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.
384 467 километров – именно такое расстояние отделяет нас от ближайшего крупного космического тела, от нашего единственного естественного спутника – Луны. Напрашивается вопрос: каким образом учёные об этом узнали? Ведь нельзя же, в самом деле, прогуляться от Земли до Луны с метром в руках!
Тем не менее, попытки измерить расстояние до Луны предпринимались ещё в древности. Попытался это сделать древнегреческий учёный Аристарх Самосский, тот самый, который первым высказал мысль о гелиоцентрической системе! Знал он и о том, что Луна, как и Земля, имеет форму шара и не излучает собственного света, а светит отражённым солнечным. Он предположил, что в то время, когда Луна для наблюдателя с Земли выглядит как полудиск. Между ней, Землёй и Солнцем образуется прямоугольный треугольник, в котором расстояние между Луной и Солнцем и между Луной и Землёй – катеты, а расстояние между Солнцем и Землёй – гипотенуза.
Следовательно, нужно найти угол между направлениями на Луну и на Солнце, и тогда с помощью соответствующих геометрических вычислений можно рассчитать, во сколько раз катет Земля-Луна короче гипотенузы Земля-Солнце. Увы, технологии того времени не позволяли точно определить время, когда Луна занимает позицию в вершине упомянутого прямоугольного треугольника, а в таких вычислениях небольшая погрешность в измерениях ведёт к большим ошибкам в расчетах. Аристарх ошибся почти в 20 раз: у него выходило, что расстояние до Луны в 18 раз меньше расстояния до Солнца, в действительности же оно меньше в 394 раза.
Более точный результат получил другой древнегреческий учёный – Гиппарх. Он, правда, придерживался геоцентрической системы, но причину лунных затмений понимал правильно: Луна попадает в тень Земли, и тень эта имеет форму конуса, вершина которого располагается в стороне от Луны. Контур этой тени можно наблюдать во время затмения на диске Луны, и по изгибу края можно определить, в каком соотношении находится её поперечное сечение и размер самой Луны. Учитывая, что Солнце находится гораздо дальше, чем Луна, можно было рассчитать, насколько далеко должна быть Луна, чтобы тень уменьшалась до такого размера. Такие расчеты привели Гиппарха к выводу, что расстояние от Земли до Луны составляет 60 земных радиусов, или 30 диаметров. Диаметр же Земли был вычислен Эратосфеном – в переводе на современные меры длины 12 800 километров – таким образом, по Гиппарху, расстояние от Земли до Луны составляет 384 000 километров. Как видим, весьма недалеко от истины, особенно если учесть, что у него не было ничего, кроме простых угломерных приборов!
В XX веке расстояние от Земли до Луны было измерено с точностью до трёх метров. Для этого на поверхность нашей космической «соседки» около 30 лет назад доставили несколько отражателей. К этим отражателям с Земли посылается сфокусированный лазерный луч, скорость света известна, и по тому времени, которое затрачивает лазерный луч на путь «туда и обратно», вычисляется расстояние до Луны. Такой метод называется лазерной локацией.
Говоря о расстоянии от Земли до Луны, следует помнить, что речь идёт о среднем расстоянии, ведь орбита Луны не круговая, а эллиптическая. В наиболее удалённой от Земли точке (апогее) расстояние между Землёй и Луной составляет 406 670 км, а в самой близкой (перигее) – 356 400 км.
Луна является естественным спутником Земли. Её основное влияние главным образом выражается в виде приливов и отливов, это связано с тем, что гравитация создает две выпуклости на противоположных сторонах планеты. Также расположена одновременно близко и далеко от Земли. Сколько по времени лететь до Луны?Ученым пришлось потратить огромное количество времени, чтобы вычислить оптимальные траектории полета. Огромное значение имеет как сам летательный аппарат, так и тип используемого топлива, также большое влияние оказывает выбранная методика взлета и посадки. В результате для достижения поверхности спутника человеку может потребоваться от нескольких суток до восьми часов.
Нюансы полета
Точное измерение дистанции стало возможным благодаря использованию лазерного оборудования, однако еще в более древние времена астроном Гиппарх сумел вычислить, что расстояние от Земли до Луны - примерно, 380 000 километров, оказавшись ближе всех к правде. Именно расстояние, а также местонахождение небесного тела являются основными критериями в вычислении длительности полета. В поисках оптимального решения ученые создали несколько теорий, согласно которым можно оптимизировать количество потраченного топлива и увеличить конечную точность приземления.
