Mėnulis – planetos charakteristikos ir aprašymas. Mėnulis: aprašymas, charakteristikos, įdomūs faktai Svoris Mėnulyje yra daug mažesnis

Mėnulis– Žemės planetos palydovas Saulės sistemoje: aprašymas, tyrimų istorija, įdomūs faktai, dydis, orbita, tamsioji Mėnulio pusė, mokslinės misijos su nuotraukomis.

Tamsią naktį pasitraukite nuo miesto šviesų ir grožėkitės nuostabia mėnulio šviesa. Mėnulis– tai vienintelis žemiškasis palydovas, kuris sukasi aplink Žemę daugiau nei 3,5 milijardo metų. Tai yra, Mėnulis lydi žmoniją nuo pat savo pasirodymo.

Dėl savo ryškumo ir tiesioginio matomumo palydovas atsispindėjo daugelyje mitų ir kultūrų. Vieni manė, kad tai dievybė, o kiti bandė ją panaudoti įvykiams nuspėti. Pažvelkime atidžiau į įdomius faktus apie Mėnulį.

Nėra "tamsiosios pusės"

• Yra daug istorijų, kai pasirodo tolimoji mėnulio pusė. Iš tikrųjų abi pusės gauna tiek pat saulės šviesos, tačiau tik viena iš jų matoma žemei. Faktas yra tas, kad Mėnulio ašinio sukimosi laikas sutampa su orbitiniu, o tai reiškia, kad jis visada yra atsuktas į mus viena puse. Bet mes tyrinėjame „tamsiąją pusę“ su erdvėlaiviais.

Mėnulis daro įtaką Žemės potvyniams

• Dėl gravitacijos Mėnulis mūsų planetoje sukuria du iškilimus. Vienas yra toje pusėje, nukreiptoje į palydovą, o antrasis – priešingoje pusėje. Šie kalnagūbriai sukelia potvynius ir atoslūgius visoje Žemėje.

Luna bando pabėgti

• Kiekvienais metais palydovas nuo mūsų nutolsta 3,8 cm.Jei taip ir toliau, tai po 50 milijardų metų Mėnulis tiesiog pabėgs. Tuo metu orbitoje jis praleis 47 dienas.

Svoris Mėnulyje yra daug mažesnis

• Mėnulis pasiduoda Žemės gravitacijai, todėl mėnulyje sveriate 1/6 mažiau. Būtent todėl astronautai turėjo judėti šokinėdami kaip kengūrai.

12 astronautų vaikščiojo Mėnulyje

• 1969 m. Neilas Armstrongas buvo pirmasis, įkėlęs koją į palydovą per „Apollo 11“ misiją. Paskutinis buvo Eugenijus Cernanas 1972 m. Nuo tada į Mėnulį buvo siunčiami tik robotai.

Nėra atmosferos sluoksnio

• Tai reiškia, kad Mėnulio paviršius, kaip matyti nuotraukoje, yra neapsaugotas nuo kosminės spinduliuotės, meteoritų smūgių ir saulės vėjo. Taip pat pastebimi dideli temperatūros svyravimai. Negirdėsite jokių garsų, o dangus visada atrodo juodas.

Yra žemės drebėjimų

• Sukurta dėl žemės gravitacijos. Astronautai naudojo seismografus ir nustatė, kad kelis kilometrus žemiau paviršiaus yra įtrūkimų ir įtrūkimų. Manoma, kad palydovas turi išlydytą šerdį.

Pirmasis prietaisas pasirodė 1959 m

• Sovietinis erdvėlaivis Luna 1 pirmasis nusileido Mėnulyje. Jis praskriejo pro palydovą 5995 km atstumu, o tada įskrido į orbitą aplink Saulę.

Pagal dydį sistemoje ji yra 5 vietoje

• Žemės palydovo skersmuo siekia 3475 km. Žemė yra 80 kartų didesnė už Mėnulį, tačiau jie yra maždaug tokio pat amžiaus. Pagrindinė teorija yra ta, kad jos formavimosi pradžioje į mūsų planetą atsitrenkė didelis objektas, išplėšęs medžiagą į kosmosą.

Mes vėl eisime į mėnulį

• NASA planuoja Mėnulio paviršiuje sukurti koloniją, kad ten visada būtų žmonių. Darbai galėtų prasidėti jau 2019 m.

1950 metais jie planavo ant palydovo susprogdinti branduolinę bombą.

• Tai buvo slaptas projektas Šaltojo karo metu – projektas A119. Tai parodytų didelį pranašumą vienai iš šalių.

Mėnulio dydis, masė ir orbita

Reikėtų ištirti Mėnulio charakteristikas ir parametrus. Spindulys yra 1737 km, o masė - 7,3477 x 10 22 kg, todėl jis viskuo nusileidžia mūsų planetai. Tačiau lyginant su Saulės sistemos dangaus kūnais, akivaizdu, kad jis yra gana didelis (antroje vietoje po Charono). Tankio rodiklis yra 3,3464 g/cm 3 (antra vieta tarp mėnulių po Io), o gravitacija – 1,622 m/s 2 (17 % Žemės).

Ekscentricitetas yra 0,0549, o orbitos kelias apima 356400 – 370400 km (perihelionas) ir 40400 – 406700 km (afelis). Norint visiškai apskrieti planetą, reikia 27,321582 dienų. Be to, palydovas yra gravitaciniame bloke, tai yra, jis visada žiūri į mus iš vienos pusės.

Mėnulio fizinės savybės

Polinis suspaudimas	0,00125
Pusiaujo	1738,14 km 0,273 žemės
Poliarinis spindulys	1735,97 km 0,273 žemės
Vidutinis spindulys	1737,10 km 0,273 žemės
Didelė apimtis	10 917 km
Paviršiaus plotas	3 793 10 7 km² 0,074 žemės
Apimtis	2.1958 10 10 km³ 0,020 žemės
Svoris	7,3477 10 22 kg 0,0123 žemės
Vidutinis tankis	3,3464 g/cm³
Greitis nemokamai patenka ties pusiauju	1,62 m/s²
Pirmoji erdvė greitis	1,68 km/s
Antroji erdvė greitis	2,38 km/s
Rotacijos laikotarpis	sinchronizuoti
Ašies pakreipimas	1,5424°
Albedas	0,12
Tariamas dydis	−2,5/−12,9 −12.74 (su pilnatimi)

Mėnulio sudėtis ir paviršius

Mėnulis atkartoja Žemę, taip pat turi vidinę ir išorinę šerdį, mantiją ir plutą. Šerdis yra tvirta geležinė sfera, besitęsianti per 240 km. Aplink ją sutelkta išorinė skystos geležies šerdis (300 km).

Mantijoje taip pat galite rasti magminių uolienų, kur geležies daugiau nei pas mus. Pluta tęsiasi 50 km. Šerdis dengia tik 20% viso objekto ir joje yra ne tik metalinės geležies, bet ir smulkių sieros bei nikelio priemaišų. Kaip atrodo Mėnulio struktūra, galite pamatyti diagramoje.

Mokslininkams pavyko patvirtinti, kad palydove yra vandens, kurio didžioji dalis telkšo ašigalių šešėlinėse kraterių dariniuose ir požeminiuose rezervuaruose. Jie mano, kad tai atsirado dėl palydovo kontakto su saulės vėju.

Mėnulio geologija skiriasi nuo Žemės. Palydovas neturi tankaus atmosferos sluoksnio, todėl jame nėra oro ar vėjo erozijos. Mažas dydis ir maža gravitacija lemia greitą aušinimą ir tektoninio aktyvumo trūkumą. Galite pastebėti daugybę kraterių ir ugnikalnių. Visur yra gūbrių, raukšlių, aukštumų ir įdubimų.

Labiausiai pastebimas kontrastas tarp šviesių ir tamsių sričių. Pirmosios vadinamos mėnulio kalvomis, o tamsiosios – jūromis. Aukštumos buvo suformuotos iš magminių uolienų, kurias reprezentavo lauko špatas ir magnio, pirokseno, geležies, olivino, magnetito ir ilmenito pėdsakai.

Bazalto uola sudarė jūrų pagrindą. Dažnai šios vietovės sutampa su žemuma. Galite pažymėti kanalus. Jie yra išlenkti ir linijiniai. Tai yra lavos vamzdeliai, atvėsinti ir sunaikinti nuo ugnikalnio žiemos miego.

Įdomus bruožas yra mėnulio kupolai, sukurti išmetus lavą į angas. Jie yra švelnių šlaitų ir 8-12 km skersmens. Raukšlės atsirado dėl tektoninių plokščių suspaudimo. Dauguma jų randama jūrose.

