Kievuz

ЛУННАЯ ОРБИТА

ОРБИТА

ЛУННАЯ ОРБИТА
статьи

ОРБИТА, в астрономии, – путь небесного тела в пространстве.

Хотя орбитой можно называть траекторию любого тела, обычно имеют в виду относительное движение взаимодействующих между собой тел: например, орбиты планет вокруг Солнца, спутников вокруг планеты или звезд в сложной звездной системе относительно общего центра масс.

Искусственный спутник «выходит на орбиту», когда начинает двигаться по циклической траектории вокруг Земли или Солнца. Термин «орбита» используется также в атомной физике при описании электронных конфигураций. См. также АТОМ.

Абсолютные и относительные орбиты

Абсолютной орбитой называют путь тела в системе отсчета, которую в каком-то смысле можно считать универсальной и потому абсолютной. Такой системой считают Вселенную в большом масштабе, взятую как целое, и называют ее «инерциальной системой».

Относительной орбитой называют путь тела в такой системе отсчета, которая сама движется по абсолютной орбите (по искривленной траектории с переменной скоростью). Например, у орбиты искусственного спутника обычно указывают размер, форму и ориентацию относительно Земли.

В первом приближении это эллипс, в фокусе которого находится Земля, а плоскость неподвижна относительно звезд. Очевидно, это относительная орбита, поскольку она определена по отношению к Земле, которая сама движется вокруг Солнца.

Удаленный наблюдатель скажет, что спутник движется относительно звезд по сложной винтовой траектории; это его абсолютная орбита. Ясно, что форма орбиты зависит от движения системы отсчета наблюдателя.

Необходимость различать абсолютную и относительную орбиты возникает потому, что законы Ньютона верны только в инерциальной системе отсчета, поэтому их можно использовать только для абсолютных орбит.

Однако мы всегда имеем дело с относительными орбитами небесных тел, ибо наблюдаем их движение с обращающейся вокруг Солнца и вращающейся Земли.

Но если абсолютная орбита земного наблюдателя известна, то можно либо перевести все относительные орбиты в абсолютные, либо представить законы Ньютона уравнениями, верными в системе отсчета Земли.

Абсолютную и относительную орбиты можно проиллюстрировать на примере двойной звезды. Например, Сириус, кажущийся невооруженному глазу одиночной звездой, при наблюдении с большим телескопом оказывается парой звезд.

Путь каждой из них можно проследить отдельно по отношению к соседним звездам (принимая во внимание, что и сами они движутся).

Наблюдения показали, что две звезды не только обращаются одна вокруг другой, но и перемещаются в пространстве так, что между ними всегда есть точка, движущаяся по прямой линии с постоянной скоростью (рис. 1). Эту точку называют центром масс системы.

Практически с ней связана инерциальная система отсчета, а траектории звезд относительно нее представляют их абсолютные орбиты. Чем дальше отходит звезда от центра масс, тем она легче. Знание абсолютных орбит позволило астрономам вычислить по отдельности массы Сириуса А и Сириуса В.

Если же измерять положение Сириуса В относительно Сириуса А, то получим относительную орбиту (рис. 2).

Расстояние между этими двумя звездами всегда равно сумме их расстояний от центра масс, поэтому относительная орбита имеет ту же форму, что и абсолютные, а по размеру равна их сумме.

Зная размер относительной орбиты и период обращения, можно, используя третий закон Кеплера, вычислить лишь суммарную массу звезд. См. также НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА.

Более сложный пример представляет движение Земли, Луны и Солнца. Каждое из этих тел движется по своей абсолютной орбите относительно общего центра масс.

Но поскольку Солнце значительно превосходит всех по массе, принято изображать Луну и Землю в виде пары, центр масс которой движется по относительной эллиптической орбите вокруг Солнца.

Однако эта относительная орбита весьма близка к абсолютной. См. также ЛУНА.

Движение Земли относительно центра масс системы Земля – Луна наиболее точно измеряется с помощью радиотелескопов, определяющих расстояние до межпланетных станций.

В 1971 при полете аппарата «Маринер-9» к Марсу по периодическим вариациям расстояния до него определили амплитуду движения Земли с точностью 20–30 м.

