§ 118. Система Земля—Луна
Видимое движение Луны. Луна — ближайшее к Земле небесное тело и ее естественный спутник. Луна делает один оборот вокруг Земли за 27,3 сут. и с таким же периодом вращается вокруг своей оси, поэтому с Земли видно только одно ее полушарие. Обратную сторону Луны впервые удалось увидеть только 7 октября 1959 г., когда советская автоматическая станция «Луна-3» облетела Луну и сфотографировала ее обратную сторону, передав снимки на Землю.
Видимое перемещение Луны происходит неравномерно, потому что Луна движется в пространстве по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится центр Земли. Большая полуось лунной орбиты а = 384 400 км = = 60,ЗR⊕ (R⊕ — радиус Земли), эксцентриситет е = 0,055.
Луна, подобно Земле, представляет собой темный непрозрачный шар, светящий отраженным солнечным светом. Солнце всегда освещает примерно половину этого шара, другая половина остается темной. Но так как к Земле обыкновенно бывают обращены и часть светлого видимого полушария, и часть неосвещенного, то Луна большую часть времени кажется нам неполной. Различают четыре основные фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.
На рисунке 15.8 показаны положения Луны относительно Земли и Солнца для различных фаз.
Интервал времени между двумя последовательными новолуниями, равный 29,5 сут., получил название синодический месяц (период). Синодический месяц лежит в основе лунного календаря.
Солнечные и лунные затмения. Периодически Луна частично или полностью заслоняет Солнце — такое явление называется солнечным затмением, оно может произойти во время новолуний. Когда Луна попадает в тень Земли, наступает лунное затмение, которое может наступить во время полнолуний. Вследствие наклона лунной орбиты к эклиптике эти явления происходят не каждый месяц, а значительно реже. На протяжении календарного года происходят от 2 до 5 солнечных затмений и от 0 до 3 лунных затмений.
Еще древние вавилоняне заметили, что все затмения повторяются в том же порядке примерно через 18 лет и 11 дней. Этот период у древних вавилонян назывался циклом Сароса (в переводе с египетского арос — повторение), им пользовались для предсказаний затмений.
Приливные явления. Под действием лунного притяжения водная оболочка Земли принимает слегка вытянутую в сторону Луны (и противоположную сторону) форму. Там, где Луна выше всего над горизонтом и где ниже всего под горизонтом, будет прилив. На восходе и заходе Луны будут наблюдаться отливы (рис. 15.9). Действительно, ближайшая к Луне точка А будет испытывать большее притяжение к Луне, чем центр Земли Е и точка С (эти силы отмечены синим цветом). Разница сил между точками А и Е называется приливной силой (отмечена черной стрелкой), и она направлена от центра Земли к Луне. В точке В приливная сила направлена в противоположную сторону от Луны, а в точках С и D приливная сила направлена к центру Земли. Таким образом, вода под действием приливной силы будет оттекать из С и D (отлив) и собираться в А и В (прилив).
Во время приливов уровень воды плавно нарастает, достигая наибольшего значения, а затем постепенно снижается до низшего уровня. Вследствие вращения Земли приливные выступы образуются в каждый следующий момент уже в новых точках земной поверхности. Максимумы подъемов воды чередуются через определенные промежутки времени, близкие к 12 ч 26 мин. Таким образом, в каждом месте океанского берега за 24 ч 52 мин бывают два прилива и два отлива. Максимальные приливы бывают, когда Луна находится выше всего над горизонтом и ниже всего под горизонтом. Из-за движения Луны вокруг Земли Луна проходит выше всего над горизонтом как раз через 24 ч 52 мин. Это указывает на взаимосвязь между Луной и приливами. Действительно, явление приливов вызывается притяжением Луны.
Солнце, как и Луна, также вызывает приливы. Несмотря на большую удаленность от Земли, но благодаря большой массе Солнца приливы, которые оно вызывает, всего в 2,5 раза меньше лунных.
Во время полнолуний и новолуний лунные и солнечные приливы складываются и наблюдаются самые большие приливы. Напротив, когда Луна в первой или последней четверти, во время лунного прилива будет солнечный отлив; действие Солнца вычитается из действия Луны, и приливы бывают существенно меньшими.
Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите. Смена лунных фаз определяется изменением вида освещенной стороны Луны. Движением Луны вокруг Земли объясняются лунные и солнечные затмения. Явление приливов и отливов обусловлено притяжением Луны и большими размерами Земли.
Источник
Изучение природы Луны. 11-й класс
··· Приёмы и находки ···
Н.В.ГОНЧАР,
с. Стретенка, Приморский кр.