Svarbus mūsų palydovo bruožas yra smūginiai krateriai, susidarantys krintant didelėms kosminėms uolienoms. Dėl kinetinės smūgio energijos susidaro smūgio banga, dėl kurios atsiranda depresija, dėl kurios išmetama daug medžiagos.

Krateriai svyruoja nuo mažų duobių iki 2500 km ir 13 km gylio (Aitken). Didžiausias pasirodė ankstyvoje istorijoje, po kurio jie pradėjo mažėti. Galite rasti maždaug 300 000 įdubų, kurių plotis yra 1 km.

Be to, domina mėnulio dirvožemis. Jis susidarė dėl asteroidų ir kometų smūgių prieš milijardus metų. Akmenys subyrėjo į smulkias dulkes, kurios padengė visą paviršių.

Regolito cheminė sudėtis skiriasi priklausomai nuo padėties. Jei kalnuose daug aliuminio ir silicio dioksido, tai jūros gali pasigirti geležimi ir magniu. Geologija buvo tiriama ne tik teleskopiniais stebėjimais, bet ir mėginių analize.

Mėnulio atmosfera

Mėnulis turi silpną atmosferą (egzosferą), dėl kurios jo temperatūra labai svyruoja: nuo -153°C iki 107°C. Analizė rodo helio, neono ir argono buvimą. Pirmuosius du sukuria saulės vėjai, o paskutinis yra kalio skilimas. Taip pat yra įrodymų, kad krateriuose yra užšalusio vandens atsargų.

Mėnulio susidarymas

Yra keletas teorijų apie Žemės palydovo išvaizdą. Kai kurie žmonės mano, kad visa tai susiję su Žemės gravitacija, kuri pritraukė paruoštą palydovą. Jie susidarė kartu saulės akrecijos diske. Amžius – 4,4-4,5 milijardo metų.

Pagrindinė teorija yra poveikis. Manoma, kad prieš 4,5 mlrd. metų į protožemę įskrido didelis objektas (Theia). Suplėšyta medžiaga pradėjo suktis mūsų orbitiniu keliu ir suformavo Mėnulį. Tai patvirtina ir kompiuterių modeliai. Be to, tirti mėginiai parodė beveik identiškas izotopų sudėtis kaip ir mūsų.

Ryšys su Žeme

Mėnulis aplink Žemę apsisuka per 27,3 dienos (siderinis periodas), tačiau abu objektai aplink Saulę juda tuo pačiu metu, todėl palydovas vienoje Žemės fazėje praleidžia 29,5 dienos (žinomos Mėnulio fazės).

Mėnulio buvimas turi įtakos mūsų planetai. Visų pirma, mes kalbame apie potvynių poveikį. Tai pastebime kylant jūros lygiui. Žemės sukimasis vyksta 27 kartus greičiau nei Mėnulio. Vandenyno potvynius taip pat sustiprina vandens trinties jungtis su žemės sukimu per vandenyno dugną, vandens inercija ir baseino svyravimai.

Kampinis impulsas pagreitina Mėnulio orbitą ir ilgesniam laikui pakelia palydovą aukščiau. Dėl to atstumas tarp mūsų didėja, o žemės sukimasis sulėtėja. Palydovas per metus nuo mūsų nutolsta 38 mm.

Dėl to pasieksime abipusį potvynių blokavimą, pakartodami Plutono ir Charono situaciją. Tačiau tai užtruks milijardus metų. Taigi Saulė greičiausiai taps raudonuoju milžinu ir mus praris.

Mėnulio paviršiuje taip pat stebimi potvyniai, kurių amplitudė yra 10 cm 27 dienas. Kaupiamasis stresas sukelia mėnulio spindulius. Ir jie laikosi valanda ilgiau, nes nėra vandens, kuris slopintų vibracijas.

Nepamirškime tokio nuostabaus įvykio kaip užtemimas. Taip atsitinka, jei Saulė, palydovas ir mūsų planeta išsirikiuoja tiesia linija. Mėnulis pasirodo, jei už žemės šešėlio pasirodo pilnatis, o saulės – Mėnulis yra tarp žvaigždės ir planetos. Visiško užtemimo metu galite pamatyti saulės vainiką.

Mėnulio orbita pasvirusi 5° į Žemę, todėl tam tikrais momentais įvyksta užtemimai. Palydovas turi būti šalia orbitinių plokštumų sankirtos. Periodiškumas apima 18 metų.

Mėnulio stebėjimų istorija

Kaip atrodo Mėnulio tyrinėjimų istorija? Palydovas yra arti ir matomas danguje, todėl priešistoriniai gyventojai galėjo jį sekti. Ankstyvieji mėnulio ciklų registravimo pavyzdžiai prasideda V amžiuje prieš Kristų. e. Tai padarė Babilono mokslininkai, pastebėję 18 metų ciklą.

Senovės Graikijos Anaksagoras manė, kad Saulė ir palydovas yra didelio masto sferinės uolienos, kuriose Mėnulis atspindi saulės šviesą. Aristotelis 350 m.pr.Kr tikėjo, kad palydovas yra riba tarp elementų sferų.

Potvynių ir Mėnulio ryšį Seleukas konstatavo II amžiuje prieš Kristų. Jis taip pat manė, kad aukštis priklausys nuo mėnulio padėties žvaigždės atžvilgiu. Pirmąjį atstumą nuo Žemės ir dydį gavo Aristarchas. Jo duomenis patobulino Ptolemėjas.

Mėnulio užtemimus kinai pradėjo prognozuoti IV amžiuje prieš Kristų. Jie jau tada žinojo, kad palydovas atspindi saulės šviesą ir yra sferinės formos. Alhazenas teigė, kad saulės spinduliai nėra veidrodiniai, o skleidžiami iš kiekvienos mėnulio srities visomis kryptimis.

Iki pat teleskopo atsiradimo visi tikėjo, kad mato sferinį objektą, taip pat ir visiškai lygų. 1609 m. pasirodė pirmasis Galilėjaus Galilėjaus eskizas, kuriame buvo pavaizduoti krateriai ir kalnai. Tai ir kitų objektų stebėjimai padėjo plėtoti Koperniko heliocentrinę koncepciją.

Teleskopų kūrimas leido detalizuoti paviršiaus ypatybes. Visi krateriai, kalnai, slėniai ir jūros buvo pavadinti mokslininkų, menininkų ir iškilių asmenybių garbei. Iki 1870 m visi krateriai buvo laikomi vulkaniniais dariniais. Tačiau tik vėliau Richardas Proctoras užsiminė, kad tai gali būti smūgio žymės.

Mėnulio tyrinėjimas

Mėnulio tyrinėjimų kosminė era leido mums atidžiau pažvelgti į savo kaimyną. Šaltasis karas tarp SSRS ir JAV paskatino visas technologijas sparčiai vystytis, o Mėnulis tapo pagrindiniu tyrimų taikiniu. Viskas prasidėjo nuo erdvėlaivių paleidimo ir baigėsi žmonių misijomis.

Sovietų Luna programa prasidėjo 1958 m., kai pirmieji trys zondai trenkėsi į paviršių. Tačiau po metų šalis sėkmingai pristatė 15 įrenginių ir gavo pirmąją informaciją (informaciją apie gravitaciją ir paviršiaus vaizdus). Mėginiai buvo pristatyti 16, 20 ir 24 misijomis.

Tarp modelių buvo naujoviški: Luna-17 ir Luna-21. Tačiau sovietinė programa buvo uždaryta ir zondai apsiribojo tik paviršiaus apžiūra.

NASA pradėjo paleisti zondus 60-aisiais. 1961-1965 metais. Buvo programa „Ranger“, kuri sukūrė mėnulio kraštovaizdžio žemėlapį. Tada 1966–1968 m. Roversiai nusileido.

1969 metais įvyko tikras stebuklas, kai Apollo 11 astronautas Neilas Armstrongas žengė pirmąjį žingsnį ant palydovo ir tapo pirmuoju žmogumi Mėnulyje. Tai buvo „Apollo“ misijos, kurios tikslas iš pradžių buvo žmogaus skrydis, kulminacija.

„Apollo 11-17“ misijose dalyvavo 13 astronautų. Jiems pavyko išgauti 380 kg uolienų. Taip pat visi dalyviai dalyvavo įvairiuose tyrimuose. Po to buvo ilgas užliūlis. 1990 metais Japonija tapo trečiąja šalimi, kuri sugebėjo įrengti savo zondą virš Mėnulio orbitos.

1994 metais JAV išsiuntė laivą Clementine'ui, kuris kūrė didelio masto topografinį žemėlapį. 1998 metais žvalgui pavyko krateriuose rasti ledo nuosėdas.

