Луна и Земля – движение Луны. Без луны Отдаление луны от земли

Среди всех Лун Солнечной системы, спутник Земли самый уникальный. Благодаря своему близкому расположению к Земле, а также размерами, Луна придает нашей планете стабильное и устойчивое положение в своем вечном пути по орбите. То есть, надо сказать что связка Земля — Луна поддерживает свое положение в космическом пространстве в более менее равномерном вращении.

Образование Луны приходиться примерно на 4.5 млрд лет тому назад, — согласно последней информации ученых, Луна помолодела, сбросив несколько миллионов лет. Надо сказать, что история образования Луны удивительна. А сам спутник Земли крайне важен для существования жизни на планете. Впрочем также важна и Земля, для нахождения Луны на своей орбите.

Как уже не раз описывалось, миллиарды лет назад, в огромную протопланетную субстанцию врезается космический объект не менее меньших размеров. Вот тогда, из расплавленной массы – а это была Земля – и вырывает из массы планеты огромные куски вещества. Отброшенные в космос, твердые породы задерживаются притяжением Земли.

Стремясь вырваться из плена гравитации Земли, но, не имея сил этого сделать, они начинают собираться в один большой объект. И под действием сил вращения, превращаются в шар. Вот так, наша Голубая планете приобрела важную составляющая для образования и сохранения жизни.

Удивительно, насколько точно во времени прилетел космический объект. Не менее удивительно и то, что чья-то рука расставила оба космических объекта именно в том положении и тех точках, где это было необходимо для процветания жизни на Земле.

До времени удара и формирования Луны, наша планета еще не была голубой, и вращалась в 4 раза быстрее, чем сейчас. Ось Земли стояла под наклоном в 10 градусов, а земные сутки в то время были очень короткие – всего лишь 6 часов. А угол наклона сказывался на средней температуре на Земле.

В это время, Луна еще не ушла на нынешнюю орбиту, и была ближе к Земле в 12 тысяч раз. Оказывая на планету сильное влияние мощной гравитацией. Вскорости, начали образовываться океаны, — и приливное трение принялось замедлять вращение Земли. На протяжении 3 млрд. лет, длилось формирование континентов, и продолжала снижаться скорость вращения планеты -дойдя до 18 часов в сутки. Спустя еще полмиллиарда лет, земные сутки доходят до 222 часов, и прибавляя секунды в год, доходят до 24 часов.

Чем так необходима Луна для Земли.

В действительности, Луна играет очень важную роль в жизни нашей планеты. Во-первых, надо отметить силу гравитации спутника, действуя в связке Луна-Земля, наша планета находится на стабильной орбите. А также наша Голубая планета благодаря Луне получила угол наклона в 23 градуса.

Такой градус наклона можно назвать оптимальным, природа, словно специально позаботилась о комфортности проживания человека на Земле. Ведь благодаря этому углу, на планете держится довольно узкий диапазон температур. Солнечные лучи, испускаемые нашим светилом, равномерно распространяются по земному шару, что создает для жизни на Земле хорошие условия. С Луной на Земле связана и стабильность восходов и закатов, поддерживая привычные нам смены сезонов.

Сильное влияние Луна оказывает и на водные бассейны Земли. Приливы и отливы, все это проходит под бдительным оком нашего спутника. А также Луна удерживает на экваторе 4 метровый подъем уровня воды.

А что будет, если Луна уйдет от Земли. Чем грозит Земле отдаление Луны.

Утверждать что Луна вечна над Землей нельзя, и может статься так, что спутник Земли займет более дальнюю орбиту относительно нашей планеты. Или вовсе уйдет в свободное плавание по космическим просторам. Ведь как известно, Луна хоть и на малую величину, но все же удаляется от Земли.

Наблюдения за Луной специалисты ведут уже почти полвека. Еще первые американские астронавты оставили на спутнике рефлектор. Это помогло достаточно точно измерять расстояние между Луной и Землей. А на Земле за спутником наблюдала современная техника.

И специалисты смогли ответить на вопрос, на какую величину от Земли удаляется Луна. Оказалось что это около 4 сантиметров в год, — не столь уж и малая величина, учитывая, что с каждым годом отдаление все увеличивается. Однако это не постоянная величина удаления. Как известно расстояние между спутником и нашей планетой непостоянной. Отсюда и величина удаления неточна.

