Размещено на http://www.allbest.ru/

Планеты земной группы

1. Общие характеристики планет земной группы

Планеты, относящиеся к земной группе - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон - имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды; они медленно вращаются вокруг своих осей; у них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса - два, у Земли - один).

Сходство планет земной группы не исключает и некоторого различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленнее Земли. Период обращения Меркурия (т. е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси.

Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и у Марса примерно одинаковы, но совсем иные у Меркурия и Венеры. Такие же, как у Земли, времена года есть, следовательно, на Марсе, хотя почти в два раза продолжительнее, чем на Земле.

Возможно к планетам земной группы отнести и далекий Плутон - самую маленькую из 9 планет. Средний диаметр Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше диаметр Харона - спутника Плутона. Поэтому не исключено, что система Плутон - Харон, как и система Земля - Луна, представляет собой "двойную планету".

Сходства и различия обнаруживаются также в атмосферах планет земной группы. В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практически лишен атмосферы, Венера и Марс обладают ею. Венера имеет очень плотную атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа и сернистых соединений. Атмосфера Марса наоборот чрезвычайно разрежена и также бедна кислородом, азотом. Давление у поверхности Венеры почти в 100 раз больше, а у Марса почти в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли.

Температура у поверхности Венеры очень высокая (около 500°С) и остается все время почти одинаковой. Высокая температура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом. Густая плотная атмосфера пропускает лучи Солнца, но задерживает инфракрасное тепловое излучение, идущее от нагретой поверхности. Газ в атмосферах планет земной группы находится в непрерывном движении. Нередко во время пылевых бурь, которые длятся по нескольку месяцев, огромное количество пыли поднимается в атмосферу Марса. Ураганные ветры зафиксированы в атмосфере Венеры на высотах, где расположен облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью планеты), но вблизи поверхности этой планеты скорость ветра достигает всего лишь нескольких метров в секунду.

Планеты земной группы, подобно Земле и Луне, имеют твердые поверхности. Поверхность Меркурия, изобилующая кратерами, очень напоминает лунную. "Морей" там меньше, чем на Луне, причем они небольшие. Как и на Луне, большинство кратеров образовались в результате падений метеоритов. Там, где кратеров немного, мы видим сравнительно молодые участки поверхности.

Каменистая пустыня и множество отдельных камней видны на первых фототелевизионных панорамах, переданных с поверхности Венеры автоматическими станциями серии "Венера". Радиолокационные наземные наблюдения обнаружили на этой планете множество неглубоких кратеров, диаметры которых от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась наиболее гладкой из всех планет земной группы, хотя и на ней есть большие горные массивы и протяженные возвышенности, вдвое превышающие по размерам земной Тибет.

Почти 2/3 поверхности Земли занимают океаны, но на поверхности Венеры и Меркурия воды нет. Изобилует кратерами и поверхность Марса. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей. Диаметры некоторых морей превышают 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками. Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы. Высота наибольшего из них - Олимпуса - превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. Диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км. О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них - Маринер - тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны.

2. Меркурий

Астрономические данные

Меркурий - самая близкая к Солнцу планета, поэтому Солнце на него светит и греет в 7 раз сильнее, чем на Землю. На дневной стороне Меркурия страшно жарко, там вечное пекло. Измерения показывают, что температура там поднимается до 400 градусов выше нуля. Зато на ночной стороне должен быть всегда сильный мороз, который, вероятно, доходит до 200 градусов ниже нуля. Итак, Меркурий - это царство пустынь. Одна его половина - горячая каменная пустыня, другая половина - ледяная пустыня, быть может покрытая замерзшими газами. В состав крайне разреженной атмосферы Меркурия входят: Ar, Ne, He. Поверхность Меркурия по внешнему виду подобна лунной. Когда Меркурий находится достаточно далеко от Солнца, его можно разглядеть, он стоит низко над горизонтом. Меркурий никогда не бывает виден на темном небе. Лучше всего наблюдать его в вечернем небе или перед рассветом осенью. У Меркурия спутников не имеется. 80% массы Меркурия содержится в его железном ядре. Давление у поверхности планеты примерно в 500 млрд. раз меньше, чем у поверхности Земли. Оказалось также, что Меркурий обладает слабым магнитным полем, напряженность которого составляет всего 0,7% земного. Меркурий принадлежит к планетам земной группы. Меркурий, в римской мифологии - бог торговли.

