ВСЕ, ЧТО ВАМ СЛЕДОВАЛО БЫ ЗНАТЬ О СПУТНИКЕ ЗЕМЛИ.

СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Луна движется вокруг Земли со средней скоростью ~ 1 км/сек*. Минимальное движение Луны по небосводу, как правило, незаметно невооруженным глазом и для наблюдателя она как бы висит неподвижно над головой. Заметить ее движение можно в двух случаях: если посмотреть на Луну во время восхода/захода, когда рядом есть другие предметы или же посмотреть на нее через телескоп или фотоаппарат с большим зумом - Луна будет быстро уходить из вида наблюдателя.

*первая космическая скорость (ПКС) для объекта, находящегося на орбите со средним радиусом ~ 380 тыс. км. ПКС представляет собой минимальную скорость, которую должно иметь тело, чтобы оно падало, но никогда не упало на Землю. ПКС = ? (G х Mземли/ Rорбиты тела + R Земли) = (6,67х 10^-11 (гравит.постоянная) х 5,97 х10^24 (масса Земли) / 3,86 х 10 ^6 м = ~ 1 км/сек. Чем больше расстояние до Земли, тем меньше ПКС, и наоборот. Так, МКС находясь на высоте всего в ~ 400 км ( при радиусе Земли 6,3 тыс.км) "падает" на Землю со скоростью ~ 7,6 км, что чуть меньше, чем ПКС для Земли (~ 7,9 км).

ПОЧЕМУ ЛУНА ОБРАЩЕНА ОДНОЙ СТОРОНОЙ К ЗЕМЛЕ?

Луна обращена одной стороной к Земле вовсе не потому, что она не вращается вокруг своей оси, а как раз наоборот. Если бы она не вращалась вокруг своей оси, через полоборота вокруг Земли мы могли бы наблюдать ее обратную сторону. Мы видим только ее лицевую часть из-за того, что период вращения спутника вокруг своей орбиты совпадает с периодом его обращения вокруг Земли, т.е. равен 27 суток. Это явление носит название спин-орбитального резонанса, который имеется не только у системы Земля- Луна, но и у системы Юпитер - Галилеевы спутники ( Ио, Европа, Ганимед, Каллисто). Все 4 спутника Юпитера обращены к нему одной стороной. Явление спин-орбитального резонанса объясняется приливными силами.

МЕСЯЦ И ЛУНА

Растущую/убывающую Луну часто называют месяцем. Период обращения спутника вокруг Земли (сидерический период) составляет 27 дней, а синодический период* ~ 29,5 дней, что почти равно полному календарному месяцу. Само слово Луна также используется как и название спутника/спутников других планет c маленькой буквы, например, луны Юпитера.

*синодический период (синодос от греч - соединение) представляет собой период от новолуния до новолуния. Т.к. не только Луна обращается вокруг Земли, но и Земля обращается вокруг Солнца, то Луне требуется еще 2,5 дня, чтобы "догнать" Землю, которая за 27 дней проходит ~ 27° на своей орбите.

УГЛОВОЙ РАЗМЕР ЛУНЫ

Изменяется в зависимости от расстояния до Земли. Расстояние колеблется от 356 тыс. км (в перигее)* до 406 тыс.км (в апогее)*, среднее значение 380 тыс.км., угловой размер на небосводе ~ 0,5° (как и Солнца, если поместить их на горизонт, то кол-во Лун по всей линии горизонта может составить 720 штук (!)). Также из-за окружающих предметов восходящая/заходящая Луна может казаться очень большой ( см. "Иллюзия Луны"), также она может выглядеть большой на фотографиях с большим зумом. Радиус Луны составляет около 1,7 тыс.км.

* ПЕРИГЕЙ - ближайшая орбитальная точка по отношению к Земле, *АПОГЕЙ - самая дальняя орбитальная точка по отношению к Земле. Для Луны момент апогея и перигея наступает каждые ~ полмесяца, при этом каждый раз на разное расстояние.

ЯРКОСТЬ ПОЛНОЙ ЛУНЫ

Определяется посредством относительной звездной величины (ОЗВ) двух светил. Так, ОЗВ Солнца -26,74, полной Луны -12,7, разница в яркости 2,5^

(26,74 - 12,7) = 2,5^ 14,04 = ~ 386 тыс. раз - во столько раз Солнце ярче Луны. Свет, который попадает от Луны является отраженным "холодным светом". Очевидно, что солнечное тепло не может дойти с Луны до Земли, к тому же само тепло не задерживается на Луне, т.к. последняя не имеет атмосферы.

