Среднее расстояние от Земли до Луны принято измерять между осями центров Луны и Земли, и этот способ вычислений необходим из-за постоянного движения, которое совершают оба участника космического процесса. Повинуясь силе всемирного тяготения, единственный спутник планеты Земля и первый сателлит Солнечной системы, если вести традиционный отсчет от светила, то приближается, то удаляется от нее под действием разновекторных притяжений. Расстояние до Луны от Земли в километрах – это вариативная величина, определяемая периодами движения космических тел, их фазами и циклами, периодами взаимодействия.

Краткая история вопроса

Попытки определить дистанцию между спутником и планетой делались с того момента, когда человек осознал, что Луна – не отверстие в твердом небосводе, сквозь которое ночью на планету попадает свет. Общеизвестная цифра в 384400 километров (если уж совсем точно, то 384399 км) может приводиться компетентными источниками как число, полученное по отношению к астрономической единице.

Но среднее расстояние – это величина большой полуоси орбиты Луны, и оно составляет 384000 км. А за астрономическую единицу принято принимать расстояние от Земли до звезды, которая является центром и основной движущей силой Солнечной системы.

Ее третья планета, первая с имеющимся спутником, удалена от своего сателлита на 0,00257 астрономической единицы. Последняя – тоже результат сложных вычислений, и она составляет среднее расстояние от Земли до Солнца. Самый близкий к месту обитания человечества, загадочный и постоянно присутствующий на ночном небосклоне спутник планеты всегда привлекал внимание человека.

Луна была таинственной и непонятной для первобытного сознания.

Ее способность двигаться по небосклону и видоизменяться придавала ей мистичность и загадочность, вследствие чего рождалась масса верований и суеверий. Зарождение науки, постоянное наблюдение за перемещениями на небосводе и тенями, отбрасываемыми на Землю, наводили на размышления и расчеты.

В центре современной европейской и мировой цивилизации – Древней Греции – астрономы проводили постоянное наблюдение за движением теней и самих небесных светил, которые были самыми яркими и доминантными на земном небосклоне. Не отставали от них и ученые-астрономы других исторических периодов:

1. Аристарх Самосский, пытавшийся определить с помощью прямоугольного треугольника, на каком расстоянии Луна находится от Земли, ошибся почти в 29 раз. Это произошло, потому что у греков не было возможности провести абсолютно точные астрономические наблюдения.


2. Спустя столетие Гиппарх Никейский получил другие результаты, использовав как единицу измерения радиус земного шара. Он определил расстояние между Землей и Луной с точностью, поражающей воображение современного человека. Рассчитать с помощью геометрии, наблюдения за тенями, простых угломерных и оптических инструментов данную дистанцию с такой минимальной погрешностью (380–382 тыс. км) мог только по-настоящему гениальный ученый.
3. В настоящее время определить, какова удаленность, смогли с помощью лазерного луча. Отражатель, установленный космической миссией на лунной поверхности, посылает пучок лучей, часть из которых возвращается к специальному детектору. Основные цифры в этом методе – скорость света и время, затраченное лучами на прохождение расстояния, и этот точный метод позволил сделать измерения практически без погрешностей.

Расчет удаленности в современной астрономии основан на многих показателях – данных, полученных с земной поверхности, с помощью радиосигналов и лазерных лучей, космических аппаратов и телескопов, вычислительных машин и перманентных наблюдений.

Небесной картинке свойственно постоянно меняться, потому что тела в ней совершают неуклонное движение. Ближний к планете объект то уходит, то возвращается по своей эллиптической орбите, поэтому расстояние может составлять максимальные или минимальные цифры.

Считается, что сегодня знания человека позволяют измерить его с точностью до сантиметра. Однако в статьях, найденных в поисковике, могут называться вариативные или противоречивые цифры. Также иногда утверждается, что точные данные до сих пор неизвестны.

Об определении удаленности и вариантах ее значения

Википедия – популярный проект, к которому принято обращаться, если в каких-либо данных возникают сомнения. Ответ на запрос, каково расстояние от Земли до Луны, содержит несколько цифр, средняя из них – 384 тыс. 467 км.

Постоянное перемещение в пространстве Вселенной не позволяет ответить на вопрос об удаленности одной общей цифрой, поэтому для ответа необходимо знание отдельных параметров. Следует учитывать, где Луна должна находиться по отношению к земной поверхности, куда она будет идти в зависимости от фазы.

Даже самый точный ответ невозможен в реальном времени. Потому что пока будут производиться подсчеты, она продолжает движение, вследствие чего полученный результат претерпит ощутимые изменения.

Для получения примерных знаний об удаленности пятого по величине спутника планет Солнечной системы и единственного небесного тела, на котором побывал человек (кроме Земли), можно проанализировать некоторые данные, полученные путем многолетнего мониторинга за Луной.

Перигей

Перигей (самая близкая к третьей планете точка лунной орбиты) при разных условиях составляет, в среднем, 363000 км. Если совсем точно, то 363104 километра, а 000 приводят для упрощения представлений.