Периодически, во время отдаления Луны, земная ось меняет угол наклона на 2-3 градуса, в ту или иную сторону от оси. Но даже эта, небольшая величина в пару градусов откликается на Земле природными катастрофами. А если будет нарушена цепочка соединяющая Землю и Луну, то два космических объекта потеряв взпимную притягивающую их силу, просто разбегутся в просторах космоса. Выпущенные словно из пращи.

Около 100 тысяч лет назад, незначительное изменение угла оси привело к тому, что солнечные лучи стали падать иначе. Это привело к экологической катастрофе, — там, где некогда буйствовали леса, образовались выжженные Солнцем пустоши. И как предполагают ученые, могло стать причиной миграции древних жителей планеты из Африки на Север. А в Европе и Северной Америке это вовсе привело к началу ледникового периода, длительностью в тысячелетия.

И если Луна разорвет цепочку Луна – Земля, то на планете наступит время катастроф. Правда очень скоротечное. Огромные массы воды, удерживаемые Луной, тут же вырвутся на волю, и могучей, ни чем не сдерживаемой силой, двинуться вглубь планеты. Сметая и руша все на своем пути, — первые кто это испытает на себе, будут жители Нью-Йорка и Рио-де-Жанейро.

К тому же потеряв лунную защиту, Земля может попасть под гравитационное влияние другой планеты. И тогда о стабильности на Земле, говорит не приходится. У планеты будет иной наклон, к тому же изменчивый. Что приведет к сильным перепадам температур. Произойдет перераспределение и водных бассейнов, — уровень может возрасти и на сотни метров.

Однако и Земля оказывает воздействие на Луну, к примеру, вращение нашего спутника замедлилось до одного оборота в месяц. Замедляет свое вращение и Земля, на это влияют громадные силы трения океанских волн о дно. При этом происходит смещение приливной волны с точки, непосредственно обращенной к Луне.

Очень многое в жизни нашей планеты связано с Луной. Очень многое можно объяснить с точки зрения науки. Однако ответить на прелюбопытный вопрос, -кто так точно отладил небесный механизм, и расставил все космические тела строго на своих местах, на данный момент ни кто не в силах.

В каждый данный момент времени Луна находится не ближе 361 000 и не дальше 403 000 километров от Земли. Расстояние от Луны до Земли меняется, потому что Луна вращается вокруг Земли не по окружности, а по эллипсу. Кроме того, Луна мало – помалу удаляется от Земли в среднем на 5 сантиметров в год. Люди уже много столетий наблюдают понемногу уменьшающуюся Луну. Может наступить такой день, когда Луна оторвется от Земли и улетит в космос, став самостоятельным небесным телом. Но этого может и не случиться. Баланс гравитационных сил крепко держит Луну на околоземной орбите.

Почему Луна удаляется от Земли?

Любое движущееся тело хочет по инерции продолжить свой путь по прямой линии. Движущееся по окружности тело стремится сорваться с круга и полететь по касательной к нему. Это стремление оторваться от оси вращения называется центробежной силой. Вы ощущаете центробежную силу в детском парке, катаясь на скоростных качелях, или при езде на автомобиле, когда он круто сворачивает и вас прижимает к дверце.

Материалы по теме:

Интересные факты о Луне

Слово «центробежный» означает «бегущий от центра». Луна тоже стремится последовать этой силе, но ее удерживает на орбите сила земного тяготения. Луна остается на орбите, потому что центробежная сила уравновешена силой земной гравитации. Чем ближе к планете находится ее спутник, тем быстрее он вращается вокруг нее.

В чем причина? Любой движущийся предмет обладает моментом количества движения. Момент вращающегося тела зависит от массы, скорости и расстояния от оси вращения. Момент можно вычислить, перемножив между собой эти три величины. Ученые выяснили, что момент вращения данного тела не изменяется. Поэтому при приближении предмета к оси вращения, он в силу закона сохранения момента, будет вращаться быстрее, так как массу в этом уравнении нельзя изменить произвольно.

Материалы по теме:

Почему у людей разные глаза?

Раньше Луна была гораздо ближе к Земле

Этот закон, называемый законом сохранения момента вращения. Луна совершает один оборот вокруг Земли примерно за 27 дней. Но 2,8 миллиарда лет назад более близкая к нам Луна обращалась вокруг Земли за 17 суток. По мнению Кларка Чепмена, астронома из Планетарного научного института в Таксоне, штат Аризона, когда-то Луна была еще ближе. В момент образования Лунный Земли 4,6 миллиарда лет назад, период обращения Луны составлял всего 7 суток. Если бы тогда кто – нибудь мог видеть Луну, он был бы поражен огромными размерами восходящей кроваво – красной Луны.