Кроме этого, земная атмосфера может отражать назад уже отраженный от Луны свет обратно на спутник. Благодаря этому мы можем наблюдать так называемый пепельный свет Луны ( когда наблюдателю видно неосвещенную Солнцем часть Луны). Существует примета, что яркий пепельный свет Луны сигнализирует о приходе плохой погоды. Объясняется это тем, что облака в идущем циклоне имеют бОльший коэффициент альбедо (отражающей способности), а значит больше света Луны будет возвращаться назад к Луне.

МЕСТО НА НЕБОСВОДЕ

Во время растущей Луны ( 1-ая четверть) угол между Солнцем и Луной составляет от 1° до 90°, 2-ая четверть - 91°-179° ( восточная элонгация, Луна находится к востоку от Солнца), полнолуние - 180°, 3-ая четверть - 181°-270°, 4-ая четверть - 271°-359° (западная элонгация, Луна находится к западу от Солнца). Чтобы Луна стала полной нужно ~ 14-15 дней ( в зависимости от ее скорости, которая зависит от расстояния до Земли, см. 2 Закон Кеплера). Средняя суточная скорость перемещения Луны по небосводу ~ 13°. Тут важный момент, который, как оказалось, знают немногие. Если сегодня, в 18:00 Луна, например, пересекает меридиан на юге и находится прямо перед Вашим лицом, то завтра в это же время она будет на ~ 13° ВОСТОЧНЕЕ ( 26 угловых диаметров Луны), а послезавтра уже на 26° ( 52 угловых диаметров Луны), и т.д.

УГОЛ НАКЛОНА ЛУНЫ

Может меняться в зависимости от времени суток, сезона года, а главное - в зависимости от географического положения. При смещении по меридиану планеты на 1° изменение наклона Луны для одного и того же времени суток составит ~ 1° ( cм. иллюстрацию).

ВИДИМОСТЬ ЛУНЫ

Молодой месяц виден вечером около Солнца, при достижении уровня видимости, характерного для 1 четверти ( до 90°), растущая Луна восходит, когда Солнце пересекает меридиан (полдень), когда же Солнце садится, теперь уже растущая Луна пересекает меридиан. При полнолунии ( 180°) Луна восходит, когда заходит Солнце, и наоборот. При достижении 3-ей четверти Луна восходит в полночь, а заходит в полдень, при достижении последней стадии убывающей фазы Луна восходит чуть раньше Солнца, а садится чуть позже. После этого она снова "обгоняет" Солнце и опять появляется рядом с Солнцем вечером в растущей фазе. Следует запомнить, что растущая Луна видна ТОЛЬКО и ТОЛЬКО вечером, убывающая Луна видна ТОЛЬКО И ТОЛЬКО утром ( тут мнемоника У-У, убывающая - утром) . Полная Луна восходит и заходит в 180° от Солнца, т.е., если Солнце летом восходит на С-В, а заходит на С-З, то полная Луна восходит на Ю-В, а заходит на Ю-З.

ВЛИЯНИЕ СЕЗОНОВ ГОДА НА ВИДИМОСТЬ

Летом Солнце находится высоко над горизонтом, поэтому растущая/убывающая Луна также будет находится высоко и рядом с Солнцем. В зимнее время растущая/убывающая Луна будет находиться низко рядом с Солнцем в южной части небосвода (для Северного полушария). Полная Луна, будучи отдаленной от Солнца на 180°, в летнее время проходит низко над горизонтом в южной его части, а зимой наоборот проходит высоко над горизонтом (в противоположность движению Солнца). Связано это с сезонностью наклона земной оси и земного экватора.

МОЖЕТ ЛИ ЛУНА НАХОДИТЬСЯ В ЗЕНИТЕ И ГДЕ?

Да, может, для широта местности должна совпадать со склонением ( аналог земной широты, угол между направлением на светило и земным экватором) Луны. Склонение Луны меняется от +18° до -18°, и от +28° до -28°., т.е. она может находится в зените в пределах 18 -28° С.Ш, 18-28° Ю.Ш., т.е. на Северном и Южном тропиках.

Формула h макс = 90°- широта + склонение, т.к. в зените h макс = 90°,

то 90° = 90° - широта + склонение, или широта - склонение = 0, т.е. широта = склонение.

ВЛИЯНИЕ ПОЛНОЛУНИЯ НА ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ

Существует примета, суть которой заключается в том, что яркая полная Луна зимой признак холодной ночи. Очевидно, что зимой небо в условиях антициклональной погоды небесные светила будут казаться ярче. Кроме этого, чем меньше облаков на небе, тем сильнее будет происходить выхолаживание воздуха. Фаза Луны к этим процессам не имеет вообще никакого отношения.