Важные открытия

Размеры, форма и масса Меркурия.

По форме Меркурий близок к шару с экваториальным радиусом (2440 ± 2) км, что примерно в 2,6 раза меньше, чем у Земли. Разность полуосей экваториального эллипса планеты составляет около 1 км; экваториальное и полярное сжатия незначительны. Отклонения геометрического центра планеты (шара) от центра масс -- порядка полутора километров. Площадь поверхности Меркурия в 6,8 раз, а объем -- в 17,8 раз меньше, чем у Земли.

Масса Меркурия равна 3,31 o 1023 кг, что примерно в 18 раз меньше массы Земли. Средняя плотность близка к земной и составляет 5,44 г/см3. Ускорение свободного падения вблизи поверхности 3,7 м/с2.

Температура и рельеф поверхности.

Как ближайшая к Солнцу планета, Меркурий получает от центрального светила значительно большую энергию, чем, например, Земля (в среднем в 10 раз). Из-за вытянутости орбиты поток энергии от Солнца варьируется примерно в два раза. Большая продолжительность дня и ночи приводит к тому, что яркостные температуры (измеряемые по инфракрасному излучению в соответствии с законом теплового излучения Планка) на «дневной» и на «ночной» сторонах поверхности Меркурия при среднем расстоянии от Солнца могут изменяться примерно от 600 К до 100 К. Но уже на глубине нескольких десятков сантиметров значительных колебаний температуры нет, что является следствием весьма низкой теплопроводности пород.

Поверхность Меркурия, покрытая раздробленным веществом базальтового типа, довольно темная. Судя по наблюдениям с Земли и фотографиям с космических аппаратов, она в целом похожа на поверхность Луны, хотя контраст между темными и светлыми участками выражен слабее. Наряду с кратерами (как правило, менее глубокими, чем на Луне) есть холмы и долины.

Атмосфера и физические поля.

Над поверхностью Меркурия имеются следы весьма разреженной атмосферы, содержащей, кроме гелия, также водород, углекислый газ, углерод, кислород и благородные газы (аргон, неон). Близость Солнца обусловливает ощутимое влияние на Меркурий солнечного ветра. Благодаря этой близости значительно и приливное воздействие Солнца на Меркурий, что должно приводить к возникновению над поверхностью планеты электрического поля, напряженность которого может быть примерно вдвое больше, чем у «поля ясной погоды» над поверхностью Земли, и отличается от последнего сравнительной стабильностью.

На Меркурии имеется и магнитное поле. Магнитный дипольный момент Меркурия равен 4,9 o 1022 Гсoсм3, что примерно на четыре порядка меньше, чем у Земли; однако, поскольку напряженности поля обратно пропорциональны кубу радиуса планет, то на Меркурии и на Земле они близкие по порядку величины.

Модель внутреннего строения.

Предложено несколько моделей внутреннего строения Меркурия. Согласно наиболее распространенному (хотя и предварительному) мнению планета состоит из горячего, постепенно остывающего железоникелевого ядра и силикатной оболочки, на границе между которыми температура может приближаться к 103 К. На долю ядра приходится больше половины массы планеты.

