Луна не вращается вокруг соей оси, так ли это? Много лет ученые спорят на эту тему, но ответа, который удовлетворял бы всех, не находят. Каждый выдвигает свои гипотезы и старается их доказать. На сегодняшний день существует спорная ситуация по этому вопросу.

Форма Луны

Исследование поверхности Луны вызывает большой интерес в научном обществе. Ее изучение некоторые проводят совместно с Землей, рассматривая как одну целую систему.

Когда Луна совершает свой ход вокруг Земли, то ее положение относительно Солнца тоже меняется. К нашей планете обращена всегда одна и та же ее сторона. Линию, которая разделяет половины, называют терминатором. Поскольку Луна - спутник, то движется она по орбите, форма которой эллипсоидная.

Во время своего пути вокруг Солнца, кажется, что освещенная сторона Луны меняет форму. Однако небесное тело остается круглым всегда, а из-за изменения угла падения солнечных лучей на поверхность кажется, что его форма изменилась. В течение месяца Луна видна с Земли в нескольких разных ракурсах. Основные из них:

• новолуние;
• первая четверть;
• полнолуние;
• последняя четверть.

При новолунии Луны на небе не видно, поскольку эта фаза соответствует местонахождению спутника между Солнцем и Землей. Свет от Солнца на Луну не попадает и, соответственно, не отбивается, поэтому ее половина, видимая с Земли, не освещена.

В первую четверть освещена Солнцем правая половина Луны, поскольку она находится на угловом расстоянии 90° от светила. В последнюю четверть положение аналогично, только освещена левая часть.

Приходя в четвертую фазу - полнолуние, Луна располагается в противостоянии с Солнцем, поэтому она полностью отражает падающий на нее свет, и с Земли видно всю освещенную половину.

Земля

Еще в 16 веке было доказано, что у Земли есть свое собственное вращение. Однако как оно началось и что этому предшествовало, неизвестно. По этому поводу существует несколько теорий. Например, при образовании планет облака пыли соединялись и основали планету, в это же время они притягивали и другие с этими телами и могло привести их в движение, а потом происходило уже по инерции. Это одна из гипотез, не нашедшая четкого подтверждения. В связи с этим появляется другой вопрос: почему Луна не вращается вокруг своей оси? Попробуем ответить.

Виды вращения Луны

Обязательным условием того, что тело может вращаться вокруг собственной оси, является наличие этой оси, а у Луны ее нет. Доказательство этого представлены в таком виде: Луна - это тело, которое мы разобьем на большое количество точек. При вращении эти точки опишут траектории в виде концентрических окружностей. То есть получается, что во вращении они задействованы все. А при наличии оси некоторые точки оставались бы неподвижными, и видимая с Земли сторона бы менялась. Такого не происходит.

Другими словами, центробежные силы, направленные к центру, на спутнике отсутствуют, поэтому и Луна не крутится.

Движение небесного тела

Доказывая собственное вращение Луны, ученые используют различные методы исследования. Одним из них остается рассмотрение движения относительно звезд.

Их принимают за неподвижные тела, от которых ведется отсчет. Используя такой метод, получается, что относительно звезд у спутника присутствует свое вращение. В таком варианте при вопросе, почему Луна не вращается вокруг своей оси, ответ будет звучать, что она вертится. Однако такое наблюдение неверно. Поскольку центростремительное управление Луны определяется Землей, то и изучать возможности небесного тела надо относительно Земли.

Орбита или траектория

Чтобы разобраться, рассмотрим такие понятия, как "орбита" и "траектория". Они различаются.

• замкнутая и кривая;
• форма - круглая или эллипсоидная;
• лежит в одной плоскости;

Траектория:

• кривая, имеющая начало и конец;
• прямой или криволинейной формы;
• находится в одной плоскости или в трехмерной.

Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Известно, что тело может принимать участие только в двух видах движения одновременно. У Луны эти два допустимых вида присутствуют: вокруг Земли и вокруг Солнца. Соответственно, других видов вращения быть не может.

Если посмотреть на траекторию Луны с Земли, то увидим сложную кривую.

Наличие орбиты регулируется однако она может измениться, если поменяется Орбита - описывается законами физики, траектория - законами математики.

