От земли до луны км. Расстояние от земли до луны. Орбитальные характеристики Луны
По эллиптической орбите, а значит, в какой-то момент она будет находиться дальше, а в какой-то, наоборот, - ближе.
Вот почему 384 403 км считается средним расстоянием до Луны или, как говорят астрономы, является «большой полуосью орбиты Луны». Когда Луна находится в самой ближайшей к Земле точке (перигее), нас разделяет всего 363 104 км. А расстояние от самой удаленной точки (апогея) до Земли – целых 406 696 км.
Получается, что расстояние от Земли до Луны варьируется в пределах 43 592 км. Именно благодаря этой довольно большой разнице Луна на ночном небе бывает разного размера. В перигее Луна выглядит для нас на 15% больше, чем в апогее.
Разница расстояний сказывается и на яркости Луны, когда она достигает своей полной фазы. В ближайшей к Земле точке полная Луна обычно на 30% ярче, чем на максимальном удалении от нашей планеты. Когда полная Луна находится в перигее, ее называют «суперлуна».
На видео («Один год Луны за 2,5 минуты») можно полюбоваться Луной во всей ее изменчивой красе:
Возникает весьма логичный вопрос: откуда мы знаем, на каком расстоянии находится Луна? Ответ зависит от того, о какой эпохе мы говорим. В Древней Греции, например, астрономы использовали для своих вычислений познания в области геометрии.
Долгое время древние греки наблюдали за тенями и выяснили, что, когда объект расположен перед , длина его тени в 108 раз превосходит его реальный диаметр. Так мяч диаметром 2,5 см, помещенный на палочке между Солнцем и поверхностью Земли, даст треугольную тень протяженностью 270 см.
Это наблюдение в дальнейшем было использовано для изучения лунных и солнечных затмений. При лунном затмении греки замечали, что спутник не полностью закрывался тенью Земли, а ширина этой тени была примерно в 2,5 раза больше Луны. При солнечном затмении отмечалось, что размер Луны и ее местоположение в этот момент были достаточными для того, чтобы полностью перекрыть Солнце. Тень, которую она отбрасывала, оканчивалась на Земле, причем, под тем же углом, что и тень от Земли, что делало обе тени двумя версиями одного и того же треугольника, только разного размера.
Греки сделали вывод, что основание большего из двух треугольников будет равняться одному диаметру Земли (на тот момент этот показатель уже был вычислен и составил 12 875 км), а его длина – 1 390 000 км. Меньший же треугольник будет в 2,5 раза шире диаметра Луны, и, т.к. треугольники пропорциональны, его высота будет в 2,5 раза больше высоты орбиты Луны. Соединив эти треугольники греки получили эквивалент 3,5 лунных орбит. Разделив вычисленное ранее значение 1,39 млн км на 3,5, они получили относительно точное расстояние до Луны, равное 397 500 км. Совсем неплохо для древнего народа!
Сейчас расстояние до Луны можно рассчитать с точностью до нескольких миллиметров. Ученым достаточно засечь, за какое время лазерный луч, пущенный с Земли, дойдет до специального рефлектора, установленного на Луне, и вернется обратно.
Определение так называемой лазерной локации Луны стало возможным более сорока лет назад, после того, как астронавты миссии Аполлон установили целую серию рефлекторов на поверхности нашего спутника. Лазерный луч, пущенный с Земли, отражается от одного из этих рефлекторов и возвращается на нашу планету.
Правда, из 100 квадрильонов пущенных в сторону Луны фотонов на Землю возвращается не так много, но этого достаточно для высокоточного расчета расстояния.
Т.к. скорость света составляет почти 300 000 км/с, лазерному лучу хватает чуть больше секунды, чтобы достигнуть поверхности Луны. Столько же занимает обратный путь. Фиксируя точное время, которое понадобилось свету, чтобы добраться до Луны и обратно, астрономы затем с легкостью высчитывают точное расстояние до Луны в данный момент времени.