3. Венера

Астрономические данные

Венера - вторая планета от Солнца, имеет почти круговую орбиту. Она проходит к Земле ближе, чем какая-либо другая планета. Но плотная, облачная атмосфера не позволяет непосредственно видеть ее поверхность. Атмосфера: СО2 (97%), N2 (ок. 3%), H2O (0,05%), примеси CO, SO2, HCl, HF. Благодаря парниковому эффекту, на Венере стоит ужасная жара. Атмосфера, представляющая собой плотное одеяло из углекислого газа, удерживает тепло, пришедшее от Солнца. В результате скапливается такое количество тепловой энергии, что температура атмосферы гораздо выше, чем в духовке. Снимки, сделанные с помощью радара, демонстрируют очень большое разнообразие кратеров, вулканов и гор. Поверхность Венеры покрыта сотнями тысяч вулканов. Есть несколько очень больших: высотой 3 км. и шириной 500км. Но большая часть вулканов имеет 2-3км. в поперечнике и около 100 метров в высоту. Излияние лавы на Венере происходит гораздо дольше, чем на Земле. Давление на поверхности около 107 Па. Поверхностные породы Венеры близки по составу к земным осадочным породам. Венера подходит к Земле ближе, чем любая другая планета, на расстояние 45 млн.км. Найти Венеру на небе проще, чем любую другую планету. Ее плотные облака прекрасно отражают солнечный свет, делая планету яркой. Каждые семь месяцев в течении нескольких недель Венера представляет собой самый яркий объект в западной части неба по вечерам. Три с половиной месяца спустя она восходит на три часа раньше Солнца, становится сверкающей "утренней звездой" восточной части неба. Венеру можно наблюдать через час после захода солнца или за час до восхода. У Венеры нет лун.

Атмосфера Венеры крайне жаркая и сухая. Температура на поверхности достигает своего максимума примерно у отметки 480°С. В атмосфере Венеры содержится в 105 раз больше газа, чем в атмосфере Земли. Давление этой атмосферы у поверхности очень велико, в 95 раз выше, чем на Земле. Космические корабли приходится конструировать так, чтобы они выдерживали сокрушительную, раздавливающую силу атмосферы. В 1970 г. первый космический корабль, прибывший на Венеру, смог выдержать страшную жару лишь около одного часа - этого как раз хватило, чтобы послать на Землю данные об условиях на поверхности. Российские летательные аппараты, совершившие посадку на Венеру в 1982 г., послали на Землю цветные фотографии с изображением острых скал.

Благодаря парниковому эффекту, на Венере стоит ужасная жара. Атмосфера, представляющая собой плотное одеяло из углекислого газа, удерживает тепло, пришедшее от Солнца. В результате скапливается большое количество тепловой энергии.

На Земле, где количество углекислого газа в атмосфере невелико, природный парниковый эффект повышает глобальную температуру на 30°С. А на Венере парниковый эффект поднимает температуру еще на 400°С. Изучая физические последствия сильнейшего парникового эффекта на Венере, мы хорошо представляем себе те результаты, к которым может привести накапливание излишков тепла на Земле, вызываемое растущей концентрацией углекислого газа в атмосфере из-за сжигания ископаемого топлива - угля и нефти.

Венера - планета, ближе всех подходящая в движении своем к Земле. По своим размерам она схожа с Землей и так же обладает обширной атмосферой, хотя Венерианская воздушная оболочка куда как внушительнее Земной

Давление вблизи поверхности планеты составляет около 95 атмосфер! Состоит эта атмосфера, в основном, из углекислого газа с примесями азота и кислорода. Углекислый газ является причиной явления, которое называется парниковым эффектом. Сущность явления состоит в том, что углекислый газ, пропуская солнечные лучи позволяет нагреваться поверхности и воздуху в близи нее, но это тепло он не выпускает обратно в космос. Из-за этого поверхность Венеры сильно разогрета. На Земле этот эффект также наблюдается, но масштабы его гораздо скромнее

Тонкая поверхностная кора когда-то делала Венеру самым активным небесным телом Солнечной системы, если говорить о поверхностях (у Солнца поверхности, напомним, нет). Радиолокационные наблюдения обнаружили на Венере множество вулканов и бывших лавовых рек

Маленьких кратеров ударного происхождения на Венере нет: мелкие метеорные тела сгорают в атмосфере планеты.