Система Земля-Луна

В некоторых пособиях Луна и Земля - это единая целая система. Математическим путем высчитывается их общий центр масс, не совпадающий с центром Земли, и утверждается, что вокруг него идет вращение. Однако, с точки зрения астрофизики, любое вращение вокруг этого центра отсутствует, в чем можно убедиться, наблюдая за Луной и Землей через специальное современное оборудование.

Почему Луна не вертится вокруг своей оси? Правда ли это? Вращение небесного тела бывает спин-спиновым и спин-орбитальным. Луна совершает вращательное спин-орбитальное движение вокруг оси, проходящей через центр Земли.

Люди на Земле видят все время одну сторону Луны, и она не меняется. Для практического доказательства можно провести эксперимент с небольшой гирей.

Взять гирьку, привязать ее на веревку и крутить. В этом случае гирька будет Луной, а человек, держащий второй конец веревки, - Землей. Вращая вокруг себя гирьку, человек видит только один ее бок, то есть находящиеся на Земле люди видят одну сторону Луны. Подошедший второй человек, ставший на расстоянии, увидит все стороны гирьки при том, что она не вращается вокруг своей оси. У Луны происходит то же самое, она не вертится вокруг своей оси.

Космическая эпоха

Долгое время ученые изучали только видимую сторону Луны. Не было возможности узнать, как выглядит противоположная. Но с развитием космической эры в середине 20 века человечество смогло увидеть вторую сторону.

Как оказалось, лунные полушария разительно отличаются друг от друга. Так, поверхность стороны, обращенная к Земле, покрыта базальтовыми ложками, а поверхность второго полушария усеяна кратерами. Эти отличия до сих пор вызывают у ученых интерес. Считается, что много лет назад у Земли было два спутника, один из которых столкнулся с Луной и оставил на ее поверхности такие отпечатки.

Заключение

Луна - поведение которого точно не изучено. Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Этим вопросом задаются многие ученые на протяжении нескольких лет и однозначно верного ответа не находят. Одни ученые уверены, что вращение все-таки существует, а невидимо оно людям, потому что периоды вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли совпадают. Другие ученые отрицают этот факт и признают обращение Луны только вокруг Солнца и Земли.

Вопрос о том, почему Луна не крутится вокруг своей оси, был рассмотрен в этой статье, и с помощью примера (про гирьку) доказан.

О Луне говорят, что она спутник Земли. Смысл этого заключается в том, что Луна сопровождает Землю в ее постоянном движении вокруг Солнца,- она сопутствует ей. В то время как Земля движется вокруг Солнца, Луна движется вокруг нашей планеты.

Движение Луны вокруг Земли можно в целом представить себе так: то она находится в той же стороне, где видно Солнце, и в это время движется как бы навстречу Земле, мчащейся по своему пути вокруг Солнца: то переходит на другую сторону и движется в том же направлении, в каком мчится и наша земля. А в общем, Луна именно сопровождает нашу Землю. Это действительное движение Луны вокруг Земли легко может в короткий срок заметить всякий терпеливый и внимательный наблюдатель.

Собственное движение Луны вокруг земли заключается вовсе не в том, что она восходит и заходит или вместе со всем звездным небом подвигается от востока к западу, слева направо. Это кажущееся движение Луны происходит вследствие суточного вращения самой Земли, то есть по той же причине, по которой и Солнце восходит и заходит.

Что же касается собственного движения Луны вокруг Земли, то оно сказывается в другом: Луна как бы отстает от звезд в их видимом суточном движении.

В самом деле: заметьте какие-нибудь звезды в видимом близком соседстве с Луной в данный вечер ваших наблюдений. Запомните поточнее положение Луны относительно этих звезд. Затем, посмотрите на Луну через несколько часов или в следующий вечер. Вы убедитесь в том, что Луна отстала от замеченных вами звезд. Вы заметите, что звезды, бывшие от Луны справа, оказались теперь от Луны дальше, а к звездам, находившимся слева, Луна стала ближе, и тем ближе, чем больше прошло времени.

Это ясно свидетельствует о том, что, перемещаясь видимо для нас от востока к западу, вследствие вращения Земли, Луна в то же время медленно, но неуклонно подвигается вокруг Земли от запада к востоку, завершая полный оборот вокруг Земли примерно в месяц.

