ЛУНА - естественный спутник Земли. Л. обращается вокруг Земли по эллиптич. орбите с эксцентриситетом 0,05490 и большой полуосью, равной ср. расстоянию от Земли - 384 400 км. Наиб. расстояние от Земли в апогее 405 500 км, наименьшее в перигее 363 300 км.

Барицентр системы Земля-Луна находится на расстоянии 4670 км от центра масс Земли. Плоскость орбиты Л. наклонена к плоскости эклиптики на угол . Ср. скорость движения Л. по орбите 1,023 км/с (3683 км/ч). Суточная скорость видимого движения Л. среди звёзд . Период орбитального движения Л. 27,32166 сут (сидерический месяц) и равен периоду осевого вращения. Благодаря этому равенству к Земле постоянно обращено одно и то же полушарие Л. Смена фаз Л. происходит с периодом 29,53059 сут (синодический месяц). Экватор Л. имеет пост. наклон к плоскости эклиптики . Неравномерность орбитального движения при пост. скорости осевого вращения Л. приводит к явлению либрации по долготе с наибольшим значением . Наклон плоскости экватора Л. к плоскости её орбиты вызывает либрации по широте с наиб. значением. Благодаря либрациям с Земли наблюдается поверхности Л. Периодически вблизи фазы полнолуния Л. оказывается частично или полностью в конусе земной тени и происходят лунные затмения.

Геом. фигура Л. близка к сфере, ср. радиус к-рой 1738,0 км. Угл. радиус видимого диска Л. (на ср. расстоянии от Земли) . Площадь поверхности и объём Л. соответственно и Масса Л. равна , т. е. г. Ср. лунных пород . Неоднородности плотности лунных недр проявляются через аномалии в гравитац. поле Л. При общей нецентральности гравитац. поле Л. обладает местными аномалиями, вызывающими деформацию эквипотенциальных поверхностей. Наиб. крупные аномалии - масконы - имеют местный избыток масс ок. массы Л.

Тёмные области на поверхности Л. условно наз. морями, светлые - материками. Общая площадь морских образований на поверхности Л. . Осн. моря сосредоточены в пределах видимого полушария Л., что согласуется с разной мощностью коры на видимом и обратном полушариях. В масштабах всей Л. разность ср. уровней материков и морей достигает 2,3 км, в пределах видимого полушария это значение составляет 1,4 км. Круговые моря, связанные с масконами, располагаются в среднем на 1,3 км ниже уровня морей неправильной формы и на 4,0 км ниже ср. уровня материков. Осн. формой рельефа являются кольцевые структуры разл. размеров - кратеры ударного происхождения. Общее распределение числа кратеров (на единице площади) по размерам описывается степенной ф-цией. Следы тектонич. процессов зафиксированы в виде линейных структур в осн. типа разломов, борозд и складок. Поверхностный слой вещества Л.- реголит - представляет собой рыхлый покров раздробленных пород, состоящий из фрагментов различной крупности (величины), включая тонкую пылевидную фракцию. Средняя толщина слоя реголита 2-3 м.

Минералогич. состав лунных пород близок к земным породам типа базальтов, норитов и анортозитов. Основными породообразующими минералами, как и на Земле, являются пироксен, плагиоклаз, ильменит и оливин. При общем сходстве с земными лунные породы заметно отличаются по содержанию отд. окислов в базальтах, в частности железа (более ) и титана (до ). Нек-рые образцы базальтовых и но-ритовых пород имеют повышенное содержание калия, редкоземельных элементов и фосфора (т. н. криповые породы). Моря сложены породами базальтового типа. Материки состоят из пород анортозитового ряда. От морских базальтов и норитов (неморских базальтов) анортозиты отличаются более высоким содержанием окислов алюминия (до ) и кальция (до ). Содержание окислов железа и титана в этих породах существенно ниже. Плотность светлых материковых пород анортозитового состава меньше ср. плотности

Л. и составляет ок. 2,9 г/см 3 . Плотность морских базальтов 3,3 г/см 3 , т. е. практически совпадает со ср. плотностью Л. Это означает, что лёгкие анортозитовые породы образуют тонкую внеш. оболочку - лунную кору, а морские базальты имеют прямую связь с глубинным веществом недр.