Предмет многочисленных верований, суеверий и предсказаний астрологов в минимальном значении может отклоняться довольно далеко от 363000 (356 тыс. 400 км и 370400 – довольно значительные расстояния по земным меркам). В последнее время фазам Луны, ее расположению, близости или удаленности от землян принято придавать огромное значение.

Людям стало привычно слушать прогнозы астрологов, связанные с белой Луной (перигеем) и черной (апогеем, или максимальной удаленностью от Земли), рассматривать устрашающие фото, читать, где находится в это время Марс и под каким зодиакальным созвездием находятся определенные дни месяца.

Если отбросить мистические составляющие и расхожие суеверия, можно достаточно серьезно принимать за достоверные данные результаты прогнозов. Космические масштабы не исключают действия силы всемирного тяготения, согласно которой не только Земля действует на Луну, но и сателлит влияет на процессы своего основного владельца, а колоссальная масса центра Солнечной системы позволяет ему удерживать и вращать свои планеты вместе со спутниками, несмотря на среднее расстояние в почти 150 (149,6) млн км.

Наглядно это представлено в таблице.

Цифра 380 тыс. км (384467 км) – это расстояние между центрами Луны и Земли, иногда определяемая как 0,00257 а. е., приблизительно равняется 30 земным диаметрам, а значение в 384399 километров – это большая полуось эллиптической орбиты, по которой совершает свое движение самое близкое к планете космическое тело. При этом само понятие стабильной Вселенной не может приниматься как данность.

Космос постепенно изменяется под влиянием разновекторных сил и взаимовлияний. Даже Луна каждый год удаляется от планеты Земля на 38 миллиметров под влиянием гравитационно-приливного ускорения, а ее орбитальные изменения колеблются от максимального перигея до самого большого апогея.

Апогей

Это полная противоположность перигею, условная точка лунной орбиты, так называть ее стали от терминологии древних греков, впоследствии перешедшей в язык науки – латынь. Во время полного оборота вокруг своего основного центра вращения единственный земной спутник делает не ожидаемый круг, а эллипс.

Апсида – это название двух точек совершаемого пути, перицентра и апоцентра, ближайшей и наиболее удаленной, но и линия апсид может изменяться. Минимальное значение апогея – 404 тыс. км, максимальное – 406 тыс. 700 км. Подсчитано, что на разных этапах вращений, совершаемых Луной, она может дополнительно удаляться более чем на 25 тыс. км.

В основу современных способов измерения удаленности были положены разнообразные методы, вплоть до древнегреческих, графическое изображение которых дошло до наших дней. Точность вычислений Гиппарха, располагавшего только угломерными инструментами, поражает воображение, но не всегда упоминается заслуга Эратосфена, вычислившего окружность Земли и тем самым давшего опорную цифру Гиппарху.

Не менее поразительно, что данные о диаметре планеты, полученные на основании вычислений Эратосфена, позволили подойти максимально близко к цифре, известной до настоящего времени.

Смотрите видео на эту тему.

Изменение удаленности под влиянием времени

Сложные вычисления – основной метод определения расстояний, который со временем приобретает пугающие простого человека объемы.

Основная гипотеза происхождения космического тела, выброшенного на орбиту планеты примерно 4,5 миллиарда лет назад, состоит в столкновении Земли с другой гипотетической планетой.

Сразу после появления в земной орбите Луна была примерно в 20 раз больше нынешней и прекрасно наблюдалась над горизонтальной линией. Ученые считают, что она могла находиться на смешном по нынешним временам удалении, примерно в 15–20 тысячах километров. Зная диаметр, можно легко определить радиус.

Луна – крайне любопытное небесное тело, на которое оказывает влияние не только Земля, но и Солнце, а также другие составляющие Солнечной системы. Даже если не знать о гипотезе ее происхождения, можно предположить ее необычное возникновение, потому что она является единственным спутником нашей планеты, причем одним из крупнейших в Солнечной системе. Однако пробы лунного грунта показали давность в 4,1 млрд лет, что намного меньше, чем дата предполагаемой космической катастрофы.

С открытием Ньютоном теории всемирного тяготения появились научные объяснения многочисленным почему, которые возникли у ученых за долгие годы наблюдений. Например, почему записи о предсказаниях солнечных затмений знаменитыми исследователями древности не совпали с их реальным прохождением. Галлей предположил, что сутки Земли удлинились, а это произошло из-за постепенного удаления Луны. Чтобы подтвердить постепенное бегство естественного спутника, достаточно измерять расстояние на постоянной основе.

Радиолокация и прием лазерных сигналов показали, что ежегодное удаление равно 3.8 см, а по странному совпадению расстояние между планетой и спутником составляет 3.8 х 10 в 5 степени км. Кажется, что сосчитать, через сколько лет Луна покинет Землю, или та, под влиянием трения вследствие приливов и отливов повернется к спутнику одной стороной, несложно, достаточно знать простые формулы расчета.

Однако точно определить это время невозможно, даже зная, что год составляет 365 оборотов Земли вокруг Солнца (потому что на самом деле их больше, отсюда и погрешности в вычислениях, и в сутках ровно 36300 секунд), а скорость света составляет триста тысяч километров.

