Kuu mass ja raadius. Sideeraalne ja sünoodiline

Kõigist taevakehade parameetritest on massi kõige raskem arvutada. Seetõttu arvutati Kuu mass erinevalt läbimõõdust suhteliselt hiljuti.

Satelliitide seas on see massi poolest kuuendal kohal. Selle mass on 7,34x1022 kg, mis on 80 korda väiksem kui maakeral. Saate arvutada Kuu keskmise tiheduse - 3,35 g / cm3, mis on 3-4 korda rohkem kui teistel satelliitidel (välja arvatud satelliit), samuti vaba langemise kiirenduse - 1,62 m / s2 ja jõudu. gravitatsioonist, mis on võrdne 1/6 maapinnast, st objekt, mis liigub selle satelliidile, kaaluks kuus korda vähem. Nõrga gravitatsiooni tõttu pole Kuul atmosfääri.

Gravitatsiooniline mõju

Kuu on ebatavaliselt suur ja massiivne satelliit, seega on sellel planeedile märgatav gravitatsiooniline mõju. Sellise mõju peamine ilming on mõõnad ja voolud.
Mööda Kuu-Maa telge tekivad "loodete" jõud. Mida lähemal on Maa Kuule, seda tugevamini ta selle poole tõmbab. Erinevate punktide erinev külgetõmbeaste põhjustab maakera deformatsiooni, mille tagajärjeks on looded.
Selle tulemusena mõjutab Kuu gravitatsioon Maa koort, atmosfääri ja hüdrosfääri ning isegi geomagnetvälja.
Maa ja Kuu moodustavad ühtse masside süsteemi, mille kese asub Maa keskpunktist 4750 km kaugusel.

Kuidas mõõdetud

Kuu on Päikese järel ereduselt teine ​​objekt. See on Päikesesüsteemi suuruselt viies objekt. Kuu ja Maa keskpunktide vaheline kaugus on keskmiselt 384 467 km. Kuu mass vastab väärtusele 7,33 * 1022 kg.

Alates iidsetest aegadest on inimesed püüdnud selle liikumist kirjeldada ja selgitada. Kõigi kaasaegsete arvutuste aluseks on Browni teooria, mis loodi 19. - 20. sajandi vahetusel. Selle täpse liikumise kindlaksmääramiseks polnud vaja ainult Kuu massi. Arvesse võeti arvukalt trigonomeetriliste funktsioonide koefitsiente. Kaasaegne teadus suudab teha täpsemaid arvutusi.

Laseri asukoha määramine võimaldab mõõta taevaobjektide suurust vaid mõnesentimeetrise veaga. Tema abiga leiti, et Kuu mass on palju väiksem kui meie planeedi mass (81 korda) ja selle raadius on 37 korda väiksem. Pikka aega ei olnud seda väärtust võimalik täpselt määrata, kuid kosmosesatelliitide start võimaldas avada uusi perspektiive. Huvitav fakt on teada, et Newtoni ajal määrati Kuu mass selle tekitatud mõõna suuruse järgi.

Me näeme selle satelliidi valgustatud pinda erineval viisil. Päikese poolt valgustatud ketta nähtavat osa nimetatakse faasiks. Kokku on neli faasi: Kuu täiesti tume pind - noorkuu, kasvav kuu poolkuu - esimene veerand, täielikult valgustatud ketas - täiskuu, valgustatud pool teisest küljest - viimane veerand. Neid väljendatakse ühiku sajandikutes ja kümnendikestes. Kõigi kuufaaside vaheldumine on sünoodiline periood, mis on Kuu pööre noorkuu faasist järgmise noorkuuni. Seda nimetatakse ka sünoodiliseks kuuks, mis võrdub ligikaudu 29,5 päevaga. Selle aja jooksul saab Kuu läbida orbiidi ja tal on aega külastada sama faasi kaks korda. Revolutsiooni sideerperiood, mis kestab 27,3 päeva, on Kuu täielik pööre ümber Maa.

