Расстояние от Земли до Луны
Расстояние от Земли до Луны измеряется от центров этих небесных тел. Первым эту величину пытался измерить древнегреческий учёный Аристарх Самосский с помощью геометрических познаний, но его результаты отличаются от современных в 20 раз.
Методы измерения
Наиболее близок к общепринятому среднему значению был Гиппарх Никейский, который в своей работе также использовал геометрию, а ещё наблюдения за затмениями и простые оптические приборы измерения. Он подсчитал, что радиус нашей планеты в 60 раз меньше, чем дистанция до земного спутника. На данный же момент самым точным является измерение с помощью лазерного луча и отражателя на поверхности Луны, который был установлен во время специальных исследовательских миссий. Он отражает пучок лазерных лучей обратно, где его принимают специальные детекторы. Такой метод производит подсчёты за 2 секунды, в течение которых естественный спутник перемещается по орбите примерно на 50 метров.
Точные значения
Точно сказать, чему же равно расстояние от Земли до Луны нельзя, потому что оно постоянно меняется вследствие эллиптического движения спутника. К тому же расстояние до Луны с каждым годом увеличивается на 38 миллиметров. На данное отдаление влияет сплюснутая форма нашей планеты, а также гравитационная сила Солнца, которое притягивает в 2.2 раза сильнее.
В среднем же расстояние до Луны от Земли в километрах равняется 384,4 тыс. Также существуют такие понятия как перигей (минимальное) и апогей (максимальное), которые соответственно равны 363,1 тыс. км и 405 тыс. км или 405,7 млн метров до Луны.
Эти значения приняты как средние показатели, потому что космическое тело постоянно то отдаляется, то приближается, даже в моменты своего перигея или апогея. Момент минимального расстояния принято называть суперлунием, в это время жёлто-оранжевый блин на небе может показаться огромным, а момент максимального называют микролуние, он в этот период совсем маленький.
Ранее упоминалось, что расстояние до Луны с каждым годом меняется в большую сторону, из-за чего существует теория, которая объясняет возможные ошибки наших предков в измерении дистанции, ведь раньше она просто была больше на небосклоне, нежели сейчас. По причине отдаления астрономы утверждают, что теоретически возможен факт полного исчезновения сателлита с земного небосклона, однако этот судный день наступит никак не ранее, чем через 616 млрд лет.
Среднее расстояние от Земли до Луны
Зачем человечеству надо знать точное расстояние
Многие могут спросить: «Зачем человечеству знать точное расстояние от Земли до Луны?». На самом деле этот факт позволяет астрономам убедиться в правдивости теории о рождении нашей попутчицы из выброшенного вещества Земли. Также, зная числовое значение мы можем выяснить насколько она удаляется от нас, а это, в свою очередь, влияет на скорость вращения нашей планеты и время земных суток, которое, к слову, каждый год увеличивается на 23 микросекунды. Значит, что учёные могут более точно измерять время, без точного знания которого не работало бы большинство современных технологий, например, ГЛОНАСС или GPS.
Также, когда учёные знают расстояние от Земли до Луны, они могут спроектировать полёт на сателлит вплоть до минут и понять количество необходимого топлива. В прошлом веке человек добирался за 3-4 дня и это на самой мощной ракете того времени. Это мероприятие называлось лунная программа, которая подразумевала облёт и дальнейшую высадку на ней. Считается, что первым человеком, побывавшем на Луне, был Нил Армстронг в 1969 году, он сделал самый знаменитый шаг в истории человечества. С тех пор было выполнена ещё несколько пилотируемых и непилотируемых миссий, больше десятка человек, посетили неизвестный доселе мир. Но к сожалению, такие полёты выходили чрезмерно дорогими, из-за чего учёные сконцентрировали своё внимание на вывод космических станций и спутников на орбиту родной планеты.
Максимальное и минимальное расстояние от Земли до Луны
Интересно узнать, какие были попытки перелётов, ведь их было достаточно много, благодаря чему мы, к тому же, можем примерно понимать сколько времени занимает один подобный полёт. Согласно среднему показателю подобное путешествие можно осуществить за 5 дней, именно столько потратил на полёт китайский летательный аппарат в 2007 году. Рекорд по скорости достигли советские учёные. Аппарат «Луна-1» преодолел путь почти в 380 тысяч км. всего за 2 дня, к тому же он прошёл 500 000 метров по поверхности. Но это рекорды прошлого века, ведь на сегодняшний день существует пример перелёта в 8.5 часов, но, стоит отметить, что межпланетный зонд не летел к сателлиту, а лишь пролетел мимо неё.
На сегодняшний день знать точное расстояние от Земли до Луны снова приобрело весомый смысл, ведь человек всерьёз задумался о колонизации далёких планет, а для этого нам необходим некий перевалочный пункт, с которого, кстати, легче взлетать. Поэтому люди опять обратились к давней знакомой и существенно удешевили и обезопасили перелёты на естественный спутник. Это в дальнейшем поможет человечеству в освоении новых планет, что не может не радовать.
Интересные факты
Из интересного можно упомянуть, что расстояние от Земли до Луны суммарно равно диаметрам всех планет Солнечной системы. Для того чтобы лучше понять этот огромный путь были подсчитаны примерные показатели:
- Пешим шагом обычный человек должен потратить около 9 лет непрерывной ходьбы.
- На машине со скоростью около 100 км в ч., можно добраться за 160 дней.
