Jisim bulan berbanding dengan jisim bumi. Ciri-ciri umum Bulan

cerita anggaran jisim bulan berumur ratusan tahun. Retrospektif proses ini dibentangkan dalam artikel oleh pengarang asing David W. Hughes. Terjemahan artikel ini dibuat pada tahap pengetahuan bahasa Inggeris saya yang sederhana dan dibentangkan di bawah. newton menganggarkan jisim bulan pada dua kali ganda nilai yang diterima sekarang sebagai munasabah. Setiap orang mempunyai kebenaran mereka sendiri, tetapi hanya ada satu kebenaran. titik dalam soalan ini kita boleh meletakkan orang Amerika dengan bandul di permukaan bulan. Mereka berada di sana ;) . Perkara yang sama boleh dilakukan oleh operator telemetri pada ciri orbit LRO dan ISL lain. Sayang sekali maklumat ini belum tersedia.

Balai Cerap

Mengukur Jisim Bulan

Semakan ulang tahun ke-125 Balai Cerap

David W. Hughes

Jabatan Fizik dan Astronomi, Universiti Sheffield

Anggaran pertama jisim bulan dibuat oleh Isaac Newton. Makna kuantiti (jisim) ini, serta ketumpatan Bulan, telah menjadi bahan perbincangan sejak itu.

pengenalan

Berat badan adalah salah satu kuantiti yang paling sukar untuk diukur dalam konteks astronomi. Kami biasanya mengukur daya jisim yang tidak diketahui pada jisim yang diketahui, atau sebaliknya. Dalam sejarah astronomi, tidak ada konsep "jisim", katakan, Bulan, Bumi, dan Matahari (MM M , M E , M C) sehingga masa. Isaac Newton(1642 - 1727). Selepas Newton, nisbah jisim yang agak tepat telah ditubuhkan. Jadi, sebagai contoh, dalam edisi pertama Permulaan (1687), nisbah M C / M E \u003d 28700 diberikan, yang kemudian meningkat kepada M C / M E \u003d 227512 dan M C / M E \u003d 169282 pada yang kedua (1713) dan penerbitan ketiga (1726), masing-masing, berkaitan dengan penghalusan unit astronomi. Hubungan ini menyerlahkan fakta bahawa Matahari lebih penting daripada Bumi dan memberikan sokongan penting untuk hipotesis heliosentrik. Copernicus.

Data tentang ketumpatan (jisim/isipadu) badan membantu menganggarkan komposisi kimianya. Orang Yunani lebih daripada 2200 tahun yang lalu memperoleh nilai yang agak tepat untuk saiz dan isipadu Bumi dan Bulan, tetapi jisimnya tidak diketahui, dan ketumpatannya tidak dapat dikira. Oleh itu, walaupun Bulan kelihatan seperti sfera batu, ia tidak dapat disahkan secara saintifik. Di samping itu, langkah saintifik pertama ke arah menjelaskan asal usul bulan tidak dapat diambil.

Setakat ini kaedah terbaik untuk menentukan jisim planet hari ini, dalam zaman angkasa, bergantung pada yang ketiga (harmonik) undang-undang Kepler. Jika satelit mempunyai jisim m, beredar mengelilingi Bulan dengan jisim M M , kemudian

di mana a ialah purata jarak purata masa antara M M dan m, G ialah pemalar graviti Newton, dan P ialah tempoh orbit. Sejak M M >> m, persamaan ini memberikan nilai M M secara langsung.

Jika seorang angkasawan boleh mengukur pecutan graviti, G M, di permukaan bulan, maka

di mana R M ialah jejari bulan, parameter yang telah diukur dengan ketepatan yang munasabah sejak itu Aristarchus dari Samos, kira-kira 2290 tahun yang lalu.

Isaac Newton 1 tidak mengukur jisim Bulan secara langsung, tetapi cuba menganggarkan hubungan antara jisim suria dan bulan menggunakan ukuran pasang surut air laut. Walaupun ramai orang sebelum Newton menganggap bahawa pasang surut berkaitan dengan kedudukan dan pengaruh bulan, Newton adalah orang pertama yang melihat subjek dari segi graviti. Dia menyedari bahawa daya pasang surut yang dicipta oleh jasad berjisim M pada satu jarak d berkadar M/d 3 . Jika jasad ini mempunyai diameter D dan ketumpatan ρ , daya ini adalah berkadar dengan ρ D 3 / d 3 . Dan jika saiz sudut badan, α , kecil, daya pasang surut adalah berkadar dengan ρα 3. Jadi kuasa matahari membentuk pasang surut adalah kurang sedikit daripada separuh daripada bulan.