Ekslikult on levinud väide, et me näeme Kuu pinda ühelt poolt ja see ei pöörle. Kuu liikumine toimub pöörlemise kujul ümber oma telje ja tsirkulatsioonina ümber Maa ja Päikese

Täielik pöörlemine ümber oma telje toimub 27 Maa päeva 43 minutiga. ja kell 7. Elliptiline orbiit ümber Maa (üks täielik pööre) võtab sama kaua aega. Seda mõjutavad looded Kuu maakoores, mis põhjustavad Maal loodeid, mis toimuvad Kuu gravitatsiooni mõjul.

Olles Kuust Maast kaugemal, tõmbab Päike oma tohutu massi tõttu Kuud kaks korda tugevamini kui Maa. Maa moonutab Kuu liikumisteed ümber Päikese. Päikese suhtes on selle trajektoor alati nõgus.

Kuul ei ole atmosfääri, taevas on alati must. Kuna helilained ei liigu vaakumis, on see planeet täiesti vaikne. Päeval otseste kiirte all on see mitu korda suurem kui vesi ja öösel ulatub see -150 C-ni. Kuu on üks. Selle tihedus on ainult 3,3 p. rohkem vett. Selle pinnal on tohutud tasandikud, mis on kaetud tahkunud laavaga, palju kraatreid, mis on tekkinud siis, kui gravitatsioonijõud on väiksem kui Maa gravitatsioonijõud, ja Kuu kaal on väiksem kui Maa kaal, nii et inimene võib sellel viibides väheneda 6 korda. kuu.

Radioaktiivsete ainete põhjal on teadlased määranud Kuu ligikaudse vanuse, mis on 4,65 miljardit aastat. Viimase kõige usutavama hüpoteesi järgi oletatakse, et Kuu tekkis hiiglasliku kokkupõrke tagajärjel hiiglasliku taevakeha noore Maaga. Teise teooria kohaselt tekkisid Maa ja Kuu iseseisvalt Päikesesüsteemi täiesti erinevates osades.

Maa looduslik satelliit on Kuu, mittehelendav keha, mis peegeldab päikesevalgust.

Kuu uurimine sai alguse 1959. aastal, kui Nõukogude aparaat Luna-2 esimest korda Kuule maandus ja Luna-3 aparaat oli esimene, mis tegi Kuu kaugemat külge kosmosest fotosid.

1966. aastal maandus Luna-9 Kuule ja rajas tugeva pinnasestruktuuri.

Esimesed inimesed, kes Kuul kõndisid, olid ameeriklased Neil Armstrong ja Edwin Aldrin. See juhtus 21. juulil 1969. Kuu edasiseks uurimiseks eelistasid Nõukogude teadlased kasutada automaatseid sõidukeid – kuukulgureid.

Kuu üldised omadused

Keskmine kaugus Maast, km
a. e.	363 104 0,0024
a. e.	405 696 0,0027
Keskmine kaugus Maa ja Kuu keskpunktide vahel, km
Orbiidi kalle oma orbiidi tasapinna suhtes
Keskmine orbiidi kiirus	1,022
Kuu keskmine raadius, km
Kaal, kg
Ekvaatori raadius, km
Polaarraadius, km
Keskmine tihedus, g / cm3
Kalde ekvaatori suunas, kraad.

Kuu mass on 1/81 Maa massist. Kuu asend orbiidil vastab ühele või teisele faasile (joon. 1).

Riis. 1. Kuu faasid

Kuu faasid- erinevad asendid Päikese suhtes - noorkuu, esimene veerand, täiskuu ja viimane veerand. Täiskuu ajal on Kuu valgustatud ketas nähtav, kuna päike ja kuu asuvad Maa vastaskülgedel. Noorkuu ajal on kuu Päikese poolel, mistõttu Kuu maa poole jääv pool ei ole valgustatud.

Kuu on Maa poole alati ühel küljel.

Nimetatakse joont, mis eraldab Kuu valgustatud osa valgustamata osast terminaator.