Примерный отрезок времени, в который можно определять вероятное лунное бегство, – 616 млрд лет или даже больше, поэтому особенно размышлять, что будет, если… пока не стоит. Даже сложно определить период, когда не будет солнечных затмений, потому что спутник не будет отражать свет звезды (солнечные лучи).

Пока моря, океаны и другая вода покорно перемещают свой объем под лунным притяжением, образуя приливы и отливы, сказать, сколько раз еще это произойдет, затруднительно. Но уж точно не через один миллиард лет. Сейчас сила трения от них увеличивает расстояние за год на маленький отрезок, но со временем он будет неуклонно увеличиваться, повинуясь силе трения. И сравнивать скорость можно только с прошлым, а не с будущим.

Как наглядно представить расстояние

Основные размышления на эту тему касаются того гипотетического времени, когда человечество будет совершать полеты туда и обратно на постоянной основе. Если единица измерения – миля, цифра кажется не такой ужасающей, но вот если использовать метр, покажется просто непостижимой, потому что 365400 или 375000 миль увеличатся на тысячу. Даже зная скорость тогдашнего космического корабля, посчитать расстояние непросто.

Потому что лететь приходится не по прямой, а учитывая силу притяжения и параллакс, а также новейшие технические достижения, о которых пока практически ничего не известно.

При исследованиях стремятся посылать на Луну ракету в такой период, чтобы дистанция была минимальной, а не средней, в 380000 км.

Она будет зависеть не от апогея или перигея (на какой там расчетной дистанции она будет), а от того участка пути, который потребуется, чтобы преодолеть силу земного притяжения. Но если не брать во внимание космос, а только дни и часы, то быстрее всего на Луну доберется свет – за 1,3 световых секунды. Из всего этого можно сделать следующие заключения:

• пешком на Луну придется добираться всего лишь 9 лет (жаль, что в невесомости не работают земные пропорции);
• на постоянно движущемся со скоростью 100 км/ч автомобиле нужно ехать каких-то 160 дней;
• с помощью пассажирского самолета (скорость 800–810 км/ч) – время, равное примерно 3 неделям;
• космический корабль «Аполлон» в 69 году прошлого века летел туда три дня;
• реклама будущих полетов на современных аппаратах обещает перекрыть общую площадь за считанные часы и дать возможность увидеть воочию то, что пока известно только по фотографиям.

Остается посчитать, сколько будет лететь попугай, но для этого нужно знать его вид и среднюю скорость, например, до 1020-й галактики в созвездии Кит. Потому что любая цифра, миллион или 237, превращенная в визуальное или физическое представление, может дать только образное, а не реальное время, затраченное на преодоление определенного количества километров.

Человеку, далекому от астрономии, достаточно знать, что примерная цифра удаленности Луны от Земли составляет около 390 тысяч километров. Сколько это будет в милях, дюймах или взмахах крыльев попугая – знать не очень обязательно. В ближайшее время не предвидится ни массовых полетов на экскурсию по поверхности, ни бегства спутника от своего центра притяжения. Однако человек разумный все более задумывается о возможностях освоения космического пространства, и, возможно, когда-нибудь перелеты и впрямь будут обычным явлением.

Источник: ProNormy.ru

Диаметр Луны

Среднее значение диаметра Луны не слишком большое по космическим меркам число — 3474,1 км. Это приблизительно в два раза меньше, чем расстояние от Москвы до Владивостока.

Тем не менее Луна занимает пятое место по размеру среди естественных спутников планет Солнечной системы:

1. Ганимед.
2. Титан.
3. Каллисто.
4. Ио.
5. Луна.

А вот уже при сравнении размеров спутников по отношению к их планетам Луне нет равных. Имея диаметр, составляющий четверть земного, она занимает первое место. Кроме того, ее размер больше, чем у Плутона.

Какое расстояние от Земли до Луны

Расстояние от Земли до Луны — величина непостоянная. В среднем между центрами планеты и ее естественного спутника 384 400 километров. В этом пространстве поместилось бы еще примерно 30 Земель, а свету для преодоления такого расстояния нужно 1,28 секунды.

Что если бы до ближайшего небесного тела можно было добраться на автомобиле со скоростью 95 км/час? Учитывая, что вся дистанция — это примерно 10 окружностей Земли, на путешествие ушло бы столько же времени, как и на 10 объездов планеты по экватору. То есть чуть меньше шести месяцев. Пока быстрее всего расстояние до Луны преодолела межпланетная станция «Новые горизонты», которая на своем пути к Плутону пересекла орбиту спутника спустя восемь с половиной часов после запуска.

Орбита Луны не идеальный круг, а овал (эллипс), внутри которого находится Земля. В разных точках он расположен ближе или дальше от планеты. Из-за этого, при вращении вокруг общего с Землей центра масс, спутник то приближается, то отдаляется. Так, меньше всего километров разделяет небесные тела, когда ночное светило находится в месте орбиты под названием перигей. В точке, обозначающейся как апогей, спутник наиболее отдален от планеты. Минимальное расстояние — 356 400 км, а максимальное — 406 700 км. Таким образом, дистанция колеблется от 28 до 32 земных диаметров.

