Двойная планета Земля - Луна

Светило ночи, ласковая богиня Селена, как ее звали древние греки, - Луна неизменно сопровождает Землю в ее беге вокруг Солнца.

Луна - ближайшее к нам небесное тело. Расстояние до нее всего 384 тысячи километров, по космическим масштабам - рукой подать!

По сравнению с Землей Луна невелика. Ее диаметр 3476 километров, чуть больше четверти земного, а поверхность равна площади Африки и Австралии, вместе взятых. Масса Луны в 81,3 раза меньше массы Земли. И все-таки Земля в сравнении со своей величиной обладает самым крупным спутником в семье планет Солнечной системы.

Тритон, спутник Нептуна, в 770 раз легче своей планеты; Титан, самый большой спутник Сатурна, в 4030 раз легче Сатурна; крупнейшая луна Юпитера, Ганимед, легче планеты в 12 200 раз. О других спутниках и говорить нечего: их массы в десятки и сотни тысяч раз меньше, чем массы планет, вокруг которых они обращаются. И поэтому многие астрономы называют систему Земля - Луна двойной планетой.

В самом деле, первые люди, которые стали бы рассматривать Землю с Венеры, увидели бы на ночном небе двойную звезду. Одна из них показалась бы очень яркой, а другая, расположенная рядом, хотя и гораздо более слабая, была бы хорошо заметна.

Земля, сопровождаемая Луной, движется вокруг Солнца.

Каким образом возникла двойная планета Земля - Луна? На этот счет существуют два предположения, или, выражаясь по-ученому, две гипотезы.

Первая такова. Несколько миллиардов лет назад и Земля и Луна независимо одна от другой образовались из сгустков космической материи в различных областях мирового пространства. А потом Луна в небесных странствиях неосторожно подошла слишком близко к Земле, и наша планета, пользуясь своей большей массой, захватила Луну в плен по законам притяжения и сделала спутницей.

По второй гипотезе, и Земля и Луна образовались из одного сгустка материи. И в начале своего существования эти два небесных тела были гораздо ближе друг к другу. Но постепенно Луна удалялась от Земли и заняла теперешнее положение. Младшая сестра продолжает удаляться от старшей, но пройдут многие миллионы лет, прежде чем это станет заметно.

Какое из двух предположений вернее, сказать трудно. Много еще придется поработать ученым, чтобы окончательно решить вопрос о происхождении Луны.

Солнечная система (без соблюдения масштабов величин Солнца и планет и расстояний между ними).

Лунные затмения

Из всех небесных явлений людей издавна больше всего страшили лунные и солнечные затмения.

На чистом небе ярко светит Луна. Вокруг нее ни облачка. И вдруг на сияющую поверхность Луны неизвестно откуда надвигается мрачная тень. Еще, еще… Вот уже большая часть лунной поверхности исчезла, а потом исчезает и все остальное. Правда, нельзя сказать, что Луны на небосводе нет: она все-таки видна в виде темно-багрового диска.

Лунное затмение объясняется тем, что Луна попадает в земную тень. Если тень, которую Земля отбрасывает от себя, закрывает Луну целиком, то получается так называемое полное затмение. А если она закрывает Луну не всю, то наступает частное лунное затмение.

Частное затмение не производит на наблюдателей такого сильного впечатления, как полное. Ведь серп Луны - привычное зрелище для нас.

В старину люди думали, что Луну во время затмения пожирает страшное чудовище - дракон. Некоторые народы так верили в это, что старались прогнать дракона стуком трещоток и грохотом барабанов. И когда Луна снова появлялась на небе, люди ликовали: значит, напуганный шумом дракон оставил свою жертву.

И у нас на Руси в старину лунные затмения считались грозными предвестниками бед.

В 1248 году летописец записал: «Было знамение на Луне: была кровавая вся и погибла… И в то же лето царь Батый двинул рать…»

Наши предки думали, что лунное затмение предсказало нашествие татарского хана Батыя.

Как узнать растет или уменьшается серп Луны.

В 1471 году в летописи было записано: «Полночь была неясная, и как кровь на Луне и тьма была немалое время и опять понемногу прояснилось..»

Каждое затмение заносилось в историю как важное событие в жизни народа. Чтобы получилось лунное затмение, нужно, чтобы Солнце, Земля и Луна стояли на одной прямой линии и чтобы Земля находилась между Солнцем и Луной. Такое положение этих трех светил в небесном пространстве повторяется через определенные промежутки времени.