Естественная сейсмичность недр Л. относительно невелика. Выделение полной сейсмич. энергии в теле Л. менее эрг в год, что в раз меньше, чем на Земле. Ср. магнитуда не превышает 2 балла но шкале Рихтера. Сейсмометры на поверхности позволяют фиксировать от 600 до 3000 лунотрясений в год. Согласно активным сейсмическим экспериментам и изучению характера распространения объёмных волн при глубокофокусных лунотрясениях, недра Л. делятся на неск. зон. Самая верх. зона, имеющая на видимой стороне мощность (толщину) ок. 60 км, а на обратной - ок. 100 км, отождествляется с лунной корой. Скорость продольных волн во втором слое мощностью ок. 250 км лежит в пределах от 7,8 до 8,1 км/с. Основными составляющими этого слоя --верх. мантии - могут быть оливин и пироксен. Третья зона - ср. мантия - имеет мощность ок. 500 км. Характерным для неё является уменьшение скорости поперечных волн до 3,6-4,0 км/с. По-видимому, морские базальты возникли в результате частичного пород в этой зоне. Ниж. область ср. мантии на глубинах 600-800 км включает очаги глубокофокусных лунотрясений. Четвёртая зона - ниж. мантия - отличается полным исчезновением поперечных волн, что может объясняться частично расплавленным состоянием пород. Следовательно, на глубине ок. 800 км кончается твёрдая оболочка - литосфера - и начинается лунная астеносфера, вероятная темп-ра верх. части к-рой оценивается значением ок. 1200 К. На глубине 1380-1570 км резко уменьшается скорость продольных волн, что выделяет границу пятой зоны - ядра. В предположении полного расплава вещества этой части лунных недр расчёты дают величину скорости продольных волн ок. 5 км/с. В качестве предварительной гипотезы выдвигается модель ядра, состоящего из сульфида железа, с массой не более массы всей Л.

Критич. скорость для Л. 2,38 км/с, первая космическая - 1,68 км/с. В большинстве случаев скорости теплового движения газовых частиц превышают эти значения, поэтому газы либо покидают окололунное пространство, либо рассеиваются на большие расстояния от поверхности Л. Газовая оболочка - атмосфера Л. - находится в сильно разреженном состоянии и по своим физ. свойствам аналогична условиям в земной . Осн. компонентами являются водород, гелий, неон и аргон в сильно ионизированном состоянии. Наиб. плотность газовой оболочки наблюдается в ночное время и в пересчёте на плотность у поверхности соответствует суммарной концентрации ионов газов ок. . В дневное время концентрация газов падает до. Эта величина составляет ~10 -13 концентрации молекул газов в земной атмосфере, но на три-четыре порядка выше концентрации частиц в солнечном ветре на расстоянии 1 а. е. от Солнца.

Л. практически не обладает глобальным магн. полем дипольной природы и является немагнитной, сравнительно непроводящей и холодной диэлектрич. сферой, поглощающей плазму солнечного ветра и потоки энергичных частиц, свободно падающих на её поверхность. Обтекая Л., солнечный ветер образует тень , протяжённость к-рой изменяется в зависимости от взаимной ориентации направления солнечного ветра и силовых линий межпланетного магн. поля. Величина глобального магн. поля на поверхности Л. не превышает 0,5 гамм. Напряжённость местного магн. поля, объясняемого в осн. палеомагнетизмом, может достигать в отд. случаях 100-300 гамм на материке,

от 43 до 103 гамм в районах переходного типа и от 40 до 3-6 гамм в морских районах.

По оценкам, основанным на наземных наблюдениях метеоритного вещества в околоземном пространстве, общий поток падающих на Л. твёрдых тел с массами от г (микрометеориты) до г (крупные метеориты и астероиды) составляет ок. Осн. массу составляют микрометеориты, падающие постоянно со скоростью ок. 25 км/с. По данным непосредственных измерений на поверхности Л., плотность потока этих частиц составляет Наличие пост. фона избыточной яркости в УФ- и видимой областях спектра, обнаруженного по наблюдениям непосредственно на поверхности, указывает на существование над поверхностью Л. разреженного пылевого облака толщиной ок. км, при размерах частиц 70 мкм и концентрации порядка , что в раз превышает концентрацию пылевых частиц в межпланетном пространстве.

