Кто не засматривался ясным погожим вечером на вечную спутницу Земли - таинственную и притягательную Луну? Издалека она кажется ровной и почти белой, но какая она на самом деле, какое расстояние до Луны? Она представляет собой естественный спутник Земли, который имеет шаровидную форму и диаметр 3480 км. Если прибегнуть к помощи телескопа, можно разглядеть ее поверхность, сплошь покрытую скалами. Учеными доказано, что на Луне полностью отсутствует атмосфера, а значит, исключена какая-либо жизнь. Гипотез достаточно много, но к однозначному решению ученые еще не пришли. Возможно, что собранные факты постепенно приоткроют завесу тайны.
Расстояние от Земли до Луны, рассчитанное между их центрами, составляет 384 399 километров или 0,00257 астрономических единиц. Если сравнить его с диаметром нашей планеты, то путь до спутника составит 30 диаметров Земли. Интересен факт, что в отличие от Луны эллиптическая, поэтому расстояние до Луны периодически меняет свою величину.
Во 2 веке об этом свойстве планеты уже знал ученый Гиппарх. Ему удалось вычислить среднее расстояние до Луны, причем почти соответствующее современному значению. Он первый рассчитал, что оно равно 30 диаметрам Земли. Другой ученый, в своих сочинениях «О величинах и расстояниях Солнца и Луны» еще в III в. до нашей эры попытался вычислить расстояния между этими небесными телами. Он взял за основу тот факт, что Луна имеет форму, приближенную к шаровидной, и что она светит светом, отраженным от Солнца. Он считал, когда Луна находится в определенной фазе и имеет вид полудиска, она образует геометрическую форму в виде треугольника с прямым углом. Но, к сожалению, ученый ошибся в расчетах в 20 раз, так как оказалось невозможным определить, когда именно Луна расположится в самой вершине прямого угла.
Сегодня расстояние до Луны определяется несколькими точными способами. Известен метод триангуляции из двух, самых удаленных точек на Земле. Другой метод основан на применении лазера и заключается в том, что измеряется время лазерного сигнала, посланного до Луны, а затем полученного обратно. Суть его в том, что на Луне ученые используют специально установленный уголковый отражатель. Лазерный сигнал посылают с поверхности Земли на отражатель, при этом точно устанавливается время его отправки. Посланный и отраженный на Луне свет за определенное время возвращается в телескоп. Вычислив точное время, в течение которого луч прошел расстояние от Земли до Луны и вернулся обратно, определяется расстояние от источника излучения до отражателя.
Например, в ближайшей к Земле точке орбиты расстояние до Луны составляет 363 104 км, а при удалении, точнее в апогее, оно равно 405 696 км. В итоге расстояние может отличаться почти на 12 %.
Земля и Луна не точечные тела, поэтому для определения наименьшего расстояния между ними делаем следующий расчет: из расстояния в перигее вычитаем сумму радиусов, которые равны 6378 и 1738 км. Получаемый результат и есть искомое наименьшее расстояние между точками поверхности Луны и Земли, которое равно 354 988 км.
Если бы мы отправились пешком в путь, равный расстоянию от Земли до Луны, шагая со скоростью 5 км/час без остановки, то преодолели бы его только через 9 лет. Полет на самолете со скоростью 800 км/час был бы короче, он позволил бы нам попасть на Луну через 20 дней.
В реальности преодолели расстояние до Луны американские астронавты на космическом корабле «Аполлон». Это были первые люди, которые прошлись по Луне, а произошло это значимое событие 20 июля 1969. Для этого им понадобились 3 суток. Самый быстрый способ - это лететь со скоростью света, которая равна 300 тыс. км/с, при станет досягаемой через 1,25 световой секунды.
Великий потоп обрушится на Землю с Луны
384,3 тысяч километров – это среднее расстояние от Земли до Луны. 149,6 миллионов километров — среднее расстояние от Земли до Солнца. Расстояние между планетами не всегда одно и то же. Оно меняется, так как они движутся по эллиптическим орбитам. Сегодня при помощи новейших и суперточных приборов астрономы могут определить расстояние между Землей и ее спутником с точностью до нескольких сантиметров. Луна несется по своей орбите в космическом пространстве со скоростью, превышающей две с половиной тысячи километров в час. А луч света проходит путь от Земли до Луны за секунду с небольшим, от Солнца до Земли — за восемь минут и двадцать секунд. В моменты, когда Луна максимально приближается к нашей планете, расстояние сокращается до 28 000 километров. И в этом огромная опасность для всех нас.
Раз за разом, когда к Земле подлетает на опасное расстояние какой-нибудь крупный астероид, человечество застывает в тревожном ожидании, а вдруг он изменит курс под воздействием неведомых космических сил и атакует нашу планету.