Центр масс системы Земля – Луна лежит внутри Земли, на 1700 км ниже ее поверхности, а отношение масс Земли и Луны составляет 81,3007. Зная их суммарную массу, найденную по параметрам относительной орбиты, можно легко найти и массу каждого из тел.

Говоря об относительном движении, мы можем произвольно выбирать точку отсчета: относительная орбита Земли вокруг Солнца в точности такова, как относительная орбита Солнца вокруг Земли. Проекцию этой орбиты на небесную сферу называют «эклиптикой».

В течение года Солнце передвигается по эклиптике приблизительно на 1° в сутки, а если смотреть от Солнца, то так же точно движется Земля. Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора на 23°27ў, т.е. таков угол между земным экватором и ее орбитальной плоскостью.

Все орбиты в Солнечной системе указывают относительно плоскости эклиптики.

Орбиты Луны и планет

На примере Луны покажем, как описывается орбита (рис. 3). Это относительная орбита, плоскость которой наклонена примерно на 5° к эклиптике. Этот угол называют «наклонением» лунной орбиты. Плоскость лунной орбиты пересекает эклиптику по «линии узлов». Тот из них, где Луна проходит с юга на север, называют «восходящим узлом», а другой – «нисходящим».

Если бы Земля и Луна были изолированы от гравитационного влияния других тел, узлы лунной орбиты всегда имели бы неизменное положение на небе.

Но из-за влияния Солнца на движение Луны происходит обратное движение узлов, т.е. они перемещаются по эклиптике на запад, совершая полный оборот за 18,6 лет.

Подобно этому, узлы орбит искусственных спутников перемещаются из-за возмущающего влияния экваториального вздутия Земли.

Земля расположена не в центре лунной орбиты, а в одном из ее фокусов. Поэтому в некоторой точке орбиты Луна ближе всего к Земле; это «перигей». В противоположной точке она дальше всего от Земли; это «апогей». (Соответствующие термины для Солнца – «перигелий» и «афелий».

) Полусумму расстояний в перигее и апогее называют средним расстоянием; оно равно половине наибольшего диаметра (большой оси) орбиты, поэтому его называют «большой полуосью». Перигей и апогей называют «апсидами», а соединяющую их линию – большую ось – «линией апсид».

Если бы не возмущения от Солнца и планет, линия апсид имела бы фиксированное направление в пространстве. Но из-за возмущений линия апсид лунной орбиты движется к востоку с периодом 8,85 лет. То же происходит с линиями апсид искусственных спутников под влиянием экваториального вздутия Земли.

У планет линии апсид (между перигелием и афелием) движутся вперед под влиянием других планет. См. также КОНИЧЕСКИЕ СЕЧЕНИЯ.

Размер орбиты определяется длиной большой полуоси, а ее форма – величиной, называемой «эксцентриситетом». Эксцентриситет лунной орбиты вычисляется по формуле:

(Расстояние в апогее – Среднее расстояние) / Среднее расстояние

либо по формуле

(Среднее расстояние – Расстояние в перигее) / Среднее расстояние

Для планет апогей и перигей в этих формулах заменяют на афелий и перигелий. Эксцентриситет круговой орбиты равен нулю; у всех эллиптических орбит он меньше 1,0; у параболической орбиты он в точности равен 1,0; у гиперболических орбит он больше 1,0.

Орбита полностью определена, если указаны ее размер (среднее расстояние), форма (эксцентриситет), наклонение, положение восходящего узла и положение перигея (для Луны) или перигелия (для планет). Эти величины называют «элементами» орбиты. Элементы орбиты искусственного спутника задаются так же, как для Луны, но обычно по отношению не к эклиптике, а к плоскости земного экватора.

Луна обращается вокруг Земли за время, называемое «сидерическим периодом» (27,32 сут); по истечении его она возвращается на исходное место относительно звезд; это ее истинный орбитальный период. Но за это время Солнце перемещается по эклиптике, и Луне требуется еще двое суток, чтобы оказаться в исходной фазе, т.е.