Отражающая поверхность покровного вещества Л. имеет уникальные оптич. свойства. Индикатриса отражения Л. сильно вытянута в сторону источника света. Максимум яркости поверхности Л. достигается при совпадении направлений падающего и отражённого наблюдаемого лучей. Для условий наблюдения с Земли это соответствует фазе полнолуния. Визуальная звёздная величина Л. в истинное полнолуние составляет ок. . Геом. альбедо 0,147, сферич. альбедо 0,075, Ср. отражательная способность всей лунной поверхности , материковых областей , морских областей . Поверхностный слой Л. по своим оптич. свойствам в большой степени однороден. Отражённый Л. поток излучения частично поляризован. Максимум лунного света наступает при фазовых углах и достигает степени поляризации для всего освещённого диска примерно . Максимум отражённого излучения Л. приходится на длину волны примерно 0,6 мкм, т. е. по сравнению с солнечным светом имеет несколько красноватый оттенок. Степень покраснения варьирует в зависимости от типа поверхности. Максимум собственного Л. приходится на область 7 мкм. Темп-pa поверхности в подсолнечной точке достигает 400 К. К концу лунной ночи поверхность остывает до 100 К.

Вопросы образования и ранней истории Л. окончательно ещё не решены. Нет полной ясности относительно того, где сформировалась Л. как самостоятельное небесное тело. Нек-рые особенности хим. состава лунных пород позволяют предположить, что Л. и Земля образовались в одной и той же зоне Солнечной системы, но не были в прошлом единым целым. Гипотеза отделения Л. от Земли и гипотеза захвата Л. Землёй встречаются со многими трудностями. На самой ранней стадии существования Л. (4,3-4,6 млрд. лет назад) произошла глобальная магматич. дифференциация, в результате к-рой сформировались кора и верх. мантия Л. при весьма интенсивной метеоритной бомбардировке. Большинство крупных материковых кратеров и огромные впадины - лунные бассейны - появились именно в эту эпоху. Завершающая стадия образования гигантских впадин, ставших впоследствии на видимом полушарии морями, совпала с выплавлением и кристаллизацией на поверхности пород норитового состава. Процесс раннего лунного вулканизма, породивший базальтовое покрытие лунных морей, имел два всплеска активности недр. Первый завершился выплавлением базальтов со ср. возрастом 3,7 млрд. лет. Второй связан с выплавлением из недр базальтов со ср. возрастом 3,2 млрд. лет. Следующие два млрд. лет являются временем полного постепенного затухания лунного вулканизма и отвердения пород верх. и ср. мантии на глубину в несколько сотен км. Метеоритная бомбардировка превратилась в осн. фактор формирования совр. рельефа Л.

Лит.: Рускол Е. Л., Происхождение Луны, М., 1975; Галкин И. Н., Геофизика Луны, М., 1978; Сагитов М. У., Лунная гравиметрия, М., 1979; Шевченко В. В., Современная селенография, М., 1980; его же, Луна и ее наблюдение, М., 1983. В. В. Шевченко .

Луна с незапамятных времен была постоянным спутником нашей планеты и самым близким к ней небесным телом. Естественно, человеку всегда хотелось там побывать. Но далеко ли туда лететь и какое до нее расстояние?

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.

Каждый год расстояние до земного спутника возрастает в среднем на 4 см. Причины – движение планетоида по спиральной орбите и постепенно падающая мощность гравитационного взаимодействия Земли и Луны.

Между Землей и Луной теоретически можно разместить все планеты Солнечной системы. Если сложить диаметры всех планет, включая Плутон, то получится величина в 382 100 км.

Заголовок шокирует. Понимаю. Все знают, что «это не так». Но давайте разберёмся – так это или не так.

Можем ли мы определить размеры Луны, исходя из тех данных, которые мы способны добыть из непосредственных наблюдений? Оказывается – можем. И вот как.

Во время солнечного затмения Луна своим телом закрывает Солнце – это и есть затмение. А с другой стороны, под освещением Солнца Луна отбрасывает тень на поверхность Земли. Находясь в зоне этой тени, наблюдатель видит полное солнечное затмение.

Направление солнечных лучей, которыми освещается Луна во время солнечного затмения, устанавливается просто. Угловые размеры Солнца и Луны почти одинаковы, именно это и обеспечивает полное затмение Солнца: диск Луны в точности соответствует диску Солнца и закрывает его.

А это значит, что лучи от Солнца попадают на Луну, первое, параллельным потоком и, второе, точно перпендикулярно поперечному сечению Луны.

Из этого, в свою очередь, следует, что тень от Луны имеет тот же самый размер, что и сама Луна.

Тень Луны на поверхности Земли во время солнечного затмения давно измерена – она имеет диаметр примерно 270 километров.

