Одна из основных черт характера любого человека - это любознательность. Именно ей человечество обязано большинству научных открытий и благам технического прогресса, основывающегося на них. С древних времен человек с интересом всматривался в ночное небо, в котором светилось бесчисленное количество звезд, а по небосводу неспешно плыла Луна. Неудивительно, что с тех пор мечта посетить какое-нибудь небесное тело не покидала человека.
Изобретение телескопа подтвердило предположение о том, что на минимальном расстоянии от Земли находится Луна. С этого момента писатели-фантасты в своих романах отправляли бесстрашных путешественников на это небесное тело. Интересно, что предлагаемые способы вполне соответствовали духу своего времени: снаряд, ракета на основе реактивного двигателя, антигравитационное вещество кейворит (Г. Уэллс) и пр. Правда, сказать точно, сколько лететь до Луны, никто не мог.
С тех пор прошло довольно много времени. Хотя термин «много» применим относительно продолжительности человеческой жизни, а вот для истории прошел всего лишь миг. Сейчас естественный все чаще рассматривается не просто как абстрактная цель полета, а как основа для баз будущего. Это могут быть поселения под сверхпрочным куполом, герметичные города под поверхностью, автоматические обсерватории и заправочные станции для космических кораблей. Поистине, полет фантазии не имеет границ. Удивительно, что при этом многие даже не догадываются, сколько до Луны.
Сейчас расстояние от Земли до спутника вычислено с высокой точностью. Поэтому, зная скорость, можно подсчитать, сколько времени лететь до Луны. Известно, что расстояние между центральными точками этих небесных тел составляет 384 400 км. Но так как для определения времени путешествия нужно знать путь между поверхностями, то нужно вычесть значения радиусов. У Земли это 6378 км, а у спутника 1738 км. Точный ответ на вопрос: «Сколько лететь до Луны?» предполагает необходимость учитывания особенностей орбиты нашего естественного спутника. Как известно, Луны близка к овалу (то есть эллиптическая), поэтому длина пути изменяется в пределах целых 12%, что довольно много. Так, при наибольшем сближении (перигей) расстояние составляет 363 104 км, а вот в дальней точке (апогей) уже 405 696 км. Учитывая сумму их радиусов, вычтем известные значения из меньшего числа и в результате получим 354 988 км. Это и есть удаленность от Земли до лунной поверхности.
Исходя из озвученного выше расстояния, можно совершенно точно сказать, сколько лететь до Луны. Осталось учесть только скорость движения, с которой планируется осуществить столь желаемое путешествие. Итак, время полета к поверхности естественного спутника зависит от выбранного средства передвижения и занимает:
160 суток при езде на автомобиле, передвигающемся со скоростью около 100 км/час;
Соответственно, самолету, пролетающему не менее 800 км в час, потребуется «всего» 20 суток;
Корабли американской программы «Аполлон» достигали поверхности нашего спутника за трое суток и четыре часа;
Развив вторую в 11,2 км/с, удастся покрыть расстояние за 9,6 часов;
Превратившись в чистую энергию (вспоминаем «Космическую Одиссею» Артура Кларка) и перемещаясь со (300 000 км/с), цели можно достичь за ничтожных 1,25 с;
Ну, а приверженцам высказывания: «Тише едешь - дальше будешь!» придется потратить не менее девяти лет, если непрерывно идти обычным шагом со скоростью 5 км/ч.
Очевидно, что вопрос: «Сколько лететь до Луны?» в настоящее время уже можно считать решенным. Осталось лишь выбрать транспортное средство, затем, в зависимости от принятого решения, запастись должным терпением, требуемым количеством провианта и отправиться в путь.
Космос с давних времен интересовал человечество. Таинственный, неизведанный и далекий: возможности космических путешествий, а также открытие новых далеких миров всегда волновали человека. Ближайшим небесным телом к Земле является Луна, поэтому нет ничего удивительного в том, что еще на начальном этапе освоения космоса человек пытался попасть именно на это небесное тело. Ниже мы расскажем вам, сколько времени лететь до Луны и затронем такую интересную тему, как ее основание.
История освоения космоса
Первым отправить человека в космос смог Советский Союз, обогнав в этом плане США. В ответ штаты стали работать над развитием собственной лунной программы, которая подразумевает изначально орбитальные облеты спутника и в дальнейшем и высадку людей на Луну.
Сколько денег ушло на эту программу рассчитать невозможно. Эксперты отмечают, что в реализация этой программы в сопоставимых ценах оценивается в 500 млрд $. НАСА специально для этих полетов разработало ракету Сатурн 5, которая могла добраться до Луны за три-четыре дня. На те времена это была самая мощная ракета, которая способна покорять большие расстояние в несколько сотен тысяч километров от Земли до нашего спутника в максимально сжатый срок.