На основании полученных данных предлагается несколько моделей внутреннего строения Венеры. Согласно одной из них, наиболее реалистичной, на Венере имеется три оболочки. Первая из них - кора - имеет толщину примерно 16 км. Далее - мантия, силикатная оболочка, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты.

4. Земля

Астрономические данные

Земля - третья от Солнца планета. Скорость обращения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца равна - 29,765 км/с. Наклон земной оси к плоскости эклектике 66o33'22''. У Земли есть спутник - Луна. Земля обладает магнитным и электрическим полями. Земля образовалась 4,7млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газо-пылевого вещества. В составе Земли преобладают: железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Давление в центре планеты - 3,6*1011Па, плотность около 12500кг/м3, температура 5000 - 6000oC. Большую часть поверхности занимает Мировой океан (361,1 млн.км2; 70,8%); суша составляет 149,1 млн.км2 и образует шесть материков и острова. Она поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 метров (наибольшая высота 8848 метров - г.Джомолунгма). Горы занимают 30% суши, пустыни закрывают около 20% поверхности суши, саванны и редколесья - около 20%, леса - около 30%, ледники - 10%. Средняя глубина океана около 3800 метров, наибольшая - 11022 метра (Марианский желоб в Тихом океане), объем воды 1370 млн.км3, средняя соленость 35г/л. Атмосфера Земли, общая масса которой 5,15*1015 тонн, состоит из воздуха - смеси в основном азота (78,1%) и кислорода (21%), остальное - водяной пары, углекислый газ, благородные и другие газы. Около 3 - 3,5 млрд. лет назад в результате закономерной эволюции материи на Земле возникла жизнь, началось развитие биосферы.

Имеет естественный спутник - Луну, которая, возможно возникла при столкновении с другим космическим телом в древности.

В составе Земли преобладают железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Плотность вещества Земли, давление и температура возрастают к ее центру, или ядру, где плотность около 12500 кг/м^3, давление 3,6*10^11 Па, температура 5000-6000 Цельсия. Под воздействием гравитационного поля Земли, в условиях разогрева земных недр возникли и сформировались различные по химическому составу и физическим свойствам геосферы.

По современным космогоническим представлениям, Земля образовалась около 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газово-пылевого вещества. Абсолютный возраст наиболее древних пород Земли составляет свыше 4,5 млрд. лет.

Пожалуй, самая отличительная черта Земли - это присутствие воды, в которой и зародилась жизнь. Еще одно наше "богатство" - атмосфера, богатая азотом и кислородом, без которого мы вообще перестали бы существовать.

Земля поворачивается вокруг оси приблизительно на 1,8 км в час (если находиться на экваторе). Кроме того, планета несется по своей орбите вокруг нашей звезды - Солнца - со скоростью более чем 29 км в секунду.

5. Марс

Астрономические данные

На Марсе имеются глубокие каньоны, гигантские вулканы и обширные пустыни. Вокруг Красной планеты, как еще называют Марс, летают две небольшие луны: Фобос и Деймос. Марс - это следующая за Землей планета, если считать от Солнца, и единственный, кроме Луны космический мир, который уже можно достичь при помощи современных ракет. Для астронавтов это путешествие длиной в 4 года могло бы явиться следующим рубежом в исследовании космического пространства. Вблизи экватора Марса, в районе называемом Тарсис, расположены вулканы колоссальных размеров. Тарсис - название, которое астрономы дали возвышенности, имеющей 400 км. в ширину и около 10 км. в высоту. На этом плато расположено четыре вулкана, каждый из которых просто гигант в сравнении с любым земным вулканом. Самый грандиозный вулкан Тарсиса, Гора Олимп, возвышается над окружающей местностью на 27 км. Около двух третей поверхности Марса представляет собой горную местность с большим количеством кратеров, возникших от ударов и окруженных обломками твердых пород. Вблизи вулканов Тарсиса змеится обширная система каньонов длинной около четверти экватора. Долина Маринер имеет ширину 600 км, а глубина ее такова, что гора Эверест целиком опустилась бы на ее дно. Отвесные скалы высятся на тысячи метров, от дна долины до плато наверху. В древние времена на Марсе было много воды, по поверхности этой планеты текли большие реки. На Южном и Северном полюсах Марса лежат ледяные шапки. Но этот лед состоит не из воды, а из застывшего атмосферного углекислого газа (застывает при температуре -100oC). Ученые считают, что поверхностные воды хранятся в виде захороненных в грунте ледяных глыб, особенно в полярных областях. Состав атмосферы: CO2 (95%), N2 (2,5%), Ar (1,5 - 2%), CO (0,06%), H2O (до 0,1%); давление на поверхности 5-7гПа. Всего к Марсу было послано 25 кораблей.

