намира по следния начин. Опитът показва, че 1 g привлича 1 g на разстояние 1 cm със сила, равна на 1/15 000 000 mg. взаимно привличане fдве тела с маси МИ Tна разстояние дизразени съгласно закона земно притеглянеТака:

Ако М -масата на слънцето (в грамове), T -земна маса, Д-разстоянието между тях е 150 000 000 km, тогава тяхното взаимно привличане в милиграми е (1/15 000 000) x (15 000 000 000 000 2) mg.От друга страна, тази сила на привличане е центростремителната сила, която държи нашата планета в нейната орбита и която, според според правилата на механиката е (също в милиграми) mV 2 /D, където T -масата на земята (в грамове), V-неговата кръгова скорост, равна на 30 km/s = 3 000 000 cm/s, a Д-разстояние от земята до слънцето. следователно

От това уравнение се определя неизвестното М(изразено в грамове):

M \u003d 2x10 33 g \u003d 2x10 27 t.

Разделяне на тази маса на масата на земното кълбо, т.е. изчисляване

получаваме 1/3 милион.

Друг начин за определяне на масата на Слънцето се основава на използването на третия закон на Кеплер. От закона за всемирното притегляне се извежда третият закон следната форма:

е масата на слънцето, T -звезден период на планетата, А -средното разстояние на планетата от Слънцето е масата на планетата. Прилагайки този закон към Земята и Луната, получаваме

Заместване на известни от наблюдения

и пренебрегвайки в първо приближение в числителя масата на Земята, която е малка спрямо масата на Слънцето, а в знаменателя масата на Луната, която е малка спрямо масата на Земята, получаваме

Знаейки масата на Земята, получаваме масата на Слънцето.

Така че Слънцето е по-тежко от Земята с една трета от милион пъти. Не е трудно да се изчисли средната плътност на слънчевата топка: за това трябва само да разделите нейната маса на обем. Оказва се, че плътността на Слънцето е около четири пъти по-малка от плътността на Земята.

Що се отнася до масата на Луната, както каза един астроном, „въпреки че е най-близо до нас от всички други небесни тела, по-трудно е да се претегли от Нептун, най-отдалечената (тогава) планета“. Луната няма спътник, който би помогнал да се изчисли нейната маса, както сега изчислихме масата на Слънцето. Учените трябваше да прибегнат до други, повече комплексни методи, от които споменаваме само един. Състои се в сравняване на височината на прилива, генериран от Слънцето, и прилива, генериран от Луната.

Височината на прилива зависи от масата и разстоянието на тялото, което го генерира, и тъй като масата и разстоянието на Слънцето са известни, разстоянието на Луната също е известно, тогава от сравнение на височината на приливите, се определя масата на Луната. Ще се върнем към това изчисление, когато говорим за приливи и отливи. Тук само докладваме краен резултат: масата на Луната е 1/81 от масата на Земята (фиг. 89).

Познавайки диаметъра на луната, ние изчисляваме нейния обем; се оказва 49 пъти по-малък от обема на Земята. Следователно средната плътност на нашия спътник е 49/81 = 0,6 от плътността на Земята.

Луната е естествен спътник на планетата Земя, която се смята за единственото най-близко до нея небесно тяло. Учените смятат, че разстоянието между Земята и нейния спътник е около 384 хиляди км.

Какво трябва да знаете за спътника на Земята?

За да има Главна идеяза това небесно тяло е необходимо да се вземат предвид редица негови характеристики: това е обемът на спътника, неговият диаметър, повърхността и масата на луната.

Луната се движи по елиптична орбита, а скоростта на движение е приблизително 1,02 km / s. Ако гледате луната отстрани Северен полюсЗемята се оказва, че се движи в същата посока като повечето други видими небесни тела, тоест обратно на часовниковата стрелка. Силата на гравитацията на Луната е 1,622 m/s².

От древни времена много учени и астрономи се интересуват от такива показатели като разстоянието на спътника от Земята, влиянието му върху климата, масата на Луната и други характеристики. Процесът на изучаване на небесните тела, между другото, започна отдавна.

Изследването на луната в древността

Луната е много ярко небесно тяло, което просто не можеше да не привлече вниманието на учените в древността. Астрономите преди хиляди години се интересуваха от това каква е масата на луната, как се променят нейните фази.

Не е тайна, че много народи дори го боготворяха небесно тяло. Астрономи Древен Вавилонуспя да изчисли промяната на лунните фази с голяма точност. Учените на ХХ век, оборудвани с най модерни уреди, коригира това число само с 0,4 секунди. Но по това време все още не беше известно каква е масата на Луната и Земята.

По-нови изследвания

Луната е най-изследваното тяло в небето. Учени различни странибяха изстреляни около сто сателита, за да го изследват. Съветският спътник "Луна-1" беше изстрелян от първия изследователски апарат в света. Това събитие се случи през 1959 г. Тогава изследователският комплекс успя да кацне на лунната повърхност, да вземе проби от почвата, да предаде снимки на Земята и грубо да изчисли каква е масата на Луната. В допълнение към този сателит, съветски съюздва лунохода също бяха доставени на лунната повърхност. Единият е функционирал близо 10 месеца, като е изминал разстояние от 10 км, а вторият – 4 месеца, като е изминал 37 км.

Основните индикатори на луната

Диаметърът на Луната е 3474 км. Диаметърът на Земята е 12742 км. С други думи, обиколката на Луната е само 3/11 от диаметъра на нашата планета.

Площта на спътника на Земята е 37,9 милиона квадратни метра. км. В сравнение с показателите на планетата това също е много по-малко, тъй като повърхността на Земята е 510 милиона квадратни метра. км. Дори ако сравним лунната повърхност само със земните континенти, се оказва, че площта на Луната е 4 пъти по-малка. Обемът, зает от Земята, е 50 пъти по-голям от Луната.

Още малко за масата на Луната

Масата на Луната е определена най-точно с помощта на изкуствени спътници. Това е 7,35 * 10 22 килограма. За сравнение, масата на Земята е 5,9742 × 10 24 килограма.

Масата на Луната и Земята постоянно се променя леко. Например Земята е обект на бомбардировка с малък метеор. На ден за земната повърхностпадат около 5-6 тона метеорити. Но в същото време Земята губи повече маса поради изпарението на хелий и водород от атмосферата в открития космос. Тези загуби вече възлизат на около 200-300 тона на ден. Луната, разбира се, няма такива загуби. Средната плътност на материята на Луната е около 3,34 g на 1 cm 3 .

Такава стойност като ускорението на гравитацията на спътника на Земята е 6 пъти по-голяма, отколкото на самата Земя. Плътността на тези скали, от които се състои Луната, е приблизително 60 пъти по-малка от плътността на Земята. Следователно масата на Луната е 81 пъти по-малка от масата на Земята.

Тъй като Луната има много малка гравитация, около нея практически няма атмосфера - няма газова обвивкаи безплатна вода. Периодът на революция на Луната около Земята се нарича сидеричен или звезден. Това е 27,32166 дни. Но този брой подлежи на малки промени с течение на времето.

Лунни фази

Луната не свети сама. Човек може да види само онези части от него, които са засегнати от слънчевите лъчи, отразени от повърхността на Земята. Така може да се обясни лунни фази. Луната, движейки се по своята орбита, преминава между Слънцето и Земята. По това време той е обърнат към Земята с неосветената си страна. Този период се нарича новолуние. След 1-3 дни след това в западната част на небето може да се види малък тесен полумесец - това е видимата част на Луната. Около седмица по-късно започва второто тримесечие, когато точно половината от спътника на Земята е осветен.