Первый человек, который ступил на поверхность Луны – американец Нил Армстронг. В 1969 году в составе миссии Аполлон 11 сумел посадить лунный модуль недалеко от моря Спокойствия. В дальнейшем было выполнено несколько американских пилотируемых миссий. Около десятка космонавтов побывали на Луне, которые провели многие исследования и смогли привести на Земле больше 20 кг лунного грунта.
Через несколько лет интерес к Луне пропал, и было решено свернуть дорогую программу полетов. Подобное объясняется дороговизной пилотируемых самолетов, поэтому в Советском Союзе и США решили сконцентрировать свое внимание на строительстве орбитальных станций на орбите земли и околоземном исследовании космоса. Летать на орбиту Земли было дешевле и проще, а создание орбитальной станции позволило сделать серьезный толчок в освоении космоса.
Однако интерес к далеким полетам пропал практически на 30 лет. Только сегодня, когда человечество задумалось о колонизации и исследовании Марса, к нашему спутнику вновь появился интерес. Луну использовали в качестве перевалочной базы для межпланетных перелетах на дальних расстояниях. Человечество сделало серьезный шаг вперед в сфере ракетостроения, что позволило не просто удешевить такие полеты, но и сделать их безопаснее и быстрее.
История покорения:
- Советский исследовательский аппарат первый раз достиг Луны – 1959 год.
- Первая успешная посадка на Луне – 1966 год.
- Высадка экспедиции Нила Армстронга – 1969 год.
- Последний на сегодня полет человека на Луну – 1972 год.
Расстояние до Луны
Луна вращается вокруг Земли по немного приплюснутой эллиптической орбите. По этой причине расстояние от Земли до спутника может варьироваться от 355 до 404 тыс. км. Многим из нас тяжело представить такие расстояние. Сколько понадобится времени, чтобы преодолеть этот путь?
- На автомобиле со средней скоростью около 100 км в час, можно было бы добраться до спутника Земли за 160 дней.
- Если идти пешком, то понадобилось бы девять лет непрерывной ходьбы.
- На самолете, который может разогнаться до 800 километров в час, лететь пришлось бы около двадцати дней.
- На космическом корабле Аполлон, скорость которого в несколько тысяч километров в час, можно было добраться до Луны за 72 часа.
- Современный космический аппарат может долететь до луны за 9 часов.
Полет на Луну на современных ракетах, теоретически не представляет особой сложности, несмотря на большое расстояние в 380-400 тыс. км. Не нужно подбирать время для старта ракетоносителя, так как максимальное и минимальное расстояние до Луны не столь велико. Продолжительность таких перелетов – всего лишь несколько дней, что позволяет разрешить проблемы радиации в космосе, которая при вспышках на Солнце только увеличивается.
Тяжелые современные ракетоносители, которые создавались специально для полета на Марс, также могли бы использоваться для перелетов до Луны и в обратную сторону. В этом случае полет на расстоянии в 400 тыс. км занял бы примерно 15-17 часов только в одну сторону. Единственная тонкость подобных полетов заключалась в том, что нужно изначально обустроить лунную базу, где бы приземлялись спускаемые модули, что и позволило бы осуществлять исследование Луны и даже жить на базе на протяжении определенного времени.
Перспективы исследовательских миссий и дальних полетов
Споры о целесообразности исследования спутника Земли и полетов на него не утихают и по сегодняшний день. Если изначально на первых этапах освоения и покорения космоса к таким полетам был серьезный интерес, даже несмотря на большое расстояние, то со временем, стало понятно, что обустройство базы на Луне – бесперспективно. Спутник не имел каких-то полезных ископаемых, что и делало дорогие полеты на Луну бессмысленными.
Но сегодня, когда человечество задумалось о полетах на Марс и колонизации Красной планеты, на некоторое время Луна смогла бы стать перевалочной базой, что существенно упростило бы дальние межпланетные перелеты. Фактически наш спутник может стать испытательным полигоном, что и позволит в будущем заселять Марс и прочие пригодные для жизни планеты.
Параллельно с развитием технологий полеты к естественному спутнику Земли существенно упростились, а обустройство на нем орбитальной базы уже не кажется чем-то нереальным. Лететь до Луны стало намного безопаснее и проще. Подобные перелеты в ближайшие 10 лет, несмотря на расстояние до Луны практически в 400 тыс. километров, станут обыденным делом, а человек вновь вернутся к исследованию дальнего радиуса Земли.
