Масса луны, вес и другие интересные факты. Масса луны

Космическое тело. Это единственный естественный спутник Земли. Орбита Луны - эллиптическая, и расстояние между Луной и Землей колеблется, в среднем оно составляет 382 тысячи километров.

Форма Луны - практически шар, слегка вытянутый в сторону (из-за приливных сил).

Радиус Луны - 1737 километров, это приблизительно 0,27 экваториального радиуса Земли.

Масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.

Поверхность Луны - сочетание равнин, которые называют лунными морями, кольцеобразных хребтов, окружающих эти равнины, многочисленных кратеров чашевидной формы и трещин. Глубина отдельных кратеров достигает 200 километров. Моря, хребты, кратеры нанесены на составленную карту Луны, им присвоены названия, например: Апеннины, Кавказ, Альпы, Океан Бурь, Море Кризисов, горы Коперник, Кеплер и так далее. Карта обратной стороны Луны составлена по данным запущенных к ней с искусственных спутников и зондов.

Грунт Луны - так называемый реголит, образовавшийся от бесчисленных метеоритных столкновений. Он характеризуется как "разнозернистый обломочно-пылевой слой толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров". В состав лунных пород входят многие элементы таблицы Менделеева.

Ускорение силы тяжести на поверхности Луны равно 1,6 метра в секунду за секунду, это в 6 раз меньше, чем на . Вследствие малого притяжения Луна не может удерживать вокруг себя газовую оболочку, и атмосфера у Луны отсутствует. Отсутствует и гидросфера.

Температура на поверхности Луны , не защищенной атмосферой, колеблется от плюс 110 градусов Цельсия днем до минус 120 градусов ночью.

Луна движется вокруг Земли, одновременно вращаясь вокруг оси. Период обращения Луны вокруг и период вращения Луны вокруг своей оси совпадают, он равен приблизительно 27 суткам. Из-за этого совпадения земляне видят только одну сторону Луны.

Луна - не самосветящаяся планета, и она видна нам благодаря освещению ее солнечными лучами. Если видна полностью вся поверхность обращенной к нам части Луны, то эта фаза Луны называется полнолунием. Когда освещает только невидимую нам сторону Луны, это называется новолунием. После новолуния, через один-два дня, нам становится виден узкий серпик Луны, затем серпик увеличивается, то есть Луна, говорим мы, "растет". В это время, кроме освещенного серпика, мы видим как бы "в тумане" и остальную часть Луны, так как тоже освещает Луну, очень слабо, но освещает. Это так называемый пепельный свет Луны - свет, отраженный Луной от Земли. Промежуток между двумя последовательными новолуниями (так называемый лунный месяц) равен 29 суткам. Так как фазы Луны - новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть легко наблюдаются любым жителем Земли, то это явление послужило основой для составления различных систем календарей.

Луна - участница лунных и солнечных затмений. освещает Луну и , а Луна и Земля отбрасывают тени. Если Луна, и Земля в какой-то момент становятся в один "ряд", то происходит какое-либо из двух затмений: лунное или солнечное.

Тень Земли, падающая на Луну и делающая Луну полностью невидимой с Земли, вызывает полное Лунное затмение .

Тень Луны , падающая на Землю и полностью заслоняющая , создает полное солнечное затмение.

Продолжительность полного солнечного затмения - 7,5–12 минут; полного лунного - до 1 часа 45 минут.

Чаще происходят не полные, а частные затмения, когда часть Луны или нам, землянам, всё-таки видна.

Солнечные затмения бывают только во время новолуний, а лунные - во время полнолуний.

Каждый год происходит 2–5 солнечных и не более трех лунных затмений. То есть затмения происходят чаще, чем затмения Луны, но это в целом для . А в частности картина такая. Лунные затмения видны на всем полушарии, обращенном в это время к Луне. Солнечные же затмения видны не со всех точек Земли, а только с той территории, на которую падает тень Луны. Подсчитано, что с одного и того же места Земли полное солнечное затмение может быть видно только один раз в 300–400 лет.