2000 m. daugelis šalių troško tyrinėti palydovą. ESA atsiuntė erdvėlaivį SMART-1, kuris pirmą kartą išsamiai išanalizavo cheminę sudėtį 2004 m. Kinija pradėjo Chang'e programą. Pirmasis zondas atvyko 2007 m. ir išbuvo orbitoje 16 mėnesių. Antrasis prietaisas taip pat sugebėjo užfiksuoti asteroido 4179 Toutatis atvykimą (2012 m. gruodžio mėn.). „Chang'e-3“ 2013 m. paleido į paviršių marsaeigį.

2009 m. Japonijos Kaguya zondas išskrido į orbitą, studijavo geofiziką ir sukūrė dvi pilnavertes vaizdo peržiūras. Nuo 2008–2009 m. orbitoje buvo pirmoji Indijos ISRO Chandrayaan misija. Jie sugebėjo sukurti didelės raiškos cheminius, mineraloginius ir fotogeologinius žemėlapius.

NASA panaudojo LRO erdvėlaivį ir LCROSS palydovą 2009 m. Vidinę struktūrą ištyrė du papildomi NASA marsaeigiai, paleisti 2012 m.

Šalių sutartyje teigiama, kad palydovas išlieka bendra nuosavybe, todėl visos šalys gali ten vykdyti misijas. Kinija aktyviai rengia kolonizacijos projektą ir jau bando savo modelius su žmonėmis, kurie ilgą laiką yra uždaryti specialiuose kupoluose. Nedaug atsilieka Amerika, kuri taip pat ketina apgyvendinti Mėnulį.

Norėdami peržiūrėti gražias ir aukštos kokybės Mėnulio nuotraukas didelės raiškos, naudokite mūsų svetainės išteklius. Naudingos nuorodos padės sužinoti didžiausią žinomą informacijos apie palydovą kiekį. Norėdami suprasti, koks yra Mėnulis šiandien, tiesiog eikite į atitinkamus skyrius. Jei negalite nusipirkti teleskopo ar žiūronų, pažiūrėkite į Mėnulį per internetinį teleskopą realiu laiku. Vaizdas nuolat atnaujinamas, rodomas kraterio paviršius. Svetainė taip pat seka Mėnulio fazes ir jo padėtį orbitoje. Yra patogus ir žavus 3D palydovo, saulės sistemos ir visų dangaus kūnų modelis. Žemiau yra mėnulio paviršiaus žemėlapis.

Žemės palydovai: nuo dirbtinių iki natūralių

Astronomas Vladimiras Surdinas apie ekspedicijas į Mėnulį, Apollo 11 nusileidimo vietą ir astronautų įrangą:

Spustelėkite paveikslėlį, kad jį padidintumėte

Vidutinė Mėnulio masė yra apie 7,3477 x 10 22 kg.

Mėnulis yra vienintelis Žemės palydovas ir arčiausiai jo esantis dangaus kūnas. Mėnulio švytėjimo šaltinis yra Saulė, todėl visada stebime tik Mėnulio dalį, nukreiptą į didįjį šviestuvą. Kita Mėnulio pusė šiuo metu yra panardinta į kosminę tamsą ir laukia savo eilės išlįsti „į šviesą“. Atstumas tarp Mėnulio ir Žemės yra maždaug 384 467 km. Taigi, šiandien išsiaiškinsime, kiek Mėnulis sveria, palyginti su kitais Saulės sistemos „gyventojais“, taip pat išnagrinėsime įdomių faktų apie šį paslaptingą žemiškąjį palydovą.

Kodėl Mėnulis taip vadinamas?

Senovės romėnai Mėnulį vadino nakties šviesos deive, kurios vardu galiausiai buvo pavadintas ir pats naktinis šviesulys. Remiantis kitais šaltiniais, žodis „mėnulis“ turi indoeuropietiškas šaknis ir reiškia „ryškus“ - ir dėl geros priežasties, nes pagal ryškumą Žemės palydovas yra antroje vietoje po Saulės. Senovės graikų kalba šalta gelsva šviesa naktiniame danguje šviečianti žvaigždė buvo vadinama deivės Selenos vardu.

Koks Mėnulio svoris?

Mėnulis sveria apie 7,3477 x 1022 kg.

Iš tiesų, fizine prasme nėra tokio dalyko kaip „planetos svoris“. Juk svoris – tai jėga, kurią kūnas veikia ant horizontalaus paviršiaus. Arba, jei kūnas pakabinamas ant vertikalaus sriegio, jo svoris yra šio sriegio kūno tempimo jėga. Aišku, kad Mėnulis nėra paviršiuje ir nėra „pakabintos“ būsenos. Taigi fiziniu požiūriu Mėnulis neturi jokio svorio. Todėl tikslingiau būtų kalbėti apie šio dangaus kūno masę.

Mėnulio svoris ir jo judėjimas – koks ryšys?

Ilgą laiką žmonės bandė įminti Žemės palydovo judėjimo „paslaptį“. Mėnulio judėjimo teorija, kurią pirmą kartą sukūrė amerikiečių astronomas E. Brownas 1895 m., tapo šiuolaikinių skaičiavimų pagrindu. Tačiau norint nustatyti tikslų Mėnulio judėjimą, reikėjo žinoti jo masę, taip pat įvairius trigonometrinių funkcijų koeficientus.

Tačiau šiuolaikinio mokslo pasiekimų dėka atsirado galimybė atlikti tikslesnius skaičiavimus. Naudodami lazerinio nuotolio nustatymo metodą, galite nustatyti dangaus kūno dydį su vos poros centimetrų paklaida. Taigi mokslininkai nustatė ir įrodė, kad Mėnulio masė yra 81 kartą mažesnė už mūsų planetos masę, o Žemės spindulys yra 37 kartus didesnis už tą patį Mėnulio parametrą.

Žinoma, tokie atradimai tapo įmanomi tik atėjus kosminių palydovų erai. Tačiau mokslininkai iš didžiojo Niutono visuotinės gravitacijos dėsnio „atradėjo“ eros Mėnulio masę nustatė tirdami potvynius, kylančius dėl periodinių dangaus kūno padėties pokyčių Žemės atžvilgiu.

Mėnulis – charakteristikos ir skaičiai

• paviršiaus – 38 milijonai km 2, tai yra maždaug 7,4% Žemės paviršiaus
• tūris - 22 milijardai m 3 (2% to paties antžeminio rodiklio vertės)
• vidutinis tankis - 3,34 g/cm 3 (prie Žemės - 5,52 g/cm 3)
• gravitacija lygi 1/6 žemės

Mėnulis yra gana „sunkus“ dangaus palydovas, nebūdingas antžeminėms planetoms. Jei palyginsime visų planetų palydovų masę, Mėnulis bus penktoje vietoje. Net Plutonas, kuris iki 2006 m. buvo laikomas visaverte planeta, turi daugiau nei penkis kartus mažesnę masę nei Mėnulis. Kaip žinote, Plutonas susideda iš uolienų ir ledo, todėl jo tankis yra mažas – maždaug 1,7 g/cm 3 . Tačiau Ganimedas, Titanas, Callisto ir Io, kurie yra milžiniškų Saulės sistemos planetų palydovai, savo mase viršija Mėnulį.

Yra žinoma, kad bet kurio Visatoje esančio kūno gravitacijos arba gravitacijos jėga slypi tarp skirtingų kūnų traukos jėgos. Savo ruožtu traukos jėgos dydis priklauso nuo kūnų masės ir atstumo tarp jų. Taigi Žemė pritraukia žmogų į savo paviršių, o ne atvirkščiai, nes planeta yra daug didesnė. Šiuo atveju gravitacijos jėga yra lygi žmogaus svoriui. Pabandykime padvigubinti atstumą tarp Žemės centro ir žmogaus (pavyzdžiui, įkopkime į kalną 6500 km virš žemės paviršiaus). Dabar žmogus sveria keturis kartus mažiau!

Tačiau Mėnulis yra žymiai prastesnis už Žemę, todėl Mėnulio gravitacijos jėga taip pat yra mažesnė už Žemės gravitacijos jėgą. Taigi astronautai, kurie pirmą kartą nusileido ant Mėnulio paviršiaus, galėjo atlikti neįsivaizduojamus šuolius – net su sunkiu skafandru ir kita „kosmine“ įranga. Juk Mėnulyje žmogaus svoris sumažėja net šešis kartus! Tinkamiausia vieta pasiekti „tarpplanetinius“ olimpinius rekordus šuolio į aukštį rungtyje.

Taigi, dabar žinome, kiek sveria Mėnulis, pagrindines jo charakteristikas, taip pat kitus įdomius faktus apie šio paslaptingo žemiškojo palydovo masę.

