Луна

Вселенная и Земля.
Сравнительная характеристика планет Солнечной системы.
В пределах Солнечной системы живые организмы, а тем более относимые
нами к "разумным", известны пока только на Земле. Красивые легенды,
фантастические повести и романы о жизни на соседних планетах, увы, не
подтвердились. При каких же условиях существует жизнь? Как нам всем
вместе сохранить эти условия? Как организовать деятельность все
возрастающего населения планеты так, чтобы условия существования жизни
не ухудшались сейчас и стали для последующих поколений если не лучшими,
то хотя бы такими же, какими были в прошлом столетии?
Вопросов много. Не на все из них можно пока обоснованно ответить.
Причин тому также много. К ним относятся и правовые, и организационные
проблемы, имеющие свою специфику в каждой стране, а также общие для
различных стран - экологические и эколого-геохимические проблемы. Для их
разрешения необходимо, в первую очередь, хорошо знать внешние,
природные условия в месте обитания человека - на Земле. Сначала кратко
рассмотрим основные природные условия существования на нашей планете
жизни (а она развивается уже не один миллиард лет) и, в частности, человека.
Земля - одна из девяти основных планет Солнечной системы. Она
относится к средним по массе и стоит на третьем месте от Солнца после
Меркурия и Венеры (рис. 1.1). Ее средний радиус - 6371 км. Близка к ней по
размерам Венера (табл. 1.1). У Меркурия, Марса и Плутона радиус примерно
в 2 раза меньше, чем у Земли, а у других планет Солнечной системы - в 3,4...
11 раз больше. Средняя плотность Земли - 5,52 г/см3 , Венеры - 5,0...5,9, Марса
- 3,9, Меркурия - 5,4. Плотность остальных планет в 4...6 раз меньше.
Как
видно
из
данных,
приведенных в
табл.
1.1,
только
в
атмосфере
Земли
есть
свободный
кислород,
необходимый
для
жизни
людей
и
большинства
организмов.
Следует также
отметить, что только на поверхности Земли выявлены водные растворы. По
современным геофизическим и геохимическим данным нашу планету можно
разделить на три большие части: ядро и две оболочки (мантию,
непосредственно окружающее ядро, и земную кору). В свою очередь и ядро, и
мантию также подразделяют на части: верхнюю - внешнюю и нижнюю внутреннюю (рис 1.2). Граница внутреннего ядра с мантией проходит на
глубине около 5000 км от поверхности Земли, а граница мантии с земной
корой на материках - на глубине от 30 до 40 км, редко достигая 80 км, на Дне
Океана - на глубине от 5 до 15 км. Поверхность раздела мантии и земной коры
носит название границы Мохоровичича и обычно обозначается буквой М. В
земную кору входят горные породы (обычно объединяемые общим понятием
"литосфера"), перекрывающие их почвы, гидросфера (моря, океаны) и
атмосфера. Некоторые параметры оболочек и ядра приведены в табл. 1.2.
По одной из наиболее распространенных гипотез ядро состоит из Fe и Ni с
примесью Si, AI, С, О. Состав мантии более достоверен (в отдельных точках
она подвергалась непосредственному опробованию). В ней преобладают
SiO2,(43...46), MgO (37...42), FeO (6...8), AI2O3 (3...5), Fe203(0,4... 1,5) (в скобках
процентное содержание). Наиболее хорошо изучен состав земной коры.
Средние содержания в ней химических элементов получили название кларков
(по фамилии американского ученого, впервые их определившего). В земной
коре наиболее распространены О, Si, AI, Fe, Ca, Mg, К, Na, в сумме
составляющие около 99% ее массы. Общая площадь поверхности Земли - 510
млн км2, из которых 149 или км2 приходится на континенты и 361 млн км2 - на
моря и океаны.
Таблица
1.1
Сравнительная характеристика планет Солнечной системы.
Средн
ее
Пери
Период
Относит Плот
расст од
Накл Числ
враще
ельная ность
Темпер
Диа ояние обра
он
о
План
ния
масса (плот Атмо атура
метр от
щени
оси спутн
ета
вокруг
(масса ность сфера поверхн
, км Солн я по
вращ иков
своей
Земли=1 воды
ости0С
ца,
орбит
ения (лун)
оси
)
=1)
млн е
км
Днем
Мерк
88
350,
4880 57,9
59 сут. 280 0
0,055
5,4
Нет
урий
сут.
ночью 170
Облака 243
33,
Вене 1225
224,7
0
108,2
сут.(об 3
0
0,815
5,2
CO2 твердая
ра
8
сут.