И лунные, и солнечные затмения всегда производили большое впечатление на жителей , каждое явление отражалось в летописях и других документах. Сопоставление этих записей с датами происходивших в прошлом затмений (а затмения имеют свою закономерность, и все даты затмений учеными вычислены) позволяет историкам, археологам, астрономам и многим другим специалистам восстановить даты событий, произошедших в далеком прошлом.

Луна - космический объект, за которым постоянно ведутся наблюдения учеными различных профилей с помощью телескопов и запускаемых космических аппаратов. 3 апреля 1966 года автоматическая межпланетная станция (АМС) "Луна-10" стала первым искусственным спутником Луны. 21 июля 1969 года Луну впервые посетили люди - американские космонавты (астронавты) Н. Армстронг и Э. Олдрин, прилетевшие на космическом корабле "Аполлон-11". В ноябре 1970 года на Луну был доставлен первый лунный самоходный аппарат - "Луноход-1". В феврале 1972 года земляне получили образец лунного грунта.

Луна считается покровителем - одного из .

Естественным спутником Земли является Луна — несветящееся тело, которое отражает солнечный свет.

Изучение Луны началось в 1959 г., когда советский аппарат «Луна-2» впервые сел на Луну, а с аппарата «Луна-3» впервые были сделаны из космоса снимки обратной стороны Луны.

В 1966 г. аппарат «Луна-9» совершил посадку на Луну и установил прочную структуру грунта.

Первыми, кто побывал на Луне, стали американцы Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин. Это произошло 21 июля 1969 г. Советские ученые для дальнейшего изучения Луны предпочли использовать автоматические аппараты — луноходы.

Общие характеристики Луны

Масса Луны составляет 1/81 массы Земли. Положение Луны на орбите соответствует той или иной фазе (рис. 1).

Рис. 1. Фазы Луны

Фазы Луны — различные положения относительно Солнца — новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть. В полнолуние виден освещенный диск Луны, так как Солнце и Луна находятся на противоположных сторонах от Земли. В новолуние Луна находится на стороне Солнца, поэтому сторона Луны, обращенная к Земле, не освещается.

К Земле Луна обращена всегда одной стороной.

Линию, которая отделяет освещенную часть Луны от неосвещенной, называют терминатором.

В первой четверти Луна видна на угловом расстоянии 90" от Солнца, и солнечные лучи освещают лишь правую половину обращенной к нам Луны. В остальных фазах Луна видна нам в виде серпа. Поэтому, чтобы отличить растущую Луну от старой, надо помнить: старая Луна напоминает букву «С», а если Луна растущая, то можно мысленно перед Луной провести вертикальную линию и получится буква «Р».

Из-за близости Луны к Земле и ее большой массы они образуют систему «Земля-Луна». Луна и Земля вращаются вокруг своих осей в одну сторону. Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли под углом 5°9".

Места пересечения орбит Земли и Луны называют узлами лунной орбиты.

Сидерический (от лат. сидерис — звезда) месяц — это период вращения Земли вокруг своей оси и одинакового положения Луны на небесной сфере по отношению к звездам. Он составляет 27,3 земных суток.

Синодическим (от греч. синод — соединение) месяцем называют период полной смены лунных фаз, т. е. период возвращения Луны в первоначальное положение относительно Луны и Солнца (например, от новолуния до новолуния). Он составляет в среднем 29,5 земных суток. Синодический месяц на двое суток длиннее сидерического, так как Земля и Луна вращаются вокруг своих осей в одну сторону.

Сила тяжести на Луне в 6 раз меньше силы тяжести на Земле.

Рельеф спутника Земли хорошо изучен. Видимые темные участки на поверхности Луны названы «морями» — это обширные безводные низменные равнины (самая крупная — «Оксан Бурь»), а светлые участки — «материками» — это гористые, возвышенные участки. Основные же планетарные структуры лунной поверхности — кольцевые кратеры диаметром до 20-30 км и многокольцевые цирки диаметром от 200 до 1000 км.

Происхождение у кольцевых структур различное: метеоритное, вулканическое и ударно-взрывное. Кроме этого, на поверхности Луны имеются трещины, сдвиги, купола и системы разломов.

Исследования космических аппаратов «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24» показали, что поверхностные обломочные породы Луны сходны с земными магматическими породами — базальтами.