Изучение природы Луны
Обилие данных о Луне создаёт некую методическую трудность при изучении её физической природы – изложить весь материал за время, отведённое школьной программой, оказывается невозможным. Мой опыт показывает, что содержание этих уроков должно сводиться к рассмотрению основных физических характеристик (размеров, массы, средней плотности, вращения, температуры, рельефа, особенностей строения поверхности) Луны и к раскрытию принципов тех методов, которыми они найдены. Важно также рассмотреть причины, обуславливающие отсутствие на Луне атмосферы. Для активизации учащихся и лучшего усвоения содержания следует предусмотреть и самостоятельную работу.
Материал предлагаю распределить следующим образом:
Урок 1. Физические характеристики Луны (размер, масса, средняя плотность, ускорение свободного падение, вращение, температура), методы их определения.
Урок 2. Отсутствие на Луне атмосферы, его причины, рельеф и строение лунной поверхности. (На эту тему, я считаю, надо отводить 2 ч вместо 1 ч, предусмотренного программой.)
Изложение материала на 1-м уроке я начинаю с уже известных учащимся сведений: среднего расстояния от Земли до Луны (a = 384 400 км) и видимого углового диаметра (d = 31‘ ) или углового радиуса ( 
= 15,5‘ 
1/4°). На доске показываю заранее подготовленный чертёж. Предлагаю учащимся самостоятельно вычислить линейный радиус Луны по формуле RЛ = a sin.
Из курса математики учащиеся знают, что синусы малых углов пропорциональны самим углам, поэтому можно считать sin = sin1°. Приняв 1/4° и найдя по таблице тригонометрических функций sin1° = 0,0175, получаем RЗ = 384 400 · 0,25 · 0,0175 1580 (км).
Указываю на приближённость полученного результата и поясняю причину: несколько занижено значение углового радиуса Луны. Записываю на доске принятое в науке число RЛ = 1738 км, отмечаю допустимость ошибки в 2% при приближённых вычислениях и предлагаю учащимся выразить линейный радиус Луны через средний радиус Земли RЗ = 6371 км:
откуда делается вывод о том, что поперечник Луны примерно в 4 раза меньше земного.
Далее напоминаю, что массы небесных тел вычисляются по третьему обобщённому закону Кеплера путём сравнения движения их спутников, и объясняю, что этот метод применим и для определения массы Луны. Расчёт средней плотности Луны не провожу на уроке, только напоминаю, что средняя плотность Земли 5,52 · 10 3 кг/м 3 , пишу на доске значение средней плотности Луны (3,37 · 10 3 кг/м 3 ), и отношение этих плотностей.
Сравнив эти значения получаем Л = 0,61З. Здесь следует обратить вним ание учащихся на то, что небольшая средняя плотность Луны свидетельствует об отсутствии у неё плотного ядра, аналогичного земному.
Масса Луны и её размеры определяют ускорение свободного падения и параболическую скорость (вторая космическая скорость) на лунной поверхности. Поясняю, что ускорение свободного падения можно найти из закона всемирного тяготения. Далее констатирую, что ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше земного:
Параболическая скорость на поверхности Луны определяется по формуле 
известной из курса физики (расчёт параболической скорости выполняется при наличии времени).
Температура на Луне была установлена наземными наблюдениями: на дневном полушарии она достигает +130 °С, а на ночном понижается до –170 °С. Космические исследования, проведённые на Луне, подтвердили большое различие температур на её дневном и ночном полушариях.
В заключение урока учащиеся должны сделать общие выводы об основных характеристиках Луны в сравнении их с земными.
Домашнее задание: § 13 учебника Е.П.Левитана «Физика-11». – М.: Просвещение, 1994. Вопрос 1, с. 67 (письменно в тетрадь).
На 2-м уроке предлагаю ученикам назвать основные физические условия на Луне, перечислить физические характеристики. Затем приступаю к объяснению отсутствия атмосферы на Луне: сообщаю и записываю на доске значения средних квадратичных скоростей молекул водорода (2240 м/с), азота и угарного газа (по 600 м/с), кислорода (560 м/с). Подчёркивания, что все они превосходят первую космическую скорость (круговая скорость), поэтому выделяющиеся из лунных недр газы улетучиваются в космическое пространство. Вода же не может существовать в жидком состоянии без атмосферного давления.
Поясняю, что атмосфера и вода на Земле постепенно разрушают рельеф, а на Луне изменения рельефа очень слабые и вызываются слабой тектонической деятельностью и падением метеоритов. Работаем с лунным глобусом.
Обобщение и закрепление материала провожу путём самостоятельной работы учащихся с карточками: перечислить формы рельефа, видимые на фотографиях лунной поверхности; показать на лунной карте и назвать два-три моря, два-три кратера.
Далее сообщаю, что лабораторные исследования лунных пород показали сходство их химического состава с земными породами, что свидетельствует о материальном единстве Вселенной. Однако лунный грунт – реголит – более рыхлый. Весь остальной материал учащиеся изучают самостоятельно по учебнику Е.П.Левитана.