Komplikasi timbul kerana air pasang tertinggi dicatatkan apabila Matahari sebenarnya 18.5° dari syzygy, dan juga kerana orbit bulan tidak terletak pada satah ekliptik dan mempunyai kesipian. Mengambil kira semua ini, Newton, berdasarkan pemerhatiannya, bahawa "Sehingga ke muara Sungai Avon, tiga batu di bawah Bristol, ketinggian kenaikan air pada musim bunga dan musim luruh syzygies peneraju (menurut pemerhatian Samuel Sturmy) adalah kira-kira 45 kaki, tetapi dalam kuadratur hanya 25 ", menyimpulkan, "bahawa ketumpatan bahan Bulan dengan ketumpatan bahan Bumi adalah berkaitan sebagai 4891 hingga 4000, atau sebagai 11 hingga 11. 9. Oleh itu, bahan Bulan adalah lebih tumpat dan lebih bersahaja daripada Bumi itu sendiri", dan "jisim bahan Bulan akan berada dalam jisim bahan Bumi sebagai 1 dalam 39.788" (Permulaan, Buku 3, Usul 37, Masalah 18).

Oleh kerana nilai semasa untuk nisbah antara jisim Bumi dan jisim Bulan diberikan sebagai M E / M M = 81.300588, jelas bahawa ada sesuatu yang tidak kena dengan Newton. Di samping itu, nilai 3.0 agak lebih realistik daripada 9/5 untuk nisbah ketinggian syzygy? dan pasang surut kuadratur. Juga nilai Newton yang tidak tepat untuk jisim Matahari adalah masalah utama. Ambil perhatian bahawa Newton mempunyai ketepatan statistik yang sangat sedikit, dan petikan lima angka penting dalam ME /MM M adalah tidak kukuh sama sekali.

Pierre-Simon Laplace(1749 - 1827) menumpukan banyak masa untuk analisis ketinggian pasang surut (terutamanya di Brest), menumpukan pada pasang surut dalam empat fasa utama bulan pada kedua-dua solstis dan ekuinoks. Laplace 2, menggunakan siri pendek pemerhatian dari abad ke-18, memperoleh nilai M E / MM M sebanyak 59. Menjelang 1797, beliau membetulkan nilai ini kepada 58.7. Menggunakan set data pasang surut lanjutan pada tahun 1825, Laplace 3 memperoleh M E / M M = 75.

Laplace menyedari bahawa pendekatan pasang surut adalah salah satu daripada banyak cara untuk mengetahui jisim bulan. Hakikat bahawa putaran Bumi merumitkan model pasang surut, dan hasil akhir pengiraan ialah nisbah jisim Bulan/Matahari, jelas mengganggunya. Oleh itu, beliau membandingkan daya pasang surutnya dengan hasil pengukuran yang diperolehi dengan kaedah lain. Laplace 4 mencatatkan pekali M E /MM M sebagai 69.2 (menggunakan pekali d'Alembert), 71.0 (menggunakan analisis Maskeline Bradley bagi pemerhatian nutasi dan paralaks), dan 74.2 (menggunakan kerja Burg mengenai ketaksamaan paralaks bulan). Laplace nampaknya menganggap setiap keputusan sama-sama boleh dipercayai dan hanya purata empat nilai untuk mencapai purata. “La valeur le plus vraisembable de la masse de la lune, qui me parait resulted des divers phenomenes 1/68.5” (ref 4, ms 160). Nisbah purata M E /M M bersamaan dengan 68.5 berulang kali ditemui di Laplace 5 .

Adalah agak difahami bahawa pada permulaan abad kesembilan belas, keraguan tentang nilai Newton 39.788 sepatutnya timbul, terutamanya dalam fikiran beberapa ahli astronomi British yang menyedari kerja rakan-rakan Perancis mereka.