ратное)
поверхн
ость 480
Поверхн
ость
грунта,
22
Твердая
CO2, поверхн
Ar(?) ость,
-23
N,O2,
CO2,
Ar,
H2O
23
ч
Земл 1275
365,26 56 мин. 0
149,6
23 27' 1
я
6
сут. 4 с
1,000
5,52
24 ч 37
мин. 23 23059' 2
с
0,108
3,9
317,9
1,314 H, He
Облака,
-150
95,2
0,704 H, He
Облака,
-180
14,6
1,21
17,2
1.67
0,1(?)
2(?)
687
Марс 6774 227,9
сут.
9 ч 30
Юпи 1428
11, 86
778,3
мин. 30 3005' 13
тер 00
лет
с
Сату 1200
29,46 10 ч 14 0
1427
26 44' 11
рн 00
лет
мин.
11
ч
5180
84,01
Уран
2870
(обратн 82005' 5
0
лет
ое)
Непт 4950
164,8
4497
16 ч
28048' 2
ун 0
лет
Плут
247,7 6 сут 9 ?
5800 5900
он
лет
ч
0
H, He, Облака,
CH4 -210
H, He, Облака,
CH4 -220
Не
обнар -230(?)
ужена
Как легко отличить «молодую» Луну от «старой».
Узкий серп Луны нарастающий или убывающий? На первый взгляд они
одинаковы и отличить их невозможно. Но на самом деле все проще простого.
В нашем северном полушарии серп (выпуклая часть) нарастающей (молодой)
луны направлен вправо, а убывающей (старой) - влево.
Как определить это за пару секунд не используя совершенно никаких
приспособлений?
Очень просто!
Смотрим на месяц и проводим воображаемую вертикаль вдоль рожков
месяца. Если в итоге получаем силуэт буквы У ( слева месяц - справа
воображаемая линия) - то вспоминаем слово "убывает", то есть месяц старый.
Или можно совсем не заморачиваться, и если месяц в виде буквы С - то он и
есть - старый.
Если воображаемая линия и серп месяца образуют букву Р - то вспоминаем
слово "растет", значит месяц молодой.
Смена фаз Луны.
Луна - единственное небесное тело, которое обращается вокруг Земли, если
не считать искусственных спутников Земли, созданных человеком за
последние годы.
Луна непрерывно перемещается по звездному небу и по отношению к какойнибудь звезде за сутки смещается навстречу суточному вращению неба
приблизительно на 13°, а через 27,1/3 суток возвращается к тем же звездам,
описав по небесной сфере полный круг. Поэтому промежуток времени, в
течение которого Луна совершает полный оборот вокруг Земли по
отношению к звездам, называется звездным (или сидерическим) месяцем;
он составляет 27,1/3 суток.
При своем движении Луна нередко на время загораживает от нас звезды и
планеты. Значит, Луна к нам ближе, чем звезды и планеты. Видимое движение
Луны по небесной сфере происходит вблизи эклиптики, но плоскость лунной
орбиты немного наклонена к ней (на 5°). Точки пересечения лунной орбиты с
плоскостью эклиптики называются узлами лунной орбиты.
Среднее расстояние Луны от Земли составляет 384 400 км, или
приблизительно 30 земных диаметров.
Изменение вида Луны - смена ее фаз - происходит от того, что Луна занимает
различные положения относительно Земли и освещающего ее Солнца.
Луна - это темное шарообразное тело. Когда Луна находится между Землей и
Солнцем, обращенное к нам ее полушарие не освещается Солнцем, и мы Луны
не видим. Эта фаза Луны называетсяноволунием. Когда Земля находится
между Солнцем и Луной, все обращенное к нам полушарие Луны ярко
освещено Солнцем. Эта фаза называется полнолунием. В промежуточных
положениях мы видим те или иные части освещенного сбоку полушария
Луны: полукруг (первая четверть и последняя четверть), более или менее
узкий серп и др. Рисунок 61 показывает связь лунных фаз с положением Луны
на ее орбите: солнечные лучи падают сверху, в плоскости чертежа.
Рисунок 61 - Схема, поясняющая смену фаз Луны.
Верхняя кульминация Луны происходит при полнолунии - в полночь около 6ч (по местному времени"). Этим можно пользоваться для
приближенной ориентировки на местности или для грубой оценки времени
ночью.
Промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми
фазами Луны называется синодическим месяцем; он равняется 29,5 суток.
