Центра масс системы земля луна

Светлые лучи лунных кратеров
Со времени первых телескопических наблюдений Луны астрономы обратили внимание на то, что от некоторых лунных кратеров строго по радиусам расходятся светлые полосы, или лучи. Центрами светлых лучей являются кратеры Коперник, Кеплер, Аристарх. Но самую мощную систему лучей имеет кратер Тихо: некоторые из его лучей протянулись на 2000 км.
Что за светлое вещество образует лучи лунных кратеров? И откуда оно взялось.
В 1960 г., когда не был еще завершен спор о происхождении самих лунных кратеров, российские ученые Кирилл Петрович Станюкович и Виталий Александрович Бронштэн, оба горячие сторонники метеоритной гипотезы их образования, предложили следующее объяснение природы лучевых систем.
Удар крупного метеорита или небольшого астероида о поверхность Луны сопровождается взрывом: кинетическая энергия ударяющего тела мгновенно переходит в тепло. Часть энергии затрачивается на выброс лунного вещества под разными углами. Значительная часть выброшенного вещества улетает в космос, преодолевая силу притяжения Луны. Но вещество, выброшенное под небольшими углами к поверхности и с не очень большими скоростями, падает обратно на Луну. Эксперименты с земными взрывами показывают, что выбросы вещества происходят струями. А поскольку таких струй должно быть несколько, получается система лучей.
Но почему они светлые? Дело в том, что лучи состоят из мелко раздробленного вещества, которое всегда светлее, чем плотное вещество того же состава. Это установили опыты профессора Всеволода Васильевича Шаронова и его сотрудников. И когда первые первые астронавты ступили на поверхность Луны и взяли вещество лунных лучей для исследования, эта гипотеза подтвердилась.
Обитаема ли Луна? — ИЗ ИСТОРИИ
Очерк Н. Толстого
Вопрос об обитаемости нашей спутницы давно занимал ученых. Ведь Луна наша ближайшая соседка, разстояние до нея, всего 30 земных диаметров, ничтожное в сравнении даже с ближайшими планетами, Венерой и Марсом. И потому, если она обитаема разумными существами, то с ней легче всего войти в сношения земным обитателям.
Известный французский астроном, Камилл Фламмарион уже двадцать пять лет изучает нашу соседку. Он открыл на ней и описал такия явления, которыя до него не замечались никем, и которыя как будто оправдывают предположения об ея обитаемости. Двадцать лет назад этот вопрос был разрешен в отрицательном смысле. Чтобы Луна могла быть обитаема живыми существами, необходимо две вещи: чтобы на Луне была атмосфера и вода. Между тем никаких признаков ни атмосферы ни воды на Луне не замечалось. Во время солнечнаго затмения не видно, чтобы лучи солнца преломлялись через ея атмосферу.
Когда Луна проходит перед звездами и затмевает их, звезды гаснут и появляются сразу, а не изменяются в блеске постепенно, как было бы если б их луч прорезал атмосферу. На Луне не заметно облаков, как на Венере; ни ледяного покрова на полюсах, как на Марсе. Вид Луны даже в сильнейшие телескопы, приближающие ея поверхность: нашему глазу на разстояние сорока километров, представляется мертвым. Полночный мороз температуры междупланетнаго пространства, продолжающийся 15 земных дней и чередующийся с пятнадцатидневным же периодом дневнаго зноя, не допускает, поводимому, мысли об обитаемости лунной поверхности. И вот Фламмарион, который всю жизнь держался этого мнения, вдруг выступает открыто противником этой теории и создает новую, возстановляющую репутацию Луны, как вполне пригодной для органической жизни и обитаемой планеты!
Фламмарион нашел на Луне и воздух и влагу. Вот ход его доказательств, строго проверенных днадцатипятилетним неусыпным наблюдением. Во время последняго солнечнаго затмения, видимаго в позапрошлом году в Париже, впервые было обнаружено весьма интересное явление. Затмение было не вполне полное и не вполне кольцеобразное, но среднее между ними, получившее название зернистаго. В тот момент, когда центр солнца и луны совпал с лучом зрения, диск солнца просвечивал через низменныя части горизонта луны, тогда как гористыя -затмевали его края совершенно.
Вот в этих-то низменностях Фламмарион и обнаружил атмосферную рефракцию света, которая подтвердилась и при наблюдении над затмением звезд лунным диском. Если звезда скрывалась за гористым краем диска, она исчезала мгновенно. Но в тех, весьма редких, случаях, когда луч звезды проникал сквозь глубокое ущелье, в момент затмения звезда сперва блекла, а затем уже пропадала из виду.
Это явление замечалось астрономами и прежде и некоторые на основании этих наблюдений даже высказывались о том, что на Луне есть воздух, но так как их наблюдения не могли быть проверены, и, что еще хуже, были опровергаемы другими учеными, одновременно делавшими наблюдение, то на их голос никто не обращал внимания. Фламмарион же доказал, что в то время, как один наблюдатель видит звезду заходящую за край Луны через ущелье, другой наблюдатель, находящийся в каких-нибудь ста верстах от перваго, этого луча, конечно, не видит и для него звезда скрывается в обыкновенных условиях. Таким образом факт существования на Луне атмосферы н ея низменностях, в ущельях и котловинах может считаться отныне установленным.
Но это еще не все. Фламмарион наблюдал за цирком своего имени и за соседними с ним и обнаружил замечательное явление. Когда на Луне начинается день, продолжающийся 14 земных суток, кратер Фламмариона имеет белесоватый оттенок, который образует яркое пятно на фоне луннаго диска. С каждым последующим днем это пятно уменьшается и совершенно исчезает к полнолунию, т.-е. когда для Луны полдень. Что это означает? Фламмарион отвечает: это значит, что на поверхности Луны есть влага, которая ночью замерзает и под лучами солнца испаряется.
А раз есть воздух и вода, то не только возможно, но обязательно должна быть органическая жизнь, а если есть растения, то должны существовать и животныя.
Почему же мы не замечаем на Луне жизни? По той же причине, по которой с верхушки горы или с аэростата, поднявшагося всего на какие-нибудь 4 километра над земною поверхностью, на последней не замечается никаких признаков жизни. Правда, можно наблюдать пожары и извержения вулканов, но оказывается, что последние неоднократно наблюдались и на Луне.
Но как согласовать жизнь с резкими переменами температуры на лунной поверхности? На это ученые отвечают различно. Во-первых, если Луна не вполне остывшее тело, как и 3емля, то она имеет свою собственную теплоту, которая достаточна для того, чтобы поддержать жизнь во время 14-дневной ночи. Во-вторых, накаляемая солнечными лучами, Луна поглощает более тепловых лучей, чем отдает их в пространство. В-третьих, жизнь там должна быть приспособлена к резким колебаниям температуры.
Впрочем, некоторые ученые предполагают, что жители Луны, если таковые существуют, углубляются в ея недра, где температура более постоянна и где, несомненно, есть воздух. А что в эти недра можно проникнуть, видно из того, что вся поверхность Луны усеяна кратерами угасших вулканов и разселинами.
Итак, вопрос об обитаемости нашей соседки решен в положительном смысле, но вопрос о том, населяют ли существа разумныя — требует еще наблюдений.