Finlayson 6 kembali kepada teknik pasang surut dan apabila menggunakan ukuran syzygy? dan pasang surut kuadratur di Dover untuk tahun 1861, 1864, 1865, dan 1866, dia memperoleh nilai M E / M M berikut: 89.870, 88.243, 87.943, dan 86.000, masing-masing. Ferrell 7 mengekstrak harmonik utama daripada sembilan belas tahun data pasang surut di Brest (1812 - 1830) dan memperoleh nisbah yang jauh lebih kecil M E / M M = 78. Harkness 8 memberikan nilai pasang surut M E / M M = 78.65.

kononnya kaedah bandul berdasarkan ukuran pecutan akibat graviti. Kembali kepada undang-undang ketiga Kepler, dengan mengambil kira undang-undang kedua Newton, kita perolehi

di mana aM ialah jarak purata masa antara Bumi dan Bulan, P M- tempoh revolusi sidereal lunar (iaitu panjang bulan sidereal), gE pecutan akibat graviti di permukaan bumi, dan R E ialah jejari bumi. Jadi

Menurut Barlow dan Brian 9 , formula ini digunakan oleh Airy 10 untuk mengukur M E / M M, tetapi tidak tepat kerana kuantiti ini kecil dan terkumpul - ketidakpastian terkumpul dalam nilai kuantiti aM , gE, R E, dan P M.

Apabila teleskop menjadi lebih maju dan ketepatan pemerhatian astronomi bertambah baik, ia menjadi mungkin untuk menyelesaikan persamaan bulan dengan lebih tepat. Pusat jisim biasa sistem Bumi/Bulan bergerak mengelilingi Matahari dalam orbit elips. Kedua-dua Bumi dan Bulan beredar mengelilingi pusat jisim ini setiap bulan.

Oleh itu, pemerhati di Bumi melihat, pada setiap bulan, anjakan sedikit ke arah timur dan kemudian anjakan sedikit ke arah barat kedudukan cakerawala objek, berbanding dengan koordinat objek yang akan berlaku jika Bumi tidak mempunyai satelit besar. Walaupun dengan instrumen moden, pergerakan ini tidak dapat dikesan dalam kes bintang. Walau bagaimanapun, ia boleh diukur dengan mudah untuk Matahari, Marikh, Zuhrah dan asteroid yang melintas berdekatan (Eros, sebagai contoh, hanya 60 kali lebih jauh daripada Bulan pada titik terdekatnya). Amplitud anjakan bulanan kedudukan Matahari adalah kira-kira 6.3 saat lengkok. Dengan cara ini

di mana a C- jarak purata antara Bumi dan pusat jisim sistem Bumi-Bulan (ini kira-kira 4634 km), dan seorang S ialah jarak purata antara Bumi dan Matahari. Jika purata jarak Bumi-Bulan seorang M ia juga diketahui bahawa

Malangnya, pemalar "persamaan lunar" ini, i.e. 6.3", ini adalah sudut yang sangat kecil, yang amat sukar untuk diukur dengan tepat. Di samping itu, M E / M M bergantung pada pengetahuan yang tepat tentang jarak Bumi-Matahari.

Nilai persamaan bulan boleh menjadi beberapa kali lebih besar untuk asteroid yang melintas dekat dengan Bumi. Gill 11 menggunakan cerapan kedudukan 1888 dan 1889 bagi asteroid 12 Victoria dan paralaks suria 8.802" ± 0.005" dan membuat kesimpulan bahawa M E / M M = 81.702 ± 0.094. Hinks 12 menggunakan urutan panjang pemerhatian asteroid 433 Eros dan membuat kesimpulan bahawa M E / M M = 81.53±0.047. Dia kemudian menggunakan paralaks suria yang dikemas kini dan nilai yang diperbetulkan untuk asteroid 12 Victoria oleh David Gill dan memperoleh nilai yang diperbetulkan M E / M M = 81.76±0.12.

Menggunakan pendekatan ini, Newcomb 13 memperoleh M E /M M =81.48±0.20 daripada pemerhatian Matahari dan planet.

Spencer John s 14 menganalisis pemerhatian asteroid 433 Eros ketika ia melepasi 26 x 10 6 km dari Bumi pada tahun 1931. Tugas utama adalah untuk mengukur paralaks suria, dan satu suruhanjaya Kesatuan Astronomi Antarabangsa telah ditubuhkan pada tahun 1928 untuk tujuan ini. Spencer Jones mendapati bahawa pemalar persamaan bulan ialah 6.4390 ± 0.0015 saat lengkok. Ini, digabungkan dengan nilai baharu untuk paralaks suria, menghasilkan nisbah M E / M M =81.271±0.021.