Луна с незапамятных времен была постоянным спутником нашей планеты и самым близким к ней небесным телом. Естественно, человеку всегда хотелось там побывать. Но далеко ли туда лететь и какое до нее расстояние?
Расстояние от Земли до Луны теоретически измеряется от центра Луны до центра Земли. Измерить это расстояние обычными методами, используемыми в обычной жизни, невозможно. Поэтому дистанция до земного спутника вычислялась по тригонометрическим формулам.
Аналогично Солнцу, Луна испытывает постоянное движение на земном небе вблизи эклиптики. Тем не менее, это движение значительно отличается от движения Солнца. Так плоскости орбит Солнца и Луны различаются на 5 градусов. Казалось бы, вследствие этого траектория Луны на земном небе должна быть похожа в общих чертах на эклиптику, отличаясь от нее только сдвигом на 5 градусов:
В этом движение Луна напоминает движение Солнца - с запада на восток, в противоположном направлении суточному вращению Земли. Но кроме того Луна движется по земному небу гораздо быстрее Солнца. Это связано с тем, что Земля совершает оборот вокруг Солнца примерно за 365 суток (земной год), а Луна вокруг Земли всего за 29 суток (лунный месяц). Это различие и стало стимулом к разбивке эклиптики на 12 зодиакальных созвездий (за один месяц Солнце смещается по эклиптике на 30 градусов). За время лунного месяца происходит полная смена фаз Луны:
В дополнение к траектории движения Луны добавляется ещё и фактор сильной вытянутости орбиты. Эксцентриситет орбиты Луны составляет 0.05 (для сравнения у Земли этот параметр равен 0.017). Отличие от круговой орбиты Луны приводит к тому, что видимый диаметр Луны постоянно меняется от 29 до 32 угловых минут.
За сутки Луна смещается относительно звезд на 13 градусов, за час примерно на 0.5 градусов. Современные астрономы часто используют покрытия Луны для оценок угловых диаметров звезд вблизи эклиптики.
От чего зависит движение Луны
Важным моментом теории движения Луны является факт того, что орбита Луны в космическом пространстве не является неизменной и стабильной. По причине сравнительно небольшой массы Луны, она подвержена постоянным возмущениям от более массивных объектов Солнечной Системы (прежде всего Солнца и Луны). Кроме того, на орбиту Луны оказывают влияние сплюснутость Солнца и гравитационные поля других планет Солнечной Системы. В результате этого величина эксцентриситета орбиты Луны испытывает колебания между 0.04 и 0.07 с периодом в 9 лет. Следствием этих изменений стало такое явление, как суперлуние. Суперлунием называется астрономическое явление, в ходе которого полная луна в несколько раз больше по угловым размерам, чем обычно. Так во время полнолуния 14 ноября 2016 года Луна находилась на рекордно близком расстоянии с 1948 года. В 1948 году Луна была на 50 км ближе, чем в 2016 году.
Кроме того наблюдаются и колебания наклонения лунной орбиты к эклиптике: примерно на 18 угловых минут каждые 19 лет.
Чему равно
Космическим кораблям придется потратить на полет к земному спутнику немало времени. До Луны нельзя лететь по прямой - планета будет уходить по орбите в сторону от точки назначения, и путь придется корректировать. При второй космической скорости в 11 км/с (40 000 км/ч) полет теоретически займет около 10 часов, но на деле это будет происходить дольше. Все потому, что корабль на старте постепенно наращивает скорость в атмосфере, доводя ее до значения в 11 км/с, чтобы вырваться из поля тяготения Земли. Затем кораблю придется тормозить при подлете к Луне. Кстати, эта скорость- максимум, чего удалось добиться современным космическим кораблям.
Пресловутый полет американцев на Луну в 1969 году, согласно официальным данным, занял 76 часов. Быстрее всех до Луны удалось долететь аппарату НАСА «Новые горизонты» — за 8 часов 35 минут. Правда, он не приземлился на планетоид, а пролетел мимо - у него была другая миссия.
Свет от Земли до нашего спутника доберется очень быстро - за 1,255 секунд. Но полеты на световых скоростях - пока что из области фантастики.
Можно попытаться представить путь до Луны в привычных величинах. Пешком при скорости 5 км/ч дорога до Луны займет порядка девяти лет. Если поехать на машине на скорость в 100 км/ч, то добираться до земного спутника придется 160 дней. Если бы на Луну летали самолеты, то рейс до нее продлился бы где-то 20 дней.