Астрономы в глубокой древности заметили, что через каждые 18 лет 11 дней 8 часов лунные затмения повторяются в том же порядке; достаточно записать порядок затмений, и можно с уверенностью предсказывать затмения на будущее время.

Я уже рассказывал, что в древности астрономами были по преимуществу жрецы. Научившись предсказывать затмения, жрецы обратили свои знания на пользу религии. Они обманывали народ, уверяя, что о приближении затмения им сообщают сами боги. Так они поддерживали религиозные суеверия.

Теперь искусство предсказывать затмения доведено до высокой точности, и имеется расписание лунных затмений на много лет вперед.

Отчего происходят лунные затмения.

Наука штурмует космос

Еще недавно возможность совершать межпланетные путешествия казалась такой далекой… Но в космическую эпоху техника шагает быстро, и то, что представлялось невозможным вчера, становится осуществимым сегодня.

Эпоха великих географических открытий тоже наступила не сразу. Прежде чем пуститься на поиски далеких континентов, люди открывали прибрежные острова и, плавая к ним, совершенствовали свое мастерство.

Так обстоит дело и с завоеванием космоса. Среди просторов Солнечной системы Луна самый близкий космический объект, и путь туда уже проложен.

Путешествия на Луну станут прекрасной школой космических перелетов. Но и при малости расстояния Земля - Луна (по космическим масштабам) разделяющее их пространство обладает многими свойствами Большого космоса.

А что, если нам совершить полет на Луну - в воображении, конечно? Чем бы нам для этого воспользоваться? Может быть, самолетом?

384 тысячи километров, отделяющие Луну от Земли, не такое уж большое расстояние. У нас есть самолеты, пролетающие в час 2500 километров. Это - «ТУ-144». Для такого самолета 384 тысячи километров просто пустяки.

Сделаем расчет. Разделим 384 тысячи километров на 2500 километров. Получим около 154 часов полета, примерно 6,4 суток. Надо запасти достаточно провизии, воды, а главное, побольше топлива для двигателя, чтобы хватило и на обратный путь.

К счастью, нашелся большой вместительный самолет. Все, что нужно, погрузили. Сели и поехали. Как приятно быть исследователем мирового пространства!

Самолет круто идет вверх. Вот стрелка указателя высоты показывает 5, 10, 15 километров… Земные предметы становятся все меньше: реки кажутся тоненькими извилистыми ниточками, леса - темными пятнами.

Но что такое? Наш самолет перестал набирать высоту.

В чем дело? - кричим мы летчику.

Воздух слишком разрежен, - отвечает летчик. - Двигатель уже не может нормально работать.

И ты, конечно, прав. Ты знаешь и то, как надо лететь на Луну: на ракете! Да, достичь Луны можно только в ракете, потому что только ракета способна разорвать оковы тяготения.

Оковы тяготения… А что это значит?

Ты отталкиваешься от пола и прыгаешь, но через долю секунды ты на полу. Спортсмен мечет молот; описав дугу в несколько десятков метров, молот падает на стадион. Зенитчики выстрелили в неприятельский самолет; снаряд поднялся на семь-восемь километров, и его осколки прилетели обратно… Все тела природы притягивает к себе Земля.

Открытие Плутона случилось в 1930 году . Но спустя 76 лет МАС лишил этот объект права называться планетой и перевёл его в ранг планет-карликов. Теперь считается, что Плутон, подобно Эриде, лишь один из наиболее крупных нептуноидов, населяющих пояс Койпера.

А в 1978 году был определён и главный его спутник - Харон . Открыли его при изучении фотопластинок, изображающих Плутон. На одной из пластинок у планеты появился горб, оказавшийся при рассмотрении планетой.

Первоначально Харон был наименован спутником Плутона, но теперь считается, что это двойная планета . Их общий центр тяжести расположен вне главной планеты. Это уникальный вид взаимодействия. Также необычно, что они обращены к визави всегда одной стороной.

Но на самом деле это еще не утверждено …

Двойная планета — термин в астрономии, который используется для обозначения бинарной системы, состоящей из двух астрономических объектов, каждый из которых удовлетворяет определению планеты и является достаточно массивным, чтобы оказывать гравитационный эффект, превосходящий гравитационный эффект звезды, вокруг которой они вращаются.

По состоянию на 2010 год, официально в Солнечной системе нет систем, классифицируемых как «двойная планета». Одно из неофициальных требований состоит в том, чтобы обе планеты вращались вокруг общего центра масс, именуемого также барицентром, который должен находиться над поверхностью этих планет.

