Наш естественный спутник луна. Размеры луны Соотношение размеров земли и луны

Луна – самый большой объект ночного звёздного неба. Приблизительно диаметр Луны сумели рассчитать ещё древние греки.

– пятый по величине естественный спутник в Солнечной системе, уступающий по размерам только трём спутникам Юпитера и одному спутнику Сатурна. Луна ненамного меньше Меркурия – самой маленькой из планет, и вдвое меньше Марса. По отношению к размерам своей планеты Луна занимает первое место среди спутников.

Размеры

Из-за вращения вокруг оси чуть «сплюснута» у полюсов, её диаметр на линии полюсов составляет 3471,94 км, а на линии экватора – 3476,28 км, что составляет около четверти земного диаметра. Так как наш спутник имеет шарообразную форму, можно рассчитать и другие геометрические размеры: длина экватора Луны равна 10920 км, объём нашего спутника составляет 1/50 земного, а площадь поверхности меньше земной в 13 раз.

Угловой диаметр

Так как лунная орбита представляет собой эллипс, угловой диаметр Луны меняется от 33’40” в ближайшей точке – апогее, до 29’24” в самой дальней точке – перигее. Когда находится низко над горизонтом, она кажется большей, чем в зените, вследствие оптической иллюзии, пока не имеющей объяснения. Угловые размеры спутника почти совпадают с угловыми размерами , из-за чего возможны полные солнечные затмения, когда диск Луны полностью закрывает солнечный.

Как измерили

Первым попытался определить диаметр Луны Аристарх Самосский в III веке до н. э. на основе измерений, проведённых во время солнечного затмения, и последующих вычислений на базе евклидовой геометрии. Из-за погрешности измерений расчёты оказались неточными. Сто лет спустя