Благодаря этому способу расчета расстояния ученым стало известно, что Луна медленно удаляется от нашей планеты. Каждый год – на 3,8 см. А это значит, что через миллионы лет Луна на небосклоне будет казаться меньше, чем она видится нам сейчас. А через миллиард лет или около того Луна будет выглядеть меньше Солнца, и полные солнечные затмения навсегда уйдут в прошлое.
В древностиПосле столкновения, обломки Теи были выброшены на орбиту Земли. Затем под воздействием гравитации они образовали небесное тело - Луну. Орбита Луны в то время была намного ближе, чем сегодня и находилась на расстоянии 15-20 тыс. км. На небосводе видимый ее размер тогда был в 20 раз больше. Со времени столкновения, расстояние Луны от Земли увеличивалось и на сегодня оно составляет в среднем 380 тыс. километров
Еще в античности люди пытались вычислять расстояние до видимых небесных тел. Так древнегреческий ученый и философ Аристарх Самосский, определил расстояние до Луны в 18 раз ближе Солнца. В действительности, это расстояние меньше в 400 раз.
Более точными были результаты вычислений у Гиппарха, согласно которым, расстояние до луны равнялось 30-ти земным диаметрам. Его расчеты основывались на вычислениях окружности Земли Эратосфена. По сегодняшним меркам это составляло 40 000 км, что диаметр Земли в 12800 км. Это соответствует действительным современным параметрам.
Современные данные об орбите Луны
Сегодня наука имеет достаточно точные методы определения расстояний до космических объектов. Во время пребывания астронавтов на Луне, они установили на ее поверхности лазерный отражатель, по которому ученые с высокой точностью сейчас определяют размеры орбиты и расстояние до Земли.Форма орбиты Луны немного вытянута в овал. Самая близкая точка к Земле (перигей) находится на расстоянии 363 тыс. км, самая дальняя (апогей) - 405 тыс. км. Орбита имеет также значительный эксцентриситет 0,055. Из-за этого ее видимые размеры на небе довольно различны. Также плоскость орбиты Луны на 5° наклонена к плоскости орбиты Земли.
По орбите Луна движется со скоростью 1 км/с и огибает Землю за 29 дней. Местоположение ее на небе каждую ночь смещается вправо, глядя со стороны северного полушария, а для наблюдателей южного полушария - влево. Для них видимый диск Луны выглядит в перевернутом виде.
Луна ближе Солнца в 400 раз и настолько же меньше его в диаметре, поэтому на Земле наблюдаются солнечные затмения в точности совпадающие с размерами дисков светила и спутника. А из-за эллиптической орбиты Луна в дальней точке меньше в диаметре и благодаря этому видны кольцеобразные затмения. Луна постепенно продолжает удаляться от Земли на 4 см в столетие, поэтому в далеком будущем таких затмений, как сейчас, людям наблюдать уже не придется.
Космос всегда интересовал человека. Далёкий, неизведанный и таинственный: возможности космических путешествий и открытие новых далеких миров неизменно волновали человека. Ближайшим к нам небесным телом является земной спутник Луна, поэтому неудивительно, что ещё на заре освоения космоса человек пытался долететь именно до этого небесного тела. Расскажем вам о том, сколько нужно лететь до Луны и поговорим об истории ее освоения.
Вконтакте
Битва за космос: история освоения
Советский Союз первым смог отправить человека в космос, выиграв тем самым негласное соревнование с Соединенными Штатами Америки. В ответ на это стали развивать свою лунную программу, которая подразумевала первоначально орбитальные облеты спутника, а в последующем и высадку людей на Луну.
Сколько средств ушло на данную программу подсчитать невозможно. Специалисты отмечают, что в сопоставимых ценах реализация этой программы оценивается в 500 миллиардов долларов. Специально для таких полетов НАСА разработало ракету Сатурн 5, которая позволяла добраться до Луны за 3-4 дня. Этот ракетоноситель был самой мощной на те времена ракетой, которая могла покрыть огромное расстояние в несколько сотен тысяч км от Земли до нашего спутника на максимально короткий срок.