Харон

Диаметр Харона - 1205 км - немногим более половины плутонианского, а массы их соотносятся как 1: 8. Это самый крупный спутник в Солнечной системе в сопоставлении со своей планетой . Расстояние между объектами очень маленькое - 19,6 тысяч км., а период обращения сателлита - около недели.

С 1985 по 1990 годы наблюдались достаточно нечастые явления: затмения. Они были попеременны: вначале одна планета затмевает другую, потом наоборот. Такие затмения имеют цикличность 124 года.

Анализ отраженного света позволяет заключить, что на поверхности Харона - слой водного льда, в отличие от метаново-азотного у Плутона. По данным обсерватории Джемини, на Хароне найдены гидрат аммиака и водяные кристаллы. Это делает вероятным существование криогейзеров.

Необычные, по сравнению с другими планетами Солнечной системы, параметры орбит планетарной пары и их скромные размеры рождают у учёных гипотезы об их происхождении. Считается, что планеты образовались в поясе Койпера, и уже оттуда были вырваны гравитацией планет-гигантов.

Другая гипотеза предполагает образование системы после столкновения уже состоявшегося Плутона с прото-Хароном. Из выброшенных обломков и образовался нынешний спутник. И теперь они вместе, Плутон и Харон — далёкая окраина Солнечной системы.

Как было упомянуто выше, система Плутон-Харон удовлетворяет определению двойной планеты. На настоящий момент это единственные тела в Солнечной системе, которые могут претендовать на такой статус.

Согласно проекту Резолюции 5 XXVI Генеральной ассамблеи МАС (2006) Харону предполагалось присвоить статус планеты. В примечаниях к проекту резолюции указывалось, что в таком случае Плутон—Харонбудет считаться двойной планетой. Основанием для этого служил тот факт, что каждый из объектов может считаться карликовой планетой, а их общий центр масс лежит в открытом пространстве. Однако на этой же ассамблее МАС ввёл определение понятий «Планета» и «Карликовая планета». Согласно введённым определениям Плутон классифицируется как карликовая планета, а Харон — его спутник, хотя в дальнейшем такое решение может быть пересмотрено

По мере того, как космический аппарат New Horizons продолжает свое путешествие к внешней границе Солнечной Системы, его цель - которая находится в поясе Койпера - становится ярче и четче. Новые снимки, сделанные благодаря камере LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), ясно показывают Плутон и самый большой из его спутников - Харон - связанными в тесном орбитальном танце. Два объекта разделяет расстояние всего чуть более 18 000 километров.

Эти снимки, на которых показано, как Харон вращается вокруг Плутона, являются рекордсменами в смысле расстояния, с которого они сделаны: в 10 раз меньшего, чем расстояние от Плутона до Земли.

Мы уже видели снимки Плутона и Харона, однако, на этой анимации можно увидеть кое-что еще.

За 5 дней LORRI сделал 12 снимков системы Плутон-Харон, за это время Харон почти полностью совершил 1 оборот вокруг Плутона. Однако, по мере того, как Харон вращается по орбите, можно наблюдать отчетливые колебания позиции Плутона. Масса Харона (примерно 12 процентов от массы Плутона) оказывает сильное гравитационное влияние на Плутон, очень отчетливо оттягивая его “от центра” . Следовательно, оба объекта вращаются вокруг воображаемой точки над поверхностью Плутона. Эта точка называется центром тяжести системы Плутон-Харон.

Сравнительные размеры транснептуновых объектов по сравнению с Землей.

Это совершенно нетипичная ситуация для планет Солнечной Системы - лишь двойные системы астероидов могут иметь барицентры (центры тяжести) вне самих объектов. В результате, многие ученые пришли к выводу, что Харон нужно признать самостоятельной планетой, или же обозначить систему «Плутон-Харон» как двойную планету.

В 2012 году была опубликована статья, в которой указывалось, что четыре других спутника Плутона на самом деле не вращаются вокруг него. Они следуют по орбите вокруг центра тяжести системы Плутон-Харон, то есть являются спутниками Плутона и Харона, а не одного Плутона!

Однако, международная организация, которая занимается классификацией небесных объектов, должна еще раз исследовать этот факт. Скорее всего, Международному Астрономическому Союзу необходимо будет провести повторное исследование системы Плутона и Харона, особенно после того, как в следующем году будут получены снимки с близкого расстояния.

Разработки уроков (конспекты уроков)

Среднее общее образование

Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова. Астрономия (11)

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Цель урока

Исследовать астрофизические особенности системы Земля-Луна.

