Луната е спътник на нашата планета, който от незапомнени времена привлича вниманието на учени и просто любопитни хора. IN древен святкакто астролози, така и астрономи й посвещават впечатляващи трактати. Поетите също не останаха зад тях. Днес в този смисъл малко се е променило: орбитата на Луната, характеристиките на нейната повърхност и вътрешността се изучават внимателно от астрономите. Съставителите на хороскопи също не откъсват очи от нея. Влиянието на спътника върху Земята се изучава и от двамата. Астрономите изучават как взаимодействието на две космически тела влияе върху движението и другите процеси на всяко от тях. По време на изучаването на Луната знанията в тази област се увеличиха значително.
Произход
Според изследванията на учените Земята и Луната са се образували приблизително по едно и също време. И двете тела са на 4,5 милиарда години. Има няколко теории за произхода на сателита. Всеки от тях обяснява индивидуални особеностиЛуна, но оставя няколко неразрешени въпроси. Теорията за гигантски сблъсък днес се счита за най-близка до истината.
Според хипотезата в младата Земя се е сблъскала планета, подобна по размери на Марс. Ударът паднатангенциално и предизвика освобождаването в космоса на по-голямата част от веществото на това космическо тяло, както и известно количество земен „материал“. От това вещество се образува нов обект. Първоначално радиусът на орбитата на Луната е бил шестдесет хиляди километра.
Хипотезата за гигантски сблъсък обяснява добре много структурни характеристики и химически съставспътник, повечето от характеристиките на системата Луна-Земя. Въпреки това, ако вземем теорията за основа, някои факти все още остават неясни. По този начин дефицитът на желязо на спътника може да се обясни само с факта, че до момента на сблъсъка е настъпила диференциация на вътрешните слоеве и на двете тела. Към днешна дата няма данни това да се е случило. И все пак, въпреки подобни контрааргументи, хипотезата за гигантския удар се смята за основната в целия свят.
Опции
Луната, както повечето други спътници, няма атмосфера. Открити са само следи от кислород, хелий, неон и аргон. Следователно температурата на повърхността в осветени и тъмни зони е много различна. На слънчевата страна може да се повиши до +120 ºС, а на тъмната страна може да падне до -160 ºС.
Средното разстояние между Земята и Луната е 384 хил. км. Формата на спътника е почти идеална сфера. Разликата между екваториалния и полярния радиус е малка. Те са съответно 1738.14 и 1735.97 км.
Пълният оборот на Луната около Земята отнема малко повече от 27 дни. Движението на сателит по небето за наблюдател се характеризира с промяна на фазите. Времето от едно пълнолуние до друго е малко по-дълго от посочения период и е приблизително 29,5 дни. Разликата възниква, защото Земята и спътникът също се движат около Слънцето. Луната трябва да измине малко повече от един кръг, за да бъде в първоначалната си позиция.
Система Земя-Луна
Луната е спътник, който е малко по-различен от други подобни обекти. Основната му характеристика в този смисъл е неговата маса. Оценява се на 7,35 * 10 22 кг, което е приблизително 1/81 от това на Земята. И ако самата маса не е нещо необичайно космическото пространство, тогава връзката му с характеристиките на планетата е нетипична. Като правило съотношението на масата в системите спътник-планета е малко по-малко. Само Плутон и Харон могат да се похвалят с подобно съотношение. Тези двама космически телапреди известно време започнаха да я характеризират като система от две планети. Изглежда, че това обозначение е вярно и в случая на Земята и Луната.
Движение на Луната по орбита
Сателитът прави едно завъртане около планетата спрямо звездите в нея звезден месец, който продължава 27 дни 7 часа и 42,2 минути. Орбитата на Луната има форма на елипса. IN различни периодиспътникът се намира или по-близо до планетата, или по-далеч от нея. Разстоянието между Земята и Луната варира от 363 104 до 405 696 километра.
Траекторията на спътника е свързана с още едно доказателство в полза на предположението, че Земята и спътникът трябва да се разглеждат като система, състояща се от две планети. Орбитата на Луната не се намира близо до екваториалната равнина на Земята (както е характерно за повечето сателити), а практически в равнината на въртене на планетата около Слънцето. Ъгълът между еклиптиката и траекторията на спътника е малко повече от 5º.