Это значит, что и размер Луны должен быть таким же – то есть 270 километров.

Если я не прав, попробуйте найти ошибку в этих «трёх соснах». А пока скептики ищут, я напомню следующее.

Современные представления о космосе как о пространстве, наполненном звёздами и планетами, сформировалось совсем недавно – начиная с Коперника. До него Земля была плоской, а звёзды представлялись всего лишь сверкающими светильниками, подвешенными на хрустальных сферах.

Совсем не обязательно, что Коперник прав. Могут быть и иные варианты модели космоса. Вот, например, важный вопрос, который я задавал читателям, интересующимся наукой, по поводу странной траектории Луны –

Рис. 1. Движение Луны относительно Земли: гладкая вершина – участок верхней (по рисунку) части траектории; точки слома – нижние (по рисунку) точки перегиба траектории.

В ранней статье «Земля вовсе не крутится вокруг Солнца » мы рассмотрели ситуацию, связанную с траекторией движения Луны. Согласно общепринятой научной версии, Луна должна двигаться по эпициклоиде.

В точках перегиба Луна сбрасывает скорость до нуля, а после снова набирает её до максимального значения. Со школы знаем: изменение скорости есть ускорение. С той же школы тоже знаем: ускорение, помноженное на массу, рождает силу.

Вот и возникает закономерный вывод: при таких колоссальных силах, которые формируются в точках перегиба эпициклоиды, ни один материал не выдержит таких нагрузок.

А это, в свою очередь, означает: либо Луна не движется так, как это предписывается ей общепринятыми представлениями науки, либо Луна не имеет массы.

Понятно, с наскока такую ситуацию не разберёшь, поэтому мы и продвигаемся постепенно – от статьи к статье. Но с необходимыми элементами пересмотра старых положений физики мне пришлось столкнуться при построении Единой теории поля , первые положения которой были сформированы ещё в монографиях « » и « ».

Наши проекты в области физики: «Единая теория поля // Theory of everything »; «Вакуум: (концепция, строение, свойства) »; «Периодическая система элементарных частиц ». А здесь: рецензия ИОФ РАН и описание ВЦ РАН.

А вот и наша гипотеза: формирование космических тел на примере Марса и Земли (на основе современных представлений о вакууме) . Соответствующий доклад был сделан в 2013 году на Гординских чтениях в Институте физик Земли РАН.

Рис. 1. Дикусар В.В., Тюняев А.А. Вакуум: концепция, строение, свойства // Отв. редактор член-корр. РАН Ю.А. Флёров. ФГБУН Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. 2013. Купить .

На мой взгляд, проблема описания реального мира – это изменяющаяся во времени проблема, которая зависит от наших текущих знаний об окружающем мире. Если позавчера Земля спокойно лежала на трёх китах, вчера встал выбор между концепциями Декарта и Ньютона , то сегодня к «законам» Ньютона появилось множество вопросов.

А завтра будет сформировано постинформационное общество, в котором реальностью станут совершенно новые технологии. Их смысл наглядно объяснили Малыш и Карлсон – когда Карлсон пытался найти зад у телевизора. Мы, знающие принцип работы телевизора, смеялись над незадачливым сказочным героем.

Ближайшее к нашей планете небесное тело – Луну – мы каждый вечер можем наблюдать невооруженным глазом. В древности люди придумывали множество легенд, связанных с ее бледным сиянием, с пятнами на ее поверхности и т.д.


Но что мы вообще знаем о Луне, ее размерах, свойствах и т.д.? На самом деле – не так уж мало.

Сравнение размеров Земли и Луны

Как известно, Луна является нашей Земли. Это значит, что по своей массе и величине Луна намного меньше, чем Земля. Сравним некоторые их размеры.

— Диаметр Луны в среднем составляет 3474 километра, тогда как диаметр Земли равен 12742 километра. То есть, размер Луны в диаметре составляет всего 3/11 земного диаметра, он меньше диаметра Земли в 3, 67 раза.

— Поверхность Луны занимает площадь в 37,9 миллионов кв. км, а площадь земной поверхности, как известно – 510 миллионов кв. км. Если сравнить эти показатели, то получится, что площадь поверхности Луны меньше земной в 13,5 раз. Даже если сравнить по площади Луну с земной сушей, то окажется, что лунная поверхность занимает в 4 раза меньшую площадь, чем материки и острова нашей планеты.

— Объем, занимаемый Луной, почти в 50 раз меньше земного. В процентном отношении Луна занимает всего 2% от объема Земли.