Средний суточный параллакс Луны 57"02",61.
Среднее расстояние Луны от Земли 384 400 км.
Наибольшее удаление Луны от Земли в апогее 405 500 км.
Наименьшее удаление Луны от Земли в перигее 363 300 км.
Видимый угловой диаметр Луны на среднем расстоянии от Земли 31"05",16 = 1865", 16.
Наибольший видимый угловой диаметр Луны 32"53",5.
Наименьший видимый угловой диаметр Луны 29"28",1.
Диаметр Луны 3476,0 км = 0,2725 экв. диаметра Земли (примерно 3/11 земного).
Объем Луны 21,99·10 9 км 3 = 0,02 объема Земли (примерно 1/50 земного).
Площадь поверхности Луны 37,96·10 6 км 2 = 0,074 площади поверхности Земли (примерно 1/14 земной).
Масса Луны 7.35·10 25 г. = 0,0123 массы Земли (1/81,30 земной).
Средняя плотность Луны 3,34 г/см 3 = 0,607 средней плотности Земли.
Ускорение силы тяжести па поверхности Луны 1,623 м/с 2 = 0,166 земного (примерно 1/6 земного).
Первая космическая скорость для Луны 1,68 км/с.
Вторая космическая скорость для Луны (скорость освобождения) 2,38 км/с.
Средний эксцентриситет лунной орбиты 0,055 (линейный эксцентриситет 21 000 км).
Эксцентриситет лунной орбиты меняется от 0,044 до 0,072.
Наклон лунной орбиты к эклиптике 5°08"43",4.
Наклон лунной орбиты к эклиптике меняется от 5°17" до 4°59".
Средний наклон лунного экватора к орбите 6°41".
Наклон лунного экватора к орбите меняется от 6°51" до 6°31".
Наклон лунного экватора к эклиптике 1°32"47".
Наклон лунной орбиты к земному экватору меняется от 18°18" до 28°36".
Наибольшее значение либрании по долготе 7°54".
Наибольшее значение либрации по широте 6°50".
Параллактическая либрация около 1°.
Невидимая с Земли часть поверхности Луны составляет 41% всей лунной поверхности.
Либрационные зоны составляют 18% всей лунной поверхности.
Видимая угловая скорость движения Луны по небу 13°,2 в сутки (примерно 30" в час).
Средняя скорость движения Луны по орбите 1,023 км/с (примерно 3681 км/час).
Ускорение Луны в ее движении вокруг Земли 0,272 см/с 2 .
Сидерический месяц, равный периоду вращения Луны, 27 сут. 07 час. 43 мин. 11,47 с = 27,321661 суток (примерно 655,7 час).
Синодический месяц, равный периоду смены фаз Луны (фазовому циклу), 29 сут. 12 час. 44 мин. 02,78 с = 29,5305882 суток (примерно 708,7 час).
Продолжительность синодического месяца меняется вследствие эллиптичности лунной орбиты от 29,25 сут. до 29,83 сут, (примерно на 13 час).
Тропический месяц 27,321582 суток.
Аномалистический месяц 27,554551 суток.
Драконический месяц 27,212220 суток.
Период вращения линии узлов 6798 сут. = 18,61 лет.
Период вращения линии апсид 3232 сут. = 8,85 лет.
Угловая скорость вращения линии апсид примерно 40° в год.
Максимум отраженного излучения Луны приходится примерно на длину волны 0,6 мкм.
Максимум собственного излучения Луны приходится примерно на длину волны 7 мкм.
Визуальная звездная величина Луны в истинное полнолуние — 12 m ,91.
Освещенность от Луны на расстоянии Земля — Луна в истинное полнолуние 0,449 лк.
Геометрическое альбедо Луны в истинное полнолуние 0,147.
Фазовый интеграл Луны в системе истинного полнолуния 0,509.
Сферическое альбедо Луны в истинное полнолуние 0,075.
Средняя визуальная звездная величина Луны в полнолуние, наблюдаемая с Земли, —12 m ,71 (полная Луна светит в 465 000 раз слабее Солнца).
Средняя яркость полной Луны, наблюдаемой с Земли, 0,251 сб.
Средняя освещенность, создаваемая полной Луной, находящейся в зените, на земной поверхности, перпендикулярной к направлению падающих лучей, 0,25 лк.
Среднее альбедо всей лунной поверхности 12,44%.
Среднее альбедо материковых областей Луны 13,45%.
Среднее альбедо морских областей Луны 7,30%. Показатель цвета Луны В — V = +1 m ,2.
Среднее значение максимальной степени поляризации света лунной поверхностью (при фазовых углах 100—110°) 6—8%.
Максимальная степень поляризации материковых областей Луны 6,5-7,5%.
Максимальная степень поляризации морских областей Луны 12—16%.
Температура поверхности Луны в подсолнечной точке около + 130° С.
Температура поверхности Луны на ночной стороне около — 160 — 170° С.
Концентрация газов у поверхности Луны в дневное время на освещенной стороне 104 см -3 (10 -13 концентрации молекул газов в земной атмосфере).
Концентрация газов у поверхности Луны в ночное время (на темной стороне) 2·10 5 см -3 .
Общая площадь морских образований на поверхности Луны составляет 16,9%.
Площадь морей на видимом полушарии Луны составляет 31,2% поверхности.
Площадь морей на обратном полушарии Луны составляет 2,6% поверхности.
Среднее отношение глубины к диаметру лунных кратеров 0,2.
Средняя толщина слоя реголита 2—3 м.
Возраст древних материковых пород Луны 4,3—4,6 млрд. лет.
Средний возраст лунных базальтов Имбирийской системы 3,7 млрд.лет.
Средний возраст лунных базальтов Эратосфеновской системы 3,2 млрд. лет.
Возраст кратера Коперник 0,85 млрд. лет.
Средняя мощность лунной коры на видимом полушарии 60 км.
Средняя мощность лунной коры на обратном полушарии 100 км.
Плотность анортозитовых пород Луны 2,9 г/см 3 .
Плотность базальтовых пород Луны 3,3 г/см 3 .

Заголовок шокирует. Понимаю. Все знают, что «это не так». Но давайте разберёмся – так это или не так.

Можем ли мы определить размеры Луны, исходя из тех данных, которые мы способны добыть из непосредственных наблюдений? Оказывается – можем. И вот как.