Первые близкие к верным оценки расстояния до «соседки» Земли были получены еще во II в. н. э. Птолемеем. В наше время, благодаря современным светоотражающим приборам, установленным на спутнике, расстояние удалось измерить наиболее точно (с погрешностью в несколько см). Для этого на Луну направляют лазерный луч. Потом отмечают, за какой период он вернется к Земле, отразившись. Зная скорость света и время, за которое он достиг датчиков, несложно вычислить расстояние.

Как наглядно оценить размер Луны и ее расстояние до Земли

Земной диаметр примерно в 4 раза больше Лунного, а объем — в 64 раза. Расстояние до ночного светила равно примерно 30 диаметрам планеты. Чтобы наглядно оценить дистанцию от Земли до ее спутника и сравнить их размеры, понадобятся два мяча: баскетбольный и теннисный. Соотношения диаметров:

• Земли (12 742 км) и Луны (3474,1 км) — 3,7: 1 ;
• стандартного баскетбольного мяча (24 см) и теннисного (6,7 см) — 3,6:1.

Значения довольно близкие. Таким образом, если бы Земля была размером с баскетбольный мяч, то ее спутник — с теннисный.

Можно попросить людей представить, что Земля — это баскетбольный мяч, а Луна теннисный, и показать, насколько в таком масштабе спутник удален от планеты. Большинство, скорее всего, предположат расстояние от 30 см до нескольких шагов.

На самом деле, чтобы показать верное расстояние, придется отойти на чуть больше, чем семь метров. Так, между планетой и ее спутником в среднем 384 400 км, а это примерно 30 Земель или соответственно 30 баскетбольных мячей. Умножение диаметра спортивного снаряда на 30 дает результат 7,2 м. Это примерно 9 мужских или 11 женских шагов.

Видимый размер Луны с Земли

360 угловых градусов — вся окружность небесной сферы. При этом ночное светило занимает на ней примерно половину одного градуса (в среднем 31 минуту) — это угловой (видимый) диаметр. Для сравнения: ширина ногтя указательного пальца на расстоянии вытянутой руки — это примерно один градус, то есть две Луны.

По уникальному стечению обстоятельств видимые размеры Солнца и Луны для жителей Земли почти одинаковы. Это возможно из-за того, что диаметр ближайшей звезды в 400 раз превышает диаметр спутника, но и находится дневное светило во столько же раз дальше. Благодаря такому совпадению среди всех планет, вращающихся вокруг Солнца, только на Земле можно наблюдать его полное затмение.

Меняется ли размер Луны

Конечно же, истинный диаметр спутника остается одинаковым, однако видимый размер может меняться. Так, Луна кажется заметно больше во время восхода и заката. Когда ночное светило низко над горизонтом, расстояние до наблюдателя не уменьшается, а, наоборот, немного увеличивается (на радиус Земли). Визуальный эффект, казалось бы, должен быть обратным. Единого ответа, объясняющего причину иллюзии, нет. С уверенностью можно лишь заявить, что это красивое явление своим существованием обязано только особенностям работы человеческого мозга, а не, например, влиянию атмосферы Земли.

Расстояние между Луной и Землей периодически меняется от максимального (в апогее) до минимального (в перигее). Вместе с дистанцией варьируется и видимый диаметр спутника: от 29,43 до 33,5 угловой минуты. Благодаря этому возможны не только полные затмения, но и кольцевые (когда видимый размер Луны в апогее меньше солнечного диска). Примерно раз в 414 дней полнолуние совпадает с прохождением перигея. В это время можно наблюдать максимально большое ночное светило. Явление получило довольно громкое название суперлуние, однако видимый диаметр в этот момент всего лишь на 14% больше обычного. Разница очень незначительная, и простой наблюдатель отличий не заметит.

Благодаря точным измерениям расстояния, ученым удалось обнаружить сравнительно медленное, но постоянное увеличение дистанции между Землей и ее спутником. Скорость, с которой Луна отдаляется, — 3,8 см в год — слишком мала, чтобы можно было заметить существенное уменьшение видимого размера светила. Примерно в таком же темпе растут человеческие ногти. Тем не менее через 600 млн лет Луна настолько отдалится и, соответственно, уменьшится для земных наблюдателей, что полные солнечные затмения останутся в прошлом.

Стоит отметить, что спутник Земли, образовавшийся по современной теории от столкновения планеты с большим объектом 4,5 миллиарда лет назад, изначально находился в 10−20 раз ближе. Однако полюбоваться небом, украшенным светилом в 10−20 раз большего диаметра, чем сейчас, тогда было некому.

Источник: LivePosts.ru

Измерение расстояния и длины

Единицы расстояния и длины

В системе СИ длина измеряется в метрах. Производные величины, такие как километр (1000 метров) и сантиметр (1/100 метра), также широко используются в метрической системе. В странах, где не пользуются метрической системой, например в США и Великобритании, используют такие единицы как дюймы, футы и мили.