Задачи урока

• Определить основные критерии для характеристики и сравнения планет; охарактеризовать Землю и Луну в соответствии с выделенными критериями; сравнить Землю и Луну по выделенным критериям; обосновать точку зрения, согласно которой система Земля-Луна является двойной планетой.

Виды деятельности

Строить логичные устные высказывания; использовать научную теорию для объяснения наблюдаемых астрофизических характеристик планет Солнечной системы; выдвигать гипотезы; ставить цели познавательной деятельности; планировать познавательную деятельность; анализировать информацию, представленную в различных видах; работать с текстом научного содержания; выполнять логические операции ― сравнение, анализ, обобщение, сериацию; осуществлять рефлексию деятельности на уроке.

Ключевые понятия

Двойная планета, реголит, строение планет земной группы, кратеры, лунные моря.

№	Название этапа	Методический комментарий
1	1. Мотивация к деятельности	При обсуждении высказываний важно подчеркнуть физическую сущность теории О. Ю. Шмидта, показать, что современная теория происхождения Солнечной системы, базирующаяся на теории О. Ю. Шмидта, обладает возможностью практического использования ее следствий (в данном случае - для запуска космических аппаратов).
2	2.1 Актуализация знаний учащихся	Учитель организует фронтальное обсуждение ответов на вопросы. Акцентируется внимание на использовании научной терминологии, логике изложения сути теории О. Ю. Шмидта.
3	2.2 Актуализация знаний учащихся	Учитель предлагает сформулировать ответы на вопросы с опорой на теорию происхождения Солнечной системы. Важно подчеркнуть общность процессов, происходивших на Земле и планетах земного типа.
4	3.1 Выявление затруднения и формулировка целей деятельности	Учитель, основываясь на вопросах, представленных на экране, организует беседу, в результате которой учащиеся должны сделать вывод об уникальности всех объектов, несмотря на общность их происхождения, необходимости изучения этих особенностей, наличии самого близкого небесного тела, доступного для исследования, - планеты Земля. Подчеркивается двойственность системы Земля-Луна. Формулируется тема урока и его цель.
5	3.2 Выявление затруднения и формулировка целей деятельности	Учащимся предлагается в ходе мозгового штурма сформулировать вопросы, на которые они хотели бы получить ответы в ходе урока. Далее учитель предлагает разработать план характеристики планет Солнечной системы.
6	4.1 Открытие нового знания учащимися	Учащиеся, используя материал § 17 учебника, характеризуют Землю и Луну по плану, представленному на экране.
7	16.4.1.1. Открытие нового знания учащимися	После окончания самостоятельной работы учитель организует обсуждение особенностей планет, не каждой в отдельности, а в сравнении Земли и Луны. Представление результатов учитель сопровождает демонстрацией анимаций «Размеры и масса Земли, прецессия», «Характеристики Луны», «Атмосфера Земли», «Рельеф Луны». Важно акцентировать внимание на общности Земли и Луны: строении, времени «рождения» пород обеих планет, химическом составе.
8	4.2 Открытие нового знания учащимися	После выявления сходства Земли и Луны необходимо обсудить причины различий, связанные с отсутствием на Луне атмосферы и воды, магнитного поля. Учитель задает вопросы об отличии понятий «море», «материк», «кратер» применительно к Земле и Луне и подводит учащихся к выводу о значимости исследований Луны космическими аппаратами (в том числе пилотируемые полеты).
9	4.3 Открытие нового знания учащимися	Учитель организует самостоятельную деятельность по ознакомлению с историей исследования Луны космическими аппаратами. После выполнения работы важно не только подчеркнуть научную значимость полученных данных, но и позволить учащимся обнаружить значимость советского и международного научного вклада в исследование Луны.
10	5.1 Включение нового знания в систему	Учитель, используя демонстрируемую таблицу и данные Приложения I учебника о характеристиках Земли, организует обсуждение представленного в уроке названия «двойная планета». Акцентируется внимание учащихся на сопоставимости массы, диаметра нашей планеты и ее спутника в отличие от других планет и их спутников, имеющих форму, близкую к сферической.
11	5.2 Включение нового знания в систему	Учитель при ответе учащихся на вопросы, представленные на экране, обращает внимание учащихся на особенности, приведшие к различиям в эволюции Земли и Луны, развитию на Земле биосферы.
12	6. Рефлексия деятельности	Учитель при ответе учащихся на последний вопрос акцентирует внимание на различии в формах изображенных траекторий.