Прилив океанов отталкивает Луну

Как это ни удивительно, приливы океанов - это та самая сила, которая отталкивает Луну от Земли. Происходит это так. Сила тяготения Луны действует на воды земных океанов, притягивая их. Но и Земля не стоит на месте - она вращается вокруг своей оси. Когда воды океана вспучиваются, устремляясь к Луне, Земля своим вращением как бы отрывает эту массу воды от нее.

Материалы по теме:

Звезды и созвездия

Сила гравитации океанической воды при этом притягивает Луну, но не прямо на себя, а слегка вперед, по ходу вращения земного шара. Поэтому Луна получает импульс, направленный не строго по радиусу своей орбиты, а по касательной к ней. Это явление удлиняет орбиту Луны. По мере незаметного (месяц за месяцем) удлинения лунной орбиты Луна мало – помалу удаляется от Земли. Процесс очень медленный и незаметный для глаза, но он длится миллионы лет и суммарный результат весьма ощутим.

Наверное, когда – нибудь Луна на столько далеко окажется от Земли, что сила земной гравитации ослабнет, и Луна сможет отправиться в самостоятельный полет вокруг Солнца. Однако ученые считают, что такое одиночество Луне вряд ли угрожает. Ведь приливы действуют и на Землю тоже. Перемещения масс океанической воды замедляет вращение Земли, поэтому за 100 лет день увеличивается примерно на полминуты. (Миллиарды лет назад день продолжался не более шести часов.)

Возможно, миллиарды лет назад Луна вращалась вокруг Земли всего за 7 дней.

В будущем, через миллионы лет, продолжительность дня и время одного оборота Луны вокруг Земли по прежнему будут равны, но уже намного превысят двадцать четыре часа. Когда Луна удалится от Земли на достаточное расстояние, их вращения будут более синхронными и приливы океанов окажутся точно под Луной. Вот тогда гравитация воды станет оказывать притягивающее действие на Луну, и она перестанет удаляться от Земли. Процесс пойдет в обратную сторону, когда области приливов окажутся позади Луны. Орбита Луны начнет укорачиваться, и она будет постепенно приближаться к Земле. Может быть наступит такое время, когда на небосводе снова появится огромная Луна.

Материалы по теме:

Почему снятся сны?

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

• Может Земля замедлить вращение…

Влияние Луны на Землю переоценить сложно. В частности, она удерживает Землю под наклоном в 66 градусов от орбитальной плоскости. Благодаря этому климат на большей части нашей планеты вполне себе ничего.

Каким боком Земля повернется к Солнцу, если Луна уйдет странствовать по космосу, предсказать невозможно. Предположительно, в прямом смысле ляжет набок. Ледники растают, пустыни замерзнут, о приливах и отливах можно будет забыть. Чтобы понять, чем это грозит всему живому на планете, достаточно посмотреть любой апокалиптический фильм.

Между тем российские уфологи уже взяли версию с удалением Луны на карандаш и выдвинули теорию в своем стиле.

Уфологи давно рассматривают Луну как ближайшую к нам базу инопланетных цивилизаций, - рассказал «Вечерке» уфолог Юрий Сенькин. - То, что телескопы, луноходы и люди, побывавшие на Луне несколько раз, их там не застали, объясняется просто - мы исследовали только одну сторону спутника. Обратной стороны никто не изучал.

Чем вызвано отдаление Луны, сказать трудно, однако не исключено, что это дело рук - или что там у них вместо рук - пришельцев. И даже если это так, вряд ли делалось это для того, чтобы навредить нашей цивилизации. Инопланетные расы могут преследовать совсем другие задачи. Луна, к примеру, богата ресурсами, в том числе и теми, которые на Земле в жутком дефиците.

Журналистов «Вечерки» перспектива потерять спутник Земли не вдохновила ничуть: во-первых, ночью без нее будет довольно скучно, во-вторых, хочется еще пожить. Поэтому мы сразу обратились в Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга за разъяснениями.

Заведующий отделом Луны и планет, доктор физико-математических наук Владислав Шевченко долго смеялся, выслушав вопрос. Попросил повторить. И снова смеялся без остановки.

Ох сказочники! - отдышавшись, сказал он. - Но если серьезно, Луна действительно удаляется от Земли, но надо понимать, что происходит это на протяжении четырех миллиардов лет, с тех самых пор, как сформировалась сама Луна.