Последствия могут оказаться самыми плачевными для землян: от локальной катастрофы до уничтожения всего живого на голубом шарике. Но куда большая опасность подстерегает нас с другой стороны. Все-таки Земля защищена от зловещих космических скитальцев слоем плотной атмосферы, в которой большинство из них сгорит, не достигнув поверхности. Чего нельзя сказать про . Это – мина замедленного действия.
Варианты гибели человечества
На нашем спутнике атмосфера отсутствует, поэтому романтическое светило открыто для ударов метеоритов, как боксерская груша.
Осторожно
Луна – это мина замедленного действия
Луна представляет для Земли смертельную опасность, если в спутник врежется астероид.
Она может расколоться на несколько частей, может изменить орбиту.
И в том и в другом случае – это гибель для всего .
Но существует еще один вариант развития событий, такой же страшный.
Еще в середине недавнего века ученые доказали, что на Луне находятся огромные резервуары с водой, которые залегают в недрах нашего естественного спутника на огромной глубине.
Называли даже приблизительное ее количество: около пятисот миллионов тонн.
В том случае, если один из метеоритов, которые штурмуют Луну постоянно (она вся в шрамах-кратерах от их ударов) окажется достаточно крупным, то, пробив в Луне дыру, он высвободит воду, которая сейчас находится в состоянии льда, и на Землю обрушится гигантский водопад.
По расчетам ученых космический ливень будет идти по меньшей мере несколько сотен лет.
384 467 километров – именно такое расстояние отделяет нас от ближайшего крупного космического тела, от нашего единственного естественного спутника – Луны. Напрашивается вопрос: каким образом учёные об этом узнали? Ведь нельзя же, в самом деле, прогуляться от Земли до Луны с метром в руках!
Тем не менее, попытки измерить расстояние до Луны предпринимались ещё в древности. Попытался это сделать древнегреческий учёный Аристарх Самосский, тот самый, который первым высказал мысль о гелиоцентрической системе! Знал он и о том, что Луна, как и Земля, имеет форму шара и не излучает собственного света, а светит отражённым солнечным. Он предположил, что в то время, когда Луна для наблюдателя с Земли выглядит как полудиск. Между ней, Землёй и Солнцем образуется прямоугольный треугольник, в котором расстояние между Луной и Солнцем и между Луной и Землёй – катеты, а расстояние между Солнцем и Землёй – гипотенуза.
Следовательно, нужно найти угол между направлениями на Луну и на Солнце, и тогда с помощью соответствующих геометрических вычислений можно рассчитать, во сколько раз катет Земля-Луна короче гипотенузы Земля-Солнце. Увы, технологии того времени не позволяли точно определить время, когда Луна занимает позицию в вершине упомянутого прямоугольного треугольника, а в таких вычислениях небольшая погрешность в измерениях ведёт к большим ошибкам в расчетах. Аристарх ошибся почти в 20 раз: у него выходило, что расстояние до Луны в 18 раз меньше расстояния до Солнца, в действительности же оно меньше в 394 раза.
Более точный результат получил другой древнегреческий учёный – Гиппарх. Он, правда, придерживался геоцентрической системы, но причину лунных затмений понимал правильно: Луна попадает в тень Земли, и тень эта имеет форму конуса, вершина которого располагается в стороне от Луны. Контур этой тени можно наблюдать во время затмения на диске Луны, и по изгибу края можно определить, в каком соотношении находится её поперечное сечение и размер самой Луны. Учитывая, что Солнце находится гораздо дальше, чем Луна, можно было рассчитать, насколько далеко должна быть Луна, чтобы тень уменьшалась до такого размера. Такие расчеты привели Гиппарха к выводу, что расстояние от Земли до Луны составляет 60 земных радиусов, или 30 диаметров. Диаметр же Земли был вычислен Эратосфеном – в переводе на современные меры длины 12 800 километров – таким образом, по Гиппарху, расстояние от Земли до Луны составляет 384 000 километров. Как видим, весьма недалеко от истины, особенно если учесть, что у него не было ничего, кроме простых угломерных приборов!
В XX веке расстояние от Земли до Луны было измерено с точностью до трёх метров. Для этого на поверхность нашей космической «соседки» около 30 лет назад доставили несколько отражателей. К этим отражателям с Земли посылается сфокусированный лазерный луч, скорость света известна, и по тому времени, которое затрачивает лазерный луч на путь «туда и обратно», вычисляется расстояние до Луны. Такой метод называется лазерной локацией.
Говоря о расстоянии от Земли до Луны, следует помнить, что речь идёт о среднем расстоянии, ведь орбита Луны не круговая, а эллиптическая. В наиболее удалённой от Земли точке (апогее) расстояние между Землёй и Луной составляет 406 670 км, а в самой близкой (перигее) – 356 400 км.