Esimesel veerandil on Kuu nähtav Päikesest 90 "nurga kaugusel ja päikesekiired valgustavad ainult meie poole suunatud Kuu paremat poolt. Ülejäänud faasides on Kuu meile nähtav kujul sirp. Seetõttu, et eristada kasvavat Kuud vanast, peame meeles pidama: vana Kuu meenutab tähte “C” ja kui Kuu kasvab, siis võid mõtteliselt tõmmata kuu ette vertikaalse joone. Kuu ja sa saad tähe “P”.

Tänu Kuu lähedusele Maale ja selle suurele massile moodustavad nad Maa-Kuu süsteemi. Kuu ja Maa pöörlevad ümber oma telgede samas suunas. Kuu orbiidi tasapind on kallutatud Maa orbiidi tasandi suhtes 5°9" nurga all.

Nimetatakse kohti, kus Maa ja Kuu orbiidid ristuvad Kuu orbiidi sõlmed.

Sideeraalne(lad. sideris - täht) kuu on Maa pöörlemisperiood ümber oma telje ja Kuu sama asend taevasfääril tähtede suhtes. See on 27,3 Maa päeva.

sünoodiline(Kreeka sinodist - ühendus) kuu on kuufaaside täieliku muutumise periood, see tähendab periood, mil Kuu naaseb kuu ja päikese suhtes algsesse asendisse (näiteks noorkuust noorele kuule). See on keskmiselt 29,5 Maa päeva. Sünoodiline kuu on kaks päeva pikem kui sideerkuu, kuna Maa ja Kuu pöörlevad ümber oma telgede samas suunas.

Kuu gravitatsioonijõud on 6 korda väiksem kui Maa gravitatsioonijõud.

Maa satelliidi reljeef on hästi uuritud. Nähtavaid tumedaid alasid Kuu pinnal nimetatakse "mereks" - need on suured veetud madalad tasandikud (suurim on "Oksan Bur") ja heledaid alasid - "kontinendid" - need on mägised kõrgendatud alad. Kuu pinna peamised planetaarstruktuurid on kuni 20-30 km läbimõõduga rõngaskraatrid ja 200-1000 km läbimõõduga mitmerõngalised tsirkused.

Rõngastruktuuride päritolu on erinev: meteoriit, vulkaaniline ja lööklahke. Lisaks on Kuu pinnal praod, nihked, kuplid ja rikkesüsteemid.

Kosmoselaevade Luna-16, Luna-20 ja Luna-24 uuringud näitasid, et Kuu pinnapealsed klastilised kivimid on sarnased maapealsete tardkivimitega – basaltidega.

Kuu tähendus maa elus

Kuigi Kuu mass on 27 miljonit korda väiksem Päikese massist, on see Maale 374 korda lähemal ja avaldab sellele tugevat mõju, põhjustades mõnes kohas vee tõusu (loodete) ja mõnes kohas mõõna. Seda juhtub iga 12 tunni ja 25 minuti järel, kuna Kuu teeb täieliku tiiru ümber Maa 24 tunni ja 50 minutiga.

Kuu ja Päikese gravitatsioonilise mõju tõttu Maale mõõnad ja mõõnad(joonis 2).

Riis. 2. Maal mõõnade ja voolude esinemise skeem

Kõige selgemad ja olulisemad tagajärgede poolest on loodete nähtused laine ümbrises. Need on perioodilised ookeanide ja merede taseme tõusud ja langused, mille põhjustavad Kuu ja Päikese tõmbejõud (2,2 korda vähem kui Kuu oma).

Atmosfääris avalduvad loodete nähtused atmosfäärirõhu poolpäevastes muutustes ja maakoores - Maa tahke aine deformatsioonis.

Maal on Kuule lähimas ja kaugeimas punktis 2 mõõna ja 2 mõõna punktides, mis asuvad Kuu-Maa joonest 90 ° nurga kaugusel. Eraldada suured looded, mis esinevad noorkuu ja täiskuu ajal ning kvadratuur esimesel ja viimasel veerandil.