Значение Луны в жизни Земли

Хотя масса Луны в 27 млн раз меньше массы Солнца, она в 374 раза ближе к Земле и оказывает на нес сильное влияние, вызывая поднятия воды (приливы) в одних местах и отливы в других. Это происходит каждые 12 ч 25 мин, так как Луна делает полный оборот вокруг Земли за 24 ч 50 мин.

Из-за гравитационного воздействия Луны и Солнца на Землю возникают приливы и отливы (рис. 2).

Рис. 2. Схема возникновения приливов и отливов на Земле

Наиболее отчетливы и важны по своим следствиям прилив- но-отливные явления в волной оболочке. Они представляют собой периодические подъемы и опускания уровня океанов и морей, вызываемые силами притяжения Луны и Солнца (в 2,2 раза меньше лунной).

В атмосфере приливно-отливные явления проявляются в полусуточных изменениях атмосферного давления, а в земной коре — в деформации твердого вещества Земли.

На Земле наблюдаются 2 прилива в ближайшей и удаленной от Луны точке и 2 отлива в точках, находящихся на угловом расстоянии 90° от линии Луна — Земля. Выделяют сигизийные приливы, которые возникают в новолуние и полнолуние и квадратурные — в первой и последней четверти.

В открытом океане приливно-отливные явления невелики. Колебания уровня воды достигает 0,5-1 м. Во внутренних морях (Черное, Балтийское и др.) они почти не ощущаются. Однако в зависимости от географической широты и очертаний береговой линии материков (особенно в узких заливах) вода во время приливов может подниматься до 18 м (залив Фанди в Атлантическом океане у берегов Северной Америки), 13 м на западном побережье Охотского моря. При этом образуются приливно-отливные течения.

Основное значение приливных волн заключается в том, что, перемешаясь с востока на запад вслед за видимым движением Луны, они тормозят осевое вращение Земли и удлиняют сутки, изменяют фигуру Земли с помощью уменьшения полярного сжатия, вызывают пульсацию оболочек Земли, вертикальные смещения земной поверхности, полусуточные изменения атмосферного давления, изменяют условия органической жизни в прибрежных частях Мирового океана и, наконец, влияют на хозяйственную деятельность приморских стран. В целый ряд портов морские суда могут заходить только во время прилива.

Через определенный промежуток времени на Земле повторяются солнечные и лунные затмения. Увидеть их можно, когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии.

Затмение — астрономическая ситуация, при которой одно небесное тело заслоняет свет от другого небесного тела.

Солнечное затмение происходит, когда Луна попадает между наблюдателем и Солнцем и загораживает его. Поскольку Луна перед затмением обращена к нам неосвещенной стороной, перед затмением всегда бывает новолуние, т. е. Луна не видна. Создается впечатление, что Солнце закрывается черным диском; наблюдающий с Земли видит это явление как солнечное затмение (рис. 3).

Рис. 3. Солнечное затмение (относительные размеры тел и расстояния между ними условны)

Лунное затмение наступает, когда Луна, находясь на одной прямой с Солнцем и Землей, попадает в конусообразную тень, отбрасываемую Землей. Диаметр пятна тени Земли равен минимальному расстоянию Луны от Земли — 363 000 км, что составляет около 2,5 диаметра Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком (см. рис. 3).

Лунные ритмы — это повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов. Существуют лунно-месячные (29,4 сут) и лунно-суточные (24,8 ч) ритмы. Многие животные, растения размножаются в определенную фазу лунного цикла. Лунные ритмы свойственны многим морским животным и растениям прибрежной зоны. Так, у людей замечено изменение самочувствия в зависимости от фаз лунного цикла.

Как ни странно, вес далекого Солнца оказывается несравненно проще определить, чем вес гораздо более близкой к нам Луны. (Само собой разумеется, что слово «вес» по отношению к этим светилам мы употребляем в том же условном смысле, как и для Земли: речь идет об определении массы.)