Žemė ir Mėnulis nuolat sukasi aplink savo ašį ir aplink Saulę. Mėnulis taip pat sukasi aplink mūsų planetą. Šiuo atžvilgiu danguje galime stebėti daugybę reiškinių, susijusių su dangaus kūnais.

Artimiausias kosminis kūnas

Mėnulis yra natūralus Žemės palydovas. Matome jį kaip šviečiantį rutulį danguje, nors jis pats šviesos neskleidžia, o tik ją atspindi. Šviesos šaltinis yra Saulė, kurios spindulys apšviečia Mėnulio paviršių.

Kiekvieną kartą danguje galite pamatyti skirtingą Mėnulį, skirtingas jo fazes. Tai yra tiesioginis Mėnulio sukimosi aplink Žemę, kuri savo ruožtu sukasi aplink Saulę, rezultatas.

Mėnulio tyrinėjimas

Mėnulį daugelį amžių stebėjo daugelis mokslininkų ir astronomų, tačiau tikrasis, taip sakant, „gyvas“ Žemės palydovo tyrimas prasidėjo 1959 m. Tada sovietinė tarpplanetinė automatinė stotis Luna-2 pasiekė šį dangaus kūną. Tada šis prietaisas neturėjo galimybės judėti Mėnulio paviršiumi, o tik galėjo įrašyti kai kuriuos duomenis naudodamas instrumentus. Rezultatas buvo tiesioginis saulės vėjo – iš Saulės sklindančių jonizuotų dalelių srauto – matavimas. Tada į Mėnulį buvo atgabentas sferinis vimpelas su Sovietų Sąjungos herbo atvaizdu.

Kiek vėliau paleistas erdvėlaivis „Luna 3“ padarė pirmąją nuotrauką iš kosmoso tolimoje Mėnulio pusėje, kurios iš Žemės nematyti. Po kelerių metų, 1966 m., ant žemės palydovo nusileido kita automatinė stotis, vadinama Luna-9. Ji sugebėjo švelniai nusileisti ir perduoti televizijos panoramas į Žemę. Pirmą kartą žemiečiai pamatė televizijos laidą tiesiai iš Mėnulio. Prieš paleidžiant šią stotį, buvo keli nesėkmingi bandymai švelniai nusileisti į Mėnulį. Šiuo aparatu atliktų tyrimų pagalba buvo patvirtinta meteorų-šlakų teorija apie išorinę Žemės palydovo sandarą.

Kelionę iš Žemės į Mėnulį atliko amerikiečiai. Armstrongui ir Aldrinui pasisekė būti pirmaisiais žmonėmis, pasivaikščiojusiais Mėnulyje. Šis įvykis įvyko 1969 m. Sovietų mokslininkai dangaus kūną norėjo tyrinėti tik automatikos pagalba, naudojo Mėnulio roverius.

Mėnulio charakteristikos

Vidutinis atstumas tarp Mėnulio ir Žemės yra 384 tūkstančiai kilometrų. Kai palydovas yra arčiausiai mūsų planetos, šis taškas vadinamas Perigee, atstumas yra 363 tūkstančiai kilometrų. O kai yra didžiausias atstumas tarp Žemės ir Mėnulio (ši būsena vadinama apogėjumi), jis yra 405 tūkst.

Žemės orbitos polinkis natūralaus palydovo orbitos atžvilgiu yra 5 laipsniai.

Mėnulis savo orbita aplink mūsų planetą juda vidutiniu 1,022 kilometro per sekundę greičiu. O per valandą nuskrenda maždaug 3681 kilometrą.

Mėnulio spindulys, priešingai nei Žemės (6356), yra maždaug 1737 kilometrai. Tai vidutinė vertė, nes ji gali skirtis skirtinguose paviršiaus taškuose. Pavyzdžiui, ties Mėnulio pusiauju spindulys yra šiek tiek didesnis nei vidutinis - 1738 kilometrai. O ašigalio srityje kiek mažiau - 1735. Mėnulis irgi labiau elipsoidas nei rutulys, tarsi būtų šiek tiek „suplotas“. Mūsų Žemė turi tą pačią savybę. Mūsų gimtosios planetos forma vadinama „geoidu“. Tai tiesioginė sukimosi aplink ašį pasekmė.

Mėnulio masė kilogramais yra maždaug 7,3 * 1022, Žemė sveria 81 kartą daugiau.

Mėnulio fazės

Mėnulio fazės yra skirtingos Žemės palydovo padėtys Saulės atžvilgiu. Pirmoji fazė yra jaunatis. Tada ateina pirmasis ketvirtis. Po to ateina pilnatis. Ir tada paskutinis ketvirtis. Linija, skirianti apšviestą palydovo dalį nuo tamsiosios, vadinama terminatoriumi.

Jaunatis – tai fazė, kai Žemės palydovo danguje nesimato. Mėnulis nėra matomas, nes jis yra arčiau Saulės nei mūsų planeta, todėl jo pusė, atsukta į mus, nėra apšviesta.

Pirmas ketvirtis – matoma pusė dangaus kūno, žvaigždė apšviečia tik dešinę jo pusę. Tarp jaunaties ir pilnaties mėnulis „auga“. Būtent šiuo metu danguje matome šviečiantį pusmėnulį ir vadiname jį „augančiu mėnesiu“.

Pilnatis – Mėnulis matomas kaip šviesos ratas, kuris viską apšviečia savo sidabrine šviesa. Dangaus kūno šviesa šiuo metu gali būti labai ryški.

Paskutinis ketvirtis – Žemės palydovas matomas tik iš dalies. Šios fazės metu Mėnulis vadinamas „senu“ arba „nykstantis“, nes apšviesta tik kairioji jo pusė.

Jūs galite lengvai atskirti augantį mėnesį nuo mažėjančio. Kai mėnulis mažėja, jis primena raidę „C“. O kai užauga, uždėjus lazdelę ant mėnesio, gaunama raidė „R“.

Rotacija

Kadangi Mėnulis ir Žemė yra gana arti vienas kito, jie sudaro vieną sistemą. Mūsų planeta yra daug didesnė nei jos palydovas, todėl ji veikia ją savo gravitacine jėga. Mėnulis visą laiką atsuktas į mus toje pačioje pusėje, todėl prieš kosminius skrydžius XX amžiuje niekas nebuvo matęs kitos pusės. Taip nutinka todėl, kad Mėnulis ir Žemė aplink savo ašį sukasi ta pačia kryptimi. Ir palydovo apsisukimas aplink savo ašį trunka tiek pat, kiek ir apsisukimas aplink planetą. Be to, kartu jie daro revoliuciją aplink Saulę, kuri trunka 365 dienas.

Tačiau tuo pat metu neįmanoma pasakyti, kuria kryptimi sukasi Žemė ir Mėnulis. Atrodytų, kad tai paprastas klausimas pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę, tačiau atsakymas gali priklausyti tik nuo pradžios taško. Plokštuma, kurioje yra Mėnulio orbita, yra šiek tiek pasvirusi Žemės atžvilgiu, pasvirimo kampas yra maždaug 5 laipsniai. Taškai, kuriuose susikerta mūsų planetos ir jos palydovo orbitos, vadinami Mėnulio orbitos mazgais.

Siderinis mėnuo ir Sinodinis mėnuo

Siderinis arba siderinis mėnuo – tai laikotarpis, per kurį Mėnulis sukasi aplink Žemę, grįždamas į tą pačią vietą, iš kurios pradėjo judėti žvaigždžių atžvilgiu. Šis mėnuo planetoje trunka 27,3 dienos.

Sinodinis mėnuo yra laikotarpis, per kurį Mėnulis visiškai apsisuka, tik Saulės atžvilgiu (laikas, per kurį keičiasi mėnulio fazės). Trunka 29,5 Žemės paros.

Sinodinis mėnuo yra dviem dienomis ilgesnis už siderinį mėnesį dėl Mėnulio ir Žemės sukimosi aplink Saulę. Kadangi palydovas sukasi aplink planetą, o tai, savo ruožtu, sukasi aplink žvaigždę, paaiškėja, kad norint, kad palydovas pereitų per visas savo fazes, reikia papildomo laiko, o ne visą apsisukimą.

Istorija Mėnulio masės įvertinimai siekia šimtus metų. Šio proceso retrospektyva pateikiama užsienio autoriaus Davido W. Hugheso straipsnyje. Šio straipsnio vertimas buvo atliktas pagal mano kuklias anglų kalbos žinias ir pateikiamas toliau. Niutonas apskaičiavo, kad Mėnulio masė yra dvigubai didesnė nei dabar laikoma tikėtina. Kiekvienas turi savo tiesą, bet yra tik viena tiesa. Taškas šiuo klausimu mes galėtume pasodino amerikiečius su švytuokle ant Mėnulio paviršiaus. Juk jie ten buvo ;) . Telemetristai galėtų padaryti tą patį, remdamiesi LRO ir kitų palydovų orbitinėmis charakteristikomis. Gaila, kad šios informacijos kol kas nėra.