По эллиптической орбите, а значит, в какой-то момент она будет находиться дальше, а в какой-то, наоборот, - ближе.
Вот почему 384 403 км считается средним расстоянием до Луны или, как говорят астрономы, является «большой полуосью орбиты Луны». Когда Луна находится в самой ближайшей к Земле точке (перигее), нас разделяет всего 363 104 км. А расстояние от самой удаленной точки (апогея) до Земли – целых 406 696 км.
Получается, что расстояние от Земли до Луны варьируется в пределах 43 592 км. Именно благодаря этой довольно большой разнице Луна на ночном небе бывает разного размера. В перигее Луна выглядит для нас на 15% больше, чем в апогее.
Разница расстояний сказывается и на яркости Луны, когда она достигает своей полной фазы. В ближайшей к Земле точке полная Луна обычно на 30% ярче, чем на максимальном удалении от нашей планеты. Когда полная Луна находится в перигее, ее называют «суперлуна».
На видео («Один год Луны за 2,5 минуты») можно полюбоваться Луной во всей ее изменчивой красе:
Возникает весьма логичный вопрос: откуда мы знаем, на каком расстоянии находится Луна? Ответ зависит от того, о какой эпохе мы говорим. В Древней Греции, например, астрономы использовали для своих вычислений познания в области геометрии.
Долгое время древние греки наблюдали за тенями и выяснили, что, когда объект расположен перед , длина его тени в 108 раз превосходит его реальный диаметр. Так мяч диаметром 2,5 см, помещенный на палочке между Солнцем и поверхностью Земли, даст треугольную тень протяженностью 270 см.
Это наблюдение в дальнейшем было использовано для изучения лунных и солнечных затмений. При лунном затмении греки замечали, что спутник не полностью закрывался тенью Земли, а ширина этой тени была примерно в 2,5 раза больше Луны. При солнечном затмении отмечалось, что размер Луны и ее местоположение в этот момент были достаточными для того, чтобы полностью перекрыть Солнце. Тень, которую она отбрасывала, оканчивалась на Земле, причем, под тем же углом, что и тень от Земли, что делало обе тени двумя версиями одного и того же треугольника, только разного размера.
Греки сделали вывод, что основание большего из двух треугольников будет равняться одному диаметру Земли (на тот момент этот показатель уже был вычислен и составил 12 875 км), а его длина – 1 390 000 км. Меньший же треугольник будет в 2,5 раза шире диаметра Луны, и, т.к. треугольники пропорциональны, его высота будет в 2,5 раза больше высоты орбиты Луны. Соединив эти треугольники греки получили эквивалент 3,5 лунных орбит. Разделив вычисленное ранее значение 1,39 млн км на 3,5, они получили относительно точное расстояние до Луны, равное 397 500 км. Совсем неплохо для древнего народа!
Сейчас расстояние до Луны можно рассчитать с точностью до нескольких миллиметров. Ученым достаточно засечь, за какое время лазерный луч, пущенный с Земли, дойдет до специального рефлектора, установленного на Луне, и вернется обратно.
Определение так называемой лазерной локации Луны стало возможным более сорока лет назад, после того, как астронавты миссии Аполлон установили целую серию рефлекторов на поверхности нашего спутника. Лазерный луч, пущенный с Земли, отражается от одного из этих рефлекторов и возвращается на нашу планету.
Правда, из 100 квадрильонов пущенных в сторону Луны фотонов на Землю возвращается не так много, но этого достаточно для высокоточного расчета расстояния.
Т.к. скорость света составляет почти 300 000 км/с, лазерному лучу хватает чуть больше секунды, чтобы достигнуть поверхности Луны. Столько же занимает обратный путь. Фиксируя точное время, которое понадобилось свету, чтобы добраться до Луны и обратно, астрономы затем с легкостью высчитывают точное расстояние до Луны в данный момент времени.
Благодаря этому способу расчета расстояния ученым стало известно, что Луна медленно удаляется от нашей планеты. Каждый год – на 3,8 см. А это значит, что через миллионы лет Луна на небосклоне будет казаться меньше, чем она видится нам сейчас. А через миллиард лет или около того Луна будет выглядеть меньше Солнца, и полные солнечные затмения навсегда уйдут в прошлое.
Измерение расстояния от Земли до Луны проводились еще в древние времена: греки пытались сделать это неоднократно.
Данные сведения были необходимы человеку для получения полноценной картины представления о Вселенной.
Кроме вычислений о расстоянии до спутника Земли, древние греки проводили расчеты, чтобы вычислить его радиус.
Со временем технологический прогресс развивался и уже сегодня все измерения известны человеку.
Издавна людям было интересно, что же представляется собой космос и Луна – она с незапамятных времен была естественным спутником нашей планеты.