Важные открытия

Марс - четвертая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. На звездном небе он выглядит как немерцающая точка красного цвета, которая время от времени значительно превосходит по блеску звезды первой величины. Марс периодически подходит к Земле на расстояние до 57 млн. км., значительно ближе, чем любая из больших планет, кроме Венеры.

По основным физическим характеристикам Марс относится к планетам земной группы. По диаметру он почти вдвое меньше Земли и Венеры.

Атмосфера

Сильно разочаровывает атмосфера Марса. Среднее давление составляет 0.6% от земного. Она, подобно венерианской состоит из углекислого газа (0.95 по объему), азота, аргона и кислорода ( 0.02% по объёму). Большой интерес представляет содержание водяного пара, особенно в связи с вопросами о природе облаков и возможности и существования жизни на Марсе. Если осадить всю воду (пар) Марса, то получится слой в 0.1 мм.

Количество водяного пара на Марсе, по-видимому, оставалось постоянным и равным 1.3 км воды в течение трех марсианских месяцев наблюдений.

Планета окутана газовой оболочкой, атмосферой, которая имеет меньшую плотность, чем земная. Даже в глубоких впадинах Марса, где давление атмосферы наибольшее, оно приблизительно в 100 раз меньше, чем у поверхности Земли, а на уровне марсианских горных вершин; в 500-1000 раз меньше. Тем не менее в атмосфере Марса наблюдаются облака и постоянно присутствует более или менее плотная дымка из мелких частиц пыли и кристалликов льда. Как показали снимки с американских автоматических посадочных станций "Викинг-1" и "Викинг-2", марсианское небо в ясную погоду имеет розоватый цвет, что объясняется рассеянием солнечного света на пылинках и подсветкой дымки оранжевой поверхностью планеты.. При отсутствии облаков газовая оболочка Марса значительно прозрачнее, чем земная, в том числе и для ультрафиолетовых лучей, опасных для живых организмов. Солнечные сутки на Марсе длятся 24 часа 39 минут 35 секунд.

Температура на Марсе

Температура поверхности Марса была довольно хорошо изучена поназемным наблюдениям в инфракрасных лучах. Максимальная температура-33 град. по Цельсию достигает вблизи подсолнечной точки. Самая низкая температура -139 град. по Цельсию наблюдается вблизи южного полюса, где может конденсироваться углекислый газ. Для Mарса характерен резкий перепад температур. В так называемых оазисах, в районах озера Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет от -53 до +22 град. по Цельсию летом и от -103 до -43 градусов зимой. Итак, Марс - весьма холодный мир.

Температурные условия на Марсе суровы с точки зрения жителя Земли.. Полученные из наблюдений сведения о температуре явились ключом к объяснению природы полярных шапок, которые при наблюдениях в телескоп видны как светлые, почти белый пятна возле полюсов планеты. Когда в северном полушарии Марса наступает лето, северная полярная шапка быстро уменьшается, но в это время растет другая; возле южного полюса, где наступает зима. В конце XIX-XX в. считали, что полярные шапки Марса; это ледники и снега.

По современным данным, обе полярные шапки Марса; северная и южная; состоят из твердой двуокиси углерода, т.е. сухого льда, который образуется при замерзании углекислого газа, входящего в состав марсианской атмосферы, и из водяного льда с примесью минеральной пыли.