фазах относительно лучей Солнца. Впечатление получается такое, словно лучи Солнца искривляются, прежде чем достичь Луны.

Разгадка кроется в следующем. Луч, идущий от Солнца к Луне, в действительности перпендикулярен к линии, соединяющей концы меся-

Рис. 36. В каком положении относительно Солнца мы видим Луну в разных фазах.

ца, и в пространстве представляет собой прямую линию. Но глаз наш рисует на небе не эту прямую, а её проекцию на вогнутый небесный свод, т. е. кривую линию. Вот почему нам и представляется, что Луна на небе «повешена неправильно». Художник должен изучить эти особенности и уметь переносить их на полотно.

Двойная планета

Двойная планета – это Земля с Луной. Они имеют право на это название потому, что спутник наш резко выделяется среди спутников других планет значительной величиной и массой по отношению к своей центральной планете. Есть в солнечной системе спутники абсолютно более крупные и более тяжёлые, но по сравнению со своей центральной планетой они гораздо мельче, чем наша Луна по отношению к Земле. В самом деле, поперечник нашей Луны больше четверти земного, а поперечник относительно самого крупного спутника других планет составляет только 10-ю долю поперечника своей планеты (Тритон – спутник Нептуна). Далее, масса Луны составляет1 /81 массы Земли; между тем самый тяжёлый из спутников, какой существует в солнечной системе, – III спутник Юпитера – составляет менее 10 000-й доли массы своей центральной планеты.

Какую долю от массы центральной планеты составляет масса крупных спутников, показывает табличка на стр. 50.

Вы видите из этого сопоставления, что наша Луна по своей массе со-ставляет самую крупную долю своей центральной планеты.

Третье, что даёт системе Земля – Луна право притязать на наимено-вание «двойной планеты», – это тесная близость обоих небесных тел.Многие спутники других планет кружатся на гораздо больших расстоя-ниях: некоторые спутники Юпитера (например, девятый, рис. 37) кру-жатся в 65 раз дальше.

В связи с этим находится тот любопытный факт, что путь, описываемый Луной вокруг Солнца, очень мало отличается от пути Земли. Это покажется невероятным, если вспомнить, что Луна движется вокруг Земли на расстоянии почти 400 000 км. Не забудем, однако, что пока

Луна совершает один оборот вокруг Земли, сама Земля успевает перенестись вместе с нею примерно на 13-ю долю своего годового пути, т. е. на

	Её спутник	Масса (в долях
		массы планеты)

Рис. 37. Система Земля – Луна по сравнению с системой Юпитера. (Размеры самих небесных тел показаны без соблюдения масштаба.)

70 000 000 км. Представьте же себе круговой путь Луны – 2 500 000 км – растянутым вдоль расстояния, в 30 раз большего. Что останется от его круговой формы? Ничего. Вот почему путь Луны около Солнца почти сливается с орбитой Земли, уклоняясь от неё лишь 13 едва заметными выступами. Можно доказать несложным расчётом (которым мы не станем здесь обременять изложения), что путь Луны при этом всюду обращен к Солнцу своей вогнутостью. Грубо говоря, он по виду похож на тринадцатиугольник с мягко округлёнными углами.

На рис. 38 вы видите точное изображение путей Земли и Луны в течение одного месяца. Пунктирная линия – путь Земли, сплошная – путь Луны. Они так близки друг к другу, что для раздельного их изображения пришлось взять очень крупный масштаб чертежа: поперечник земной орбиты здесь равен ½ м. Если бы взять для него 10 см, то наибольшее расстояние на чертеже между обоими путями было бы меньше толщины изображающих их линий. Смотря на этот чертёж, вы наглядно убеждаетесь, что Земля и Луна движутся вокруг Солнца почти по одному и тому же пути и что наименование «двойной планеты» присвоено им астрономами вполне справедливо1) .

Итак, для наблюдателя, помещённого на Солнце, путь Луны представился бы слегка волнистой линией, почти совпадающей с орбитой Земли. Это нисколько не противоречит тому, что по отношению к Земле Луна движется по небольшому эллипсу.

1) Внимательно рассматривая чертёж, можно заметить, что движение Луны изображено на нём не строго равномерным. Так в действительности и есть. Луна движется вокруг Земли по эллипсу, в фокусе которого находится Земля, а потому согласно второму закону Кеплера на участках, близких к Земле, она бежит быстрее, чем на удалённых. Эксцентриситет лунной орбиты довольно велик: 0,055.