Avaookeanis on loodete nähtused väikesed. Veetaseme kõikumised ulatuvad 0,5-1 m Sisemeres (Must, Läänemere jt) neid peaaegu ei tunneta. Kuid olenevalt geograafilisest laiuskraadist ja mandrite rannajoone kontuuridest (eriti kitsastes lahtedes) võib vesi tõusta tõusulaine ajal kuni 18 m (Fundy laht Atlandi ookeanis Põhja-Ameerika ranniku lähedal) , 13 m kaugusel Ohhotski mere läänerannikul. See tekitab loodete hoovusi.

Hiidlainete peamine tähtsus seisneb selles, et Kuu näilise liikumise järel idast läände liikudes aeglustavad nad Maa aksiaalset pöörlemist ja pikendavad ööpäeva, muudavad Maa kuju polaarsussurumist vähendades, põhjustavad pulsatsiooni. Maa kestad, maapinna vertikaalsed nihked, õhurõhu poolööpäevased muutused, ookeanide rannikualade orgaanilise elu tingimused ja lõpuks rannikuriikide majandustegevus. Paljudes sadamates saavad laevad siseneda ainult tõusu ajal.

Pärast teatud aja möödumist Maal korrake päikese- ja kuuvarjutused. Näete neid siis, kui Päike, Maa ja Kuu on samal joonel.

Varjutus- astronoomiline olukord, kus üks taevakeha varjab teise taevakeha valgust.

Päikesevarjutus toimub siis, kui Kuu satub vaatleja ja Päikese vahele ning blokeerib selle. Kuna päikesevarjutuse-eelne Kuu on meie poole oma valgustamata küljega, siis enne varjutust on alati noorkuu, st Kuud pole näha. Tundub, et Päikest katab must ketas; vaatleja Maalt näeb seda nähtust päikesevarjutusena (joonis 3).

Riis. 3. Päikesevarjutus (kehade suhtelised suurused ja nendevahelised kaugused on tinglikud)

Kuuvarjutus toimub siis, kui Kuu, olles Päikese ja Maaga sirgjoonel, langeb Maa poolt heidetud koonusekujulisse varju. Maa varju laigu läbimõõt on võrdne Kuu minimaalse kaugusega Maast – 363 000 km, mis on umbes 2,5 Kuu läbimõõdust, seega võib Kuu täielikult varjata (vt joon. 3).

Kuurütmid on korduvad muutused bioloogiliste protsesside intensiivsuses ja olemuses. On kuu-kuu (29,4 päeva) ja kuu-päevane (24,8 tundi) rütmid. Paljud loomad ja taimed paljunevad kuutsükli teatud faasis. Kuurütmid on iseloomulikud paljudele rannikuvööndi mereloomadele ja taimedele. Niisiis märkasid inimesed heaolu muutust sõltuvalt kuutsükli faasidest.

Kummalisel kombel osutub kauge Päikese kaal võrreldamatult lihtsamini määratavaks kui meile palju lähemal asuva Kuu kaal. (On ütlematagi selge, et me kasutame sõna "kaal" nende valgustite kohta samas tavapärases tähenduses nagu Maa puhul: me räägime massi määratlusest.)

Päikese mass leitakse järgmise arutluskäiguga. Kogemused on näidanud, et 1 g tõmbab 1 cm kaugusele 1 g jõuga, mis on võrdne 1/15 000 000 mg. vastastikune külgetõmme f kaks keha massiga M ja t distantsil D väljendatakse universaalse gravitatsiooni seaduse kohaselt järgmiselt:

Kui a M - päikese mass (grammides), t - maa mass, D- nendevaheline kaugus on 150 000 000 km, siis nende vastastikune tõmbejõud milligrammides on (1/15 000 000) x (15 000 000 000 000 2) mg Teisest küljest on see tõmbejõud tsentripetaalne jõud, mis hoiab meie planeeti oma orbiidil ja mis vastavalt mehaanika reeglitele, on (ka milligrammides) mV 2 /D, kus t - Maa mass (grammides), V- selle ringkiirus, võrdne 30 km/s = 3 000 000 cm/s, a D- kaugus maast päikeseni. Seega

Selle võrrandi põhjal määratakse tundmatu M(väljendatuna grammides):

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

Selle massi jagamine maakera massiga, st arvutamine

saame 1/3 miljonit.