Вода

Многие очень извилистые русла, разветвлённая система притоков свидетельствует о том, что в прошлом поверхность планеты бороздили мощные потоки воды. Были ли на Марсе когда-нибудь океаны или озера воды? Вероятно, нет, потому что тогда должна была бы существовать плотная атмосфера, от которой остались бы тяжелые инертные газы, а они не наблюдаются. Приходится расстаться с иллюзиями, что Марс когда-то был раем.

5. Луна

планета орбита луна меркурий

ЛУНА, естественный спутник Земли, ее постоянный ближайший сосед. Это скалистое шаровидное тело без атмосферы и жизни. Ее диаметр 3480 км, т.е. немногим более четверти диаметра Земли. Ее угловой диаметр (угол, под которым диск Луны виден с Земли) составляет около 30 дуги. Среднее расстояние Луны от Земли 384 400 км, что равно примерно 30 диаметрам Земли. Космический корабль может добраться до Луны менее чем за 3 сут. Первый достигший Луны аппарат «Луна-2» был запущен 12 сентября 1959 в СССР. Первые люди ступили на Луну 20 июля 1969; это были астронавты «Аполлона-11», запущенного в США.

Еще до наступления эры космических исследований астрономы знали, что Луна - необычное тело. Хотя это не самый большой спутник в Солнечной системе, но он один из крупнейших по отношению к своей планете - Земле. Плотность Луны всего в 3,3 раза больше плотности воды, что меньше, чем у любой из планет земной группы: самой Земли, Меркурия, Венеры и Марса. Уже это обстоятельство заставляет думать о необычных условиях образования Луны. Пробы грунта с поверхности Луны позволили определить его химический состав и возраст (4,1 млрд. лет у самых старых образцов), но это лишь сильнее запутало наше представление о происхождении Луны.

Внешний вид

Как все планеты и их спутники, Луна в основном светит отраженным солнечным светом. Обычно бывает видна та часть Луны, которую освещает Солнце. Исключение составляют периоды вблизи новолуния, когда отраженный от Земли свет слабо освещает и темную сторону Луны, создавая картину «старой Луны в объятиях молодой».

Яркость полной Луны в 650 тыс. раз меньше яркости Солнца. Полная Луна отражает только 7% падающего на нее солнечного света. После периодов бурной солнечной активности отдельные места лунной поверхности могут слабо светиться под действием люминесценции.

На видимой стороне Луны - той, что всегда повернута к Земле, - бросаются в глаза темные области, названные астрономами прошлого морями (по-латински mare). Из-за относительно ровной поверхности моря были выбраны для посадки первых экспедиций астронавтов; исследования показали, что моря имеют сухую поверхность, покрытую мелкими пористыми обломками лавы и редкими камнями. Эти большие темные участки Луны резко отличаются от ярких горных областей, неровная поверхность которых значительно лучше отражает свет. Облетевшие Луну космические корабли показали, вопреки ожиданиям, что на обратной стороне Луны нет больших морей и поэтому она не похожа на видимую сторону.

Иллюзия Луны.

Вблизи горизонта Луна выглядит гораздо большей, чем высоко в небе. Это оптическая иллюзия. Психологические опыты показали, что наблюдатель подсознательно регулирует свое восприятие размера объекта в зависимости от размера других объектов в поле зрения. Луна кажется меньше, когда она высоко в небе и окружена большим пустым пространством; но когда она у горизонта, ее размер легко сравнить с расстоянием между ней и горизонтом. Под влиянием этого сравнения мы неосознанно усиливаем свое впечатление о размере Луны.

Фазы.

Фазы Луны возникают вследствие изменения взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. Например, когда Луна находится между Солнцем и Землей, ее обращенная к Земле сторона темна и поэтому почти невидима. Этот момент называют новолунием, поскольку, начиная с него, Луна как будто рождается и становится видимой все больше и больше. Пройдя четверть своей орбиты, Луна демонстрирует освещенную половину диска; при этом говорят, что она находится в первой четверти. При прохождении половины орбиты у Луны становится видимой вся обращенная к Земле сторона - она вступает в фазу полнолуния.