ОБ АВТОРЕ. Наталия Владимировна Гончар родилась и выросла в Алма-Ате. В 1985 г. окончила физфак Казахского ГПУ им. Абая. С 1988 г. живёт и работает в с. Стретенка Дальнереченского района Приморского края. С 1999 г. является директором школы. Сын – студент факультета прикладной информатики Дальневосточного ТУ.
Источник
Природа луны физика 11 класс
Видимое движение Луны.
Луна — ближайшее к Земле небесное тело и ее естественный спутник. Луна делает один оборот вокруг Земли за 27,3 сут. и с таким же периодом вращается вокруг своей оси, поэтому с Земли видно только одно ее полушарие. Обратную сторону Луны впервые удалось увидеть только 7 октября 1959 г., когда советская автоматическая станция «Луна-3» облетела Луну и сфотографировала ее обратную сторону, передав снимки на Землю.
Видимое перемещение Луны происходит неравномерно, потому что Луна движется в пространстве по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится центр Земли. Большая полуось лунной орбиты а = 384 400 км = = 60,ЗR⊕ (R⊕ — радиус Земли), эксцентриситет е = 0,055.
Луна, подобно Земле, представляет собой темный непрозрачный шар, светящий отраженным солнечным светом. Солнце всегда освещает примерно половину этого шара, другая половина остается темной. Но так как к Земле обыкновенно бывают обращены и часть светлого видимого полушария, и часть неосвещенного, то Луна большую часть времени кажется нам неполной. Различают четыре основные фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть.
На рисунке показаны положения Луны относительно Земли и Солнца для различных фаз.
Интервал времени между двумя последовательными новолуниями, равный 29,5 сут., получил название синодический месяц (период). Синодический месяц лежит в основе лунного календаря.
Солнечные и лунные затмения.
Периодически Луна частично или полностью заслоняет Солнце — такое явление называется солнечным затмением, оно может произойти во время новолуний. Когда Луна попадает в тень Земли, наступает лунное затмение, которое может наступить во время полнолуний. Вследствие наклона лунной орбиты к эклиптике эти явления происходят не каждый месяц, а значительно реже. На протяжении календарного года происходят от 2 до 5 солнечных затмений и от 0 до 3 лунных затмений.
Еще древние вавилоняне заметили, что все затмения повторяются в том же порядке примерно через 18 лет и 11 дней. Этот период у древних вавилонян назывался циклом Сароса (в переводе с египетского арос — повторение), им пользовались для предсказаний затмений.
Приливные явления
Под действием лунного притяжения водная оболочка Земли принимает слегка вытянутую в сторону Луны (и противоположную сторону) форму. Там, где Луна выше всего над горизонтом и где ниже всего под горизонтом, будет прилив. На восходе и заходе Луны будут наблюдаться отливы. Действительно, ближайшая к Луне точка А будет испытывать большее притяжение к Луне, чем центр Земли Е и точка С (эти силы отмечены синим цветом).
Разница сил между точками А и Е называется приливной силой (отмечена черной стрелкой), и она направлена от центра Земли к Луне. В точке В приливная сила направлена в противоположную сторону от Луны, а в точках С и D приливная сила направлена к центру Земли. Таким образом, вода под действием приливной силы будет оттекать из С и D (отлив) и собираться в А и В (прилив).
Во время приливов уровень воды плавно нарастает, достигая наибольшего значения, а затем постепенно снижается до низшего уровня. Вследствие вращения Земли приливные выступы образуются в каждый следующий момент уже в новых точках земной поверхности. Максимумы подъемов воды чередуются через определенные промежутки времени, близкие к 12 ч 26 мин.
Таким образом, в каждом месте океанского берега за 24 ч 52 мин бывают два прилива и два отлива. Максимальные приливы бывают, когда Луна находится выше всего над горизонтом и ниже всего под горизонтом. Из-за движения Луны вокруг Земли Луна проходит выше всего над горизонтом как раз через 24 ч 52 мин. Это указывает на взаимосвязь между Луной и приливами. Действительно, явление приливов вызывается притяжением Луны.
Солнце, как и Луна, также вызывает приливы. Несмотря на большую удаленность от Земли, но благодаря большой массе Солнца приливы, которые оно вызывает, всего в 2,5 раза меньше лунных.
Во время полнолуний и новолуний лунные и солнечные приливы складываются и наблюдаются самые большие приливы. Напротив, когда Луна в первой или последней четверти, во время лунного прилива будет солнечный отлив; действие Солнца вычитается из действия Луны, и приливы бывают существенно меньшими.
Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите. Смена лунных фаз определяется изменением вида освещенной стороны Луны. Движением Луны вокруг Земли объясняются лунные и солнечные затмения. Явление приливов и отливов обусловлено притяжением Луны и большими размерами Земли.
Астрономия. 11 класс — Конспекты по учебнику «Физика-11» (Мякишев, Буховцев, Чаругин) — Класс!ная физика
Источник