Орбитата на Луната около Земята се влияе от много фактори. В тази връзка определянето на точната траектория на спътника не е най-лесната задача.
Малко история
Теорията, обясняваща как се движи Луната, е изложена през 1747 г. Автор на първите изчисления, които доближиха учените до разбирането на особеностите на орбитата на спътника, беше френският математик Клеро. Тогава, през осемнадесети век, революцията на Луната около Земята често се изтъква като аргумент срещу теорията на Нютон. Изчисленията, направени с него, се различаваха значително от видимото движение на спътника. Clairaut реши този проблем.
Въпросът е изследван от известни учени като д'Аламбер и Лаплас, Ойлер, Хил, Пюизо и др. Съвременна теориялунната революция всъщност започва с работата на Браун (1923). Изследванията на британския математик и астроном помогнаха да се премахнат несъответствията между изчисленията и наблюденията.
Не е лесна задача
Движението на Луната се състои от два основни процеса: въртене около оста си и въртене около нашата планета. Не би било толкова трудно да се изведе теория, която да обясни движението на спътника, ако неговата орбита не беше повлияна от различни фактори. Това е привличането на Слънцето и особеностите на формата на Земята и други планети. Такива влияния нарушават орбитата и прогнозирането на точното положение на Луната в определен период се превръща в трудна задача. За да разберем какво се случва тук, нека да разгледаме някои параметри на орбитата на сателита.
Възходящ и низходящ възел, апсидална линия
Както вече споменахме, орбитата на Луната е наклонена към еклиптиката. Траекториите на движение на две тела се пресичат в точки, наречени възходящи и низходящи възли. Те се намират на противоположни страниорбита спрямо центъра на системата, тоест Земята. Въображаемата права линия, която свързва тези две точки, се обозначава като линия от възли.
Сателитът е най-близо до нашата планета в точката на перигея. Максималното разстояние, разделящо две космически тела, е когато Луната е в апогея си. Правата линия, свързваща тези две точки, се нарича апсидна линия.
Нарушения на орбитата
В резултат на влиянието върху движението на спътника веднага голям бройфактори, то по същество е сбор от няколко движения. Нека разгледаме най-забележимите смущения, които възникват.
Първият е регресия на възловата линия. Правата линия, свързваща двете точки на пресичане на равнината на лунната орбита и еклиптиката, не е фиксирана на едно място. Той се движи много бавно в посока, обратна (затова се нарича регресия) на движението на спътника. С други думи, равнината на орбитата на Луната се върти в пространството. За едно пълен обороття се нуждае от 18,6 години.
Линията на апсидите също се размества. Движението на правата, свързваща апоцентъра и периапсиса, се изразява във въртене на орбиталната равнина в същата посока, в която се движи Луната. Това се случва много по-бързо, отколкото в случай на линия от възли. Една пълна революция отнема 8,9 години.
освен това лунна орбитаизпитва вибрации с определена амплитуда. С течение на времето ъгълът между неговата равнина и еклиптиката се променя. Диапазонът на стойностите е от 4°59" до 5°17". Точно както в случая с линията на възлите, периодът на такива колебания е 18,6 години.
Накрая орбитата на Луната променя формата си. Разтяга се малко, след което се връща към първоначалната си конфигурация. В този случай ексцентричността на орбитата (степента на отклонение на формата й от кръг) се променя от 0,04 до 0,07. Промените и връщането към първоначалната позиция отнемат 8,9 години.
Не е толкова просто
Всъщност четири фактора, които трябва да се вземат предвид по време на изчисленията, не са толкова много. Те обаче не изчерпват всички смущения в орбитата на сателита. Всъщност всеки параметър от движението на Луната постоянно се влияе от голям брой фактори. Всичко това усложнява задачата за прогнозиране на точното местоположение на сателита. И като се вземат предвид всички тези параметри често представлява най-важната задача. Например изчисляването на траекторията на Луната и нейната точност влияе върху успеха на мисията космически корабизпратени до нея.