в прежнем положении относительно Солнца. Этот промежуток времени называют «синодическим периодом» Луны (ок. 29,5 сут). Так же и планеты обращаются вокруг Солнца за сидерический период, а проходят полный цикл конфигураций – от «вечерней звезды» до «утренней звезды» и обратно – за синодический период. Некоторые элементы орбит планет указаны в таблице.

См. также СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА.

Орбитальная скорость

Среднее расстояние спутника от главного компонента определяется его скоростью на некотором фиксированном расстоянии. Например, Земля обращается по почти круговой орбите на расстоянии 1 а.е.

(астрономическая единица) от Солнца со скоростью 29,8 км/с; любое другое тело, имеющее на этом же расстоянии такую же скорость, будет также двигаться по орбите со средним расстоянием от Солнца 1 а.е., независимо от формы этой орбиты и направления движения по ней.

Таким образом, для тела в заданной точке размер орбиты зависит от значения скорости, а ее форма – от направления скорости (рис. 4).

Это имеет непосредственное отношение к орбитам искусственных спутников. Чтобы вывести спутник на заданную орбиту, необходимо доставить его на определенную высоту над Землей и сообщить ему определенную скорость в определенном направлении. Причем сделать это нужно с высокой точностью.

Если требуется, например, чтобы орбита проходила на высоте 320 км и не отклонялась от нее более чем на 30 км, то на высоте 310–330 км его скорость не должна отличаться от расчетной (7,72 км/с) более чем на 5 м/с, а направление скорости должно быть параллельно земной поверхности с точностью 0,08°.

Сказанное выше имеет отношение и к кометам. Обычно они движутся по очень вытянутым орбитам, эксцентриситеты которых нередко достигают 0,99. И хотя их средние расстояния и орбитальные периоды очень велики, в перигелии они могут приближаться к большим планетам, например к Юпитеру.

В зависимости от направления, с которого комета подлетает к Юпитеру, он может своим притяжением увеличить или уменьшить ее скорость (рис. 5). Если скорость уменьшится, то комета перейдет на орбиту меньшего размера; в этом случае говорят, что она «захвачена» планетой.

Все кометы с периодами менее нескольких миллионов лет, вероятно, были захвачены именно таким образом.

Если же скорость кометы относительно Солнца увеличится, то и орбита ее возрастет. Причем с приближением скорости к определенному пределу рост орбиты стремительно ускоряется. На расстоянии 1 а.е. от Солнца эта предельная скорость равна 42 км/с.

С большей скоростью тело движется по гиперболической орбите и никогда уже не возвращается к перигелию. Поэтому данную предельную скорость называют «скоростью убегания» с земной орбиты.

Ближе к Солнцу скорость убегания выше, а вдали от Солнца – меньше.

Если комета приближается к Юпитеру с большого расстояния, ее скорость близка к скорости убегания. Поэтому, пролетая вблизи Юпитера, комете достаточно лишь немного увеличить свою скорость, чтобы превысить предел и никогда больше не вернуться в окрестности Солнца. Такие кометы называют «выброшенными».

Элементы орбит планет

ЭЛЕМЕНТЫ ОРБИТ ПЛАНЕТ
Планета Среднее расстояние от Солнца Период обращения Эксцен- триситет Наклоне- ние
млн. км а.е.* сидерический синодический
Меркурий 57,9 0,38 88,0 сут 116 сут 0,21 7°0 ў
Венера 108,2 0,72 224,7 сут 584 сут 0,01 3°24 ў
Земля 149,6 1,00 365,3 сут 0,02
Марс 227,9 1,52 687,0 сут 780 сут 0,09 1°51 ў
Юпитер 778,3 5,20 11,8 лет 399 сут 0,05 1°18 ў
Сатурн 1427,0 9,53 29,5 лет 378 сут 0,06 2°29 ў
Уран 2869,6 19,18 84,0 лет 370 сут 0,05 0°46 ў
Нептун 4496,6 30,05 164,8 лет 367 сут 0,01 1°46 ў
Плутон 5900 39,44 248,4 лет 367 сут 0,25 17°9 ў
* 1 а.е. (астрономическая единица) – среднее расстояние Земли от Солнца.