Observatorija

Mėnulio masės matavimas

Observatorijos 125-mečio apžvalga

Davidas W. Hughesas

Šefildo universiteto Fizikos ir astronomijos katedra

Pirmąjį Mėnulio masės įvertinimą atliko Izaokas Niutonas. Šio kiekio (masės) vertė, taip pat ir Mėnulio tankis, nuo tada buvo diskusijų objektas.

Įvadas

Svoris yra vienas iš nepatogiausių dydžių, kuriuos galima išmatuoti astronominiame kontekste. Paprastai matuojame jėgą, kurią nežinoma masė veikia žinomai masei, arba atvirkščiai. Astronomijos istorijoje nebuvo, tarkime, Mėnulio, Žemės ir Saulės (M M , M E , M C ) „masės“ sąvokos iki tol. Izaokas Niutonas(1642 - 1727). Po Niutono buvo nustatyti gana tikslūs masės santykiai. Taigi, pavyzdžiui, pirmajame elementų leidime (1687) pateikiamas santykis M C /M E = 28700, kuris vėliau padidėja iki M C / M E = 227512 ir M C /M E = 169282 antrajame (1713) ir trečiame (1726). ) publikacijos, atitinkamai, susijusios su astronominio vieneto patikslinimu. Šis ryšys pabrėžė faktą, kad Saulė buvo svarbesnė už Žemę ir suteikė reikšmingą paramą heliocentrinei hipotezei. Kopernikas.

Duomenys apie kūno tankį (masę / tūrį) padeda įvertinti jo cheminę sudėtį. Daugiau nei prieš 2200 metų graikai gavo gana tikslias Žemės ir Mėnulio dydžių ir tūrių vertes, tačiau masės nebuvo žinomos, o tankio apskaičiuoti nepavyko. Taigi, nors Mėnulis atrodė kaip uolos sfera, to nepavyko moksliškai patikrinti. Be to, nepavyko žengti pirmųjų mokslinių žingsnių siekiant išsiaiškinti Mėnulio kilmę.

Iki šiol geriausias planetos masės nustatymo metodas šiandien, kosminiame amžiuje, remiasi trečiąja (harmonine) Keplerio dėsnis. Jei palydovas turi masę m, sukasi aplink Mėnulį masės M M , tada

Kur A yra vidutinis laiko vidurkis atstumas tarp M M ir m, G yra Niutono gravitacinė konstanta ir P- orbitinis laikotarpis. Nuo M M >> m, ši lygtis tiesiogiai pateikia M M reikšmę.

Jei astronautas gali išmatuoti gravitacinį pagreitį G M Mėnulio paviršiuje, tada

kur R M yra mėnulio spindulys, parametras, kuris nuo tada buvo matuojamas pakankamai tiksliai Aristarchas iš Samoso, maždaug prieš 2290 metų.

Izaokas Niutonas 1 tiesiogiai nematavo Mėnulio masės, bet bandė įvertinti ryšį tarp Saulės ir Mėnulio masės, naudodamas jūros potvynių matavimus. Nors daugelis žmonių iki Niutono manė, kad potvyniai ir atoslūgiai yra susiję su Mėnulio padėtimi ir įtaka, Niutonas pirmasis pažvelgė į temą iš gravitacijos perspektyvos. Jis suprato, kad potvynio jėga, kurią per atstumą sukuria M masės kūnas d proporcingas M/d 3 . Jei šio kūno skersmuo D ir tankis ρ , ši jėga yra proporcinga ρ D 3 / d 3 . Ir jei kampinis kūno dydis, α , maža, potvynio jėga yra proporcinga ρα 3. Taigi Saulės potvynio jėga yra šiek tiek mažesnė nei Mėnulio.

Komplikacijų kilo dėl to, kad didžiausias potvynis buvo stebimas, kai Saulė iš tikrųjų buvo 18,5° nuo sizigijos, taip pat dėl ​​to, kad Mėnulio orbita nėra ekliptikos plokštumoje ir yra ekscentriška. Atsižvelgdamas į visa tai, Niutonas rėmėsi savo pastebėjimais, kad „iki Eivono upės žiočių, trijų mylių žemiau Bristolio, vandens pakilimo aukštis pavasario ir rudens šviesuolių sizigijose (pagal Samuelio Sturmy pastebėjimus). ) yra maždaug 45 pėdos, bet kvadratuose tik 25 “, padarė išvadą, „kad Mėnulio medžiagos tankis yra susijęs su Žemės medžiagos tankiu nuo 4891 iki 4000 arba nuo 11 iki 9. Vadinasi, Mėnulio medžiaga yra tankesnė. ir žemiškesnė už pačią Žemę“ ir „Mėnulio medžiagos masė bus lygi 1 iš 39,788“ (Principai, 3 knyga, 37 pasiūlymas, 18 uždavinys).

Kadangi dabartinė Žemės ir Mėnulio masės santykio reikšmė pateikta kaip M E / M M = 81,300588, akivaizdu, kad Niutonas kažkas ne taip. Be to, ar 3,0 yra šiek tiek realesnis nei 9/5 pagal ūgio santykį? ir kvadratinis potvynis. Taip pat didelė problema buvo Niutono netiksli Saulės masės vertė. Atkreipkite dėmesį, kad Niutonas turėjo labai mažą statistinį tikslumą, o jo nurodymas apie penkis reikšmingus skaitmenis M E / M M vertėje yra visiškai nepagrįstas.

Pierre'as-Simonas Laplasas(1749 - 1827) daug laiko skyrė potvynių ir atoslūgių aukščių analizei (ypač Breste), daugiausia dėmesio skirdami potvyniams keturiose pagrindinėse Mėnulio fazėse ir saulėgrįžų, ir lygiadienių metu. Laplasas 2, naudodamas trumpas stebėjimų serijas XVIII amžiuje, gavo M E /M M vertę 59. Iki 1797 m. jis patikslino šią vertę iki 58,7. Naudojant išplėstinį potvynių ir atoslūgių duomenų rinkinį 1825 m., Laplasas 3 gavo M E / M M = 75.

Laplasas suprato, kad potvynių ir atoslūgių metodas yra vienas iš daugelio būdų išsiaiškinti Mėnulio masę. Tai, kad Žemės sukimasis apsunkino potvynių modelius ir kad galutinis skaičiavimo produktas buvo Mėnulio ir Saulės masės santykis, jį aiškiai trikdė. Taigi jis palygino savo potvynio jėgą su matavimais, gautais kitais metodais. Laplasas 4 toliau rašo koeficientus M E / M M kaip 69,2 (naudojant d'Alemberto koeficientus), 71,0 (naudojant Maskelyne'o Bradley nutacijos ir paralakso stebėjimų analizę) ir 74,2 (naudojant Burgo darbą apie mėnulio paralakso nelygybę). Laplasas, matyt, kiekvieną rezultatą laikė vienodai patikimu ir tiesiog apskaičiavo keturių verčių vidurkį, kad gautų vidurkį. „La valeur le plus vraisembable de la masse de la lune, qui me parait resulted des divers fenomenai 1/68,5“ (nuoroda 4, p. 160). Vidutinis santykis M E /M M lygus 68,5 ne kartą randamas Laplaso 5 .

Suprantama, kad devyniolikto amžiaus pradžioje turėjo kilti abejonių dėl Niutono vertės 39,788, ypač kai kurių britų astronomų mintyse, kurie žinojo apie savo kolegų prancūzų darbus.

Finlaysonas 6 grįžo prie potvynio technikos ir naudojant syzygy matavimą? ir kvadratinius potvynius Doveryje 1861, 1864, 1865 ir 1866 metais, jis gavo šias M E /M M reikšmes: atitinkamai 89,870, 88,243, 87,943 ir 86,000. Ferrell 7 ištraukė pagrindines harmonikas iš devyniolikos metų atoslūgių duomenų Breste (1812–1830) ir gavo žymiai mažesnį santykį M E / M M = 78. Harkness 8 suteikia potvynio vertę M E / M M = 78,65.