Причина, конечно, в том, что, глядя с Земли, мы не замечаем переносного движения Луны вместе с Землёй по земной орбите, так как сами в нём участвуем.

Почему Луна не падает на Солнце?

Вопрос может показаться наивным. С какой стати Луне падать на Солнце? Ведь Земля притягивает её сильнее далёкого Солнца и, естественно, заставляет обращаться вокруг себя.

Читатели, так думающие, будут удивлены, узнав, что дело обстоит как раз наоборот: Луна сильнее притягивается именно Солнцем, а не Землёй!

Что это так, показывает расчёт. Сравним силы, притягивающие Луну: силу Солнца и силу Земли. Обе силы зависят от двух обстоятельств: от величины притягивающей массы и от расстояния этой массы до Луны. Масса Солнца больше массы Земли в 330 000 раз; во столько же раз Солнце притягивало бы Луну сильнее, нежели Земля, если бы расстояние до Луны было в обоих случаях одинаково. Но Солнце примерно в 400 раз дальше от Луны, чем Земля. Сила притяжения убывает пропорционально квадрату расстояния; поэтому притяжение Солнца надо уменьшить в 4002 , т. е. в 160 000 раз. Значит, солнечное притяжение сильнее земного в330 000 раз т. е.

Рис. 38. Месячный путь Лупы (сплошная линия) и Земли (пунктир) вокруг Солнца.

в два с лишним раза.

Итак, Луна притягивается Солнцем вдвое сильнее, чем Землёй. Почему же тогда, в самом деле, Луна не об-

рушивается на Солнце? Почему Земля всё же заставляет Луну обращаться вокруг неё, а не берёт верх действие Солнца?

Луна не падает на Солнце по той же причине, по какой не падает на него и Земля; Луна обращается около Солнца вместе с Землёй, и притягательное действие Солнца расходуется без остатка на то, чтобы постоянно переводить оба эти тела с прямого пути на искривлённую орбиту, т. е. превращать прямолинейное движение в криволинейное. Достаточно бросить взгляд на рис. 38, чтобы убедиться в сказанном.

У иных читателей, может быть, осталось некоторое сомнение. Как же это всё-таки выходит? Земля тянет Луну к себе, Солнце тянет Луну с большей силой, а Луна, вместо того чтобы падать на Солнце, кружится около Земли? Это, действительно, было бы странно, если бы Солнце притягивало к себе только Луну. Но оно притягивает Луну вместе с Землёй, всю «двойную планету», и, так сказать, не вмешивается во внутренние отношения членов этой пары между собой. Строго говоря, к Солнцу притягивается общий центр тяжести системы Земля – Луна; этот центр (называемый «барицентром») и обращается вокруг Солнца под действием солнечного притяжения. Он находится на расстоянии ⅔ земного радиуса от центра Земли по направлению к Луне. Луна и центр Земли обращаются вокруг барицентра, совершая один оборот в течение месяца.

Видимая и невидимая стороны Луны

Среди эффектов, доставляемых стереоскопом, ничто не поражает так, как вид Луны. Здесь воочию видишь, что Луна действительно шарообразна, между тем как на подлинном небе она кажется плоской, как

чайный поднос.
Но как трудно получить подобную
стереоскопическую фотографию нашего
спутника, – многие даже не подозревают.
Для изготовления её надо быть хорошо
знакомым с особенностями капризных
движений ночного светила.
Дело в том, что Луна обходит Землю
так, что обращена к ней всё время одной и
той же своей стороной.
Обегая вокруг Земли, Луна вращается	Рис. 39. Как Луна движется вокруг
вместе с тем и вокруг своей оси, причём
оба движения завершаются в один и тот	Земли по своей орбите. (Подробно-
же промежуток времени.	сти в тексте.)

На рис. 39 вы видите эллипс, который должен наглядно изображать орбиту Луны. Чертёж намеренно усиливает вытянутость лунного эллипса; на самом деле эксцентриситет лунной орбиты 0,055 или 1 /18 . Представить точно на маленьком чертеже лунную орбиту так, чтобы глаз отличил её от круга, невозможно: при величине большой полуоси даже в целый метр малая полуось была бы короче её всего на 1 мм; Земля отстояла бы от центра только на 5,5 см. Чтобы легче было понять дальнейшее объяснение, на рисунке начерчен более вытянутый эллипс.