Расстояние в физике и биологии

В биологии и физике часто измеряют длину намного менее одного миллиметра. Для этого принята специальная величина, микроме́тр. Один микроме́тр равен 1×10⁻⁶ метра. В биологии в микрометрах измеряют величину микроорганизмов и клеток, а в физике — длину инфракрасного электромагнитного излучения. Микроме́тр также называют микроном и иногда, особенно в англоязычной литературе, обозначают греческой буквой µ. Широко используются и другие производные метра: нанометры (1×10⁻⁹ метра), пикометры (1×10⁻¹² метра), фемтометры (1×10⁻¹⁵ метра и аттометры (1×10⁻¹⁸ метра).

Расстояние в навигации

В судоходстве используют морские мили. Одна морская миля равна 1852 метрам. Первоначально она измерялась как дуга в одну минуту по меридиану, то есть 1/(60×180) меридиана. Это облегчало вычисления широты, так как 60 морских миль равнялись одному градусу широты. Когда расстояние измеряется в морских милях, скорость часто измеряют в морских узлах. Один морской узел равен скорости движения в одну морскую милю в час.

Расстояние в астрономии

В астрономии измеряют большие расстояния, поэтому для облегчения вычислений приняты специальные величины.

Астрономическая единица (а. е., au) равна 149 597 870 700 метрам. Величина одной астрономической единицы — константа, то есть, постоянная величина. Принято считать, что Земля находится от Солнца на расстоянии одной астрономической единицы.

Световой год равен 10 000 000 000 000 или 10¹³ километрам. Это расстояние, которое проходит свет в вакууме за один Юлианский год. Эта величина используется в научно-популярной литературе чаще, чем в физике и астрономии.

Парсек приблизительно равен 30 856 775 814 671 900 метрам или примерно 3,09 × 10¹³ километрам. Один парсек — это расстояние от Солнца до другого астрономического объекта, например планеты, звезды, луны, или астероида, с углом в одну угловую секунду. Одна угловая секунда — 1/3600 градуса, или примерно 4,8481368 мкрад в радианах. Парсек можно вычислить используя параллакс — эффект видимого изменения положения тела, в зависимости от точки наблюдения. При измерениях прокладывают отрезок E1A2 (на иллюстрации) от Земли (точка E1) до звезды или другого астрономического объекта (точка A2). Шесть месяцев спустя, когда Солнце находится на другой стороне Земли, прокладывают новый отрезок E2A1 от нового положения Земли (точка E2) до нового положения в пространстве того же самого астрономического объекта (точка A1). При этом Солнце будет находиться на пересечении этих двух отрезков, в точке S. Длина каждого из отрезков E1S и E2S равна одной астрономической единице. Если отложить отрезок через точку S, перпендикулярный E1E2, он пройдет через точку пересечения отрезков E1A2 и E2A1, I. Расстояние от Солнца до точки I — отрезок SI, он равен одному парсеку, когда угол между отрезками A1I и A2I — две угловые секунды.

На рисунке:

• A1, A2: видимое положение звезды
• E1, E2: положение Земли
• S: положение Солнца
• I: точка пересечения
• IS = 1 парсек
• ∠P or ∠XIA2: угол параллакса
• ∠P = 1 угловая секунда

Другие единицы

Лига — устаревшая единица длины, использовавшаяся раньше во многих странах. В некоторых местах ее до сих пор применяют, например, на полуострове Юкатан и в сельских районах Мексики. Это расстояние, которое человек проходит за час. Морская лига — три морских мили, примерно 5,6 километра. Лье — единица примерно равная лиге. В английском языке и лье, и лиги называются одинаково, league. В литературе лье иногда встречается в названии книг, как например «20 000 лье под водой» — известный роман Жюля Верна.

Локоть — старинная величина, равная расстоянию от кончика среднего пальца до локтя. Эта величина была широко распространена в античном мире, в средневековье, и до нового времени.

Ярд используется в британской имперской системе мер и равен трем футам или 0,9144 метра. В некоторых странах, например в Канаде, где принята метрическая система, ярды используют для измерения ткани и длины бассейнов и спортивных полей и площадок, например, полей для гольфа и футбола.

Определение метра

Определение метра несколько раз менялось. Изначально метр определяли как 1/10 000 000 расстояния от Северного полюса до экватора. Позже метр равнялся длине платиноиридиевого эталона. Позднее метр приравнивали к длине волны оранжевой линии электромагнитного спектра атома криптона ⁸⁶Kr в вакууме, умноженной на 1 650 763,73. Сегодня метр определяют как расстояние, пройденное светом в вакууме за 1/299 792 458 секунды.

Источник: www.translatorscafe.com

Самое близкое и далекое расстояние от Земли до Луны

В ближайшей точке расстояние от Земли до Луны составляет 363104 км, а при максимальной отдаленности – 406696 км. Вы видите разницу в 43592 км, что довольно много. От этого меняется и ее кажущийся размер на 15%. Также сказывается на светимости, ведь она будет казаться на 30% ярче в полной фазе и при максимальном сближении. Этот момент именуют суперлуние.

Это видео выпустили в 2011 году, чтобы отобразить геоцентрическую фазу, угол осевой позиции, либрацию и кажущийся лунный диаметр за год.