Синодический месяц больше сидерического месяца, так как одинаковые
фазы Луны наступают при одинаковых положениях Луны относительно
Солнца и Земли. На рисунке 62 Луна в точке L изображена в положении
новолуния - между Землей Т и Солнцем S. За время полного оборота Луны
вокруг Земли Земля с Луной успеет пройти V13 часть своей орбиты
относительно Солнца и окажется в точке Т1. Луна, двигаясь в направлении,
указанном стрелкой, окажется в положении L1 которое, как мы видим, не
будет еще соответствовать новолунию. Чтобы прийти в положение
новолуния L1’,Луне надо повернуться на орбите еще на угол L1,T1L1', на что
требуется около двух суток.
Земля, освещаемая Солнцем, при наблюдении с Луны тоже должна менять
фазы и с тем же периодом, но фазы их обратны друг другу: когда мы видим
новолуние, с Луны видно «полноземелие» и т. д.
Рисунок 62 - Синодический месяц длиннее звездного месяца.
Поверхность Земли больше поверхности Луны в 14 раз. Кроме того, земная
поверхность отражает солнечные лучи в семь раз лучше, чем лунная. Поэтому
в новолуние Луна освещается Землей значительно сильнее, чем в полнолуние
Земля освещается Луной. Этим объясняется явление «пепельного света»: так
называется слабое голубовато-зеленое свечение не освещенной Солнцем
части лунного диска незадолго до новолуния или вскоре после него, когда
Луна видна как узкий серп. В это время Земля ярко освещает лунную
поверхность.
Схема лунного затмения.
Лу́нное затме́ние — затмение, которое наступает, когда Луна входит в конус
тени, отбрасываемой Землёй. Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363
000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,5
диаметров Луны, поэтому Луна может быть затенена целиком. В каждый
момент затмения степень покрытия диска Луны земной тенью выражается
фазой затмения Ф. Величина фазы определяется расстоянием 0 от центра Луны
до центра тени. В астрономических календарях приводятся величины Ф и 0
для разных моментов затмения.
Когда Луна во время затмения полностью входит в тень Земли, говорят
о полном лунном затмении, когда частично — о частном затмении.
Двумя необходимыми и достаточными условиями наступления лунного
затмения являются полнолуние и близость Земли к лунному узлу.
Схема солнечного затмения.
По астрономической классификации, если затмение хотя бы где-то на
поверхности Земли может наблюдаться как полное, оно называется полным.
Если затмение может наблюдаться только как частное (такое бывает,
когда конус тени Луны проходит вблизи земной поверхности, но не касается
её), затмение классифицируется как частное. Когда наблюдатель находится в
тени от Луны, он наблюдает полное солнечное затмение. Когда он находится
в области полутени, он может наблюдать частное солнечное затмение.
Помимо полных и частных солнечных затмений, бывают кольцеобразные
затмения. Кольцеобразное затмение происходит, когда в момент затмения
Луна находится на большем удалении от Земли, чем во время полного
затмения, и конус тени проходит над земной поверхностью, не достигая её.
Визуально при кольцеобразном затмении Луна проходит по диску Солнца, но
оказывается меньше Солнца в диаметре, и не может скрыть его полностью. В
максимальной фазе затмения Солнце закрывается Луной, но вокруг Луны
видно яркое кольцо незакрытой части солнечного диска. Небо при
кольцеобразном затмении остаётся светлым, звёзды не появляются, наблюдать
корону Солнца невозможно. Одно и то же затмение может быть видно в
разных частях полосы затмения как полное или кольцеобразное. Такое
затмение иногда называют полным кольцеобразным (или гибридным).
Частота солнечных затмений
В год на Земле может происходить от 2 до 5 солнечных затмений, из которых
не более двух — полные или кольцеобразные. В среднем за сто лет происходит
237 солнечных затмений, из которых 160 — частные, 63 — полные, 14 —
кольцеобразные[2]. В определённой точке земной поверхности затмения в
большой фазе происходят достаточно редко, ещё реже наблюдаются полные
солнечные затмения. Так, на территории Москвы с XI по XVIII века можно
было наблюдать 159 солнечных затмений с фазой больше 0,5, из которых всего
3 полных (11 августа 1124, 20 марта 1140 и 7 июня 1415)[3]. Ещё одно полное
солнечное затмение произошло 19 августа 1887 года. Кольцеобразное
затмение можно было наблюдать в Москве 26 апреля 1827 года. Очень сильное
затмение с фазой 0,96 произошло 9 июля 1945 года. Следующее полное
солнечное затмение ожидается в Москве лишь 16 октября 2126 года. В то же
время в районе г. Бийска за период с 1981 по 2008 год наблюдалось целых три
полных солнечных затмения: 31 июля 1981 года, 29 марта 2006 года и 1 августа
2008. Примечательно, что интервал между двумя последними затмениями
составил всего около 2,5 лет.