Во время солнечного затмения Луна своим телом закрывает Солнце – это и есть затмение. А с другой стороны, под освещением Солнца Луна отбрасывает тень на поверхность Земли. Находясь в зоне этой тени, наблюдатель видит полное солнечное затмение.

Направление солнечных лучей, которыми освещается Луна во время солнечного затмения, устанавливается просто. Угловые размеры Солнца и Луны почти одинаковы, именно это и обеспечивает полное затмение Солнца: диск Луны в точности соответствует диску Солнца и закрывает его.

А это значит, что лучи от Солнца попадают на Луну, первое, параллельным потоком и, второе, точно перпендикулярно поперечному сечению Луны.

Из этого, в свою очередь, следует, что тень от Луны имеет тот же самый размер, что и сама Луна.

Тень Луны на поверхности Земли во время солнечного затмения давно измерена – она имеет диаметр примерно 270 километров.

Это значит, что и размер Луны должен быть таким же – то есть 270 километров.

Если я не прав, попробуйте найти ошибку в этих «трёх соснах». А пока скептики ищут, я напомню следующее.

Современные представления о космосе как о пространстве, наполненном звёздами и планетами, сформировалось совсем недавно – начиная с Коперника. До него Земля была плоской, а звёзды представлялись всего лишь сверкающими светильниками, подвешенными на хрустальных сферах.

Совсем не обязательно, что Коперник прав. Могут быть и иные варианты модели космоса. Вот, например, важный вопрос, который я задавал читателям, интересующимся наукой, по поводу странной траектории Луны –

Рис. 1. Движение Луны относительно Земли: гладкая вершина – участок верхней (по рисунку) части траектории; точки слома – нижние (по рисунку) точки перегиба траектории.

В ранней статье «Земля вовсе не крутится вокруг Солнца » мы рассмотрели ситуацию, связанную с траекторией движения Луны. Согласно общепринятой научной версии, Луна должна двигаться по эпициклоиде.

В точках перегиба Луна сбрасывает скорость до нуля, а после снова набирает её до максимального значения. Со школы знаем: изменение скорости есть ускорение. С той же школы тоже знаем: ускорение, помноженное на массу, рождает силу.

Вот и возникает закономерный вывод: при таких колоссальных силах, которые формируются в точках перегиба эпициклоиды, ни один материал не выдержит таких нагрузок.

А это, в свою очередь, означает: либо Луна не движется так, как это предписывается ей общепринятыми представлениями науки, либо Луна не имеет массы.

Понятно, с наскока такую ситуацию не разберёшь, поэтому мы и продвигаемся постепенно – от статьи к статье. Но с необходимыми элементами пересмотра старых положений физики мне пришлось столкнуться при построении Единой теории поля , первые положения которой были сформированы ещё в монографиях « » и « ».

Наши проекты в области физики: «Единая теория поля // Theory of everything »; «Вакуум: (концепция, строение, свойства) »; «Периодическая система элементарных частиц ». А здесь: рецензия ИОФ РАН и описание ВЦ РАН.

А вот и наша гипотеза: формирование космических тел на примере Марса и Земли (на основе современных представлений о вакууме) . Соответствующий доклад был сделан в 2013 году на Гординских чтениях в Институте физик Земли РАН.

Рис. 1. Дикусар В.В., Тюняев А.А. Вакуум: концепция, строение, свойства // Отв. редактор член-корр. РАН Ю.А. Флёров. ФГБУН Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. 2013. Купить .

На мой взгляд, проблема описания реального мира – это изменяющаяся во времени проблема, которая зависит от наших текущих знаний об окружающем мире. Если позавчера Земля спокойно лежала на трёх китах, вчера встал выбор между концепциями Декарта и Ньютона , то сегодня к «законам» Ньютона появилось множество вопросов.

А завтра будет сформировано постинформационное общество, в котором реальностью станут совершенно новые технологии. Их смысл наглядно объяснили Малыш и Карлсон – когда Карлсон пытался найти зад у телевизора. Мы, знающие принцип работы телевизора, смеялись над незадачливым сказочным героем.