Скорость убегания от Земли

Понятие о скорости убегания очень важно. Кстати, нередко ее называют также скоростью «ухода» или «ускользания», а еще «параболической» или «второй космической скоростью». Последний термин применяют в космонавтике, когда речь идет о запусках к другим планетам.

Как уже было сказано, для движения спутника по низкой круговой орбите ему нужно сообщить скорость около 8 км/с, которую называют «первой космической». (Точнее, если бы не мешала атмосфера, у поверхности Земли она была бы равна 7,9 км/с.

) С увеличением скорости спутника у земной поверхности его орбита становится все более вытянутой: ее среднее расстояние возрастает. Когда будет достигнута скорость убегания, аппарат покинет Землю навсегда.

Рассчитать эту критическую скорость довольно просто. Вблизи Земли кинетическая энергия тела должна быть равна работе силы тяжести при перемещении тела с поверхности Земли «на бесконечность». Поскольку притяжение быстро убывает с высотой (обратно пропорционально квадрату расстояния), то можно ограничиться работой на расстоянии радиуса Земли:

Здесь слева кинетическая энергия тела массы m, движущегося со скоростью V, а справа работа силы тяжести mg на расстоянии радиуса Земли (R = 6371 км). Из этого уравнения найдем скорость (причем это не приближенное, а точное ее выражение):

Поскольку ускорение свободного падения у поверхности Земли составляет g = 9,8 м/с2, скорость убегания будет равна 11,2 км/с.

Орбита Солнца

Само Солнце вместе с окружающими его планетами и малыми телами Солнечной системы движется по своей галактической орбите. По отношению к ближайшим звездам Солнце летит со скоростью 19 км/с в направлении точки в созвездии Геркулеса. Эту точку называют «апексом» солнечного движения.

А в целом вся группа ближайших звезд, включая Солнце, обращается вокруг центра Галактики по орбите радиусом 25ґ1016 км со скоростью 220 км/с и периодом 230 млн. лет.

Эта орбита имеет довольно сложный вид, поскольку движение Солнца постоянно подвергается возмущению со стороны других звезд и массивных облаков межзвездного газа.

Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/ORBITA.html

Орбита Луны. Влияние Луны на Землю

ЛУННАЯ ОРБИТА

Луна — спутник нашей планеты, с незапамятных времен притягивающий взоры ученых и просто любопытных людей. В древнем мире и астрологи, и астрономы посвящали ей внушительные трактаты. От них не отставали и поэты.

Сегодня в этом смысле мало что изменилось: орбита Луны, особенности ее поверхности и недр тщательно изучаются астрономами. Составители гороскопов также не сводят с нее глаз. Влияние спутника на Землю изучается и теми и другими.

Астрономы исследуют, как взаимодействие двух космических тел отражается на движении и других процессах каждого. За время изучения Луны знания в этой области значительно увеличились.

Происхождение

По исследованиям ученых, Земля и Луна образовались примерно в одно время. Возраст обоих тел составляет 4,5 миллиарда лет. Существует несколько теорий происхождения спутника. Каждая из них объясняет отдельные особенности Луны, но оставляет несколько нерешенных вопросов. Наиболее близкой к истине сегодня считается теория гигантского столкновения.

Согласно гипотезе, планета, по своим размерам сходная с Марсом, столкнулась с молодой Землей. Удар пришелся по касательной и стал причиной выброса в космос большей части вещества этого космического тела, а также некоторого количества земного «материала». Из этого вещества и сформировался новый объект. Радиус орбиты Луны первоначально составлял шестьдесят тысяч километров.

Гипотеза гигантского столкновения хорошо объясняет многие особенности строения и химического состава спутника, большинство характеристик системы Луна-Земля. Однако, если брать теорию за основу, все же остаются непонятными некоторые факты.

Так, дефицит железа на спутнике можно объяснить лишь тем, что ко времени столкновения на обоих телах произошла дифференциация внутренних слоев. На сегодняшний день нет доказательств, что подобное имело место.

И тем не менее, несмотря на подобные контраргументы, гипотеза гигантского столкновения считается основной во всем мире.