Расстояние это легко представить себе, сравнив его с видимым поперечником Луны. Оказывается, что за один час Луна проходит на небе расстояние приблизительно равное ее поперечнику, а за сутки - дуговой путь, равный тринадцати градусам.

пунктиром начерчена орбита Луны, тот замкнутый, почти круговой путь, по которому, на расстоянии около четырехсот тысяч километров, Луна движется вокруг Земли. Нетрудно определить длину этого огромного пути, если мы знаем радиус лунной орбиты. Подсчет приводит к следующему результату: орбита Луны равна приблизительно двум с половиной миллионам километров.

Нет ничего легче получить сейчас же и интересующие нас сведения о скорости движения Луны вокруг Земли. Но для этого* нам надо знать поточнее тот период, в течение которого Луна пробежит весь этот огромный путь. Округляя, мы можем этот период приравнять к месяцу, то есть приблизительно считать его равным семистам часам. Разделив длину орбиты на 700, мы можем установить, что Луна пробегает за час расстояние примерно в 3600 км, то есть около одного километра в секунду.

Эта средняя скорость движения Луны показывает, что далеки не так медленно движется Луна вокруг Земли, как это может показаться по наблюдениям ее смещения среди звезд. Наоборот, Луна стремительно мчится по своей орбите. Но так как мы видим Луну на расстоянии в несколько сот тысяч километров, то это ее стремительное движение мы едва замечаем. Так и курьерский поезд, наблюдаемый нами вдали, кажется еле передвигающимся, тогда как он проносится мимо близких предметов с чрезвычайной быстротой.

Для более точных вычислений скорости движения Луны читатели могут воспользоваться следующими данными.

Длина лунной орбиты - 2 414 000 км. Период обращения Луны вокруг Земли 27 суток 7 час. 43 мин. 12 сек.

Не" подумал ли кто-нибудь из читателей, что в последней строке была допущена опечатка? Мы незадолго до этого (стр. 13) сказали, что цикл лунных фаз проходит за 29.53 или 29% суток, а теперь указываем, что полный оборот Луны вокруг Земли происходит за 27г/з суток. Если указанные данные верны, то в чем заключается разница? Об этом мы скажем немного далее.

В очень древние времена люди не имели правильного представления о форме и размерах нашей планеты и о том, какое место она занимает в пространстве. Теперь мы знаем, что физическая поверхность Земли, представляющая сочетание суши и водных пространств, в геометрическом отношении имеет весьма сложную форму; ее нельзя представить ни одной из известных и математически изученных геометрических фигур. На поверхности Земли моря и океаны занимают около 71 %, а суша - около 29 %; самые же высокие горы и самые большие глубины океанов по сравнению с размерами всей Земли ничтожно малы. Так, например, на глобусе диаметром 60 см гора Эверест высотой приблизительно 8840 м изобразится всего лишь крупинкой в 0,25 мм. Поэтому за общую - теоретическую - форму Земли принимают тело, ограниченное поверхностью океанов, находящейся в спокойном состоянии, мысленно продолженной под всеми материками. Эта поверхность называется геоидом (гео - по-гречески «земля»). В первом же приближении фигуру Земли считают эллипсоидом вращения (сфероидом) - поверхностью, образованной в результате вращения эллипса вокруг своей оси.

Размеры земного сфероида определялись неоднократно, но наиболее фундаментальные из них были установлены в 1940 г. в СССР Ф. Н. Красовским (1873–1948) и А. А. Изотовым (1907–1988): по их определениям малая ось земного сфероида, совпадающая с осью вращения Земли, b = 6356,86 км, а большая полуось, перпендикулярная малой оси и лежащая в плоскости земного экватора, a = 6378,24 км.

Отношение α = (a - b)/a , называемое сжатием земного сфероида, равно 1/298,3.

В 1964 г. решением Международного астрономического союза (MAC) для земного сфероида принято a = 6378,16 км, b = 6356,78 км и α = 1:298,25, что весьма близко к результатам, полученным советскими учеными в 1940 г. и принятыми постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 г. за основные для всех астрономо-геодезических и картографических работ, выполняемых в нашей стране.