Украшением ночного неба помимо россыпи звезд, безусловно, является Луна. Благодаря сочетанию ее размера и расстояния до Земли, она является вторым по яркости небесным объектом и может полностью заслонить солнечный диск во время затмения. Неудивительно, что ночное светило не одно тысячелетие притягивает к себе внимание человечества.

Если бы у Земли не было Луны, многое сложилось бы иначе:

сутки были бы значительно короче;
смена времен года и климат характеризовались бы нестабильностью;
происходили бы менее выраженные приливы и отливы;
появление на планете жизни в ее теперешнем виде было бы под вопросом.

Диаметр Луны

Среднее значение диаметра Луны не слишком большое по космическим меркам число - 3474,1 км. Это приблизительно в два раза меньше, чем расстояние от Москвы до Владивостока.

Тем не менее Луна занимает пятое место по размеру среди естественных спутников планет Солнечной системы:

Ганимед.
Титан.
Каллисто.
Луна.

А вот уже при сравнении размеров спутников по отношению к их планетам Луне нет равных. Имея диаметр, составляющий четверть земного, она занимает первое место. Кроме того, ее размер больше, чем у Плутона.

Какое расстояние от Земли до Луны

Величина непостоянная. В среднем между центрами планеты и ее естественного спутника 384 400 километров. В этом пространстве поместилось бы еще примерно 30 Земель, а свету для преодоления такого расстояния нужно 1,28 секунды.

Что если бы до ближайшего небесного тела можно было добраться на автомобиле со скоростью 95 км/час? Учитывая, что вся дистанция - это примерно 10 окружностей Земли, на путешествие ушло бы столько же времени, как и на 10 объездов планеты по экватору. То есть чуть меньше шести месяцев. Пока быстрее всего расстояние до Луны преодолела межпланетная станция «Новые горизонты», которая на своем пути к Плутону пересекла орбиту спутника спустя восемь с половиной часов после запуска.

Орбита Луны не идеальный круг , а овал (эллипс), внутри которого находится Земля. В разных точках он расположен ближе или дальше от планеты. Из-за этого, при вращении вокруг общего с Землей центра масс, спутник то приближается, то отдаляется. Так, меньше всего километров разделяет небесные тела, когда ночное светило находится в месте орбиты под названием перигей. В точке, обозначающейся как апогей, спутник наиболее отдален от планеты. Минимальное расстояние - 356 400 км, а максимальное - 406 700 км. Таким образом, дистанция колеблется от 28 до 32 земных диаметров.

Первые близкие к верным оценки расстояния до «соседки» Земли были получены еще во II в. н. э. Птолемеем. В наше время, благодаря современным светоотражающим приборам, установленным на спутнике, расстояние удалось измерить наиболее точно (с погрешностью в несколько см). Для этого на Луну направляют лазерный луч. Потом отмечают, за какой период он вернется к Земле, отразившись. Зная скорость света и время, за которое он достиг датчиков, несложно вычислить расстояние.

Как наглядно оценить размер Луны и ее расстояние до Земли

Земной диаметр примерно в 4 раза больше Лунного , а объем - в 64 раза. Расстояние до ночного светила равно примерно 30 диаметрам планеты. Чтобы наглядно оценить дистанцию от Земли до ее спутника и сравнить их размеры, понадобятся два мяча: баскетбольный и теннисный. Соотношения диаметров:

Земли (12 742 км) и Луны (3474,1 км) - 3,7: 1 ;
стандартного баскетбольного мяча (24 см) и теннисного (6,7 см) - 3,6:1.

Значения довольно близкие. Таким образом, если бы Земля была размером с баскетбольный мяч, то ее спутник - с теннисный.

Можно попросить людей представить , что Земля - это баскетбольный мяч, а Луна теннисный, и показать, насколько в таком масштабе спутник удален от планеты. Большинство, скорее всего, предположат расстояние от 30 см до нескольких шагов.

На самом деле, чтобы показать верное расстояние, придется отойти на чуть больше, чем семь метров. Так, между планетой и ее спутником в среднем 384 400 км, а это примерно 30 Земель или соответственно 30 баскетбольных мячей. Умножение диаметра спортивного снаряда на 30 дает результат 7,2 м. Это примерно 9 мужских или 11 женских шагов.