Влиянието на Луната върху Земята
Спътникът на нашата планета е сравнително малък, но влиянието му е ясно видимо. Може би всеки знае, че Луната е тази, която формира приливите и отливите на Земята. Тук трябва незабавно да направите резервация: Слънцето също предизвиква подобен ефект, но поради много по-голямо разстояниеПриливното влияние на звездата е слабо забележимо. Освен това промените в нивата на водата в моретата и океаните също са свързани с особеностите на въртенето на самата Земя.
Гравитационният ефект на Слънцето върху нашата планета е приблизително двеста пъти по-голям от този на Луната. Приливните сили обаче зависят преди всичко от нехомогенността на полето. Разстоянието, разделящо Земята и Слънцето, ги изглажда, така че влиянието на близката до нас Луна е по-мощно (два пъти повече, отколкото в случая на светилото).
Приливна вълна се образува от страната на планетата, която е в моментас лице към нощната звезда. От другата страна също има прилив. Ако Земята беше неподвижна, тогава вълната щеше да се движи от запад на изток, намирайки се точно под Луната. Пълният му оборот ще бъде завършен за малко повече от 27 дни, тоест за звезден месец. Периодът около оста обаче е малко по-малък от 24 часа. В резултат на това вълната се движи по повърхността на планетата от изток на запад и извършва един оборот за 24 часа и 48 минути. Тъй като вълната постоянно се сблъсква с континентите, тя се движи напред по посока на движението на Земята и изпреварва спътника на планетата в движението си.
Премахване на орбитата на Луната
Приливна вълна предизвиква движението на огромна маса вода. Това пряко влияе върху движението на сателита. Внушителна част от масата на планетата се измества от линията, свързваща двете тела, и привлича Луната към себе си. В резултат на това спътникът изпитва момент на сила, който ускорява движението му.
В същото време континентите се сблъскват приливна вълна(те се движат по-бързо от вълната, тъй като Земята се върти с по-висока скорост от въртенето на Луната), те изпитват сила, която ги забавя. Това води до постепенно забавяне на въртенето на нашата планета.
В резултат на приливното взаимодействие на двете тела, както и действието и ъгловия импулс, сателитът се премества на по-висока орбита. В същото време скоростта на Луната намалява. Започва да се движи по-бавно в орбита. Нещо подобно се случва и със Земята. Забавя се, което води до постепенно увеличаване на продължителността на деня.
Луната се отдалечава от Земята с около 38 mm на година. Изследванията на палеонтолози и геолози потвърждават изчисленията на астрономите. Процесът на постепенно забавяне на Земята и отстраняване на Луната започва преди приблизително 4,5 милиарда години, тоест от момента, в който двете тела са се образували. Данните на изследователите подкрепят предположението, че преди лунният месец е бил по-кратък и Земята се е въртяла с по-бърза скорост.
Приливна вълна се среща не само във водите на световния океан. Подобни процеси протичат в мантията и в земна кора. Те обаче са по-малко забележими, тъй като тези слоеве не са толкова ковки.
Премахването на Луната и забавянето на Земята няма да се случи вечно. В крайна сметка периодът на въртене на планетата ще стане равен на периода на въртене на спътника. Луната ще „се рее“ над една област от повърхността. Земята и спътникът винаги ще гледат една и съща страна един към друг. Тук е уместно да си припомним, че част от този процес вече е завършен. Именно приливното взаимодействие е довело до факта, че една и съща страна на Луната винаги се вижда в небето. В космоса има пример за система в такова равновесие. Те вече се наричат Плутон и Харон.
Луната и Земята са в постоянно взаимодействие. Невъзможно е да се каже кое тяло влияе повече на другото. В същото време и двете са изложени на слънце. Съществена роля играят и други, по-далечни, космически тела. Вземането под внимание на всички тези фактори прави доста трудна задачаточно конструиране и описание на модел на движение на спътник в орбита около нашата планета. Въпреки това, огромно количество натрупани знания, както и непрекъснато подобряване на оборудването, позволяват повече или по-малко точно да се предвиди позицията на спътника по всяко време и да се предскаже бъдещето, което очаква всеки обект поотделно и системата Земя-Луна като цяло.
Ръководителите на руските и американските космически агенции се договориха да създадат нова космическа станция в лунна орбита.