Орбита Луны является эллиптической, из-за чего расстояние между спутником и Землей постоянно меняется. Выглядит это следующим образом:
- перигей - это ближайшая точка, когда спутник подходит максимально близко к планете, в случае с Луной расстояние составляет от 356 400 до 370 400 км;
- апогей - противоположная точка орбиты, когда Луна, напротив, наиболее сильно отдаляется от Земли, в этом варианте расстояние составит более 404 000 км;
- средняя дистанция, или большая полуось, равна 384 999 км.
Для того чтобы преодолеть такое «малое» по меркам Космоса расстояние на самолете со скоростью 800 км/ч, понадобится около 20 дней. Известно, что корабли «Аполлон» могли долететь до Луны всего за трое суток, что уже намного быстрее. Если суметь разогнать аппарат до второй космической скорости (11 км/c), то человек сможет выйти на поверхность спутника уже через 10 часов.
Самым технологически продвинутым полетом к Луне стал запуск зонда ЕКА SMART-1. До спутника он добирался целых 410 дней. В качестве силовой установки был использован революционный для 2003 года ионный двигатель, основным достоинством которого стала экономичность в расходе топлива. За все путешествие зонд потратил лишь 82 килограмма топлива, закрепив за подобным способом звание самого экономичного и одновременного самого длительного.
Пять дней понадобилось китайскому спутнику Chang’e-1, чтобы добраться до орбиты Луны, при помощи обыкновенных ракетных двигателей. Однако ему пришлось некоторое время оставаться на орбите Земли, для того чтобы получить правильные координаты точки отправки. Это можно считать очень неплохим результатом, особенно учитывая, что это стандартная технология.
Наиболее быстрым пилотируемым полетом стала миссия «Аполлон». Астронавты отправились «Сатурн-5» и уже через трое суток достигли лунной поверхности. В состав экспедиции входил знаменитый Нил Армстронг. Данный полет имел огромное значение для США, поскольку на нём базировалась вся национальная идея, требовавшая выполнения задачи по покорению спутника Земли. Успешное её выполнение ознаменовало победу Америки над СССР в космической гонке.
Впрочем, перелеты можно осуществить и намного быстрее. Спутник, запущенный согласно проекту NASA «Новые горизонты», относящийся к исследованию Плутона, сумел преодолеть 380 000 километров всего за 8 часов и 35 минут. Это стало возможным благодаря тому, что с самого начала спутник имел сильное ускорение в 58 000 км/ч, данный шаг был обусловлен задачей по преодолению солнечной гравитации, что сделало возможным достижение Луны в более менее приемлемые для человека сроки. Однако следует учитывать перегрузки, которые испытывает организм во время подобного полета, а это, в свою очередь, серьезно осложняет всю задачу, делая настоящей головоломкой для инженеров.
Заключение
Тем не менее, никакие препятствия и сложности не смогли помешать образованию туристических агентств, которые способны отправить человека в Космос на уик-энд. Подобных туров существует всего несколько, причем в их числе есть как долгие, когда используются ионные двигатели, так и быстрые, в таком случае клиент будет возвращен обратно всего через несколько дней. Однако следует учитывать, какие средства выделяются для осуществления хотя бы одного полета. На данный момент Космос обходится слишком дорого даже государствам, поэтому о простых, даже относительно богатых людях говорить не стоит.
Развитие современных технологий идет очень большими темпами. Уже скоро человечество сможет начать колонизацию и строительство долговременных баз на ближайших космических объектах. Тем не менее, вопрос «Сколько по времени лететь до Луны?» будет открытым из-за появления новых, более эффективных транспортных средств, а также более качественного топлива, которое будет давать намного больше энергии, что позволит серьезно увеличить скорость нынешних космических аппаратов.
Согласитесь, Космос, чужие планеты, звездные скопления - это весьма и весьма волнующая тема. Вот, например, какое расстояние до Луны? Наверняка многие из вас когда-то задавались этим вопросом! Или каково ее происхождение? И из чего она состоит? А может быть, там даже кто-то живет? Ну, хотя бы микроорганизмы? Расстояние до Луны интересовало человечество всегда.