Видимый размер Луны с Земли

360 угловых градусов - вся окружность небесной сферы. При этом ночное светило занимает на ней примерно половину одного градуса (в среднем 31 минуту) - это угловой (видимый) диаметр. Для сравнения: ширина ногтя указательного пальца на расстоянии вытянутой руки - это примерно один градус, то есть две Луны.

По уникальному стечению обстоятельств видимые размеры Солнца и Луны для жителей Земли почти одинаковы. Это возможно из-за того, что диаметр ближайшей звезды в 400 раз превышает диаметр спутника, но и находится дневное светило во столько же раз дальше. Благодаря такому совпадению среди всех планет, вращающихся вокруг Солнца, только на Земле можно наблюдать его полное затмение.

Меняется ли размер Луны

Конечно же, истинный диаметр спутника остается одинаковым, однако видимый размер может меняться. Так, Луна кажется заметно больше во время восхода и заката . Когда ночное светило низко над горизонтом, расстояние до наблюдателя не уменьшается, а, наоборот, немного увеличивается (на радиус Земли). Визуальный эффект, казалось бы, должен быть обратным. Единого ответа, объясняющего причину иллюзии, нет. С уверенностью можно лишь заявить, что это красивое явление своим существованием обязано только особенностям работы человеческого мозга, а не, например, влиянию атмосферы Земли.

Расстояние между Луной и Землей периодически меняется от максимального (в апогее) до минимального (в перигее). Вместе с дистанцией варьируется и видимый диаметр спутника: от 29,43 до 33,5 угловой минуты. Благодаря этому возможны не только полные затмения , но и кольцевые (когда видимый размер Луны в апогее меньше солнечного диска). Примерно раз в 414 дней полнолуние совпадает с прохождением перигея. В это время можно наблюдать максимально большое ночное светило. Явление получило довольно громкое название суперлуние, однако видимый диаметр в этот момент всего лишь на 14% больше обычного. Разница очень незначительная, и простой наблюдатель отличий не заметит.

Благодаря точным измерениям расстояния, ученым удалось обнаружить сравнительно медленное, но постоянное увеличение дистанции между Землей и ее спутником. Скорость, с которой Луна отдаляется, - 3,8 см в год - слишком мала, чтобы можно было заметить существенное уменьшение видимого размера светила. Примерно в таком же темпе растут человеческие ногти. Тем не менее через 600 млн лет Луна настолько отдалится и, соответственно, уменьшится для земных наблюдателей, что полные солнечные затмения останутся в прошлом.

Стоит отметить, что спутник Земли , образовавшийся по современной теории от столкновения планеты с большим объектом 4,5 миллиарда лет назад, изначально находился в 10−20 раз ближе. Однако полюбоваться небом, украшенным светилом в 10−20 раз большего диаметра, чем сейчас, тогда было некому.

Видео

Понять, насколько далеко Луна находится от Земли, вы сможете, посмотрев это видео.

Луна - спутник Земли, являющийся самым близким к Солнцу, поскольку Венера и Меркурий не имеют подобных астрономических объектов. Человеческий интерес к ночному светилу не утихает вот уже который век. Благодаря современным научным исследованиям мы знаем массу полезной информации о нашем естественном спутнике: диаметр Луны, внешнюю структуру ее поверхности, а также воздействие на Землю. Но некоторые темы, к примеру процесс происхождения, так и останутся для пытливого ума человека лишь его теориями.

Возникновение

На сегодняшний момент учеными выделяются три основные гипотезы появления Луны:

Газопылевое облако одновременно образовало Землю и ее спутник (причиной опровержения считается разный состав космических тел);

Ранее сформированная поверхность была захвачена нашей планетой (в пользу гипотезы были приведены легенды о времени, когда на небе Луны еще не наблюдалось);

Удар большого космического объекта о Землю привел к образованию ее спутника.