„Договорихме се, че ще участваме съвместно в проекта за създаване на нова международна лунна станция Deep Space Gateway. На първия етап ще изградим орбиталната част с по-нататъшна перспектива за използване на доказани технологии на повърхността на Луната и впоследствие. Изстрелването на първите модули е възможно през 2024-2026 г.", -каза Ръководителят на Роскосмос Игор Комаров
Русия ще създаде до три модула и стандарти за единен докинг механизъм за космическата станция.
„Освен това Русия възнамерява да използва новата ракета носител от свръхтежък клас, която в момента се създава, за да изведе структури в лунна орбита“,отбеляза ръководител на Роскосмос.
Както отбеляза от своя страна Сергей Крикалев, директор на Роскосмос за пилотирани програми, в допълнение към модула за шлюзове, Русия може да разработи за нова станцияжилищен модул.
Етикетът играе огромна роля. Освен това, съдейки по горните твърдения, Русия почти напълно ще създаде станцията и дори ще проектира и построи свръхтежки кораби за доставка на товари. И самите Съединени щати няма да създадат нищо полезно в този проект, освен проблеми. Би било по-надеждно с БРИКС.
Изглежда, че американците опитвайки се да изпреваря криватав руско-китайския съюз.
САЩ потопиха първата космическа станция на СССР, а след това, под прикритието на създаването на втора, се включиха там, без реално да участват в това... Но сега в американските филми говорят за Русия като за страна на папуасите , който не може не само да отиде в космоса, но дори да плува в локва... и всичко това въпреки факта, че САЩ практически не са в състояние да "завладеят" космическото пространствобез руска помощ...
И като цяло, защо на американците им трябва някаква станция в орбита на Луната, ако имат много успешна програмаАполо, с новите технологии, повторението е сто пъти по-евтино и по-лесно и веднага можете да построите лунна база. наистина...
Не е тайна, че изследването на Луната и създаването на обитаема база върху нея е едно от приоритетни области руската космонавтика. За реализирането на такъв мащабен проект обаче не е достатъчно да се организира еднократен полет, а е необходимо да се изгради инфраструктура, която да позволява редовни полети до Луната и от нея до Земята. За целта, освен създаването на нов космически кораб и свръхтежка ракета-носител, е необходимо да се създадат бази в космоса, които са орбитални станции. Един от тях може да се появи на земна орбитаоще през 2017-2020 г. и ще се развива през следващите години чрез увеличаване на модулите, включително тези за изстрелване до Луната.
Очаква се до 2024 г. станцията да бъде оборудвана с енергийни и трансформируеми модули, предназначени за работа лунни мисии. Това обаче е само част от лунната инфраструктура. Следваща важна стъпкае лунен орбитална станция , чието създаване е включено в руската космическа програма. От 2020 г. Роскосмос ще обмисли технически предложенияза станцията, а през 2025 г. трябва да бъде одобрена проектната документация за нейните модули. В същото време компютрите и научното оборудване за лунната орбитална станция ще започнат да се разработват през 2022 г., за да започне наземно развитие през 2024 г. Лунната станция трябва да включва няколко модула: енергиен модул, лаборатория и хъб за скачване на космически кораби.
Говорейки за необходимостта от такава станция в орбитата на Луната, трябва да се отбележи, че можете да летите от Луната до Земята само веднъж на всеки 14 дни, когато техните орбитални равнини съвпадат. Обстоятелствата обаче може да изискват спешно заминаване, в който случай станцията ще бъде просто жизненоважна. В допълнение, той ще може да решава цял набор от проблеми от различно естество, от комуникации до проблеми с доставките. Според редица експерти най-рационалният вариант би бил да се разположи лунна орбитална станция в точката на Лагранж, разположена на 60 000 км от Луната. В този момент гравитационните сили на Земята и Луната са взаимно балансирани и от това мястоЩе бъде възможно изстрелването до Луната или Марс с минимални разходи за енергия.