Precession dan nutation juga boleh digunakan. Kutub paksi putaran Bumi mengelilingi kutub ekliptik setiap 26,000 tahun atau lebih, yang juga memanifestasikan dirinya dalam pergerakan titik pertama Aries di sepanjang ekliptik pada kira-kira 50.2619" setahun. Presesi itu ditemui oleh Hipparchus lebih daripada 2000 tahun dahulu.gerakan berkala kecil yang dikenali sebagai nutasi, ditemui James Bradley(1693~1762) pada 1748. Nutasi berlaku terutamanya kerana satah orbit bulan tidak bertepatan dengan satah ekliptik. Nutasi maksimum adalah kira-kira 9.23" dan satu kitaran lengkap mengambil masa kira-kira 18.6 tahun. Terdapat juga nutasi tambahan yang dihasilkan oleh Matahari. Kesemua kesan ini adalah disebabkan oleh momen daya yang bertindak ke atas bonjolan khatulistiwa Bumi.

Magnitud prasesi lunisolar keadaan mantap dalam longitud, dan amplitud pelbagai nutasi berkala dalam longitud, adalah fungsi, antara lain, jisim Bulan. Batu 15 menyatakan bahawa presesi lunisolar, L, dan pemalar nutasi, N, diberikan sebagai:

dengan ε=(M M /M S) (a S /a M) 3 , a S dan a M ialah purata jarak Bumi-Matahari dan Bumi-Bulan;

e E dan e M ialah kesipian orbit bumi dan bulan, masing-masing. Pemalar Delaunay diwakili sebagai γ. Dalam anggaran pertama, γ ialah sinus separuh sudut kecondongan orbit bulan ke ekliptik. Nilai ν ialah anjakan nod orbit bulan,

semasa tahun Julian, berhubung dengan garis ekuinoks; χ ialah pemalar yang bergantung pada purata daya mengganggu Matahari, momen inersia Bumi, dan halaju sudut Bumi dalam orbitnya. Ambil perhatian bahawa χ membatalkan jika L boleh dibahagikan dengan H. Batu menggantikan L = 50.378" dan N = 9.223" mendapat M E / M M = 81.36. Newcomb menggunakan ukuran L dan N sendiri dan mendapati M E / M M = 81.62 ± 0.20. Proctor 16 mendapati M E / M M = 80.75.

Pergerakan Bulan mengelilingi Bumi akan menjadi persis elips jika Bulan dan Bumi adalah satu-satunya jasad dalam sistem suria. Hakikat bahawa mereka tidak membawa kepada ketidaksamaan paralaks lunar. Oleh kerana tarikan jasad lain dalam sistem suria, dan Matahari khususnya, orbit bulan adalah sangat kompleks. Tiga ketaksamaan terbesar yang akan digunakan adalah disebabkan oleh eveksi, variasi, dan persamaan tahunan. Dalam konteks kertas ini, variasi adalah ketidaksamaan yang paling penting. (Secara sejarah, Sedilloth mengatakan bahawa variasi bulan telah ditemui oleh Abul-Wafa pada abad ke-9; yang lain mengaitkan penemuan ini kepada Tycho Brahe.)

Variasi bulan disebabkan oleh perubahan yang datang daripada perbezaan tarikan suria dalam sistem Bumi-Bulan semasa bulan sinodik. Kesan ini adalah sifar apabila jarak dari Bumi ke Matahari dan Bulan ke Matahari adalah sama, dalam keadaan yang berlaku sangat hampir dengan suku pertama dan terakhir. Antara suku pertama (melalui bulan purnama) dan suku terakhir, apabila Bumi lebih dekat dengan Matahari daripada Bulan, dan Bumi kebanyakannya ditarik keluar dari Bulan. Antara suku terakhir (melalui bulan baru) dan suku pertama, Bulan lebih dekat dengan Matahari daripada Bumi, dan oleh itu Bulan kebanyakannya ditarik keluar dari Bumi. Daya sisa yang terhasil boleh diuraikan kepada dua komponen, satu tangen kepada orbit bulan dan satu lagi berserenjang dengan orbit (iaitu, dalam arah Bulan-Bumi).

Kedudukan Bulan berubah sebanyak ±124.97 saat lengkok (menurut Brouwer dan Clements 17) daripada kedudukannya jika Matahari berada pada jarak yang tidak terhingga. 124.9" inilah yang dikenali sebagai ketaksamaan paralaks.