Земля тоже проходит через разные фазы, если смотреть на нее с Луны. Например, в новолуние, когда диск Луны совершенно темный для наблюдателя на Земле, астронавт на Луне видит целиком освещенную «полную Землю». И наоборот, когда на Земле мы видим полнолуние, с Луны можно наблюдать «новоземелье». В первой и третьей четвертях, когда люди на Земле видят освещенной половину лунного диска, астронавты на Луне тоже увидят освещенную половину диска Земли.

ДВИЖЕНИЕ

Основное влияние на движение Луны оказывает Земля, хотя и значительно более удаленное Солнце на него тоже влияет. Поэтому объяснение движения Луны становится одной из сложнейших проблем небесной механики. Первая приемлемая теория была предложена Исааком Ньютоном в его Началах (1687), где были опубликованы закон всемирного тяготения и законы движения. Ньютон не только учел все известные в то время возмущения лунной орбиты, но и предсказал некоторые эффекты.

Характеристики орбиты.

Время, необходимое Луне для полного обращения по орбите вокруг Земли на 360, составляет 27 сут 7 ч 43,2 мин. Но все это время Земля сама движется вокруг Солнца в том же направлении, поэтому взаимное положение трех тел повторяется не через орбитальный период Луны, а спустя примерно 53 ч после него. Поэтому полнолуние происходит через каждые 29 сут 12 ч 44,1 мин; этот период называют лунным месяцем. Каждый солнечный год содержит 12,37 лунных месяцев, так что 7 из 19 лет имеют 13 полнолуний. Этот 19-летний период называется «метоновым циклом», поскольку в 5 в. до н.э. афинский астроном Метон предложил этот период в качестве основы для реформы календаря, правда, не состоявшейся.

Расстояние до Луны постоянно меняется; это знал еще Гиппарх во 2 в. до н.э. Он определил среднее расстояние до Луны, получив значение, довольно близкое к современному - 30 диаметров Земли. Расстояние до Луны можно определять различными методами, например, методом триангуляции из двух удаленных точек на Земле или же с помощью современной техники: по времени прохождения радарного или лазерного сигнала до Луны и обратно. Среднее расстояние в перигее (ближайшей к Земле точке орбиты Луны) составляет 362 тыс. км, а среднее расстояние в апогее (самой далекой точке орбиты) равно 405 тыс. км. Эти расстояния измеряются от центра Земли до центра Луны. Точка апогея и вместе с ней вся орбита обращается вокруг Земли за 8 лет и 310 сут.

Наклон.

Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости орбиты Земли вокруг Солнца - эклиптике - примерно на 5; поэтому Луна никогда не удаляется от эклиптики более чем на 5, всегда находясь среди или около зодиакальных созвездий. Точки, в которых лунная орбита пересекает эклиптику, называют узлами. Солнечное затмение может произойти только в новолуние и только в те моменты, когда Луна находится вблизи узла. Это случается по меньшей мере дважды в году. В остальных случаях Луна проходит на небе над или под Солнцем. Лунные затмения происходят только в полнолуние; при этом, как и в случае солнечных затмений, Луна должна находиться вблизи узла. Если бы плоскость лунной орбиты не была наклонена к плоскости земной орбиты, т.е. если бы Земля и Луна двигались в одной плоскости, то при каждом новолунии происходило бы солнечное затмение, а при каждом полнолунии - лунное затмение. Линия узлов (прямая, проходящая через оба узла) вращается вокруг Земли в противоположном движению Луны направлении - с востока на запад с периодом 18 лет 224 сут. Этот период тесно связан с циклом «сарос», составляющим 18 лет 11,3 сут и определяющего промежуток времени между одинаковыми затмениями.

Система Земля - Луна.

Разумеется, не совсем верно говорить о движении Луны вокруг Земли. Точнее, оба эти тела обращаются вокруг их общего центра массы, лежащего ниже поверхности Земли. Анализ колебаний Земли показал, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли.

Размещено на Allbest.ru