Находясь в любой точке земной поверхности, мы довольно скоро обнаруживаем, что все видимое на небосводе (Солнце, Луна, звезды, планеты) вращается вокруг нас как одно целое. На самом деле это явление кажущееся, оно является следствием вращения Земли вокруг своей оси с запада на восток, т. е. в направлении, противоположном кажущемуся суточному вращению небесного свода вокруг оси мира , представляющей прямую, параллельную оси вращения Земли, концами которой являются северный и южный полюсы нашей планеты. Вращение Земли вокруг своей оси можно доказать разными способами. Но теперь его можно непосредственно наблюдать с помощью космических аппаратов.

В древние времена люди полагали, что Солнце, перемещаясь относительно звезд, обходит нашу планету по кругу в течение одного года, Земля же будто бы неподвижна и находится в центре Вселенной. Такого представления о мироздании придерживались и древние астрономы. Оно нашло отражение в знаменитом сочинении древнегреческого астронома Клавдия Птолемея (II в.), написанном в середине II в. и известном под искаженным названием «Альмагест» . Такая система мира получила название геоцентрической (от того же слова «гео»).

Новый этап в развитии астрономии начинается с опубликования в 1543 г. книги Николая Коперника (1473–1543) «О вращении небесных сфер», в которой изложена гелиоцентрическая (гелиос - «солнце») система мира, отражающая действительное строение Солнечной системы. Согласно теории Н. Коперника центром мира является Солнце, вокруг которого движутся шарообразная Земля и все подобные ей планеты и притом в одном направлении, вращаясь каждая относительно одного из своих диаметров, и что только Луна вращается вокруг Земли, являясь его постоянным спутником, и вместе с последней движется вокруг Солнца, при этом примерно в одной и той же плоскости.

Рис. 1. Видимое движение Солнца

Для определения положения тех или иных светил на небесной сфере необходимо иметь «опорные» точки и линии. И здесь прежде всего используется отвесная линия, направление которой совпадает с направлением силы тяжести. Продолженная вверх и вниз эта линия пересекает небесную сферу в точках Z и Z" (рис. 1), называемых соответственно зенитом и надиром .

Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна линии ZZ", называется математическим или истинным горизонтом . Ось РР", вокруг которой вращается в своем видимом движении небесная сфера (это ее вращение является отражением вращения Земли), и называется осью мира: она пересекает поверхность небесной сферы в двух точках - северном Р и южном Р" полюсах мира .

Большой круг небесной сферы QLQ"F, плоскость которого перпендикулярна оси мира РР", является небесным экватором ; он делит небесную сферу на северное и южное полушария .

Рис. 2. Движение Земли вокруг Солнца (66,5°- наклон оси Земли, 23,5° - наклон экватора к эклиптике)

Вращающаяся вокруг своей оси Земля движется вокруг Солнца по пути, лежащему в плоскости земной орбиты VLWF. Ее историческое название - плоскость эклиптики . По эклиптике происходит видимое годичное движение Солнца. К плоскости небесного экватора эклиптика наклонена под углом 23°27′ ≈ 23,5°; она пересекает его в двух точках: в точке весеннего (Т) и точке осеннего (^) равноденствий. В этих точках Солнце в своем видимом движении переходит соответственно из южного небесного полушария в северное (20 или 21 марта) и из северного полушария в южное (22 или 23 сентября).

Только в дни равноденствий (два раза в году) лучи Солнца падают на Землю под прямым углом к оси ее вращения и поэтому только два раза в году день и ночь длятся по 12 часов (равноденствие), а все остальное время года или день короче ночи или наоборот . Причиной этого является то, что ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости эклиптики, а наклонена к ней под углом 66,5° (рис. 2).

§ 2. Движение Луны вокруг Земли

Движение Луны вокруг Земли по ряду причин является весьма сложным. Если Землю принять за центр, то орбиту Луны в первом приближении можно считать эллипсом с эксцентриситетом

e = √ (a 2 - b 2) / a = 0,055 ,

где а и Ь - соответственно большая и малая полуоси эллипса. Когда Луна находится в наибольшей близости к Земле в перигее , ее расстояние от поверхности Земли составляет 356 400 км, в апогее это расстояние увеличивается до 406 700 км. Среднее же ее расстояние от Земли равно 384 000 км.