Но как нам вообще удалось определить расстояние между Луной и Землей? Ну, все зависит от времени вычисления. Древние греки полагались на простые геометрические формулы. Они долгое время отслеживали изменение теней и догадались, что она должна быть в 108 раз больше диаметра тела. Отсюда возникли идеи о лунных и солнечных затмениях.

Ученые выяснили, что тень примерно в 2.5 раз больше лунной ширины. Сам объект обладает достаточными параметрами, чтобы периодически закрывать от нас Солнце. Зная земной диаметр и формулу треугольника, они вывели дистанцию в 397500 км. Не совсем точно, но это удивительные показатели для того времени.

Сейчас мы используем миллиметровое измерение – вычисление времени, за которое сигнал движется от Земли к объекту. Благодаря миссии Аполлон нам удалось провернуть это со спутником. Более 40 лет назад астронавты установили на его поверхности специальные отражающие зеркала, в которые с нашей планеты посылают лазерные лучи. Мы получаем слабую отдачу, но этого хватает, чтобы вывести максимально точное число.

Световая скорость составляет 300000 км/с, поэтому для преодоления пути нужно чуть больше секунды. Далее уходит еще столько же на возврат. Также эта техника помогла понять, что каждый год спутник отдаляется на 3.8 см, и через миллиарды лет он будет визуально казаться меньше звезды. Да, придется попрощаться с любимыми затмениями.

Между Землей и Луной можно разместить все планеты

Если вспомнить о масштабах наших планет (особенно газовых гигантов), то удивляешься, что это может быть реальным. Чтобы понять, давайте взглянем на планетарные диаметры:

• Меркурий – 4879 км
• Венера – 12104 км
• Марс – 6771 км
• Юпитер – 139822 км
• Сатурн – 116464 км
• Уран – 50724 км
• Нептун – 49244 км
• Всего: 380008 км

Дистанция между нами и спутником составляет 384400 км. Получается, что мы еще и экономим 4392 км. Что же сделать с остатком? Ну, можно добавить Плутон, простирающийся на 2092 км, а также еще какую-нибудь карликовую планету. Конечно, физически они бы не смогли вращаться рядом, но сама возможность удивляет.

Читайте также:

Источник: v-kosmose.com

Что такое

Расстояние от Земли до Луны теоретически измеряется от центра Луны до центра Земли. Измерить это расстояние обычными методами, используемыми в обычной жизни, невозможно. Поэтому дистанция до земного спутника вычислялась по тригонометрическим формулам.

Аналогично Солнцу, Луна испытывает постоянное движение на земном небе вблизи эклиптики. Тем не менее, это движение значительно отличается от движения Солнца. Так плоскости орбит Солнца и Луны различаются на 5 градусов. Казалось бы, вследствие этого траектория Луны на земном небе должна быть похожа в общих чертах на эклиптику, отличаясь от нее только сдвигом на 5 градусов:

В этом движение Луна напоминает движение Солнца – с запада на восток, в противоположном направлении суточному вращению Земли. Но кроме того Луна движется по земному небу гораздо быстрее Солнца. Это связано с тем, что Земля совершает оборот вокруг Солнца примерно за 365 суток (земной год), а Луна вокруг Земли всего за 29 суток (лунный месяц). Это различие и стало стимулом к разбивке эклиптики на 12 зодиакальных созвездий (за один месяц Солнце смещается по эклиптике на 30 градусов). За время лунного месяца происходит полная смена фаз Луны:

В дополнение к траектории движения Луны добавляется ещё и фактор сильной вытянутости орбиты. Эксцентриситет орбиты Луны составляет 0.05 (для сравнения у Земли этот параметр равен 0.017). Отличие от круговой орбиты Луны приводит к тому, что видимый диаметр Луны постоянно меняется от 29 до 32 угловых минут.

За сутки Луна смещается относительно звезд на 13 градусов, за час примерно на 0.5 градусов. Современные астрономы часто используют покрытия Луны для оценок угловых диаметров звезд вблизи эклиптики.

От чего зависит движение Луны

Важным моментом теории движения Луны является факт того, что орбита Луны в космическом пространстве не является неизменной и стабильной. По причине сравнительно небольшой массы Луны, она подвержена постоянным возмущениям от более массивных объектов Солнечной Системы (прежде всего Солнца и Луны). Кроме того, на орбиту Луны оказывают влияние сплюснутость Солнца и гравитационные поля других планет Солнечной Системы. В результате этого величина эксцентриситета орбиты Луны испытывает колебания между 0.04 и 0.07 с периодом в 9 лет. Следствием этих изменений стало такое явление, как суперлуние. Суперлунием называется астрономическое явление, в ходе которого полная луна в несколько раз больше по угловым размерам, чем обычно. Так во время полнолуния 14 ноября 2016 года Луна находилась на рекордно близком расстоянии с 1948 года. В 1948 году Луна была на 50 км ближе, чем в 2016 году.

Кроме того наблюдаются и колебания наклонения лунной орбиты к эклиптике: примерно на 18 угловых минут каждые 19 лет.