Люди интересовались, как далеко она находится и сколько до нее лететь, применяя для этого разнообразные подсчеты.
На сегодняшний день измерить расстояние методами, использующимися в повседневной жизни – нереально.
Для этого применяются тригонометрические формулы и расчеты.
Рассмотрим, как древние люди определяли этот показатель, напоминая, что он измеряется от центра спутника:
- Первый, кто попытался достучаться до истины, был Аристарх Самосский.
На основе геометрических уравнений и показателей, полученных с помощью угломерных инструментов, ученый проводил исследование.
Для начала он вычислил разницу расстояния до спутника и Солнца, после чего умножал данный результат на радиус Земли. Его расчеты показали, что расстояние равно 509680 в километрах.
- Во 2 веке до нашей эры астроном Гиппарх Никейский также принялся за вычисления.
Он проводил наблюдения за Луной при разных ее фазах и пришел к выводу, что расстояние до Земли будет равно 382260 километров.
Основываясь на угловых замерах, Гиппарх выяснил, что в период затмения Солнце и Луна имеют одинаковые показатели.
После этого он высчитал разницу и вывел формулу, по которой определил среднее расстояние.
Среднее расстояние в километрах
Указать точные показатели расстояния в километрах невозможно: это связано с эллиптической формой орбиты, по которой движется спутник.
Это говорит о том, что некоторое время он удаляется от планеты, после чего снова приближается.
Обратите внимание! Существует несколько числовых результатов, позволяющих описать километраж расстояния до небесного спутника.
Реальные размеры могут изменяться в пределах 15 %, что связано с различными точками нахождения спутника.
Самая полная Луна находится к Земле гораздо ближе, чем тогда, когда она проходит фазу роста.
Известные показатели помогут узнать расстояние, которое измерили ученые:
Время полета
На сегодня уже совершено большое количество полетов, для того, чтобы судить, сколько по времени занимает путешествие до спутника.
Ученые производили расчеты, исходя из скорости на ракете и наблюдения за космонавтами.
Вот некоторые цифры:
- Самый медленный полет займет 1 год 1 месяц и 2 недели, что было доказано при эксперименте.
В 2003 году на основе станции с ионным революционным двигателем под названием ЕКА SMART-1 был произведен запуск лунного зонда.
- Средний по времени полет занял 5 дней, когда китайский спутник Chang’e-1 был отправлен в 2007 году на орбиту: при полете использовались стандартные ракетные двигатели.
- Пилотируемый полет с человеком длился 3 дня 3 часа и 49 минут, когда американцы в 1969 году впервые ступили на поверхность Луны – космический корабль Сатурн-5 стартовал с площадки во Флориде.
- Кратчайший путь освоили американцы в проекте «Новые горизонты»: скорость спутника составляет 58 тысяч километров.
Чтобы преодолеть притяжение Солнца, компания Nasa использовала огромное ускорение.
Важно! Советский спутник Луна-1 совершил первый полет, он прошел в 500 километрах от Луны, добравшись до места за 2 дня.
Сегодня туристические космические компании по всему миру предлагают путешествия на Луну короткой или длительной продолжительности.
Любые вычисления, произведенные человеком, были окружены множеством интересных фактов, историй. Измерение пространства и расстояния до Луны не лишено таких случаев.
Приведем несколько интересных примеров, связанных с историей вычисления времени полета, расстояния от Земли до спутника:
- Согласно легенде, Луна образовалась от столкновения планеты Земля с другой планетой. Тогда образовалась орбита, из которой сформировался спутник желто-белого цвета.
- Спутник всегда обращен к планете одной стороной.
- Самый большой кратер называется Бэйли, его диаметр составляет 295 километров.
- Во время одной из экспедиций американский Аполлон-6 привез на Землю несколько сотен килограммов лунного грунта.
- Находясь на Земле и смотря в небо, кажется, что Луна и Солнце обладают одинаковыми размерами.
- На Луне нет атмосферы, поэтому ночь там наступает сразу, без постепенного угасания света.
- Сила притяжения на спутнике имеет наименьшее значение – она в 6 раз меньше силы притяжения на Земле.
- На поверхности спутника существует памятник погибшим космонавтам – это фигура 10 сантиметров из алюминия.
- С течением лет Луна значительно отдалилась от Земли: это происходит каждый год на 4 сантиметра.
- Минимальное расстояние в ближайших точках от Луны до Марса составляет 55 миллионов 399 тысяч километров.
Известно, что в будущем планируются регулярные полеты на Марс, однако гораздо удобнее осуществлять их с поверхности спутника.
Вычисление расстояний до Луны помогает организаторам полетов достоверно просчитать количество топлива, а также средств, затрачиваемых на полет.
Полезное видео