ВЛИЯНИЕ НА ЧЕЛОВЕКА ФАЗ ЛУНЫ

Часто можно услышать, что та, или иная лунная фаза благоприятно или неблагоприятно влияет на человека. В большинстве случаев, конечно же, упоминается полнолуние. Фаза Луны - это всего лишь степень ее освещенности Солнцем. Подобный миф, вероятно, возник из-за противопоставления "холодного света" Луны теплому животворящему свету Солнца. Другим заблуждением является мысль о том, что в полнолуние Луна находится максимально близко к Земле. Полнолуние и перигей, новолуние и апогей - это не одно и то же. Фазы Луны не связаны с расстоянием до Земли.

Полнолуние возникает, когда Луна отдаляется от Солнца на своей орбите на расстояние в 180° и ее лицевая часть может полностью освещена Солнцем, совсем не обязательно в это время она должна находиться в ближайшей к Земле точке. Полнолуние может возникнуть как в перигее, так и в апогее. Доказательством первого может служить явление суперЛуния, а второго - продолжительное лунное затмение ( примером может послужить прошедшее 27 июля 2018 лунное затмение, когда полнолуние совпало с моментом апогея из-за чего затмение было самым продолжительным в 21 веке, т.к., чем дальше Луна от Земли, тем меньше ее скорость обращения* - следствие 2 Закона Кеплера). Новолуние же возникает, когда Луна оказывается между Солнцем и Землей и, опять же, новолуние может возникнуть как в апогее (кольцевые солнечные затмения), так и в перигее.

* не стоит путать слова "обращение" и "вращение". Если первое означает, что тело обращается вокруг другого тела (предусматривает наличие минимум двух тел, так же как и в "обращении" к кому-либо нужен второй субъект - тут мнемоника), то второе - что тело само описывает движение вокруг своей оси. Не совсем корректно говорить, что Земля обращается вокруг своей оси или Луна вращается вокруг Земли.

(?) ПРИТЯЖЕНИЕ ЛУНЫ К ЗЕМЛЕ/ К СОЛНЦУ. СООТНОШЕНИЕ.

( пункт повышенной сложности).

Согласно закону тяготения Ньютона сила притяжения между двумя объектами равна F = G ( Mm/R^2), G - гравит.постоянная, const. M - масса тела 1, m - масса тела 2, R - расстояние между центрами двух тел.

1. ЛУННОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ К ЗЕМЛЕ (F1)

Радиус Земли R1 ~ 6,3 тыс.км, Луны R2 ~ 1,7 тыс. км,

Для упрощения расчетов исключим из формулы значение гравитационной постоянной (const), а также введем некоторые соотношения.

Так, R1 примем за 1, тогда R 2 = 3,7 R1.

Расстояние R3 между Луной и Землей (среднее) ~ 380 тыс.км.

Избавимся от 3 -х нулей и упрощенно примем расстояние за 380.

Расстояние между центрами двух тел R = 1+3,7+380 =384,7.

Массу Луны m примем равной за 1, тогда масса Земли M = 81 m

F 1 = (81 х 1)/ 384,7^2 = 5,47 х10^-4 Н ( условно).

2. СОЛНЕЧНОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ К ЛУНЕ (F2)

Радиус Луны R2 ~ 1,7 тыс.км, R 1(Cолнца) ~ 696 тыс.км.

R1 = 1, R2 = 409 R1.

Расстояние R 3 между Луной и Солнцем ( среднее в момент новолуния) = 150 млн.км - 0,380 млн.км = 149,6 млн.км.

Избавимся только от 3-х нулей ( как и в предыдущем пункте, для сохранения соотношения) и упрощенно примем расстояние за 149,6 тыс. км.

Расстояние между центрами двух тел R = 1+409+ 149 600 = 150 010,

Массу Луны m примем равной за 1, тогда масса Солнца M = 26,7 млн. m1

F2 = (26,7 млн.)/150 тыс ^2 = 0,00118 Н ( условно).

F2/F1 = 0,00118/ 0,000547= ~ 2,2 - во столько раз притяжение Луны к Солнцу превышает ее притяжение к Земле.

Несмотря на это, т.к. Солнце сообщает и Земле и Луне приблизительно одинаковое центростремительное ускорение (а), в результате чего Луна остается спутником Земли, а не Солнца. Центростремительное ускорение характеризует быстроту изменения скорости объекта при его движении по окружности. Представляет собой отношения квадрата скорости тела к радиусу его орбиты.

(а) для Земли = v^2/R = 841/ 150 млн. = ~ 5,6 х 10^-6 км/с2 или ~ 5,6 мм/сек2, средняя скорость по орбите (v) вокруг Солнца ~ 29 км/сек, R - средний радиус орбиты ( расстояние до Солнца) ~ 150 млн.км, (a) для Луны = 841/149,6 млн.км. = ~ 5,6 х 10^-6 км/сек2 или ~ 5,6 мм/сек2.

©D.Lukyanov jr.,2018

06 -19 августа 2018 года.

Источник: vk.com