Как в древней Греции астрономы рассчитывали расстояние до Луны
Луна стала первым небесным телом, до которого удалось рассчитать расстояние от Земли. Считается, что первыми это сделали астрономы в Древней Греции.
Измерить расстояние до Луны пытались с незапамятных времен - первым это попытался сделать Аристарх Самосский. Он оценил угол между Луной и Солнцем в 87 градусов, поэтому вышло, что Луна ближе Солнца в 20 раз (косинус угла равного 87 градуса равен 1/20). Ошибка измерений угла привела к 20-кратной ошибке, сегодня известно, что это отношение на самом деле равно 1 к 400 (угол равен примерно 89.8 градусов). Большая ошибка была вызвана трудностью оценок точного углового расстояния между Солнцем и Луной с помощью примитивных астрономических инструментов Древнего мира. Регулярные солнечные затмения к этому времени уже позволили древнегреческим астрономам сделать вывод о том, что угловые диаметры Луны и Солнца примерно одинаковы. В связи с этим Аристарх сделал вывод, что Луна меньше Солнца в 20 раз (на самом деле примерно в 400 раз).
Для вычисления размеров Солнца и Луны относительно Земли Аристарх использовал другой метод. Речь идет о наблюдениях лунных затмений. К этому времени древние астрономы уже догадались о причинах этих явлений: Луна затмевается тенью Земли.
На схеме выше хорошо видно, что разность расстояний с Земли до Солнца и до Луны пропорциональна разнице между радиусами Земли и Солнца и радиусами Земли и её тени на расстояние Луны. Во времена Аристарха уже удалось оценить, что радиус Луны равен примерно 15 угловым минутам, а радиус земной тени составляет 40 угловых минут. То есть размер Луны получался примерно в 3 раза меньше размера Земли. Отсюда зная угловой радиус Луны можно было легко оценить, что Луна находится от Земли примерно в 40 диаметрах Земли. Древние греки могли лишь приблизительно оценить размеры Земли. Так Эратосфен Киренский (276 - 195 годы до нашей эры) на основе различий в максимальной высоте Солнца над горизонтом в Асуане и Александрии во время летнего солнцестояния определил, что радиус Земли близок к 6287 км (современное значение 6371 км). Если подставить это значение в оценку Аристарха насчет расстояния до Луны, то оно будет соответствовать примерно 502 тысяч км (современное значение среднего расстояния от Земли до Луны составляет 384 тысяч км).
Чуть позже математик и астроном II века до н. э. Гиппарх Никейский подсчитал, что расстояние до земного спутника в 60 раз больше, чем радиус нашей планеты. Его расчеты основывались на наблюдениях за движением Луны и его периодических затмениях.
Так как в момент затмения Солнце и Луна будут иметь одинаковые угловые размеры, то по правилам подобия треугольников можно найти отношение расстояний до Солнца и до Луны. Эта разница составляет 400 раз. Применяя еще раз эти правила, только уже по отношению к диаметрам Луны и Земли, Гиппарх вычислил, что диаметр Земли больше диаметра Луны в 2,5 раза. Т.е R л = R з /2,5.
Под углом в 1′ можно наблюдать предмет, размеры которого в 3 483 раза меньше, чем расстояние до него - эта информация во времена Гиппарха была всем известна. То есть, при наблюдаемом радиусе Луны в 15′ она будет ближе к наблюдателю в 15 раз. Т.е. отношение расстояния до Луны к ее радиусу будет равно 3483/15= 232 или S л = 232R л.
Соответственно, дистанция до Луны - это 232* R з /2,5= 60 радиусов Земли. Это получается 6 371*60=382 260 км. Самое интересное, что измерения, выполненные при помощи современных инструментов, подтвердили правоту античного ученого.
Сейчас измерение дистанции до Луны проводится при помощи лазерных приборов, позволяющих измерить его с точностью до нескольких сантиметров. При этом измерения происходят за очень короткое время - не более 2 секунд, за которое Луна удаляется по орбите примерно на 50 метров от точки отправки лазерного импульса.
Эволюция методик измерения расстояния до Луны
Только с изобретением телескопа астрономы смогли получить более-менее точные значения параметров орбиты Луны и соответствия её размеров с размером Земли.
Более точный метод измерения расстояния до Луны появился в связи с развитием радиолокации. Первая радиолокация Луны была проведены в 1946 году в США и Великобритании. Радиолокация позволяла измерить расстояние до Луны с точностью в несколько километров.