Teine võimalus Päikese massi määramiseks põhineb Kepleri kolmanda seaduse kasutamisel. Universaalse gravitatsiooni seadusest tuleneb kolmas seadus järgmisel kujul:

on päikese mass, T - planeedi sideeraalne periood, a - planeedi keskmine kaugus Päikesest on planeedi mass. Rakendades seda seadust Maa ja Kuu suhtes, saame

Vaatlustest tuntud asendamine

ja jättes lugejas esimeses lähenduses tähelepanuta Maa massi, mis on Päikese massiga võrreldes väike, ja nimetajas Kuu massi, mis on Maa massiga võrreldes väike, saame

Teades Maa massi, saame Päikese massi.

Seega on Päike Maast kolmandiku miljonit korda raskem. Päikesepalli keskmise tiheduse arvutamine pole keeruline: selleks peate jagama selle massi ainult mahu järgi. Selgub, et Päikese tihedus on umbes neli korda väiksem kui Maa tihedus.

Mis puudutab Kuu massi, nagu ütles üks astronoom: "kuigi see on meile kõigist teistest taevakehadest kõige lähemal, on seda raskem kaaluda kui Neptuunil, kõige kaugemal (tollal) planeedil." Kuul ei ole satelliiti, mis aitaks arvutada selle massi, nagu oleme nüüd arvutanud Päikese massi. Teadlased pidid kasutama muid, keerukamaid meetodeid, millest mainime ainult ühte. See seisneb Päikese tekitatud mõõna ja Kuu tekitatud mõõna kõrguse võrdlemises.

Loodete kõrgus oleneb seda tekitava keha massist ja kaugusest ning kuna on teada Päikese mass ja kaugus, siis on teada ka Kuu kaugus, siis loodete kõrguse võrdlusest on teada, et loodete kõrgus ja kaugus loodetest on teada. määratakse Kuu mass. Selle arvutuse juurde tuleme tagasi, kui räägime loodetest. Siin avaldame ainult lõpptulemuse: Kuu mass on 1/81 Maa massist (joonis 89).

Teades kuu läbimõõtu, arvutame selle ruumala; see osutub 49 korda väiksemaks kui Maa ruumala. Seetõttu on meie satelliidi keskmine tihedus 49/81 = 0,6 Maa tihedusest.

Kuu on planeedi Maa looduslik satelliit, mida peetakse ainsaks talle lähimaks taevakehaks. Teadlased usuvad, et Maa ja selle satelliidi vaheline kaugus on umbes 384 tuhat km.

Mida peate teadma Maa satelliidi kohta?

Sellest taevakehast üldise ettekujutuse saamiseks on vaja arvestada mitmete selle omadustega: see on satelliidi maht, selle läbimõõt, pindala ja Kuu mass.

Kuu liigub elliptilisel orbiidil ja selle liikumiskiirus on ligikaudu 1,02 km/s. Kui vaadata Kuud Maa põhjapooluselt, siis selgub, et see liigub enamiku teiste nähtavate taevakehadega samas suunas ehk vastupäeva. Kuu gravitatsioonijõud on 1,622 m/s².

Juba iidsetest aegadest on paljud teadlased ja astronoomid huvi tundnud sellised näitajad nagu satelliidi kaugus Maast, selle mõju kliimale, Kuu mass ja muud omadused. Taevakehade uurimise protsess, muide, algas juba ammu.

Kuu uurimine antiikajal

Kuu on väga hele taevakeha, mis lihtsalt ei suutnud iidsetel aegadel teadlaste tähelepanu äratada. Astronoomid tundsid tuhandeid aastaid tagasi huvi selle vastu, milline on Kuu mass, kuidas muutusid selle faasid.