Чему равно

Космическим кораблям придется потратить на полет к земному спутнику немало времени.  До Луны нельзя лететь по прямой – планета будет уходить по орбите в сторону от точки назначения, и путь придется корректировать. При второй космической скорости в 11 км/с (40 000 км/ч) полет теоретически займет около 10 часов, но на деле это будет происходить дольше. Все потому, что корабль на старте постепенно наращивает скорость в атмосфере, доводя ее до значения в 11 км/с, чтобы вырваться из поля тяготения Земли. Затем  кораблю придется тормозить при подлете к Луне. Кстати, эта скорость- максимум, чего удалось добиться современным космическим кораблям.

Пресловутый полет американцев на Луну в 1969 году, согласно официальным данным, занял 76 часов. Быстрее всех до Луны удалось долететь аппарату НАСА «Новые горизонты» — за 8 часов 35 минут. Правда, он не приземлился на планетоид, а пролетел мимо – у него была другая миссия.

Свет от Земли до нашего спутника доберется очень быстро – за 1,255 секунд. Но полеты на световых скоростях – пока что из области фантастики.

Можно попытаться представить путь до Луны в привычных величинах. Пешком при скорости 5 км/ч дорога до Луны займет порядка девяти лет. Если поехать на машине на скорость в 100 км/ч, то добираться до земного спутника придется 160 дней. Если бы на Луну летали самолеты, то рейс до нее продлился бы где-то 20 дней.

Как в древней Греции астрономы рассчитывали расстояние до Луны

Луна стала первым небесным телом, до которого удалось рассчитать расстояние от Земли. Считается, что первыми это сделали астрономы в Древней Греции.

Измерить расстояние до Луны пытались с незапамятных времен – первым это попытался сделать Аристарх Самосский. Он оценил угол между Луной и Солнцем в 87 градусов, поэтому вышло, что Луна ближе Солнца в 20 раз (косинус угла равного 87 градуса равен 1/20). Ошибка измерений угла привела к 20-кратной ошибке, сегодня известно, что это отношение на самом деле равно 1 к 400 (угол равен примерно 89.8 градусов). Большая ошибка была вызвана трудностью оценок точного углового расстояния между Солнцем и Луной с помощью примитивных астрономических инструментов Древнего мира. Регулярные солнечные затмения к этому времени уже позволили древнегреческим астрономам сделать вывод о том, что угловые диаметры Луны и Солнца примерно одинаковы. В связи с этим Аристарх сделал вывод, что Луна меньше Солнца в 20 раз (на самом деле примерно в 400 раз).

Для вычисления размеров Солнца и Луны относительно Земли Аристарх использовал другой метод. Речь идет о наблюдениях лунных затмений. К этому времени древние астрономы уже догадались о причинах этих явлений: Луна затмевается тенью Земли.

На схеме выше хорошо видно, что разность расстояний с Земли до Солнца и до Луны пропорциональна разнице между радиусами Земли и Солнца и радиусами Земли и её тени на расстояние Луны. Во времена Аристарха уже удалось оценить, что радиус Луны равен примерно 15 угловым минутам, а радиус земной тени составляет 40 угловых минут. То есть размер Луны получался примерно в 3 раза меньше размера Земли. Отсюда зная угловой радиус Луны можно было легко оценить, что Луна находится от Земли примерно в 40 диаметрах Земли. Древние греки могли лишь приблизительно оценить размеры Земли. Так Эратосфен Киренский (276 – 195 годы до нашей эры) на основе различий в максимальной высоте Солнца над горизонтом в Асуане и Александрии во время летнего солнцестояния определил, что радиус Земли близок к 6287 км (современное значение 6371 км). Если подставить это значение в оценку Аристарха насчет расстояния до Луны, то оно будет соответствовать примерно 502 тысяч км (современное значение среднего расстояния от Земли до Луны составляет 384 тысяч км).

Чуть позже математик и астроном II века до н. э. Гиппарх Никейский подсчитал, что расстояние до земного спутника в 60 раз больше, чем радиус нашей планеты. Его расчеты основывались на наблюдениях за движением Луны и его периодических затмениях.

Так как в момент затмения Солнце и Луна будут иметь одинаковые угловые размеры, то по правилам подобия треугольников можно найти отношение расстояний до Солнца и до Луны. Эта разница составляет 400 раз. Применяя еще раз эти правила, только уже по отношению к диаметрам Луны и Земли, Гиппарх вычислил, что диаметр Земли больше диаметра Луны в 2,5 раза. Т.е R_л = R_з/2,5.

Под углом в 1′ можно наблюдать предмет, размеры которого в 3 483 раза меньше, чем расстояние до него – эта информация во времена Гиппарха была всем известна. То есть, при наблюдаемом радиусе Луны в 15′ она будет ближе к наблюдателю в 15 раз. Т.е. отношение расстояния до Луны к ее радиусу будет равно 3483/15= 232 или S_л= 232R_л.

Соответственно, дистанция до Луны – это 232* R_з /2,5= 60 радиусов Земли. Это получается 6 371*60=382 260 км. Самое интересное, что измерения, выполненные при помощи современных инструментов, подтвердили правоту античного ученого.