Ещё более точным методом измерения расстояния до Луны стала лазерная локация. Для его реализации в 1960х годах на Луне было установлено несколько уголковых отражателей. Интересно отметить, что первые эксперименты по лазерной локации были проведены ещё до установки уголковых отражателей на поверхности Луны. В 1962-1963 годах в Крымской обсерватории СССР были проведены несколько экспериментов по лазерной локации отдельных лунных кратеров с использованием телескопов диаметром от 0.3 до 2.6 метров. Эти эксперименты смогли определять расстояние до поверхности Луны с точностью в несколько сотен метров. В 1969-1972 годы астронавты программы “Аполлон” доставили на поверхность нашего спутника три уголковых отражателя. Среди них наиболее совершенным был отражатель миссии “Апполон-15”, так как он состоял 300 призм, тогда как два других (миссии “Апполон-11” и “Апполон-14”) только из ста призм каждый.
Кроме того в 1970 и 1973 годах СССР доставил на поверхность Луны ещё два французских уголковых отражателя на борту самоходных аппаратов “Луноход-1” и “Луноход-2”, каждый из которых состоял из 14 призм. Использование первого из этих отражателей обладает незаурядной историей. За первые 6 месяцев работы лунохода с отражателем удалось провести около 20 сеансов лазерной локации. Однако затем из-за неудачного положения лунохода вплоть до 2010 года не удавалось использовать отражатель. Лишь снимки нового аппарата LRO помогли уточнить положение лунохода с отражателем, и тем самым возобновить сеансы работы с ним.
В СССР наибольшее количество сеансов лазерной локации было проведено на 2.6-метровом телескопе Крымской обсерватории. Между 1976 и 1983 годами на этом телескопе было проведено 1400 измерений с погрешностью в 25 сантиметров, затем наблюдения были прекращены в связи со свертыванием советской лунной программы.
Всего же с 1970 по 2010 годы в мире было проведено примерно 17 тысяч высокоточных сеансов лазерной локации. Большинство из них было связано с уголковым отражателем “Аполонна-15” (как говорилось выше, он является наиболее совершенным - с рекордным количеством призм):
Из 40 обсерваторий, способных выполнять лазерную локацию Луны лишь несколько могут выполнять высокоточные измерения:
Большинство сверхточных измерений выполнено на 2-метровом телескопе в техасской обсерватории имени Мак Дональда:
В то же время наиболее точные измерения выполняет инструмент APOLLO, который был установлен на 3.5-метровом телескопе обсерватории Апач Пойнт в 2006 году. Точность его измерений достигает одного миллиметра:
Эволюция системы Луна и Земля
Главной целью всё более точных измерений расстояния до Луны являются попытки более глубокого понимания эволюции орбиты Луны в далеком прошлом и в отдаленном будущем. К настоящему времени астрономы пришли к выводу, что в прошлом Луна находилась в несколько раз ближе к Земле, а так же обладала значительно более коротким периодом вращения (то есть не была приливно захваченной). Этот факт подтверждает импактную версию образования Луны из выброшенного вещества Земли, которая преобладает в наше время. Кроме того, приливное воздействие Луны приводит к тому, что скорость вращения Земли вокруг своей оси постепенно замедляется. Скорость этого процесса составляет увеличение земных суток каждый год на 23 микросекунды. За один год Луна отдаляется от Земли в среднем на 38 миллиметров. Оценивается, что в случае если система Земля-Луна переживет превращение Солнца в красный гигант, то через 50 миллиардов лет земные сутки сравняются с лунным месяцем. В результате Луна и Земля будут всегда повернуты к друг другу только одной стороной, как сейчас наблюдается в системе Плутон-Харон. К этому времени Луна отдалится до, примерно, 600 тысяч километров, а лунный месяц увеличится до 47 суток. Кроме того, предполагается, что испарение земных океанов через 2.3 миллиардов лет приведет к ускорению процесса удаления Луны (земные приливы значительно тормозят процесс).
Кроме того, расчеты показывают, что в дальнейшем Луна снова начнет сближаться с Землей по причине приливного взаимодействия с друг другом. При приближении к Земле на 12 тысяч км Луна будет разорвана приливными силами, обломки Луны образуют кольцо наподобие известных колец вокруг планет-гигантов Солнечной Системы. Другие известные спутники Солнечной Системы повторят эту судьбу гораздо раньше. Так Фобосу отводят 20-40 миллионов лет, а Тритону около 2 миллиардов лет.
Каждый год расстояние до земного спутника возрастает в среднем на 4 см. Причины - движение планетоида по спиральной орбите и постепенно падающая мощность гравитационного взаимодействия Земли и Луны.
Между Землей и Луной теоретически можно разместить все планеты Солнечной системы. Если сложить диаметры всех планет, включая Плутон, то получится величина в 382 100 км.
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.
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