Vadinamasis švytuoklės metodas yra pagrįstas gravitacijos sukeliamo pagreičio matavimu. Grįžtant prie trečiojo Keplerio dėsnio, atsižvelgus į antrąjį Niutono dėsnį gauname

Kur aM- vidutinis atstumas tarp Žemės ir Mėnulio, P M- Mėnulio siderinis revoliucijos laikotarpis (t. y. siderinio mėnesio trukmė), gE gravitacijos pagreitis Žemės paviršiuje ir R E- Žemės spindulys. Taigi

Remiantis Barlow ir Bryan 9, šią formulę Airy 10 naudojo M E / M M matuoti, tačiau ji buvo netiksli dėl šios vertės mažumo ir sukaupto kiekių verčių neapibrėžtumo. aM , gE, R E, Ir P M.

Teleskopams tobulėjant ir astronominių stebėjimų tikslumui didėjant, atsirado galimybė tiksliau išspręsti Mėnulio lygtį. Bendras Žemės/Mėnulio sistemos masės centras juda aplink Saulę elipsės formos orbita. Tiek Žemė, tiek Mėnulis kiekvieną mėnesį skrieja aplink šį masės centrą.

Taigi stebėtojai Žemėje kiekvieną mėnesį mato nedidelį objekto dangaus padėties poslinkį į rytus, o po to nedidelį poslinkį į vakarus, palyginti su objekto koordinatėmis, kurias jis būtų turėjęs, jei nebūtų masyvaus Žemės palydovo. Net naudojant šiuolaikinius instrumentus, žvaigždžių atveju šis judėjimas neaptinkamas. Tačiau jį galima nesunkiai išmatuoti dėl Saulės, Marso, Veneros ir netoliese esančių asteroidų (pvz., Erotas artimiausiame taške yra tik 60 kartų toliau nei Mėnulis). Mėnesinio Saulės padėties poslinkio amplitudė yra apie 6,3 lanko sekundės. Taigi

Kur a C- vidutinis atstumas tarp Žemės ir Žemės-Mėnulio sistemos masės centro (tai yra apie 4634 km), ir a S- vidutinis atstumas tarp Žemės ir Saulės. Jei vidutinis Žemės ir Mėnulio atstumas esu taip pat žinoma, kad

Deja, šios „mėnulio lygties“ konstanta, t.y. 6,3", tai labai mažas kampas, kurį labai sunku tiksliai išmatuoti. Be to, M E / M M priklauso nuo tikslių Žemės ir Saulės atstumo žinių.

Mėnulio lygties vertė gali būti kelis kartus didesnė, jei asteroidas praskrieja arti Žemės. Gill 11 naudojo 1888 ir 1889 asteroido 12 Viktorijos ir saulės paralakso 8,802" ± 0,005" padėties stebėjimus ir padarė išvadą, kad M E /M M = 81,702 ± 0,094. Hink 12 panaudojo ilgą asteroido 433 Eros stebėjimų seką ir padarė išvadą, kad M E /M M = 81,53 ± 0,047. Tada jis panaudojo atnaujintą saulės paralakso vertę ir pataisytas asteroido 12 Victoria vertes, kurias sukūrė Davidas Gill, ir gavo pataisytą vertę M E /M M = 81,76 ± 0,12.

Taikant šį metodą, Newcomb 13 iš Saulės ir planetų stebėjimų gavo M E /M M = 81,48 ± 0,20.

Spenceris Džonas s 14 analizuotų asteroido 433 Eros stebėjimų, kai jis 1931 m. praskriejo 26 x 10 6 km atstumu nuo Žemės. Pagrindinis tikslas buvo išmatuoti saulės paralaksą, todėl 1928 m. buvo sukurta Tarptautinės astronomijos sąjungos komisija. Spenceris Jonesas atrado, kad Mėnulio lygties konstanta yra 6,4390 ± 0,0015 lanko sekundės. Tai, kartu su nauja saulės paralakso verte, davė santykį M E /M M =81,271±0,021.

Taip pat galima naudoti precesiją ir nutaciją. Žemės sukimosi ašies ašigalis sukosi aplink ekliptikos ašigalį maždaug kas 26 000 metų, o tai taip pat atsispindi pirmojo Avino taško judėjime išilgai ekliptikos maždaug 50,2619 colių per metus. Precesiją atrado Hiparchas daugiau nei 2000 m. Ant šio judesio aptiktas greitesnis, nedidelis periodinis judėjimas, žinomas kaip nutacija Jamesas Bradley(1693~1762) 1748 m. Nutacija daugiausia atsiranda dėl to, kad Mėnulio orbitos plokštuma nesutampa su ekliptikos plokštuma. Didžiausia nutacija yra apie 9,23", o visas ciklas trunka apie 18,6 metų. Taip pat yra papildomų Saulės nutacijų. Visus šiuos efektus sukelia sukimo momentai, veikiantys Žemės pusiaujo iškilimus.

Pastovios mėnulio Saulės precesijos dydis ilgumoje ir įvairių periodinių ilgumos nutacijų amplitudės, be kita ko, priklauso nuo Mėnulio masės. Stone 15 pažymėjo, kad mėnulio saulės precesija L ir nutacijos konstanta N yra pateikiamos taip:

čia ε=(M M /M S) (a S /a M) 3, a S ir a M yra vidutiniai Žemės-Saulės ir Žemės-Mėnulio atstumai;

e E ir e M yra atitinkamai Žemės ir Mėnulio orbitos ekscentriškumas. Delaunay konstanta pavaizduota kaip γ. Pirmuoju aproksimavimu γ yra pusės Mėnulio orbitos polinkio į ekliptiką kampo sinusas. Vertė ν yra Mėnulio orbitos mazgo poslinkis,

Julijaus metais, lygiadienių linijos atžvilgiu; χ yra konstanta, kuri priklauso nuo vidutinės Saulės trikdančios jėgos, Žemės inercijos momento ir Žemės kampinio greičio jos orbitoje. Atkreipkite dėmesį, kad χ atšaukiamas, jei L dalijamas iš N. Akmuo pakeičia L = 50,378" ir N = 9,223" gavo M E /M M = 81,36. Newcomb naudojo savo L ir N matavimus ir nustatė M E / M M = 81,62 ± 0,20. Proctor 16 nustatė, kad M E /M M = 80,75.

Mėnulio judėjimas aplink Žemę būtų tiksliai elipsė, jei Mėnulis ir Žemė būtų vieninteliai kūnai Saulės sistemoje. Tai, kad jie nėra, lemia mėnulio paralaktinę nelygybę. Dėl kitų Saulės sistemos kūnų, ypač Saulės, traukos Mėnulio orbita yra labai sudėtinga. Trys didžiausios nelygybės, kurios turi būti taikomos, yra dėl išmetimo, variacijos ir metinės lygties. Šio darbo kontekste variacija yra svarbiausia nelygybė. (Istoriškai Sedillotas teigia, kad mėnulio kitimą Abul-Wafa atrado IX amžiuje; kiti atradimą priskiria Tycho Brahe).

Mėnulio svyravimus sukelia pokyčiai, atsirandantys dėl Saulės gravitacijos skirtumo Žemės ir Mėnulio sistemoje per visą sinodinį mėnesį. Šis efektas yra lygus nuliui, kai atstumai nuo Žemės iki Saulės ir Mėnulio iki Saulės yra vienodi – situacija yra labai arti pirmojo ir paskutiniojo ketvirčio. Tarp pirmojo ketvirčio (per pilnatį) ir paskutinio ketvirčio, ​​kai Žemė yra arčiau Saulės nei Mėnulis, o Žemė daugiausia atitraukta nuo Mėnulio. Nuo paskutinio ketvirčio (per jaunatį) iki pirmojo ketvirčio Mėnulis yra arčiau Saulės nei Žemė, todėl Mėnulis daugiausia atitrauktas nuo Žemės. Gautą liekamąją jėgą galima padalyti į dvi sudedamąsias dalis, kurių viena yra liestinė Mėnulio orbitai, o kita - statmena orbitai (ty Mėnulio-Žemės kryptimi).

Mėnulio padėtis pasikeičia net ±124,97 lanko sekundės (pagal Brouwer ir Clements 17), palyginti su padėtimi, kurią jis turėtų, jei Saulė būtų be galo toli. Būtent ši 124,9 colio yra žinoma kaip paralakso nelygybė.

Kadangi šios 124,97 lanko sekundės atitinka keturias minutes, tikimasi, kad ši vertė gali būti išmatuota pakankamai tiksliai. Ryškiausia paralaktinės nelygybės pasekmė – intervalas tarp jaunaties ir pirmojo ketvirčio yra apie aštuonias minutes, t.y. ilgiau nei nuo tos pačios fazės iki pilnaties. Deja, tikslumą, kuriuo galima išmatuoti šį dydį, šiek tiek sumažina tai, kad Mėnulio paviršius yra nelygus ir Mėnulio padėčiai skirtingose ​​orbitos dalyse matuoti reikia naudoti skirtingus Mėnulio kraštus. (Be to, dėl skirtingo Mėnulio krašto ir dangaus ryškumo kontrasto pastebimas nedidelis periodiškas Mėnulio pusės skersmens pokytis. Dėl to atsiranda klaida, kuri svyruoja nuo ±0,2 colio iki 2 “, žr. Campbell ir Nason 18).