Сейчас измерение дистанции до Луны проводится при помощи лазерных приборов, позволяющих измерить его с точностью до нескольких сантиметров. При этом измерения происходят за очень короткое время – не более 2 секунд, за которое Луна удаляется по орбите примерно на 50 метров от точки отправки лазерного импульса.

Эволюция методик измерения расстояния до Луны

Только с изобретением телескопа астрономы смогли получить более-менее точные значения параметров орбиты Луны и соответствия её размеров с размером Земли.

Более точный метод измерения расстояния до Луны появился в связи с развитием радиолокации. Первая радиолокация Луны была проведены в 1946 году в США и Великобритании. Радиолокация позволяла измерить расстояние до Луны с точностью в несколько километров.

Ещё более точным методом измерения расстояния до Луны стала лазерная локация. Для его реализации в 1960х годах на Луне было установлено несколько уголковых отражателей. Интересно отметить, что первые эксперименты по лазерной локации были проведены ещё до установки уголковых отражателей на поверхности Луны. В 1962-1963 годах в Крымской обсерватории СССР были проведены несколько экспериментов по лазерной локации отдельных лунных кратеров с использованием телескопов диаметром от 0.3 до 2.6 метров. Эти эксперименты смогли определять расстояние до поверхности Луны с точностью в несколько сотен метров. В 1969-1972 годы астронавты программы “Аполлон” доставили на поверхность нашего спутника три уголковых отражателя. Среди них наиболее совершенным был отражатель миссии “Апполон-15”, так как он состоял 300 призм, тогда как два других (миссии “Апполон-11” и “Апполон-14”) только из ста призм каждый.

Кроме того в 1970 и 1973 годах СССР доставил на поверхность Луны ещё два французских уголковых отражателя на борту самоходных аппаратов “Луноход-1” и “Луноход-2”, каждый из которых состоял из 14 призм. Использование первого из этих отражателей обладает незаурядной историей. За первые 6 месяцев работы лунохода с отражателем удалось провести около 20 сеансов лазерной локации. Однако затем из-за неудачного положения лунохода вплоть до 2010 года не удавалось использовать отражатель. Лишь снимки нового аппарата LRO помогли уточнить положение лунохода с отражателем, и тем самым возобновить сеансы работы с ним.

В СССР наибольшее количество сеансов лазерной локации было проведено на 2.6-метровом телескопе Крымской обсерватории. Между 1976 и 1983 годами на этом телескопе было проведено 1400 измерений с погрешностью в 25 сантиметров, затем наблюдения были прекращены в связи со свертыванием советской лунной программы.

Всего же с 1970 по 2010 годы в мире было проведено примерно 17 тысяч высокоточных сеансов лазерной локации. Большинство из них было связано с уголковым отражателем “Аполонна-15” (как говорилось выше, он является наиболее совершенным – с рекордным количеством призм):

Из 40 обсерваторий, способных выполнять лазерную локацию Луны лишь несколько могут выполнять высокоточные измерения:

Большинство сверхточных измерений выполнено на 2-метровом телескопе в техасской обсерватории имени Мак Дональда:

В то же время наиболее точные измерения выполняет инструмент APOLLO, который был установлен на 3.5-метровом телескопе обсерватории Апач Пойнт в 2006 году. Точность его измерений достигает одного миллиметра:

Эволюция системы Луна и Земля

Главной целью всё более точных измерений расстояния до Луны являются попытки более глубокого понимания эволюции орбиты Луны в далеком прошлом и в отдаленном будущем. К настоящему времени астрономы пришли к выводу, что в прошлом Луна находилась в несколько раз ближе к Земле, а так же обладала значительно более коротким периодом вращения (то есть не была приливно захваченной).  Этот факт подтверждает импактную версию образования Луны из выброшенного вещества Земли, которая преобладает в наше время. Кроме того, приливное воздействие Луны приводит к тому, что скорость вращения Земли вокруг своей оси постепенно замедляется. Скорость этого процесса составляет увеличение земных суток каждый год на 23 микросекунды. За один год Луна отдаляется от Земли в среднем на 38 миллиметров. Оценивается, что в случае если система Земля-Луна переживет превращение Солнца в красный гигант, то через 50 миллиардов лет земные сутки сравняются с лунным месяцем. В результате Луна и Земля будут всегда повернуты к друг другу только одной стороной, как сейчас наблюдается в системе Плутон-Харон. К этому времени Луна отдалится до, примерно, 600 тысяч километров, а лунный месяц увеличится до 47 суток. Кроме того, предполагается, что испарение земных океанов через 2.3 миллиардов лет приведет к ускорению процесса удаления Луны (земные приливы значительно тормозят процесс).

Кроме того, расчеты показывают, что в дальнейшем Луна снова начнет сближаться с Землей по причине приливного взаимодействия с друг другом. При приближении к Земле на 12 тысяч км Луна будет разорвана приливными силами, обломки Луны образуют кольцо наподобие известных колец вокруг планет-гигантов Солнечной Системы. Другие известные спутники Солнечной Системы повторят эту судьбу гораздо раньше. Так Фобосу отводят 20-40 миллионов лет, а Тритону около 2 миллиардов лет.

Источник: SpaceGid.com