— Масса Луны примерно в 80 раз меньше, чем масса нашей Земли. Это значит, что средняя плотность пород, из которых состоит Луна, гораздо меньше плотности земных горных пород (примерно 60% земной). Возможно, внутри Луны имеется немало пустых пространств.

— Тяготение на Луне составляет всего 1,6 м/кв. сек, это в 6 раз меньше земного тяготения, которое равняется, как мы помним, 9,8 м/кв. сек. Поэтому на Луне каждый человек может стать чемпионом по прыжкам.

Действительно, Земля по всем показателям оказывается намного больше. Вот почему Луна является спутником нашей Земли, а не наоборот.

Несколько интересных фактов о Луне

— Если наглядно сравнивать размеры Луны, Земли и Солнца, то нужно положить рядышком обычную горошину (Луна), пятирублевую монетку (Земля) и входную двустворчатую дверь (Солнце).

— Полные лунные сутки составляют 29 земных суток, а вокруг Земли Луна за 27 наших суток.

— У Луны нет собственных спутников.

— На Луне практически нет атмосферы, которая защищает нашу Землю от ударов случайных метеоритов. Поэтому поверхность Луны изрыта большими и маленькими кратерами, которые остались после многочисленных столкновений с небесными камнями разных размеров.


— Из-за отсутствия атмосферы на поверхности Луны по ночам царит космический холод. Поэтому вода там может находиться только в замерзшем состоянии. Ни один живой организм не сможет выдержать таких условий. Если на Луне когда-то и , то сейчас она вся погибла.

Исследования Луны

Луна является самым изученным людьми небесным телом. Для ее изучения исследователями разных стран было запущено более 100 различных космических аппаратов. Большинство из них просто совершали облеты вокруг Луны и передавали полученную информацию.

Советский Союз еще в 1959 году первым в мире запустил исследовательский аппарат «Луна-1», который пролетел вблизи от лунной поверхности и сделал первые непосредственные замеры ее физических параметров. Тогда было обнаружено, что у Луны, в отличие от Земли, нет собственного магнитного поля.

Советская космическая программа запусков автоматических станций была достаточно успешной, хотя имелись и неудачные запуски. Впрочем, даже те лунные модули, которым не удалось совершить прилунение, передавали снимки поверхности, т.е. приносили определенную пользу.

Впервые именно советский аппарат в 1966 году совершил мягкую посадку на поверхность Луны и передал снимки с поверхности нашего спутника. Беспилотный исследовательский комплекс «Луна-16» в 1970 году смог опуститься на поверхность Луны, взять образцы грунта и вернуться на Землю.

Кроме того, СССР доставил на поверхность Луны два автоматических модуля «Луноход». Первый проработал около 10 месяцев, проехав по поверхности Луны более 10 километров, второй – около 4 месяцев, пройдя 37 километров.

США запустили к Луне 6 экспедиций с космонавтами, которые достигли поверхности Луны и смогли вернуться обратно. До начала пилотируемой программы «Аполло» у американских исследователей было несколько неудачных попыток мягкой посадки автоматических станций – аппараты разбивались, столкнувшись с лунной поверхностью.


Все пилотируемые запуски происходили в период с 1969 по 1972 год, все без исключения были удачными. Сегодня считается, что первым человеком, ступившим на поверхность Луны, стал американский астронавт Нейл Армстронг в 1969 году.

После установления размеров Земли следующим вполне логичным вопросом стало определение размеров Луны и расстояния до нее. Впервые эту задачу решил, по-видимому, Аристарх в III веке до нашей эры.

Лунные и солнечные затмения всегда привлекали внимание людей - еще бы! - такие события трудно не заметить! Но кроме необычности и красоты этих явлений, они несли и важнейшую информацию об устройстве нашего мира. Попробуем, повторив рассуждения Аристарха, определить по тени взаимные размеры Земли и Луны.

Посмотрите на фотографию - это монтаж трех снимков частного лунного затмения 16-17 августа 2008 года.