По словам Шевченко, удаление спутника Земли - вполне закономерное физическое явление - вспоминаем школьную программу по физике, - называемое инерцией. Представьте, что вы катаетесь на карусели. Раскручиваясь все быстрее, чувствуете, как вас начинает клонить в сторону, противоположную оси карусели. И если вы не схватитесь за что-нибудь, вас просто-напросто может выбросить. А вот Луне зацепиться не за что. Скорость, с которой она вращается вокруг Земли, задает такую инерцию, что гравитационное поле Земли бессильно удержать этот шарик. И нужно понимать, что земное притяжение воздействует на наш спутник все меньше по мере его удаления.

По расчетам, Луна удаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра в год, - продолжает Владислав Шевченко. - Сейчас расстояние до нее составляет 384 тысячи километров. А когда Луна только формировалась, оно было около 60 тысяч километров. Рукой подать! Понадобилось около четырех миллиардов лет, чтобы расстояние это увеличилось в шесть раз.

И еще несколько миллионов лет понадобится, чтобы Луна удалилась, перестав полностью закрывать Солнце при затмении. Поэтому переживать по этому поводу пока что рано. Просто знайте: когда это случится, «Вечерняя Москва» известит лично вас в первую очередь.

Версий происхождения Луны несколько, но в последние десятилетия ученые склоняются к теории гигантского столкновения. Случилось это порядка 4,6 миллиарда лет назад: гипотетическая планета Тейя столкнулась с Землей по касательной, вырвав из нашей многострадальной планеты огромный кусок. Земля тут же вскипела, едва не вывернувшись наизнанку, а та ее часть, что вырвала Тейя, была захвачена гравитационным полем Земли, чтобы спустя миллиарды лет мы могли задрать голову и сказать: «Луна сегодня офигенная!»

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ

Жители южного полушария видят Луну наоборот: у них она растет слева, убывает - направо.

Первым искусственным спутником Солнца стала советская станция «Луна-1» в 1959 году. Из-за ошибки в расчетах она на второй космической скорости проскочила мимо спутника Земли.

Смартфон, с которым ходит ваш сосед-мальчишка, в разы мощнее компьютера, который управлял высадкой астронавтов на Луну.

Начнём с того что ещё в 1695 году великий учёный Эдмунд Галлей заметил, что записи, которые были оставлены более ранними учёными, о времени и местах солнечных затмений, не совпадали с расчетными. Галлей используя современную информацию о затмениях, движении Луны и Солнца, ссылаясь на новый универсальный закон тяготения Исаака Ньютона (1687г.), расчитал,
точные места и время где должны были происходить затмения в древности, а после этого сравнил полученные результаты с данными по затмениям, которые действительно наблюдались более чем на 2000 лет раньше. Как выяснилось они не совпали. Галлей не сомневался в верности закона тяготения Ньютона и не поддался искушению заключить, что сила притяжения изменилась с течением времени. Вместо этого он сделал предположение, что должно быть длинна Земного дня немного увеличилась с тех времен.

Если вращение Земли действительно немного замедлилось, то для сохранения общего момента импульса в системе Земля Луна необходимо чтобы Луна получила дополнительный момент импульса. Такая передача момента импульса Луне соответствует ее движению по слабо раскручивающейся спирали с постепенным удалением от Земли и с соответствующим замедлением орбитального движения. Если 2000 лет назад земной день действительно был немного короче, Земля вращалась вокруг своей оси немного быстре, орбита Луны была немного ближе а Луна двигалась по ней чуть быстрее, то теоретические предсказания и исторические наблюдения замений совпадают. Вскоре ученые поняли, что Галлей прав.

Что же может вызывать такое замедление вращения Земли? Это приливы и отливы. Приливы и отливы
Гравитационное воздействие Земли на Луну и наоборот довольно велико. Разные части, скажем, Земли по разному подвергаются притяжению Луны: сторона, повернутая к Луне, — в большей степени, обратная сторона — в меньшей, так как дальше находится от нашего спутника. В результате, разные части Земли стремятся прийти в движение в направлении Луны с разными скоростями. Поверхность, обращенная к Луне, вздувается, центр Земли смещается меньше, а противоположная поверхность вовсе отстает, и с этой стороны тоже образуется вздутие — из-за «отставания». Земная кора деформируется неохотно, на суше приливных сил мы не замечаем. А вот про изменение уровня моря, про приливы и отливы, слышали все. Вода поддается воздействию Луны, образуя приливные горбы на двух противоположных сторонах планеты. Вращаясь, Земля «подставляет» Луне разные свои стороны, и приливной горб перемещается по поверхности. Такие деформации земной коры вызывают внутреннее трение, которое тормозит вращение нашей планеты. Раньше она вращалась гораздо быстрее. Луна еще больше подвергнута влиянию приливных сил, ведь Земля гораздо массивнее и больше. Скорость вращения Луны настолько замедлилась, что она покорно повернулась к нашей планете одной стороной, и приливной горб не бежит более по лунной поверхности.