Масса Солнца найдена путем следующего рассуждения. Опыт показал, что 1 г притягивает 1 г на расстоянии I см с силой, равной 1/15 000 000 мг. Взаимное притяжение f двух тел с массами М и т на расстоянии D выразится согласно закону всемирного тяготения так:

Если М – масса Солнца (в граммах), т – масса Земли, D – расстояние между ними, равное 150 000 000 км, то взаимное их притяжение в миллиграммах равно (1/15 000 000)х(15 000 000 000 000 2)мг С другой стороны, эта сила притяжения есть та центростремительная сила, которая удерживает нашу планету на ее орбите и которая по правилам механики равна (тоже в миллиграммах) mV 2 /D, где т – масса Земли (в граммах), V – ее круговая скорость, равная 30 км/с = 3 000 000 см/с, a D – расстояние от Земли до Солнца. Следовательно,

Из этого уравнения определяется неизвестное М (выраженное, как сказано, в граммах):

М=2х10 33 г = 2х10 27 т.

Разделив эту массу на массу земного шара, т. е. вычислив

получаем 1/3 миллиона.

Другой способ определения массы Солнца основан на использовании третьего закона Кеплера. Из закона всемирного тяготения третий закон выводится в следующей форме:

– масса Солнца, Т – звездный период обращения планеты, а – среднее расстояние планеты от Солнца им– масса планеты. Применяя этот закон к Земле и Луне, получим

Подставляя известные из наблюдений

и пренебрегая в первом приближении в числителе массой Земли, малой по сравнению с массой Солнца, а в знаменателе массой Луны, малой по сравнению с массой Земли, получим

Зная массу Земли, получим массу Солнца.

Итак, Солнце тяжелее Земли в треть миллиона раз. Нетрудно вычислить и среднюю плотность солнечного шара: для этого нужно лишь его массу разделить на объем. Оказывается, что плотность Солнца примерно в четыре раза меньше плотности Земли.

Что же касается массы Луны, то, как выразился один астроном, «хотя она к нам ближе всех других небесных тел, взвесить ее труднее, чем Нептун, самую далекую (тогда) планету». У Луны нет спутника, который помог бы вычислить ее массу, как вычислили мы сейчас массу Солнца. Ученым пришлось прибегнуть к другим, более сложным методам, из которых упомянем только один. Он состоит в том, что сравнивают высоту прилива, производимого Солнцем, и прилива, порождаемого Луной.

Высота прилива зависит от массы и расстояния порождающего его тела, а так как масса и расстояние Солнца известны, расстояние Луны – тоже, то из сравнения высоты приливов и определяется масса Луны. Мы еще вернемся к этому расчету, когда будем говорить о приливах. Здесь сообщим лишь окончательный результат: масса Луны составляет 1/81 массы Земли (рис. 89).

Зная диаметр Луны, вычислим ее объем; он оказывается в 49 раз меньшим объема Земли. Поэтому средняя плотность нашего спутника составляет 49/81 =0,6 плотности Земли.

Из всех параметров небесных тел масса – самый сложный для вычислений. Поэтому, в отличие от диаметра, масса Луны была рассчитана относительно недавно.

Среди спутников стоит на шестом месте по массе. Её масса составляет 7,34х1022 кг, что в 80 раз меньше земной. Можно рассчитать среднюю плотность Луны — 3,35 г/см3,что в 3-4 раза больше, чем у других спутников (кроме – спутника ), а также ускорение свободного падения – 1,62 м/с2, и силу тяжести, которая равна 1/6 земной, то есть предмет, перемещённый с на её спутник, стал бы весить в шесть раз меньше. Из-за слабого притяжения у Луны нет атмосферы.

Гравитационное влияние

Луна – аномально крупный и массивный спутник, поэтому она оказывает ощутимое гравитационное воздействие на планету. Основным проявлением такого воздействия являются приливы и отливы.
Вдоль оси Луна – Земля возникают «приливные» силы. Чем участок Земли ближе к Луне, тем сильнее он к ней притягивается. Разная степень притяжения в разных точках вызывает деформацию земного шара, в результате возникают морские приливы и отливы.
Как результат, гравитация Луны влияет на земную кору, атмосферу и гидросферу Земли и даже на её геомагнитное поле.
Земля с Луной образуют единую систему масс, центр которой расположен на расстоянии 4750 км от центра Земли.

Как измерили