Первым человеком, ступившим на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг, который в 1969 году в составе миссии Аполлон 11 смог посадить лунный модуль неподалеку от моря Спокойствия. В последующем было отправлено несколько успешных американских пилотируемых миссий, а в общей сложности на поверхности спутника побывало около десятка астронавтов, которые провели многочисленные исследования и привезли на Землю более 20 килограмм лунного грунта.
Спустя несколько лет интерес к Луне угас, и было решено свернуть дорогостоящую программу полетов. Объясняется подобное дороговизной пилотируемых полетов, поэтому в США и в Советском Союзе решили сконцентрировать свое внимание на околоземном исследовании космоса и строительстве обитаемых станций на орбите Земли. Летать на орбиту Земли было куда проще и дешевле, а создание орбитальной станции позволило существенно продвинуться в развитии исследований космоса.
Интерес к далеким полетам угас почти на 30 лет. Лишь сегодня, когда человечество задумывается об исследовании и , вновь появился интерес к нашему спутнику, который рассматривают в качестве возможной перевалочной базы для далёких межпланетных перелетов. Человечество сделало существенный шаг вперёд в области ракетостроения, что позволяет не только удешевить такие полеты, но и сделать их намного быстрее и безопаснее.
История покорения:
Сколько лететь до Луны
Спутник вращается вокруг Земли по слегка приплюснутой эллиптической орбите. Поэтому расстояние от Земли до Луны может меняться от 355 до 404 тысяч километров. Многим из нас сложно представить подобное расстояние от Земли до Луны. Чтобы преодолеть такой путь, потребуется:
- Если идти пешком , то потребовалось бы 9 лет непрерывной ходьбы.
- На автомобиле , который движется со скоростью около 100 километров в час, можно было бы добраться до Луны за 160 дней.
- На самолете , способном разогнаться до 800 км/ч, лететь нужно около 20 суток.
- На космическом корабле Аполлон, который разгонялся до скорости в несколько тысяч км в час, можно было добраться до Луны за 72 часа.
- Время полета на современном космическом аппарате составляет 9 часов.
Теоретически, полёт на Луну на современных ракетах, даже несмотря на удаление в 380–400 тысяч километров, не представляет особой сложности. Не требуется подбирать время для старта ракетоносителя, так как минимальное и максимальное расстояние до спутника не столь велико. Длительность таких перелетов составляет лишь несколько дней, что позволяет решить проблема радиации в космосе, которая увеличивается при вспышках на Солнце.
Современные тяжелые ракетоносители, которые разрабатываются специально для полета на Марс, могли бы также использоваться для перелетов до Луны и обратно. В данном случае полёт на расстояние в 400 тысяч км занял бы 15–17 часов в одну сторону. Единственный нюанс подобных полетов состоит в том, необходимо первоначально обустроить лунную базу, где бы приземлялись спускаемые модули, что и позволило бы проводить исследование нашего спутника или даже жить на базе в течение определённого времени.
Перспективы дальних полетов и исследовательских миссий
Споры о целесообразности исследования Луны и полетов на наш спутник не утихают и по сей день. Если первоначально на заре исследования и покорения человеком космоса интерес к таким полетам, даже несмотря на расстояние в несколько сотен тысяч км, был чрезвычайно высок, то в последующем люди просто поняли бесперспективность обустройства базы на Луне, которая не имела каких-либо полезных ископаемых, что и делало такие дорогостоящие полеты попросту бессмысленными.
Однако сегодня, когда человечество задумывается о первых полетах на Марс и колонизации Красной планеты, именно Луна на некоторое время может стать перевалочной базой, что, в свою очередь, упростит дальние межпланетные перелеты. Наш спутник может фактически стать испытательным полигоном, что и позволит в последующем заселять Марс и другие пригодные для жизни планеты.
С развитием технологий существенно упростились полеты к нашему естественному спутнику, а обустройство тут обитаемой базы уже не кажется чем-то из разряда фантастики. Лететь до Луны стало проще и безопаснее. В ближайшие десять лет подобные перелеты, несмотря на расстояние до Луны в почти 400 тысяч км, станут обыденным делом, а человек вновь вернётся к исследованию дальнего радиуса Земли.