Плоскость орбиты Луны наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09′; точки пересечения орбиты с эклиптикой называются узлами , а прямая, их соединяющая, - линией узлов . Линия узлов перемещается навстречу движению Луны, совершая полный оборот за 6793 суток, что составляет около 18,6 лет.

Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Луны через один и тот же узел называется драконическим месяцем ; его продолжительность равна 27,21 средних солнечных суток (см. § 5).

Поскольку линия узлов не остается на месте, Луна по истечении месяца не возвращается точно к своему первоначальному положению на орбите и каждое следующее обращение ее происходит по несколько иному пути.

По отношению к звездам полный оборот по своей орбите вокруг Земли Луна совершает за 27,32 средних солнечных суток. Этот промежуток времени называется сидерическим (иначе звездным ; sidus - по-латыни «звезда») месяцем; по прошествии этого месяца Луна возвращается к одной и той же звезде.

§ 3. Фазы Луны

Обращаясь вокруг Земли, Луна занимает различные положения относительно Солнца, и поскольку она представляет собой темное тело и светит лишь благодаря отражаемым ею солнечным лучам, то при разных положениях Луны относительно Солнца мы видим ее в разных фазах.

Рис. 3. Фазы Луны

Схематически лунные фазы показаны на рис. 3. На орбите изображена Луна (освещенная Солнцем наполовину) в различных положениях относительно Земли, а снаружи от орбиты показаны разные фазы Луны, как они видны с Земли.

Когда Луна при своем движении вокруг Земли окажется между Солнцем и Землей (положение 1 ), то к Земле будет обращена ее неосвещенная часть и в этом случае с Земли она не будет видна. Такая фаза Луны называется новолунием . Если Луна окажется в положении прямо противоположном Солнцу (положение 5 ), то часть ее, обращенная к Земле, будет полностью освещаться Солнцем, и Луна будет видна с Земли в виде полного диска. Эта фаза Луны называется полнолунием . Когда Луна окажется в положении 3 или 7 , то в это время направления на Солнце и Луну составят угол в 90° и поэтому с Земли будет видна только половина ее освещенного диска. Эти фазы Луны называются соответственно первой четвертью и последней четвертью .

Через два-три дня после новолуния Луна окажется в положении 2 , и тогда по вечерам при заходе Солнца будет видна освещенная часть лунного диска в виде узкого серпа. После первой четверти, по мере приближения Луны к полнолунию, которое наступает примерно через 15 суток после новолуния, освещенная часть ее с каждым днем будет увеличиваться, а после полнолуния размер освещенной части Луны, наоборот, будет постепенно уменьшаться, вплоть до следующего новолуния, когда она опять окажется полностью невидимой.

Для практических целей часто пользуются периодом повторения лунных фаз (например, от новолуния до новолуния). Этот период времени, называемый синодическим месяцем , составляет в среднем около 29,5 средних солнечных суток. Периодическую смену фаз Луны люди и использовали как вторую меру времени (после суток - периода оборота Земли вокруг своей оси), а именно месяц .

В своем видимом суточном движении по небесной сфере любое небесное тело оказывается в высшей или низшей точке своего пути. Эти моменты называются кульминациями - соответственно верхней и нижней (про небесное тело говорят, что оно кульминирует ). В момент кульминации светило пересекает небесный меридиан - большой круг небесной сферы ZPVQZ"P"WQ" (рис. 1), плоскость которого проходит через ось мира РР" и отвесную линию.

Луна в течение месяца кульминирует в разные часы. В новолуние это происходит в 12 часов, в первой четверти - около 18 часов, в полнолуние - в 0 часов, а в последней четверти - в 6 часов.

Примечания:

Ленин В. И. Полн. собр. соч. - Т. 18.- С. 181.

Конечно, никакого небосвода на самом деле не существует, а его дневной голубой цвет обусловлен рассеянием солнечных лучей в атмосфере Земли.

В «Альмагесте» кроме описания мироздания содержится один из первых дошедших до нас звездных каталогов - список 1023 ярчайших звезд.

В астрономии по традиции большим кругом называют фактически окружность, плоскость которой проходит через центр небесной сферы.