Memandangkan 124.97 saat lengkok ini sepadan dengan masa empat minit, nilai ini harus dijangkakan boleh diukur dengan ketepatan yang mencukupi. Akibat yang paling jelas daripada ketaksamaan paralaks ialah selang antara bulan baru dan suku pertama adalah kira-kira lapan minit, i.e. lebih lama daripada fasa yang sama hingga bulan purnama. Malangnya, ketepatan kuantiti ini boleh diukur agak berkurangan oleh fakta bahawa permukaan bulan tidak rata dan tepi bulan yang berbeza mesti digunakan untuk mengukur kedudukan bulan di bahagian orbit yang berbeza. (Selain itu, terdapat juga sedikit perubahan berkala dalam separuh diameter Bulan yang jelas disebabkan oleh perubahan kontras antara kecerahan rim Bulan dan langit. Ini memperkenalkan ralat yang berbeza antara ± 0.2" dan 2", lihat Campbell dan Neison 18).

Roy 19 menyatakan bahawa perbezaan paralaks bulan, P, ditakrifkan sebagai

Menurut Campbell dan Neyson,18 ketaksamaan paralaks telah ditubuhkan sebagai 123.5" pada tahun 1812, 122.37" pada tahun 1854, 126.46" pada tahun 1854, 124.70" pada tahun 1859, 125.36" pada tahun 1867, dan 125.36" pada tahun 1867. Oleh itu, nisbah jisim Bumi/Bulan boleh dikira daripada pemerhatian ketaksamaan paralaks jika kuantiti lain, dan terutamanya paralaks suria (iaitu. seorang S) diketahui. Ini telah membawa kepada dikotomi di kalangan ahli astronomi. Sesetengah mencadangkan menggunakan nisbah jisim Bumi/Bulan daripada ketaksamaan paralaks untuk menganggarkan purata jarak Bumi-Matahari. Yang lain mencadangkan untuk menilai yang pertama melalui yang terakhir (lihat Moulton 20).

Akhir sekali, pertimbangkan gangguan orbit planet. Orbit jiran terdekat kita, Marikh dan Zuhrah, yang berada di bawah pengaruh graviti sistem Bumi-Bulan. Disebabkan tindakan ini, parameter orbit seperti kesipian, longitud nod, kecenderungan, dan hujah perihelion berubah sebagai fungsi masa. Pengukuran yang tepat bagi perubahan ini boleh digunakan untuk menganggarkan jumlah jisim sistem Bumi/Bulan, dan dengan penolakan, jisim Bulan.

Cadangan ini pertama kali dibuat oleh Le Verrier (lihat Young 21). Beliau menekankan fakta bahawa gerakan nodul dan perihelions, walaupun perlahan, adalah berterusan, dan dengan itu akan diketahui dengan ketepatan yang semakin meningkat seiring dengan berlalunya masa. Le Verrier begitu bersemangat dengan idea ini sehingga dia meninggalkan pemerhatian terhadap transit Zuhrah ketika itu, kerana yakin bahawa paralaks suria dan nisbah jisim Matahari/Bumi akhirnya akan ditemui dengan lebih tepat melalui kaedah gangguan.

Titik terawal datang dari Principia Newton.

Ketepatan jisim bulan yang diketahui.

Kaedah pengukuran boleh dibahagikan kepada dua kategori. Teknologi pasang surut memerlukan peralatan khas. Tiang menegak dengan pengijazahan hilang dalam lumpur pantai. Malangnya, kerumitan persekitaran pasang surut di sekitar pantai dan teluk Europa bermakna nilai jisim bulan yang terhasil adalah jauh dari tepat. Daya pasang surut yang berinteraksi dengan jasad adalah berkadar dengan jisimnya dibahagikan dengan kubus jarak. Jadi sedar bahawa hasil akhir pengiraan sebenarnya adalah nisbah antara jisim bulan dan suria. Dan hubungan antara jarak ke Bulan dan Matahari mesti diketahui dengan tepat. Nilai pasang surut biasa M E / M M ialah 40 (pada tahun 1687), 59 (pada tahun 1790), 75 (pada tahun 1825), 88 (pada tahun 1865), dan 78 (pada tahun 1874), menonjolkan kesukaran yang wujud dalam tafsiran. data.

Semua kaedah lain bergantung pada pemerhatian teleskopik yang tepat bagi kedudukan astronomi. Pemerhatian terperinci bintang dalam jangka masa yang panjang telah membawa kepada terbitan pemalar untuk precession dan nutasi paksi putaran Bumi. Mereka boleh ditafsirkan dari segi nisbah antara jisim bulan dan suria. Pemerhatian kedudukan tepat Matahari, planet dan beberapa asteroid selama beberapa bulan telah membawa kepada anggaran jarak Bumi dari pusat jisim sistem Bumi-Bulan. Pemerhatian yang teliti terhadap kedudukan Bulan sebagai fungsi masa dalam bulan telah membawa kepada amplitud ketaksamaan paralaktik. Dua kaedah terakhir, diambil bersama-sama, bergantung pada ukuran jejari Bumi, panjang bulan sidereal, dan pecutan graviti di permukaan Bumi, membawa kepada anggaran magnitud , dan bukannya jisim Bulan secara langsung . Jelas sekali, jika diketahui hanya dalam ± 1%, jisim Bulan adalah tidak tentu. Untuk mendapatkan nisbah M M / M E dengan ketepatan, katakan, 1, 0.1, 0.01%, perlu mengukur nilai dengan ketepatan ± 0.012, 0.0012, dan 0.00012%, masing-masing.