Итак, вообразите, что эллипс на рис. 39 есть путь Луны вокруг Земли. Земля помещена в точкеО – в одном из фокусов эллипса. Законы Кеплера относятся не только к движениям планет вокруг Солнца, но и к движениям спутников вокруг центральных планет, в частности к обра-

щению Луны. Согласно второму закону Кеплера Луна за четверть месяца проходит такой путь АЕ , что площадьOABCDE равняется ¼ площади эллипса, т. е. площадиMABCD (равенство площадейОАЕ иMAD на нашем чертеже подтверждается приблизительным равенством площадейMOQ иEQD ). Итак, за четверть месяца Луна проходит путь отА доЕ . Вращение же Луны, как и вообще вращение планет, в отличие от их обращения вокруг Солнца, происходит равномерно: за ¼ месяца она поворачивается ровно на 90°. Поэтому, когда Луна оказывается вЕ , радиус Луны, обращенный к Земле в точкеА , опишет дугу в 90°, и будет направлен не к точкеМ , а к некоторой другой точке, левееМ , неподалёку от другого фокусаР лунной орбиты. Оттого, что Луна чуть отвернёт своё лицо от земного наблюдателя, он сможет увидеть с правой стороны узкую полоску прежде невидимой её половины. В точкеF Луна показывает земному наблюдателю уже более узкую полоску своей обычно невидимой стороны, потому что уголOFP меньше углаОЕР . В точкеG – в «апогее» орбиты – Луна занимает такое же положение по отношению к Земле, как и в «перигее» А. При дальнейшем своём движении Луна отворачивается от Земли уже в противоположную сторону, показывая нашей планете другую полоску своей невидимой стороны: полоска эта сначала расширяется, потом суживается, и в точке А Луна занимает прежнее положение.

Мы убедились, что вследствие эллиптической формы лунного пути спутник наш обращен к Земле не строго одной и той же своей половиной. Луна неизменно обращена одной и той же стороной не к Земле, а к другому фокусу своей орбиты. Для нас же она покачивается около среднего положения наподобие весов; отсюда и астрономическое наименование этого покачивания: «либрация» – от латинского слова «libra», означающего «весы». Величина либрации в каждой точке измеряется соответствующим углом; например, в точке Е либрация равна углуОЕР . Наибольшая величина либрации 7°53",Т . е. почти 8°.

Интересно проследить за тем, как нарастает и убывает угол либрации с передвижением Луны по орбите. Поставим в D остриё циркуля и опишем дугу, проходящую через фокусыО иР . Она пересечёт орбиту в точкахВ иF . УглыОВР иOFP как вписанные равны половине центрального углаODP . Отсюда выводим, что при движении Луны отА доD либрация растёт сначала быстро, в точкеВ достигает половины максимальной, затем продолжает нарастать медленно; на пути отD доF либрация убывает сначала медленно, потом быстро. На второй половине эллипса либрация меняет свою величину тем же темпом, но в обратную сторону. (Величина либрации в каждой точке орбиты приблизительно пропорциональна расстоянию Луны от большой оси эллипса.)

То покачивание Луны, которое мы сейчас рассмотрели, называется либрацией по долготе. Спутник наш подвержен ещё и другой либрации – по широте. Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости экватора

Луны на 6½°. Поэтому мы видим Луну с Земли в одних случаях чуть с юга, в других – с севера, заглядывая немного в «невидимую» половину Луны через её полюсы. Эта либрация по широте достигает 6½°.

Объясним теперь, как пользуется астроном-фотограф описанными лёгкими покачиваниями Луны около среднего положения, чтобы получить стереоскопические снимки её. Читатель догадывается, вероятно, что для этого надо подстеречь два таких положения Луны, при которых в одном она была бы повёрнута по отношению к другому на достаточный угол1) . В точкахА иВ ,В иС ,С иD и т. д. Луна занимает настолько различные по отношению к Земле положения, что стереоскопические снимки возможны. Но здесь перед нами новое затруднение: в этих положениях разница в возрасте Луны, – 2 суток, чересчур велика, так что полоска лунной поверхности возле круга освещения на одном снимке уже выходит из тени. Это для стереоскопических снимков недопустимо (полоска будет блестеть, как серебряная). Возникает трудная задача: подстеречь одинаковые фазы Луны, которые отличаются величиной либрации (по долготе) так, чтобы круг освещения проходил по одним и тем же деталям лунной поверхности. Но и этого недостаточно: в обоих положениях должны быть ещё одинаковые либрации по широте.

Вы видите теперь, как трудно получить хорошие стереофотографии Луны, и не удивитесь, узнав, что нередко один снимок стереоскопической пары делается на несколько лет позже другого.