На этом снимке очень наглядно видна форма земной тени и можно достаточно точно определить ее размер на расстоянии Луны. Конечно, для определения размеров тени вовсе не обязательно фотографировать ее - достаточно лишь определить продолжительность полной фазы затмения, а это легко можно сделать визуально даже без применения каких-то оптических приборов. (Увы, Аристарх не мог воспользоваться таким способом - точных часов тогда не было ...) В самом деле, период обращения Луны относительно Солнца (синодический месяц) хорошо известен (кстати, наиболее точно он определяется также по наблюдениям затмений) и составляет 29,53 суток. Средняя скорость движения Луны относительно Солнца (и земной тени) составит 0,508°/час, или примерно видимый диаметр Луны в час. Зная продолжительность полной фазы лунного затмения мы можем определить размер земной тени. Правда, чтобы избежать громоздких расчетов, измерения нужно проводить в такое затмение, когда центр Луны максимально близко проходит у центра земной тени. Таким будет, например, затмение 15 июня 2011 года.

Определив одним из этих способов размер тени Земли (выраженный в диаметрах лунного диска) нам осталось только учесть, что тень имеет форму конуса и ее сечение уменьшается с расстоянием. Сечение же конуса полутени увеличивается и на расстоянии Луны область полутени имеет ширину, примерно равную диаметру лунного диска (см. рисунок), это объясняется тем, что видимые угловые размеры Луны и Солнца равны (это особенно хорошо заметно при наблюдениях солнечных затмений).

Из схемы видно, что диаметр Земли больше диаметра ее тени примерно на один поперечник Луны. Ну а зная реальный размер Земли , можно вычислить диаметр Луны и расстояние до нее.

Так, распечатав приведенную выше фотографию, я измерил, что диаметр земной тени d тени =180мм, а диаметр изображения Луны d л =65мм.

тогда отношение диаметров Земли и Луны
D Земли /D Луны =(d тени +d л)/d л =(180/65)+1=3.77

принимая диаметр Земли D Земли =12760км, получим
D Луны =12750/3.77=3382 км.

Теперь мы можем легко определить и расстояние до нашего спутника. Правда, здесь мы отступим от методов древнегреческих астрономов, воспользовавшись неизвестными во времена Аристарха тригонометрическими выражениями. Отношение диаметра Луны к расстоянию до нее есть тангенс видимого углового размера Луны. Так как этот угол мал и равен примерно 1/2 °, мы можем считать, что тангенс угла равен величине угла, выраженной в радианах. Тогда расстояние до Луны

L=D Луны /tan(1/2°)=D Луны *57.3*2=
=114.6*D Луны =30.4* D Земли =30.4*12750=387.6 тыс.км

(Если бы мы хотели получить еще большую точность, то нам необходимо было бы точно определить угловой размер Луны - это нетрудно сделать, зная характеристики телескопа и фотоаппарата, и учесть, что наблюдатель находится не в центре Земли, но в этом примере некоторое ухудшение точности сознательно допущено для упрощения расчетов)

Аристарх, выполняя такие же расчеты, считал, что тень Земли ровно вдвое больше Луны, поэтому его оценка оказалась не очень точной. Он завысил размеры Луны и, соответственно, расстояние до нее примерно на 25%, однако этот результат был великим достижением уже хотя бы потому, что был получен научными методами - в результате наблюдений и расчетов. Кстати, только определение видимого размера Луны (а мы использовали эту величину для расчета расстояния до нее) в древности представляло собой непростую задачу...

Конечно, такой способ годится только для приближенной оценки, ведь орбиты Луны и Земли эллиптические и расстояния между небесными телами заметно изменяются, однако не забывайте, что нам удалось определить строение системы Земля-Луна практически без тригонометрических расчетов и не пользуясь никакими астрономическими приборами, кроме гномона!

АРИСТАРХ САМОССКИЙ
(ок.310-230 до н.э.)

древнегреческий философ, математик и астроном Александрийской школы. Аристарх, как принято считать, первым выдвинул гипотезу о том, что Солнце неподвижно и находится в центре мироздания, а Земля обращается вокруг него и вращается вокруг своей оси. Это навлекло на него обвинение в неблагочестии со стороны поэта и философа Клеанфа, и он вынужден был бежать из Афин.

Единственное дошедшее до нас сочинение Аристарха – трактат "О размерах Солнца и Луны и расстояниях до них". В нем изложен геометрический метод оценки относительных расстояний до Солнца и Луны, однако из-за примитивности инструментов, которыми пользовался Аристарх, полученные им результаты далеки от фактических. В этом трактате Аристарх исходит из традиционного представления о геоцентрическом устройстве мира, однако у Архимеда в трактате "Об исчислении песчинок" и у Плутарха в трактате "О лице на диске Луны" имеются упоминания о его гелиоцентрических взглядах.