Маршрутът на полета до Луната вероятно ще изглежда така както следва. Ракетата носител извежда космическия кораб в орбита, след което той ще бъде приет от руската космическа станция, намираща се в околоземна орбита. Там той ще бъде подготвен за по-нататъшен полет и ако е необходимо (ако трябва да се увеличи масата на кораба), корабът ще бъде сглобен тук от няколко модула, пуснати в няколко изстрелвания. След изстрелването корабът ще измине разстоянието до руската лунна орбитална станция и ще се скачи с нея, след което може да остане в орбита, а спускаемият модул ще полети към Луната.
Роскосмос се готви да участва в проекта за изграждане на лунна посетена станция Deep Space Gateway (DSG), предложен от НАСА. Идеята е да се създаде многомодулна посетена станция в хало орбита на няколко хиляди километра от Луната. Такава станция трябва да се превърне в нова лаборатория за изучаване на космическите ефекти и подкрепа за по-нататъшни пилотирани изследователски полети до Луната и Марс.
Проектът беше представен на НАСА през март 2017 г., когато курсът към Луната на новата администрация на американския президент Доналд Тръмп стана очевиден. НАСА при Барак Обама се отказа от идеята за достигане на Луната и определи целта на Марс с преходен етап на посещение астероид близо до Земята- Мисия за пренасочване на астероид. Поради сложността и най-вече продължителността на очертаната стратегия, подходът на новия президент е насочен към доближаване на значими резултати. Първо, той изпрати хора на Луната веднага в първия тестов полет на ракетата SLS и космическия кораб Orion през 2019 г., но технически експерти го разубедиха - рискът беше голям.
По-лесно е да се изстреля от Луната до Марс. Ако сглобите марсиански кораб в лунна хало орбита, постепенно вкарвайки резервоари за гориво и конструктивни елементи, можете да спестите до една трета от масата на горивото за полета, в сравнение с изстрелването от околоземна орбита. Можете да постигнете още по-големи спестявания, ако вземете част от станцията под формата на отделение на марсиански кораб.
Не забравяйте политическия мотив. Днес основният външнополитически враг на САЩ е Китай. И вече се доближава до създаването на собствена околоземна станция. Следователно за Съединените щати е важно да подчертаят своето продължаващо технологично превъзходство, лунната станция е отлична за това, а тук Русия, Европа и Япония просто помагат в това.
Какъв интерес има Русия тук?
Въпреки политическите различия на Русия със САЩ, руснакът космическа индустриянадделя здрав разум, подкрепени от икономически мотиви. За Роскосмос сътрудничеството с НАСА през 90-те години по програмата "Мир", а през 2000-те години по програмата за МКС, на практика гарантира безопасността и високо нивопилотиран космически полет. Сега проектът ISS е удължен до 2024 г. и след това никой не може да назове цел, която да е достойна и в същото време изпълнима за бюджета. Въпреки декларираните лунни амбиции, веднага щом темата за парите се появи при приемането на Федералния космическа програмаза 2015-2025 г. първото нещо, което легна под ножа, беше свръхтежка ракета, без която достигането до Луната е изключително трудно. Имаше надежда за схема с четири изстрелвания с Angara A5B, но това също трябваше да бъде забравено, когато стана ясно, че няма друго търсене за тази ракета и ще има само една стартова площадка в Восточни. Само разработките на междупланетния космически кораб "Федерация" успяха да бъдат запазени, но без "Ангара-A5V" той е обречен на полети около Земята, където сега доминира готовият за работа Союз-МС.
Дори да приемем, че в бюджета има пари за свръхтежка ракета, струва ли си да разкъсваме индустрията за десет години, за да повторим походката на Армстронг преди 60 години? Какво тогава? Спрете всяка работа и забравете, както направиха САЩ през 70-те?
В резултат на това до вчера Роскосмос беше в патова ситуация - пари за полет до Луната и специално значениене, но има смисъл да се лети близо до Земята само до МКС, което скоро ще приключи. Но с влизането в лунно партньорство всичко се променя.