Расстояние от Земли до Луны пытались измерить еще древние греки.
До нас дошло только сочинение Аристарха Самосского «О величинах и расстояниях Солнца и Луны» (III в. до н. э.), где он впервые в истории науки попытался установить расстояния до этих небесных тел и их размеры.
К решению этого вопроса Аристарх подошел очень остроумно. Он исходил из предположения, что Луна имеет форму шара и светит отраженным от Солнца светом. В этом случае, в те моменты, когда Луна имеет вид полудиска, она образует прямоугольный треугольник с Землей и Солнцем:
Если в этот момент точно определить угол между направлениями с Земли на Луну и на Солнце (CAB), можно из простых геометрических соотношений найти, во сколько раз катет (расстояние от Земли до Луны AB) меньше гипотенузы (расстояния от Земли до Солнца AC). По Аристарху, CAB=87°; следовательно, соотношение этих сторон 1:19.
Аристарх ошибся приблизительно в 20 раз: в действительности расстояние до Луны меньше, чем до Солнца, почти в 400 раз. Загвоздка заключается в том, что точно определить момент, когда Луна оказывается в вершине прямого угла, лишь на основе наблюдений невозможно. Малейшая же неточность влечет за собой огромное отклонение от истинного значения.
Величайший астроном древности Гиппарх Никейский в середине II века до н. э. с большой уверенностью определил расстояние до Луны и ее размеры, приняв за единицу радиус земного шара.
В своих вычислениях Гиппарх исходил из правильного понимания причины лунных затмений: Луна попадает в земную тень, имеющую форму конуса с вершиной, находящейся где-то в стороне Луны.
Схема, поясняющая определение радиуса Луны по методу Аристарха.
Византийская копия X века.
Посмотрите на рисунок. Он показывает положение Солнца, Земли и Луны во время лунного затмения. Из подобия треугольников следует, что расстояние от Земли до Солнца AB во столько раз больше расстояния от Земли до Луны BC, во сколько раз разность радиусов Солнца и Земли (AE - BF) больше разности радиусов Земли и ее тени на расстоянии Луны (BF - CG).
Из наблюдений при помощи простейших угломерных инструментов следовало, что радиус Луны составляет 15", а радиус тени приблизительно 40", то есть радиус тени больше радиуса Луны почти в 2,7 раза. Приняв расстояние от Земли до Солнца за единицу, можно было установить, что радиус Луны почти в 3,5 раза меньше радиуса Земли.
Уже было известно, что под углом в 1" наблюдается предмет, расстояние до которого превосходит его размеры в 3 483 раза. Следовательно, рассуждал Гиппарх, под углом в 15" наблюдаемый предмет будет в 15 раз ближе. Значит, Луна находится от нас на расстоянии, в 230 раз (3 483: 15) превосходящем ее радиус. А если радиус Земли составляет приблизительно 3,5 радиуса Луны, то расстояние до Луны равно 230: 3,5 ~ 60 радиусов Земли, или около 30 земных диаметров (это около 382 тыс. километров).
В наше время измерение расстояния от земли до Луны было выполнено с помощью метода лазерной локации. Суть этого метода заключается в следующем. На поверхности Луны устанавливается уголковый отражатель. С Земли с помощью лазера на зеркало отражателя направляется лазерный луч. При этом точно фиксируется время, когда сигнал был излучён. Отражённый от прибора на Луне свет в течение примерно одной секунды возвращается в телескоп. Определив точное время, за которое луч света проходит расстояние от Земли до Луны и обратно, можно установить расстояние от источника излучения до отражателя.
С помощью этого метода расстояние от земли до Луны определено с точностью до нескольких километров (максимальная точность измерения в настоящее время - 2-3 сантиметра!): в среднем оно составляет 384 403 км . «В среднем» не потому, что это расстояние взято из разных или приблизительных результатов измерений, а потому, что орбита Луны представляет собой не окружность, а эллипс. В апогее (наиболее удаленная от Земли точка орбиты) расстояние от центра Земли до Луны 406 670 км, в перигее (наиболее близкая точка орбиты) - 356 400 км.