Наш читатель едва ли станет изготовлять лунные стереофотографии. Способ их получения объяснён здесь, конечно, не с практической целью, а лишь для того, чтобы ради него рассмотреть особенности лунного движения, дающие астрономам возможность увидеть небольшую полоску обычно недоступной наблюдателю стороны нашего спутника. Благодаря обеим лунным либрациям мы видим, в общем, не половину всей лунной поверхности, а 59% её. Совершенно недоступной нашему зрению остаётся 41%. Как устроена эта часть поверхности Луны, никто не знает; можно лишь догадываться, что она ничем существенно не отличается от видимой. Делались остроумные попытки, продолжив обратно части лунных хребтов и светлые полосы, выходящие из невидимой части Луны на видимую, набросать гадательно некоторые подробности недоступной нам половины. Проверить подобные догадки пока невозможно. Говорим «пока» не без основания: давно уже разрабатываются способы облететь вокруг Луны на особом летательном аппарате, могущем преодолеть земную тяжесть и двигаться в межпланетном пространстве (см. мою книгу «Межпланетные путешествия»). До осуществления этого смелого предприятия сейчас уже не так далеко. Пока известно одно: высказываемая нередко мысль о существовании атмосферы и воды на этой

1) Для получения стереоскопических снимков достаточен поворот Луны на 1°. (Подробнее об этом см. мою «Занимательную физику».)

Две планеты сходного с земным размера, которые вращаются одна вокруг другой, возможно, существуют возле далеких звезд, заявляют исследователи.Большинство планет в нашей системе обладают собственными спутниками. Наши соседи такие как Сатурн и Юпитер, например, обладают более чем семьюдесятью спутниками. Не глядя на это, эти спутники, как правило, гораздо меньше, чем их планеты – Земля практически в четыре раза больше своего спутника и более чем в восемьдесят раз тяжелее.Однако, существуют и такие спутники размеры которых сопоставимы с размерами других планет. Например, Ганимед, самый большой спутник Юпитера, больше чем Меркурий, и составляет три четверти диаметра Марса. Кроме того, в нашей родной системе есть спутники по своим размерам сопоставимые с размерами их собственных планет. Самый большой спутник Плутона, Харон, составляет около половины диаметра своего карликового хозяина. В результате этого возникает довольно интересный вопрос, могут ли во вселенной существовать планеты имеющие одинаковый размер, которые бы обращались одна вокруг другой.

Двойные звезды – звезды вращающиеся друг возле друга, довольно распространенное явление в нашем Млечном пути. У большинства из этих двойных систем, как известно, даже имеются экзопланеты, которые можно назвать мирами с двумя солнцами. Также в нашей Солнечной системе известны двойные астероиды. Тем не менее существование,двойных планет, размеры которых могли бы сравниться с земными, в настоящее время встречается только в фантастических предположениях.Одним из возможных способов формирования двойных планет может быть тот случай когда две планеты, обращающиеся вокруг звезды в определенный момент своего существования сблизились на расстояние достаточное для их гравитационного взаимодействия.Чтобы убедиться, что такого рода системы возможны, исследователи, при помощи компьютерной программы, смоделировали два скалистых объекта, величиной с Землю, расположенных на маленьком по космическим меркам расстоянии. В своей работе исследователи изменяли массу, скорость и траектории сближения планет. В итоге учеными было создано около двух десятков моделей.

Не глядя на это, эти модели зачастую приводили к столкновению планет, в результате чего они соединялись превращаясь в одну большую по размерам планету. Порой после столкновения возле новой планеты образовывался диск из материалов выброшенных на орбиту из которых затем формировался спутник. Также были получены модели в которых планеты после скользящего столкновения на большой скорости, получали небольшие повреждения и просто улетали в противоположные стороны, а порой даже были выброшены за пределы своей звездной системы.Тем не менее, приблизительно в одной трети всех моделей удалось получить двойные планеты. В этих моделях планеты сближались довольно медленно и избежали столкновений.Эти двойные планеты обращаются довольно близко одна к одной, они удалены всего лишь на расстояние составляющее примерно половину диаметра планет. Со течением времени, скорость обращения вокруг своей оси у обеих планет выравнивается. В результате такого "выравнивания" планеты всегда смотрят одна на другую одним и тем же боком.Такие двойные системы могут существовать в течение многих миллиардов лет, говорят исследователи, если они располагаются на расстоянии хотя бы 0,4 а.е. от своей звезды, поскольку на таком расстоянии гравитация звезды не сможет нарушить их взаимодействие.