Първо, отново се появяват възможности за получаване на поръчки за разработване и експлоатация на оборудване за НАСА. Второ, в свръхтежката ракета и междупланетните полети се появява дългосрочен смисъл, защото ние не летим просто за себеутвърждаване, а летим, за да работим за развитието на технологиите и напредъка на човечеството в дълбок космос, и до голяма степен без разходи. Трето, индустрията получава дългоочакваното нов стимулразвитие: най-накрая има смисъл в кораба на Федерацията, нови модули на станции, системи за поддържане на живота, скафандри, инструменти, лунни спътници, лунни роувъри ... Младите екипи най-накрая могат да се реализират не в повтаряне на съветски схеми, а да донесат нещо от себе си притежават на съвременно ниво.
Участието на Роскосмос помага и на НАСА. Програмите, които НАСА се опита да разработи сама: Constellation, Asteroid Redirect Mission, се оказаха много уязвими към промени във вътрешния политически курс. Международното партньорство налага взаимни задължения и отказът от проект придобива не само икономически, но и политически нюанси и тук никой не иска да губи допълнителни точки. Това важи и за руските международни програми.
Така че, въпреки преобладаващото участие на САЩ в проекта DSG, зависимостта на партньорите тук е взаимна, което всъщност се нарича сътрудничество в изследването на космоса. Това може само да се приветства.
> > > Орбита на Луната
Лунна орбита– въртене на спътника около Земята. Проучете апогей, перигей и ексцентричност, разстояние до планетата, лунни циклии фази със снимки и как ще се промени орбитата.
Хората винаги са гледали с наслада съседния спътник, който изглежда нещо божествено поради своята яркост. Луната се върти в орбитаоколо Земята от нейното създаване, така че първите хора също са го наблюдавали. Любопитството и еволюцията доведоха до компютрите и нашата способност да забелязваме модели на поведение.
Например, оста на въртене на Луната съвпада с орбиталната. По същество сателитът се намира в гравитационен блок, тоест ние винаги гледаме на една страна (така е идеята за мистериозното задна странаЛуна). Поради елипсовидната си траектория небесното тяло периодично изглежда по-голямо или по-малко.
Орбитални параметри на Луната
Средният лунен ексцентрицитет е 0,0549, което означава, че Луната не обикаля около Земята в перфектен кръг. Средното разстояние от Луната до Земята е 384 748 км. Но може да варира от 364397 км до 406748 км.
Това води до промяна ъглова скорости наблюдаван размер. Във фаза пълнолуниеи в позицията на перихелия (най-близо) го виждаме 10% по-голям и 30% по-ярък, отколкото в апогея (максимално разстояние).
Средният наклон на орбитата спрямо равнината на еклиптиката е 5,155°. Сидеричният и аксиалният период съвпадат - 27,3 дни. Това се нарича синхронно въртене. Ето защо " тъмна страна”, което просто не виждаме.
Земята също обикаля около Слънцето, а Луната обикаля около Земята за 29,53 дни. Това е синодичен период, който преминава през фази.
Цикъл на лунна орбита
Лунният цикъл поражда фазите на луната - привидна промяна външен вид небесно тялов небето поради промени в количеството осветеност. Когато звездата, планетата и сателитът се подредят, ъгълът между Луната и Слънцето е 0 градуса.
През този период лунната страна, обърната към Слънцето, получава най-много лъчи, а страната, обърната към нас, е тъмна. Следва преминаването и ъгълът се увеличава. След Новолуние обектите се разделят на 90 градуса и вече виждаме друга картина. На диаграмата по-долу можете да проучите подробно как се формират лунните фази.
Ако са разположени в противоположни посоки, тогава ъгълът е 180 градуса. Лунен месецпродължава 28 дни, през които спътникът „расте“ и „отслабва“.
На една четвърт Луната е по-малко от половината пълна и расте. След това идва преходът отвъд половината и той изчезва. Срещаме последната четвърт, където другата страна на диска вече е осветена.
Бъдещето на лунната орбита
Вече знаем, че спътникът постепенно се отдалечава в орбита от планетата (1-2 см на година). И това се отразява на факта, че с всеки век денят ни става с 1/500 от секундата по-дълъг. Тоест преди приблизително 620 милиона години Земята можеше да се похвали само с 21 часа.
Сега денят обхваща 24 часа, но Луната не спира да се опитва да избяга. Свикнали сме да имаме другар и е тъжно да загубим такъв партньор. Но отношенията между обектите се променят. Просто се чудя как ще ни се отрази това.