Pole saladus, et paljud rahvad isegi kummardasid seda taevakeha. Vana-Babüloni astronoomid suutsid Kuu faaside muutuse väga täpselt välja arvutada. Kahekümnenda sajandi teadlased, kes olid varustatud kõige kaasaegsemate instrumentidega, parandasid seda arvu vaid 0,4 sekundi võrra. Kuid tol ajal polnud veel teada, milline on Kuu ja Maa mass.

Värskemad uuringud

Kuu on enim uuritud keha taevas. Erinevate riikide teadlased saatsid selle uurimiseks orbiidile sadakond satelliiti. Nõukogude satelliit "Luna-1" lasti orbiidile maailma esimese uurimissõidukiga. See sündmus leidis aset 1959. aastal. Seejärel suutis uurimiskompleks maanduda Kuu pinnale, võtta pinnaseproove, edastada Maale fotosid ja umbkaudu arvutada, milline on Kuu mass. Lisaks sellele satelliidile toimetas Nõukogude Liit Kuu pinnale ka kaks kuukulgurit. Üks neist töötas ligi 10 kuud, olles läbinud 10 km ja teine ​​4 kuud, olles läbinud 37 km.

Kuu peamised näitajad

Kuu läbimõõt on 3474 km. Maa läbimõõt on 12742 km. Teisisõnu, Kuu ümbermõõt on vaid 3/11 meie planeedi läbimõõdust.

Maa satelliidi pindala on 37,9 miljonit ruutmeetrit. km. Võrreldes planeedi näitajatega on see ka palju väiksem, sest Maa pindala on 510 miljonit ruutmeetrit. km. Isegi kui võrrelda Kuu pinda ainult maapealsete mandritega, selgub, et Kuu pindala on 4 korda väiksem. Maa hõivatud ruumala on 50 korda suurem kui Kuu.

Natuke veel kuu massist

Kuu mass on kõige täpsemini kindlaks tehtud tehissatelliitide abil. See on 7,35 * 10 22 kilogrammi. Võrdluseks, Maa mass on 5,9742 × 10 24 kilogrammi.

Kuu ja Maa mass muutub pidevalt veidi. Näiteks Maad tabab väike meteoorpommitamine. Maapinnale langeb ööpäevas umbes 5-6 tonni meteoriite. Kuid samal ajal kaotab Maa rohkem massi heeliumi ja vesiniku aurustumise tõttu atmosfäärist avakosmosesse. Need kaod ulatuvad juba praegu umbes 200-300 tonnini päevas. Kuul muidugi selliseid kaotusi ei ole. Ainete keskmine tihedus Kuul on umbes 3,34 g 1 cm 3 kohta.

Selline väärtus nagu gravitatsioonikiirendus Maa satelliidil on 6 korda suurem kui Maal endal. Nende kivimite tihedus, millest Kuu koosneb, on ligikaudu 60 korda väiksem kui Maa tihedus. Seetõttu on Kuu mass 81 korda väiksem kui Maa mass.

Kuna Kuul on väga väike tõmbejõud, siis atmosfäär selle ümber praktiliselt puudub - puudub gaasiline kest ja vesi vabas olekus. Kuu ümber Maa pöörlemise perioodi nimetatakse sidereaalseks ehk täheliseks. See on 27,32166 päeva. Kuid see arv võib aja jooksul pisut muutuda.

Kuu faasid

Kuu ei helenda iseenesest. Inimene näeb ainult neid osi, mida tabavad Maa pinnalt peegelduvad päikesekiired. Sel viisil saab seletada Kuu faase. Oma orbiidil liikuv Kuu läbib Päikese ja Maa vahelt. Sel ajal on see valgustamata küljega Maa poole. Seda perioodi nimetatakse noorkuuks. 1-3 päeva pärast on taeva lääneosas näha väike kitsas poolkuu - see on Kuu nähtav osa. Umbes nädal hiljem algab teine ​​veerand, mil valgustatakse täpselt pool Maa satelliidist.