Именно последняя теория, которая получила название «Гигантское столкновение» является самой правдоподобной. Согласно этой гипотезе, образование Луны является последствием столкновения нашей планеты с космическим объектом Тейей. В 1975 году планетологи У. Хартман и Д. Дэвис предположили, что вышеупомянутая протопланета столкнулась с краем Земли. В результате некоторое количество земной мантии и большая часть Тейи были выброшены на орбиту. Со временем обломки собрались в будущий спутник, а скорость вращения Земли резко увеличилась (за 5 часов совершала один оборот).

Общие сведения

Расстояние от нашей планеты до ее спутника составляет приблизительно 384 тыс. км. Из-за эллиптической орбиты эта величина колеблется от 356 400 до 406 800 км. Диаметр Луны составляет четвертую часть диаметра Земли. Скорость естественного спутника достигает отметки в 1,02 километра в секунду. Для полного оборота вокруг Земли ночному светилу необходимо приблизительно 27 суток. Ось спутника имеет наклон 88°28". Диаметр Луны в числовом выражении равняется 3476 км.

Фазы

Без преувеличения эта тема волнует человеческое население больше, чем что-либо другое связанное со спутником, ведь многие давно стали замечать постоянное изменение настроения или физического состояния в определенный период месяца. На самом деле фазы - это освещенный Солнцем, видимый нам диаметр Луны, который периодически затемняется. Такие изменения связаны со взаимным расположением нашей планеты, ночного и дневного светила.

Новолуние - это процесс, когда Луна, Солнце и Земля расположены на одной линии. В таком положении спутник не виден человеку. Первая четверть лунной фазы наблюдается спустя двое суток. В это время мы видим спутник в виде узкого серпа. Этот процесс происходит из-за отклонения Луны от той линии, на которой она находится во время новолуния.

По прошествии двух недель наступает полнолуние. Космические объекты снова располагаются на одной линии в таком порядке: Луна - Земля - Солнце. От других фаз полнолуние отличается различными явлениями, например такими, как затмения и морские приливы. В это время видимый диаметр Луны полностью освещен.

Спустя три недели после новолуния спутник Земли снова виден лишь наполовину. Это явление получило название «последняя четверть». С каждым днем лунный серп становится все уже, до тех пор пока не исчезнет совсем, после чего снова начнется фаза новолуния.

Классификация кратковременных феноменов

Туманные явления чаще всего наблюдаются в районе кратера Плутон и моря Кризисов. Предполагается, что подобные исчезновения некоторых видимых ранее частей Луны связано с выходом газа из ее глубин из-за приливной силы нашей планеты, которая в 32 раза выше лунной на Земле.

Причиной вспышек, вероятнее всего, является падение метеоритов на поверхность Луны. В мае 1972 года был зарегистрирован тысячетонный тротиловый удар недалеко от посадки "Аполлона-14".

Теневые явления представляют собой появление темных участков в местах, где таковых быть не должно. К примеру, Солнце расположено высоко, а дно одного из кратеров находится в тени. Причиной этого феномена является тепловой удар. Во время восхода Солнца температура на поверхности спутника варьируется от -120 до +110 градусов, что нередко вызывает увеличение лунных пород.

Колонизация

Луна - спутник Земли, единственное место в космосе, кроме нашей планеты, где побывал человек. НАСА создала программу «Созвездие», с помощью которой должна была разрабатываться необходимая инфраструктура, которая обеспечила бы полеты и создание базы на Луне. Все это позволило бы человечеству отправиться на Марс. 1 февраля 2010 года президент США Б. Обама принял решение по прекращению финансирования этой программы.

Чуть позже НАСА представило свой новый проект под названием «Аватары на Луне». Суть заключается в экспедиции, в которой примут участие роботы с устройством телеприсутствия. Управление аватарами будет производиться при помощи специально разработанных костюмов дистанционного управления. Как уже было сказано, диаметр Луны в километрах составляет около 3,5 тысячи, а, используя новую американскую программу, специалисты из разных областей смогут, благодаря виртуальному присутствию, изучать видимую часть спутника с Земли. Этот метод избавит от необходимости использовать слишком дорогостоящие космические корабли и многочисленные системы жизнеобеспечения.