Roy'us 19 pažymi, kad mėnulio paralaktinė nelygybė P yra apibrėžiama kaip

Remiantis Campbell ir Nason 18, paralakso nelygybė buvo nustatyta 123,5 colio 1812 m., 122,37" 1854 m., 126,46" 1854 m., 124,70" 1859 m., 125,36" 1825, 68" ir 1825 m. Taigi Žemės ir Mėnulio masės santykį galima apskaičiuoti iš paralakso skirtumų stebėjimų, jei kiti dydžiai, o ypač saulės paralaksas (t. a S), yra žinomi. Tai sukėlė astronomų dvilypumą. Kai kurie siūlo naudoti Žemės ir Mėnulio masės santykį pagal paralaktinę nelygybę, kad būtų galima įvertinti vidutinį Žemės ir Saulės atstumą. Kiti siūlo vertinti pirmąjį per pastarąjį (žr. Moulton 20).

Galiausiai apsvarstykite planetų orbitų trikdžius. Mūsų artimiausių kaimynų – Marso ir Veneros – orbitos, kurios patiria Žemės ir Mėnulio sistemos gravitacinę įtaką. Dėl šio veiksmo orbitos parametrai, tokie kaip ekscentriškumas, mazgo ilgis, polinkis ir perihelis, keičiasi kaip laiko funkcija. Tikslus šių pokyčių matavimas gali būti naudojamas norint įvertinti bendrą Žemės ir Mėnulio sistemos masę, o atimant – Mėnulio masę.

Šį pasiūlymą pirmasis pateikė Le Verrier (žr. Young 21). Jis pabrėžė, kad mazgų ir perihelijos judesiai, nors ir lėti, yra nuolatiniai, todėl laikui bėgant bus žinomi vis tiksliau. Le Verrier taip užsidegė ši idėja, kad jis atsisakė tuometinio Veneros tranzito stebėjimų, įsitikinęs, kad saulės paralaksas ir Saulės/Žemės masės santykis galiausiai bus daug tiksliau aptiktas perturbacijos metodu.

Ankstyviausias taškas kyla iš Niutono principo.

Žinomos mėnulio masės tikslumas.

Matavimo metodus galima suskirstyti į dvi kategorijas. Potvynių technologija reikalauja specialios įrangos. Pajūrio purve pamesta graduotas vertikalus stulpas. Deja, dėl sudėtingų potvynių sąlygų Europos pakrantėse ir įlankose gautos Mėnulio masės vertės toli gražu nebuvo tikslios. Potvynio jėga, su kuria kūnai sąveikauja, yra proporcinga jų masei, padalytai iš atstumo kubo. Taigi reikia atsiminti, kad galutinis skaičiavimo produktas iš tikrųjų yra Mėnulio ir Saulės masės santykis. O atstumų iki Mėnulio ir Saulės santykis turi būti tiksliai žinomas. Tipiškos potvynių ir atoslūgių vertės M E /M M – 40 (1687 m.), 59 (1790 m.), 75 (1825 m.), 88 (1865 m.) ir 78 (1874 m.) – išryškina duomenų interpretavimo sunkumus.

Visi kiti metodai rėmėsi tiksliais teleskopiniais astronominių padėčių stebėjimais. Išsamūs žvaigždžių stebėjimai ilgą laiką leido nustatyti precesijos konstantas ir Žemės sukimosi ašies nutaciją. Juos galima interpretuoti atsižvelgiant į Mėnulio ir Saulės masių ryšį. Tikslūs Saulės, planetų ir kai kurių asteroidų padėties stebėjimai per kelis mėnesius leido įvertinti Žemės atstumą nuo Žemės ir Mėnulio sistemos masės centro. Kruopščiai stebint Mėnulio padėtį kaip laiko funkciją per mėnesį, atsirado paralakso skirtumo amplitudė. Paskutiniai du metodai, kartu remiantis Žemės spindulio, siderinio mėnesio ilgio ir žemės paviršiaus gravitacijos pagreičio matavimais, leido įvertinti dydį, o ne paties Mėnulio masę. Akivaizdu, kad jei žinoma tik ±1 % tikslumu, Mėnulio masė yra neapibrėžta. Norint gauti santykį M M /M E tarkim 1, 0,1, 0,01 % tikslumu, reikia išmatuoti reikšmę atitinkamai ± 0,012, 0,0012 ir 0,00012 % tikslumu.

Žvelgiant į istorinį laikotarpį nuo 1680 iki 2000 m., matyti, kad Mėnulio masė buvo žinoma ±50 % tarp 1687 ir 1755 m., ±10 % tarp 1755 ir 1830 m., ±3 % tarp 1830 ir 1900 m., ±0,15 % tarp 1900 m. ir 1968 m., o ± 0,0001 % nuo 1968 m. iki dabar. 1900–1968 m. rimtojoje literatūroje buvo paplitusios dvi reikšmės. Mėnulio teorija nurodė M E /M M = 81,53, o Mėnulio lygtis ir Mėnulio paralaktinė nelygybė suteikė šiek tiek mažesnę reikšmę M E /M M = 81,45 (žr. Garnett ir Woolley 22). Kitas vertes nurodė mokslininkai, kurie savo lygtyse naudojo kitas saulės paralakso vertes. Ši nedidelė painiava buvo pašalinta, kai Apolono eroje šviesos orbita ir valdymo modulis skrido gerai žinomomis ir tiksliai išmatuotomis orbitomis aplink Mėnulį. Dabartinė M E /M M = 81,300588 reikšmė (žr. Seidelman 23) yra vienas tiksliausių žinomų astronominių dydžių. Mūsų tikslias žinias apie tikrąją Mėnulio masę temdo Niutono gravitacinės konstantos G neapibrėžtumas.

Mėnulio masės svarba astronomijos teorijoje

Izaokas Niutonas 1 padarė labai mažai savo naujai atrastų žinių apie mėnulį. Nors jis buvo pirmasis mokslininkas, išmatavęs Mėnulio masę, jo M E /M M = 39,788, atrodo, nusipelno mažai šiuolaikinių komentarų. Tai, kad atsakymas buvo per mažas, beveik dvigubas, nebuvo suvoktas daugiau nei šešiasdešimt metų. Vienintelė fiziškai reikšminga išvada yra ta, kad Niutonas padarė iš ρ M /ρ E = 11/9, ty „Mėnulio kūnas yra tankesnis ir žemiškesnis nei mūsų žemės“ (Principia, 3 knyga, 17 pasiūlymas, išvados 3).

Laimei, ši žavi, nors ir klaidinga išvada, nenuves sąžiningų kosmogonistų į aklavietę bandant paaiškinti jos reikšmę. Apie 1830 m. paaiškėjo, kad ρ M / ρ E yra 0,6, o M E / M M yra nuo 80 iki 90. Grantas 24 pažymėjo, kad „šiuo metu didesnis tikslumas netinka esamiems mokslo principams“, užsimindamas, kad tikslumas čia nesvarbus vien todėl, kad nei astronominė teorija, nei Mėnulio atsiradimo teorija šiais duomenimis labai nepasiremdavo. Agnes Clerk 25 buvo atsargesnė ir pažymėjo, kad „mėnulio-žemės sistema... buvo ypatinga išimtis tarp Saulės veikiamų kūnų“.

Mėnulis (masė 7,35–10 25 g) yra penktasis iš dešimties Saulės sistemos palydovų (pradedant numeriu 1, tai yra Ganimedas, Titanas, Callisto, Io, Luna, Europa, Saturno žiedai, Tritonas, Titanija, ir Rėja). Dabartinis XVI–XVII amžiuje Koperniko paradoksas (faktas, kad Mėnulis sukasi aplink Žemę, o Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas, Jupiteris ir Saturnas sukasi aplink Saulę) jau seniai pamirštas. Didelį kosmogoninį ir selenologinį susidomėjimą kėlė „pirminės / didžiausios ir antrinės“ masės santykis. Čia yra Plutono / Charono, Žemės / Mėnulio, Saturno / Titano, Neptūno / Tritono, Jupiterio / Kalisto ir Urano / Titanijos sąrašas, kurių koeficientai yra atitinkamai 8,3, 81,3, 4240, 4760, 12800 ir 24600. Tai pirmas dalykas, rodantis jų galimą sąnarių kilmę dėl bifurkacijos kondensuojantis kūno skysčiams (žr., pavyzdžiui, Darwin 26, Jeans 27 ir Binder 28). Tiesą sakant, neįprastas Žemės ir Mėnulio masės santykis paskatino Wood 29 padaryti išvadą, kad „gana aiškiai rodo, kad įvykis ar procesas, sukūręs Žemės Mėnulį, buvo neįprastas, ir leidžia manyti, kad šiuo atveju gali būti leistina šiek tiek sušvelninti įprastą nepasitenkinimą pritraukti ypatingomis aplinkybėmis. problema“.