Он отличается от видимого горизонта на земной поверхности, за который наблюдатель принимает линию пересечения небесного свода с ровной поверхностью Земли.

В каждом году самый короткий световой день и самая длинная ночь бывают 22 или 23 декабря (день зимнего солнцестояния). С этого времени световой день постепенно увеличивается («Солнце на летний путь выезжает», - говорили в народе).

Строго говоря, не Луна обращается вокруг Земли, а Земля и Луна обращаются вокруг общего центра тяжести, находящегося внутри Земли.

Невозможно пройти мимо этого вопроса. В литературе везде пишется, что время одного оборота Луны вокруг Земли в точности равно времени одного оборота ее вокруг оси. Это так и не так. Так, потому что Луна, всегда повернутая к Земле одной и той же стороной, совершив один оборот вокруг Земли, совершает т. о. один оборот и вокруг своей оси. Это легко проверить. Допустим, Вы обойдете круглый стол, все время повернутыми к нему лицом. Вы совершили путь по кругу 360 ° , т.е. совершите один оборот вокруг своей оси.

Но, обходя стол, Вы через четверть круга, не повернетесь к столу боком, еще через четверть круга не повернетесь к столу спиной и т.д. Так и Луна, совершив 1 оборот вокруг Земли, все время повернута к Земле одной и той же стороной, в результате совершает 1 оборот и вокруг своей оси.

По Рис.4 легко увидеть, что если бы Луна, совершив 1 оборот вокруг Земли, еще бы и совершала один оборот вокруг своей оси, то земляне видели бы и то полушарие Луны, которое сейчас не видимо. Тогда бы получилось, что Луна, совершив 1 оборот вокруг Земли, совершала бы два оборота вокруг оси. Известно, что все спутники, для которых удалось установить вращение вокруг оси, как и Луна, повернуты к своей планете всегда одной и той же стороной.

Если такая абстракция кого-то не убедила, сделаем простой расчёт. Утверждается, что (цитата): "Луна вращается вокруг своей оси с такой же скоростью , с какой она движется по своей орбите вокруг Земли. Этим и объясняется тот факт, что Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной". (А.Ф.Пугач, К.И.Чурюмов, "Небо без чудес", Киев, 1987, стр.74). Проверим . Луна движется по орбите вокруг Земли со скоростью 1,02 км в сек. Если Луна вращается вокруг оси с такой же скоростью , то разделив длину экватора Луны на скорость 1,02 км в сек, мы узнаем время 1 оборота Луны вокруг оси в секундах. Длина экватора Луны равна 10920,166 км . Делим длину экватора на скорость 1,02 км в сек. - получаем: 10706 сек . В часах это будет = 2,97 часа. Разве это не абсурд? Подсчитаем, сколько же оборотов вокруг своей оси Луна должна сделать в таком случае, пока обернётся вокруг Земли один раз? Например, от новолуния до новолуния? Примечание . В указанной книге на 74 странице указано: ...от новолуния до полнолуния. Это опечатка.
Длина орбиты Луны = 2415,254 х 10 в третьей степени км. Разделим длину орбиты Луны на длину экватора Луны получаем 221,17 оборотов! Вывод : Луна не вращается вокруг своей оси со скоростью 1,02 км в сек., а сделав 1 оборот вокруг Земли, косвенно совершает 1 оборот вокруг своей оси.

Отсюда можно сделать вывод, что все эти спутники, как и Луна, вокруг своей оси не вращаются прямо, а совершив 1 оборот вокруг своей планеты, косвенно совершают и 1 оборот вокруг своей оси. Из двух планет, не имеющих спутников, Меркурий и Венера, по ним давно есть предположение, что они, совершив полный оборот вокруг Солнца, совершают 1 оборот вокруг своей оси, т.е. как Луна вокруг Земли. Меркурий и Венера здесь выступают не как другие планеты, имеющие спутников, а просто как спутники Солнца. А вот планеты, имеющие спутников, все вращаются вокруг своих осей. Эти факты могут помочь астрофизикам решить задачу трех и более тел. Думаю, что, отбросив ошибочное понятие о гравитации и руководствуясь реально существующим всемирным электромагнитным взаимодействием, эта задача будет решена.