Читайте также: Как стать фея луны

Источник

Фокус Земля-Луна

Земля-луна центр тяжести является общим центром тяжести ( барицентра ) в системе Земля-Луна . Хотя Луна с Земли, видимая из ( геоцентрической точки ), кажется, вращается вокруг центра Земли , тем не менее, и Земля, и Луна вокруг их общего центра масс и — вращаются — в созерцании неподвижной системы Солнца. Из-за огромной массы Земли он все еще находится внутри Земли (точнее: в мантии Земли ), но не совпадает с центром Земли .

Лунная орбита не круг, но приблизительно эллиптический с земной луной центром тяжести при фокальной точке эллипса . Из-за эксцентриситета лунной орбиты расстояние Земля-Луна варьируется более чем на 13 процентов от (в среднем) от 356 410 до 406 740 км в ритме аномального месяца . Таким образом, и Луна, и центр Земли находятся на разном расстоянии от центра тяжести Земля-Луна.

Система Земля-Луна с центром тяжести Земля-Луна в качестве общего центра тяжести вращается вокруг Солнца в целом .

содержание

Основы

Тела вращающихся в невесомости состояния всегда вращаются вокруг своего центра масс . По отношению к внешним силам центр тяжести движется так, как если бы в нем объединилась вся масса тела. Например, центр тяжести брошенного вверх молота движется точно по параболе, в то время как молот вращается вокруг центра тяжести рядом с головкой молота.