Mengimbas kembali tempoh sejarah dari 1680 hingga 2000, dapat dilihat bahawa jisim bulan diketahui ± 50% antara 1687 dan 1755, ± 10% antara 1755 dan 1830, ± 3% antara 1830 dan 1900, ± 0.15% antara 1755 dan 1830. dan 1968, dan ± 0.0001% antara 1968 dan sekarang. Antara tahun 1900 dan 1968 kedua-dua makna adalah biasa dalam kesusasteraan serius. Teori lunar menunjukkan bahawa M E / MM M = 81.53, dan persamaan bulan dan ketaksamaan paralaks bulan memberikan nilai yang agak kecil M E / MM M = 81.45 (lihat Garnett dan Woolley 22). Nilai lain telah dipetik oleh penyelidik yang telah menggunakan nilai paralaks suria yang berbeza dalam persamaan masing-masing. Kekeliruan kecil ini telah dialihkan apabila pengorbit cahaya dan modul perintah terbang ke orbit yang terkenal dan diukur dengan baik mengelilingi bulan semasa era Apollo. Nilai semasa M E / M M = 81.300588 (lihat Seidelman 23), adalah salah satu kuantiti astronomi yang paling tepat diketahui. Pengetahuan tepat kita tentang jisim bulan sebenar dikaburkan oleh ketidakpastian dalam pemalar graviti Newton, G.

Kepentingan jisim bulan dalam teori astronomi

Isaac Newton melakukan sangat sedikit dengan pengetahuan lunarnya yang baru ditemui. Walaupun beliau adalah saintis pertama yang mengukur jisim bulan, M E / M M = 39.788 beliau nampaknya layak untuk sedikit ulasan kontemporari. Hakikat bahawa jawapannya terlalu kecil, hampir dua kali, tidak disedari selama lebih daripada enam puluh tahun. Penting secara fizikal hanyalah kesimpulan yang Newton buat daripada ρ M /ρ E =11/9, iaitu "jasad Bulan lebih tumpat dan lebih bumi daripada bumi kita" (Permulaan, Buku 3, Proposisi 17, Corollary 3).

Nasib baik, kesimpulan yang menarik, walaupun salah, ini tidak akan membawa ahli kosmogonis yang teliti ke jalan buntu dalam usaha untuk menjelaskan maksudnya. Sekitar tahun 1830, menjadi jelas bahawa ρ M /ρ E ialah 0.6 dan M E / M M adalah antara 80 dan 90. Grant 24 menyatakan bahawa "ini adalah titik di mana ketepatan yang lebih tinggi tidak menarik kepada asas sains yang sedia ada", merujuk, ketepatan itu tidak penting di sini hanya kerana teori astronomi mahupun teori asal usul bulan tidak banyak bergantung pada data ini. Agnes Clerk 25 lebih berhati-hati, dengan menyatakan bahawa "sistem lunar-terestrial... adalah pengecualian tertentu di kalangan badan yang dipengaruhi oleh Matahari."

Bulan (jisim 7.35-1025 g) ialah yang kelima daripada sepuluh satelit dalam sistem suria (bermula dari nombor satu, ini ialah Ganymede, Titan, Callisto, Io, Luna, Europa, Cincin Zuhal, Triton, Titania, dan Rhea). Relevan pada abad ke-16 dan ke-17, Paradoks Copernican (fakta bahawa Bulan beredar mengelilingi Bumi, manakala Utarid, Zuhrah, Bumi, Marikh, Musytari dan Zuhal beredar mengelilingi Matahari) telah lama dilupakan. Kepentingan kosmogonik dan selenologi yang hebat ialah nisbah jisim "utama / paling masif-menengah". Berikut ialah senarai Pluto/Charon, Bumi/Bulan, Zuhal/Titan, Neptune/Triton, Musytari/Callisto dan Uranus/Titania, masing-masing pekali seperti 8.3, 81.3, 4240, 4760, 12800 dan 24600. Ini adalah petunjuk pertama kemungkinan asal sendi mereka dengan bercabang melalui pemeluwapan cecair badan (lihat, sebagai contoh, Darwin 26, Jeans 27, dan Binder 28). Malah, nisbah jisim Bumi/Bulan yang luar biasa menyebabkan Wood 29 menyimpulkan bahawa ia "menunjukkan dengan jelas bahawa peristiwa atau proses yang mencipta Bulan Bumi adalah luar biasa, dan mencadangkan bahawa beberapa kelemahan keengganan biasa terhadap penglibatan keadaan khas mungkin boleh diterima." dalam isu ini."