Развитие представлений о Луне
Этот небесный объект привлекал внимание людей еще с глубокой древности. И на заре развития астрономии Луна стала одним из первых объектов для наблюдения и изучения. Сведения о попытках проследить закономерность ее передвижения по небесному своду и объяснить их восходят к шумерской, вавилонской культурам, древнекитайской и египетской цивилизациям. И, конечно же, к античной Греции. Первая известная попытка вычислить расстояние до Луны (а также до Солнца) была предпринята Аристархом Самосским.
на наш спутник первых людей, сделал это чуть более, чем за три дня. Впрочем, здесь проблема не только в скорости самого аппарата, сколько в необходимости рассчитать движение Луны, пролететь по определенной дуге и приземлиться в необходимом месте. Таким образом, путь проходит по дуге, а не по прямой. Рекордный срок, за который космический аппарат, созданный человеком, достигал спутника, на сегодняшний день составляет 8 часов и 35 минут. Это был аппарат «Новые горизонты», запущенный NASA.
Расстояние от Земли до Луны увеличивается?
Да! Это действительно так. Наш спутник движется как бы по спиральной орбите. И каждый год расстояние до него увеличивается примерно на 4 сантиметра. Это совсем немного для отдельного наблюдателя. Однако наши далекие предки будут видеть Луну значительно меньше. Более того, ослабевающее гравитационное взаимодействие с ней повлечет за собой снижение активности приливов и отливов на Земле и существенно преобразует климатические условия на нашей планете.
> > > Расстояние от Земли до Луны
Расстояние между Землей и Луной : самое близкое и дальнее расстояния между космическими телами. Узнайте, сколько планет поместятся между Землей и Луной на фото.
Если коротко, то расстояние от Земли до Луны в среднем составляет 384403 км. Но важно знать несколько нюансов. Мы не зря употребили слово «средний», потому что Луна проходит по эллиптическому пути и меняет удаленность.
Самое близкое и далекое расстояние от Земли до Луны
В ближайшей точке расстояние от Земли до Луны составляет 363104 км, а при максимальной отдаленности – 406696 км. Вы видите разницу в 43592 км, что довольно много. От этого меняется и ее кажущийся размер на 15%. Также сказывается на светимости, ведь она будет казаться на 30% ярче в полной фазе и при максимальном сближении. Этот момент именуют суперлуние.
Это видео выпустили в 2011 году, чтобы отобразить геоцентрическую фазу, угол осевой позиции, либрацию и кажущийся лунный диаметр за год.
Но как нам вообще удалось определить расстояние между Луной и Землей? Ну, все зависит от времени вычисления. Древние греки полагались на простые геометрические формулы. Они долгое время отслеживали изменение теней и догадались, что она должна быть в 108 раз больше диаметра тела. Отсюда возникли идеи о лунных и солнечных затмениях.
Ученые выяснили, что тень примерно в 2.5 раз больше лунной ширины. Сам объект обладает достаточными параметрами, чтобы периодически закрывать от нас Солнце. Зная земной диаметр и формулу треугольника, они вывели дистанцию в 397500 км. Не совсем точно, но это удивительные показатели для того времени.
Сейчас мы используем миллиметровое измерение – вычисление времени, за которое сигнал движется от Земли к объекту. Благодаря миссии Аполлон нам удалось провернуть это со спутником. Более 40 лет назад астронавты установили на его поверхности специальные отражающие зеркала, в которые с нашей планеты посылают лазерные лучи. Мы получаем слабую отдачу, но этого хватает, чтобы вывести максимально точное число.
Световая скорость составляет 300000 км/с, поэтому для преодоления пути нужно чуть больше секунды. Далее уходит еще столько же на возврат. Также эта техника помогла понять, что каждый год спутник отдаляется на 3.8 см, и через миллиарды лет он будет визуально казаться меньше звезды. Да, придется попрощаться с любимыми затмениями.
Если вспомнить о масштабах наших планет (особенно газовых гигантов), то удивляешься, что это может быть реальным. Чтобы понять, давайте взглянем на планетарные диаметры:
- Меркурий – 4879 км
- Венера – 12104 км
- Марс – 6771 км
- Юпитер – 139822 км
- Сатурн – 116464 км
- Уран – 50724 км
- Нептун – 49244 км
- Всего: 380008 км
Дистанция между нами и спутником составляет 384400 км. Получается, что мы еще и экономим 4392 км. Что же сделать с остатком? Ну, можно добавить Плутон, простирающийся на 2092 км, а также еще какую-нибудь карликовую планету. Конечно, физически они бы не смогли вращаться рядом, но сама возможность удивляет.