Selenologija, Mėnulio kilmės tyrimas, tapo „moksline“, kai Galilėjus 1610 m. atrado Jupiterio palydovus. Mėnulis prarado savo unikalų statusą. Tada Edmondas Halley 30 atrado, kad mėnulio orbitos periodas keičiasi laikui bėgant. Tačiau taip nebuvo, kol G.H. Darvinas 1870-ųjų pabaigoje, kai paaiškėjo, kad Žemė ir Mėnulis iš pradžių buvo daug arčiau vienas kito. Darvinas pasiūlė, kad pradžioje rezonanso sukelta bifurkacija, greitas išsilydžiusios Žemės sukimasis ir kondensacija paskatino Mėnulio susidarymą (žr. Darwin 26). Osmondas Fisheris 31 ir V.H. Pickering 32 netgi nuėjo į tai, kad Ramiojo vandenyno baseinas buvo randas, likęs Mėnuliui atitrūkus nuo Žemės.

Antras svarbus selenologinis faktas buvo Žemės ir Mėnulio masės santykis. Tai, kad buvo pažeistos Darvino tezių reikšmės, pastebėjo A.M. Lyapunovas ir F.R. Moulton (žr., pavyzdžiui, Moulton 33). . Kartu su mažu bendru Žemės ir Mėnulio sistemos kampiniu impulsu tai lėmė lėtą Darvino potvynių teorijos mirtį. Tada buvo pasiūlyta, kad Mėnulis paprasčiausiai susiformavo kitoje Saulės sistemos vietoje, o paskui užfiksuotas sudėtingame trijų kūnų procese (žr., pavyzdžiui, C 34).

Trečias pagrindinis faktas buvo mėnulio tankis. Niutono reikšmė ρ M /ρ E 1,223 tapo 0,61 iki 1800, 0,57 iki 1850 ir 0,56 iki 1880 (žr. 35 teptuką). Devyniolikto amžiaus aušroje paaiškėjo, kad Mėnulio tankis yra apie 3,4 g cm -3. Dvidešimtojo amžiaus pabaigoje ši vertė išliko beveik nepakitusi ir siekė 3,3437 ± 0,0016 g cm -3 (žr. Hubbard 36). Akivaizdu, kad Mėnulio sudėtis skyrėsi nuo Žemės sudėties. Šis tankis yra panašus į uolienų, esančių žemuose Žemės mantijos gyliuose, tankį ir leidžia manyti, kad Darvino bifurkacija įvyko nevienalytėje, o ne vienalytėje Žemėje po diferenciacijos ir pagrindinės morfogenezės. Pastaruoju metu šis panašumas buvo vienas iš pagrindinių faktų, prisidedančių prie Mėnulio formavimosi avino hipotezės populiarumo.

Pastebėta, kad vidutinis Mėnulio tankis buvo tas pats kaip meteoritai(ir galbūt asteroidai). Gulleminas 37 nurodė Mėnulio tankis V 3.55 kartų daugiau nei vanduo. Jis pažymėjo, kad „buvo taip įdomu sužinoti kai kurių meteoritų, surinktų po to, kai jie atsitrenkė į Žemės paviršių, tankio vertes 3,57 ir 3,54. gali pastebėti, yra maždaug toks pat kaip silicio, stiklo ar deimanto: ir kaip bebūtų keista, jis beveik identiškas meteoritams, kuriuos retkarčiais randame gulinčius žemėje; Vadinasi, teorija patvirtinama, kad šie kūnai iš pradžių buvo Mėnulio materijos fragmentai ir tikriausiai kažkada buvo išmesti iš Mėnulio ugnikalnių tokia jėga, kad pateko į žemės gravitacijos sferą ir galiausiai nukrito į žemės paviršių.

Urey 39, 40 pasinaudojo šiuo faktu, kad pagrįstų savo Mėnulio gaudymo teoriją, nors jam rūpėjo skirtumas tarp Mėnulio tankio ir tam tikrų chondritinių meteoritų bei kitų antžeminių planetų tankio. Epic 41 mano, kad šie skirtumai yra nereikšmingi.

išvadas

Mėnulio masė itin nebūdinga. Jis per didelis, kad mūsų palydovas būtų patogiai išdėstytas tarp planetų užfiksuotų asteroidų grupių, tokių kaip Fobas ir Deimos aplink Marsą, Himalia ir Ananke grupės aplink Jupiterį ir Japeto ir Febės grupės aplink Saturną. Tai, kad ši masė sudaro 1,23 % Žemės, deja, yra tik nedidelė užuomina iš daugelio, patvirtinančių siūlomą smūgio kilmės mechanizmą. Deja, šiandien populiari teorija, tokia kaip „Marso dydžio kūnas atsitrenkia į naujai diferencijuotą Žemę ir išmuša toną medžiagos“, turi tam tikrų problemų. Nors šis procesas buvo nustatytas įmanomas, tai negarantuoja, kad jis yra tikėtinas. Klausimai kaip tai, pavyzdžiui, „kodėl tuo metu susiformavo tik vienas Mėnulis?“, „kodėl kitu metu nesusiformuoja kiti mėnuliai?“, „kodėl šis mechanizmas veikė Žemės planetoje, bet ne mūsų kaimynai Venera, Marsas ir Merkurijus?" ateiti į galvą.

Mėnulio masė yra per maža, kad būtų galima priskirti jį tai pačiai kategorijai kaip Plutono Charonas. 8,3/1 Plutono ir Charono masių santykis, koeficientas, rodantis, kad šių kūnų pora susidaro kondensacijos bifurkacijos, beveik skysto kūno sukimosi būdu, ir yra labai toli nuo 81,3/1. Žemės ir Mėnulio masių santykis.

Mes žinome Mėnulio masę vienos 10 9 dalies tikslumu. Tačiau negalime atsikratyti jausmo, kad bendras atsakymas į tai yra būtent „na ir ką“. Šių žinių neužtenka kaip vadovo ar užuominos apie mūsų dangiškojo partnerio kilmę. Tiesą sakant, viename iš naujausių 555 puslapių tomų šia tema 42 rodyklėje net neįtraukta „mėnulio masė“ kaip įrašas!

Nuorodos

(1) I. Niutonas, Principija, 1687. Čia mes naudojame sero Izaoko Niutono Matematiniai gamtos filosofijos principai,į anglų kalbą išvertė Andrew Motte 1729 m.; vertimą pataisė ir su istoriniu bei aiškinamuoju priedu pateikė Florianas Cajori, 2 tomas: Pasaulio sistema(University of California Press, Berkeley ir Los Andželas), 1962 m.

2) P.-S. Laplasas, Atm. Mokslų akad., 45, 1790.

3) P.-S. Laplasas, Tome 5, Livre 13 (Bachelier, Paryžius), 1825 m.

4) P.-S. Laplasas, Traite de Mechanique Celeste, Tome 3 (rimprimerie de Crapelet, Paryžius), 1802, p, 156.

5) P.-S. Laplasas, Traite de Mechanique Celeste, Tomas 4 (Courcicr, Paryžius), 1805, p. 346.

(6) H. P. Finlaysonas, MNRAS, 27, 271, 1867.

(7) W. E, Fcrrel, Potvynių tyrimai. 1873 m. pakrantės tyrimo ataskaitos priedas (Vašingtonas, DC) 1874 m.

(8) W. Harknessas, Vašingtono observatorijos stebėjimai, 1885? 5 priedas, 1891 m.

(9) C. W. C. Barlow Sc G. H Bryan, Elementarioji matematinė astronomija(University Tutorial Press, Londonas) 1914, p. 357.

(10) G. B. Airy, Atm. RAS., 17, 21, 1849.

(11) D. Gill, Kyšulio observatorijos metraščiai, 6, 12, 1897.

(12) A. R. Hinksas, MNRAS, 70, 63, 1909.

(13) S. Ncwcomb, tSy amerikietiško efemerido priedas?(Vašingtonas, DC), 1895, p. 189.

(14) H. Spenceris Džounsas, MNRAS, 10], 356, 1941.

(15) E. J. Stone, MNRAS, 27, 241, 1867.

(16) R. A. Proctor, Old and Nets Astronomy(Longmans, Green ir Co., Londonas), )