Воздействие этих двух тел друг на друга приведет в отдаленном будущем к тому, что и Земля, в конце концов, повернется к Луне какой-то одной стороной. Кроме того, приливные силы, вызванные близостью Земли, а также влиянием Солнца, тормозят движение Луны и по орбите вокруг Земли. Замедление сопровождается удалением Луны от центра Земли. В итоге, это может привести к потере Луны…

Во время экспедиций миссии Аполон на Луну в 1969-1972 годах, на поверхности луны были размещены 3 отражателя лазерного излучения. С тех пор ученым стал доступен способ очень точного определения расстояния до нашего спутника. Если послать с земли на лунный отражатель мощный лазерный сигнал и с достаточной точностью измерить время через которое он вернется, то можно определить расстояние до Луны с ошибкой не превышающей одного сантиметра. По данным таких экспериментов, Луна удаляется от Земли на 3.8 сантиметра в год. Вот так.

Вызывает сомнения древний возраст Луны и в связи с другим параметром ее орбиты — наклоном. В настоящее время он изменяется от 18 до 28 градусов. А каков был первоначальный наклоном лунной орбиты в случае удаления Луны от Земли в течение 4,6 миллиардов лет? Для упрощения задачи будем считать, что Луна одновременно вращается вокруг двух взаимно перпендикулярных осей — оси вращения Земли (экваториальное вращение) и оси совпадающей с экваториальным диаметром Земли (полярное вращение). Приливное трение по-разному воздействует на изменение этих орбит — радиус полярного вращения, в отличие от радиуса экваториального вращения не увеличивается, а уменьшается (примерно в 30 раз медленнее). Это значит, что за то время пока радиус экваториального вращения увеличился на 300 с лишним тысяч км, полярный радиус уменьшился почти на 10 тысяч км и первоначально был порядка 130 — 190 тысяч км. Если бы Луна образовалась 4,6 млрд. лет тому назад, то она, изначально, должна была находиться на очень высокой полярной орбите вокруг Земли.

Вывод искусственного спутника Земли на полярную орбиту требует намного больших затрат энергии, чем аналогичный вывод на экваториальную орбиту (именно поэтому космодромы стараются строить поближе к экватору), т.к. высокая экваториальная скорость несколько уменьшает скорость на которую необходимо разогнать запускаемый объект.

В случае же, предполагаемом официальной версией образования Луны, экваториальная скорость Земли была в 6 раз выше, чем сейчас (момент импульса у Луны в десятки раз больше чем у Земли, что дает продолжительность земных суток в момент образования Луны около 4 часов). Это позволило авторам гипотезы значительно снизить массу ударника, а, соответственно, и его размеры до марсоподобного уровня. Если же 4,6 миллиарда лет тому назад орбита Луны была полярной, то преимущества высокой экваториальной скорости Земли улетучиваются, и опять возникает необходимость значительного увеличения массы ударника. Чтобы не делать этого, авторы гипотезы значительно увеличивают первоначальный наклон оси вращения Земли, в результате чего выброс вещества происходит в экваториальной плоскости, а Луна оказывается на высокой полярной орбите. Правда, при этом остается непонятным, что впоследствии заставило Землю столь кардинально поменять угол наклона оси своего вращения.

Впрочем, на этом проблемы с полярной орбитой Луны не заканчиваются. Такая орбита предполагает и собственное вращение Луны сразу же после ее образования вокруг совершенно другой оси, чем та вокруг которой она вращается теперь! Луна должна была вращаться практически перпендикулярно современной оси ее вращения. Какие силы заставили ее прекратить вращение вокруг этой оси? Даже если считать, что в дальнейшем она изменила наклон оси вращения за счет приливного трения, то, все равно, должен был остаться значительный наклон оси вращения Луны по отношению к современной орбите Луны, которого нет, иначе бы мы имели возможность наблюдать Луну со всех сторон.

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.