Selenologi, kajian tentang asal usul bulan, menjadi "saintifik" dengan penemuan pada tahun 1610 oleh Galileo tentang bulan Musytari. Bulan telah kehilangan status uniknya. Kemudian Edmond Halley 30 mendapati bahawa tempoh orbit bulan berubah mengikut masa. Ini tidak berlaku, bagaimanapun, sehingga kerja G.Kh. Darwin pada akhir 1870-an, apabila menjadi jelas bahawa Bumi dan Bulan asal adalah lebih rapat. Darwin mencadangkan bahawa bifurkasi awal yang disebabkan oleh resonans, putaran pantas dan pemeluwapan Bumi lebur membawa kepada pembentukan Bulan (lihat Darwin 26). Osmond Fisher 31 dan W.H. Pickering 32 bahkan bertindak lebih jauh dengan mencadangkan bahawa Lembangan Pasifik adalah parut yang ditinggalkan apabila Bulan berpisah dari Bumi.

Fakta selenologi utama kedua ialah nisbah jisim Bumi/Bulan. Hakikat bahawa terdapat pelanggaran makna bagi tesis Darwin telah diperhatikan oleh A.M. Lyapunov dan F.R. Moulton (lihat, sebagai contoh, Moulton 33). . Bersama-sama dengan gabungan momentum sudut rendah sistem Bumi-Bulan, ini membawa kepada kematian perlahan teori pasang surut Darwin. Ia kemudian dicadangkan bahawa Bulan hanya terbentuk di tempat lain dalam sistem suria dan kemudian ditangkap dalam beberapa proses tiga jasad yang kompleks (lihat cth C 34).

Fakta asas ketiga ialah kepadatan bulan. Nilai Newtonian ρ M /ρ E sebanyak 1.223 menjadi 0.61 menjelang 1800, 0.57 menjelang 1850, dan 0.56 menjelang 1880 (lihat Berus 35). Pada awal abad kesembilan belas, menjadi jelas bahawa Bulan mempunyai ketumpatan kira-kira 3.4 g cm -3. Pada akhir abad ke-20, nilai ini kekal hampir tidak berubah dan berjumlah 3.3437±0.0016 g cm -3 (lihat Hubbard 36). Jelas sekali bahawa komposisi bulan berbeza daripada komposisi Bumi. Ketumpatan ini adalah serupa dengan ketumpatan batuan pada kedalaman cetek dalam mantel Bumi dan mencadangkan bahawa bifurkasi Darwin berlaku di Bumi yang heterogen, bukannya homogen, pada masa yang datang selepas pembezaan dan morfogenesis asas. Baru-baru ini, persamaan ini telah menjadi salah satu fakta utama yang menyumbang kepada populariti hipotesis ram pembentukan bulan.

Telah diperhatikan bahawa purata ketumpatan bulan adalah sama seperti meteorit(dan mungkin asteroid). Gullemine 37 menunjuk ketumpatan bulan dalam 3.55 kali lebih banyak daripada air. Beliau menyatakan bahawa "sangat ingin tahu untuk mengetahui nilai ketumpatan 3.57 dan 3.54 untuk beberapa meteorit yang dikumpulkan selepas ia mencecah permukaan Bumi". Nasmyth dan Carpenter 38 menyatakan bahawa "graviti tentu bulan hampir sama dengan kaca silikon atau berlian: dan anehnya ia hampir bertepatan dengan meteorit yang kita dapati terbaring di atas tanah dari semasa ke semasa; oleh itu, teori itu mengesahkan bahawa badan-badan ini pada asalnya adalah serpihan jirim bulan, dan mungkin pernah dilontarkan dari gunung berapi bulan dengan kekuatan sedemikian sehingga jatuh ke dalam sfera graviti bumi, dan akhirnya jatuh ke permukaan bumi.