- Если лететь на самолёте со скоростью около 800 км в ч., то весь путь занял бы примерно двадцать дней.
- На космическом корабле из прошлого века, быстрота передвижения которого несколько тысяч км/ч., человек будет лететь 72 часа.
- Современное галактическое судно долетает за 9 часов.
В современном мире появилось немало разработок межпланетных кораблей, среди которых судна, предназначенные для перелётов на Марс, они преодолеют эту дистанцию где-то за 15-17 часов. Это тяжёлые, огромные аппараты смогут устроить на нашем сателлите целую базу, где было бы возможно жить и исследовать сателлит некоторое время.
Источник
Занимательный астрономический факт, иллюстрирующий размеры планет и расстояние до Луны
Космос больше, чем кажется! Является ли фактом, что мы можем разместить все планеты нашей солнечной системы между Землей и Луной, и некоторое пространство ещё останется?
Послушаем два варианта ответа на этот животрепещущий вопрос, а ссылки на источники (англ.) помещены после текстов.
Ответ на вопрос — да. В большинстве случаев, когда мы видим рисунки или фото Земли и Луны, размеры и расстояния часто искажаются. Например:
Если бы мы точно отразили размер этих двух небесных тел с правильно масштабированным расстоянием, это выглядело бы примерно так:
Исходя из фактических диаметров планет солнечной системы и среднего расстояния между Землей и Луной, все планеты могут поместиться в пространстве между последними примерно так:
Конечно, это лишь умозрительный эксперимент, показывающий физические размеры планет и их отношение к расстоянию между Землёй и Луной.
Если бы у нас волшебным образом были какие-то средства телепортирования планет в это пространство, конечно, гравитация и предел Роша немедленно заставили бы их самоуничтожиться. Земля, Меркурий, Венера, Марс, Уран, Нептун и Луна были бы разорваны на части, а Юпитер и Сатурн слились бы и поглотили куски остальных планет, превратившись в одного большого гигантского газового гиганта (как Юпитер).
Даже при добавлении массы всех остальных планет и их лун Юпитер всё ещё не обладал бы достаточной массой, чтобы воспламениться как звезда или хотя бы стать коричневым карликом.
По материалам публикации (англ.).
За исключением того факта, что планеты будут по-прежнему вращаться по собственным орбитам в обозримом будущем, ответ на изначальный вопрос будет «да, но с некоторыми оговорками».
Самый простой способ — использовать средние диаметры всех планет, сложить их и посмотреть, меньше ли это, чем расстояние до Луны. Если вы сделаете это, планеты (Плутон не считаем) займут 380 016 километров. Вы можете найти эти числа во многих местах в Интернете и самостоятельно выполнить вычисления, чтобы проверить. У нескольких планет в размерах есть некоторая неопределенность, поэтому дайте припуск плюс-минус 100 километров. Это не имеет значения, хотя.
Как далеко до Луны? Ну, орбита Луны — это эллипс, поэтому иногда она ближе, чем в другое время. В самом близи (так называемом перигее) расстояние между центрами Земли и Луны может быть несколько меньше 357 000 километров. Это уже меньше, чем мы насчитали выше, но ещё хуже то, что вы должны вычесть радиусы Земли и Луны, поскольку планеты должны поместиться между ними. Радиусы Земли и Луны в совокупности составляют около 8 100 км, что делает расстояние между ними более 348 000 км. Планеты не проходят.
Но подождите! В апогее, когда Луна находится дальше всего от Земли, расстояние от центра до центра примерно 406 000 километров, то есть около 398 000 километров от поверхности до поверхности. Получилось! 😊
По материалам публикации (англ.).
В дополнение. Планеты вращаются вокруг своей оси, поэтому они слегка вздуты на экваторах. Это чрезвычайно очевидно в случае Сатурна, скорость вращения которого настолько высока, что выпуклость визуально видна невооруженным глазом.
Экваториальный диаметр планет — это худший случай, когда вы проводите измерения в максимально широкой точке. Предполагается, что мы также размещаем планеты между Землей и Луной с нулевым осевым наклоном относительно друг друга.
Если бы мы использовали сценарий «лучший случай», каждая планета лежала бы на своём «боку» так, чтобы их полюса были направлены друг на друга. После того всё умещается прекрасно.
Источник
Расстояние от Земли до Луны
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?
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.
Перигей и апогей Луны
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.
В конечном итоге траектория положения Луны на земном небе постоянно мигрирует относительно фоновых звезд и эклиптики
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.
Сравнение видимого диаметра Луны на земном небе в перицентре и апоцентре лунной орбиты
Кроме того наблюдаются и колебания наклонения лунной орбиты к эклиптике: примерно на 18 угловых минут каждые 19 лет.
График изменения расстояния между Землей и Луной за 2 года
Чему равно
Свет от Земли до нашего спутника доберется очень быстро – за 1,255 секунд
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
Расстояние от Земли 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.
Материалы по теме
Наш естественный спутник Луна
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 Rл = Rз/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 Sл= 232Rл.
Соответственно, дистанция до Луны – это 232* Rз /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.
Пример эволюции астрономической единицы со временем
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.
Карта положения уголковых отражателей
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
Эволюция системы Луна и ЗемляГлавной 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.
Интересные факты
Между Землей и Луной можно поместить все остальные планеты Солнечной системы
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.
‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Расстояние от Земли до Луны» title=»Расстояние от Земли до Луны»>
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Источник