То же самое относится к «двойному телу » (системе двух тел ), состоящему из двух небесных тел, таких как Б. Земля и Луна: их движение в космосе можно разбить на

движение общего центра тяжести по кеплеровской эллиптической орбите вокруг Солнца под действием прилагаемой им силы тяжести ; « земная орбита » вокруг Солнца на самом деле является орбитой центра тяжести Земля-Луна .
вращение Земли и Луны вокруг общего центра тяжести. Вращение друг вокруг друга приводит к тому, что Земля вращается по своей орбите вокруг Солнца в радиальном и вертикальном направлениях. Этот эффект называется месячными или лунными орбитальными возмущениями (англ. Lunar perturbation ) Земли или земными возмущениями Луны. Как и фазы луны, их период составляет около 29½ дней.

Читайте также: Артефакт с тремя лунами

расчет

В первом приближении достаточно рассматривать Землю и Луну как точечные массы. Положение общего центра тяжести на линии, соединяющей два центра масс, определяется в соответствии с определением центра масс как расстояния от центра Земли и как расстояния от центра Луны : р Э. <\ displaystyle r _ <\ mathrm >> р М. <\ displaystyle r _ <\ mathrm >>

р Э. знак равно р м М. м Э. + м М. <\ displaystyle r _ <\ mathrm > = r \, <\ frac >> > + m _ <\ mathrm > >>> р М. знак равно р м Э. м Э. + м М. <\ displaystyle r _ <\ mathrm > = r \, <\ frac >> > + m _ <\ mathrm > >>>

точечная масса земли м Э. <\ displaystyle m _ <\ mathrm >>
точечная масса луны м М. <\ Displaystyle м _ <\ mathrm >>
их среднее расстояние между ними р знак равно р Э. + р М. ≈ 384 000 км <\ displaystyle r = r _ <\ mathrm > + r _ <\ mathrm > \ около 384 000 \; <\ text >>

Поскольку массы Земли и Луны находятся в соотношении примерно 81: 1:

м Э. ≈ 81 год ⋅ м М. <\ displaystyle m _ <\ mathrm > \ около 81 \ cdot m _ <\ mathrm >>

их общий центр тяжести находится примерно на одной восьмидесяти секунде расстояния между двумя центрами масс вне центра масс Земли:

⇒ р Э. ≈ 1 81 год + 1 ⋅ р ≈ 384 000 км 82 <\ displaystyle \ Rightarrow r _ <\ mathrm > \ приблизительно <\ frac <1><81 + 1>> \ cdot r \ приблизительно <\ frac <384 000 \; <\ text >> <82 >>>

Таким образом, это примерно 4700 км от центра Земли в направлении Луны или примерно 1700 км ниже поверхности Земли.

Радиальное колебание

В то время как орбита общего центра тяжести вокруг Солнца представляет собой почти идеальный кеплерэллипс, Земля покидает эту орбиту на расстояние до 4700 км. В результате получается пульсация примерно 0,03 ‰ (как частное из 4700 км и среднего расстояния от Солнца до Земли в одну а.е. ) — отклонение, которое невозможно увидеть в точном масштабе.

Однако с Луной колебание все еще составляет 1,2%. Так как земля позади центра на орбите , как видна с Луны, разница между орбитой осью с орбитой Луны и его линейный эксцентриситет 4700 км или 1,2% меньше , чем расстояние перигея и сумма лунной орбиты оси и его линейный эксцентриситет 4700 км, что на 1,2% меньше апогея .

И наоборот, расстояние от центра Земли до центра тяжести Земля-Луна колеблется на 1,2%, то есть примерно на ± 60 км в ритме аномального (кеплеровского) периода обращения Луны.

Вертикальное колебание

В вертикальном направлении колебания менее выражены, чем в радиальном направлении. Плоскость лунной орбиты наклонена примерно на 5 ° к плоскости эклиптики — плоскости вращения Земля-Солнце . Луна движется на одной половине своей орбиты вокруг Земли выше, а в течение другой половины ниже плоскости эклиптики, Земля по другую сторону барицентра движется по другую сторону плоскости эклиптики; Когда вы бежите через другую половину трассы, для обоих тел все наоборот. Из-за относительно небольшого угла наклона и близости Земли к барицентру это колебание Земли составляет всего несколько сотен километров.

Источник

Где находится центр масс системы Земля – Луна?

Центр масс системы Земля – Луна, так называемый барицентр, находится на расстоянии 4672 километра от центра Земли по направлению к Луне, то есть на глубине приблизительно 1700 километров под поверхностью Земли. Строго говоря, по эллиптической орбите вокруг Солнца движется не Земля, а барицентр, при этом Земля и Луна обращаются относительно барицентра, совершая полный оборот за лунный месяц.

Центра масс системы земля луна