Urey 39, 40 menggunakan fakta ini untuk menyokong teori penangkapan asal bulan, walaupun dia bimbang tentang perbezaan antara ketumpatan bulan dan meteorit chondrite tertentu, dan planet terestrial lain. Epik 41 menganggap perbezaan ini tidak penting.

kesimpulan

Jisim bulan adalah sangat tidak biasa. Ia terlalu besar untuk meletakkan satelit kita dengan selesa di antara gugusan asteroid yang ditangkap oleh planet, seperti Phobos dan Deimos di sekitar Marikh, gugusan Himalia dan Ananke di sekitar Musytari, dan gugusan Iapetus dan Phoebe di sekitar Zuhal. Hakikat bahawa jisim ini adalah 1.23% daripada Bumi malangnya hanya petunjuk kecil di kalangan ramai yang menyokong mekanisme asal impak yang dicadangkan. Malangnya, teori popular hari ini seperti "badan sebesar Marikh mencecah Bumi yang baru dibezakan dan mengeluarkan banyak bahan" mempunyai beberapa masalah kecil. Walaupun proses ini telah diiktiraf sebagai mungkin, ia tidak menjamin bahawa ia berkemungkinan. seperti "mengapa hanya satu bulan terbentuk pada masa itu?", "mengapa bulan lain tidak terbentuk pada masa lain?", "mengapa mekanisme ini berfungsi di planet Bumi, dan tidak menyentuh jiran kita Venus, Marikh, dan Mercury? ” masuk dalam minda.

Jisim Bulan terlalu kecil untuk meletakkannya dalam kategori yang sama dengan Charon Pluto. 8.3/1 Nisbah antara jisim Pluto dan Charon, pekali yang menunjukkan bahawa pasangan jasad ini dibentuk oleh bifurkasi pemeluwapan, putaran jasad hampir cair, dan sangat jauh dari nilai 81.3/1 nisbah jisim Bumi dan Bulan.

Kita tahu jisim bulan dalam satu bahagian 10 9 . Tetapi kami tidak dapat menahan perasaan bahawa jawapan umum untuk ketepatan ini ialah "jadi apa". Sebagai panduan, atau petunjuk tentang asal usul pasangan syurga kita, pengetahuan ini tidak mencukupi. Malah, dalam salah satu jilid 555 halaman terakhir mengenai subjek 42 , indeks itu tidak pun memasukkan "jisim bulan" sebagai entri!

Rujukan

(1) I. Newton, Principia, 1687. Di sini kita menggunakan Sir Isaac Newton Prinsip Matematik Falsafah Alam, diterjemahkan ke dalam bahasa Inggeris oleh Andrew Motte pada tahun 1729; terjemahan itu disemak dan dibekalkan dengan lampiran sejarah dan penjelasan oleh Florian Cajori, Jilid 2: Sistem Dunia(University of California Press, Berkeley dan Los Angeles), 1962.

(2) P.-S. laplace, Mem. Acad.des Sciences, 45, 1790.

(3) P.-S. laplace, Jilid 5, Livre 13 (Sarjana Muda, Paris), 1825.

(4) P.-S. laplace, Traite de Mechanique Celeste, Tome 3 (rimprimerie de Crapelet, Paris), 1802, hlm, 156.

(5) P.-S. laplace, Traite de Mechanique Celeste, Jilid 4 (Courcicr, Paris), 1805, hlm. 346.

(6) H. P. Finlayson, MNRAS, 27, 271, 1867.

(7)W.E, Fcrrel, Penyelidikan pasang surut. Lampiran kepada Laporan Tinjauan Pantai untuk 1873 (Washington, D. C) 1874.

(8) W. Harkness, Pemerhatian Balai Cerap Washington, 1885? Lampiran 5, 1891

(9) C. W. C. Barlow ScG. H, Bryan, Astronomi Matematik Asas(University Tutorial Press, London) 1914, hlm. 357.

(10) G. B. Airy, Mem. ras., 17, 21, 1849.

(11) D. Gill, Annals of the Cape Observatory, 6, 12, 1897.

(12) A. R. Hinks, MNRAS, 70, 63, 1909.

(13) S. Ncwcomb, Tambahan kepada Ephemeris Amerika untuk tSy?(Washington, D.C.), 1895, hlm. 189.

(14) H. Spencer Jones, MNRAS, 10], 356, 1941.

(15) E. J. Stone, MNRAS, 27, 241, 1867.

(16) R. A. Proctor, Astronomi Lama dan Jaring(Longmans, Green, and Co., London), )