Параметры

Луна, как и большинство других спутников, не имеет атмосферы. Обнаружены лишь следы кислорода, гелия, неона и аргона. Температура поверхности на освещенных и затемненных участках поэтому сильно отличается. На солнечной стороне она может подниматься до +120 ºС, а на темной опускаться до -160 ºС.

Среднее расстояние между Землей и Луной составляет 384 тысячи км. По форме спутник — практически идеальный шар. Разница между экваториальным и полярным радиусом небольшая. Они составляют 1738,14 и 1735,97 км соответственно.

Полный оборот Луны вокруг Земли занимает чуть больше 27 дней. Движение спутника по небу для наблюдателя характеризуется сменой фаз.

Время от одного полнолуния до другого несколько больше указанного периода и составляет примерно 29,5 дней. Разница возникает потому, что Земля и спутник также движутся вокруг Солнца.

Луне, чтобы оказаться в первоначальном положении, приходится преодолевать чуть больше одного круга.

Луна — спутник, несколько отличающий от остальных подобных объектов. его особенность в этом смысле — это масса. Она оценивается в 7,35*1022 кг, что составляет примерно 1/81 от аналогичного параметра Земли.

И если сама масса не является чем-то из ряда вон выходящим на космических просторах, то ее соотношение с характеристикой планеты нетипично. Как правило, отношение масс в системах «спутник-планета» несколько меньше. Аналогичным соотношением могут похвастаться только Плутон и Харон.

Эти два космические тела некоторое время назад стали характеризовать как систему двух планет. Похоже, что такое обозначение справедливо и в случае с Землей и Луной.

Движение Луны по орбите

Спутник совершает один оборот вокруг планеты относительно звезд за сидерический месяц, который длится 27 дней 7 часов и 42,2 минуты. Орбита Луны по форме представляет собой эллипс. В разные периоды спутник располагается то ближе к планете, то дальше от нее. Расстояние между Землей и Луной при этом изменяется от 363 104 до 405 696 километров.

С траекторией движения спутника связано еще одно доказательство в пользу предположения о том, что Землю со спутником необходимо рассматривать как систему, состоящую из двух планет.

Орбита Луны располагается не вблизи экваториальной плоскости Земли (как это свойственно большинству спутников), а практически в плоскости вращения планеты вокруг Солнца.

Угол между эклиптикой и траекторией движения спутника составляет чуть больше 5º.

Орбита движения Луны вокруг Земли подвержена влиянием многих факторов. В связи с этим определение точной траектории спутника — задача не самая простая.

Немного истории

Теория, объясняющая, как движется Луна, была заложена еще в 1747 году. Автором первых расчетов, приблизивших ученых к пониманию особенностей орбиты спутника, стал французский математик Клеро.

Тогда, в далеком восемнадцатом веке, обращение Луны вокруг Земли часто выдвигалось в качестве аргумента против теории Ньютона.

Расчеты, сделанные с использованием закона всемирного тяготения, сильно расходились с видимым перемещением спутника. Клеро разрешил эту задачу.

Исследованием вопроса занимались такие известные ученые, как Даламбер и Лаплас, Эйлер, Хилл, Пюизо и другие. Современная теория обращения Луны фактически началась с работ Брауна (1923 г.). Исследования британского математика и астронома помогли устранить расхождения между расчетами и наблюдением.

Непростая задача

Движение Луны заключается в двух основных процессах: вращение вокруг оси и обращение вокруг нашей планеты. Вывести теорию, объясняющую перемещение спутника, было бы не так уж и сложно, если бы его орбита не подвергалась воздействию различных факторов.

Это и притяжение Солнца, и особенности формы Земли, и гравитационные поля других планет. Подобные воздействия возмущают орбиту и предсказать точное положение Луны в конкретный период становится трудной задачей.

Для того чтобы понять, в чем тут дело, остановимся на некоторых параметрах орбиты спутника.

Восходящий и нисходящий узел, линия апсид

Как уже говорилось, орбита Луны наклонена к эклиптике. Траектории движения двух тел пересекаются в точках, названных восходящим и нисходящим узлами. Располагаются они на противоположных сторонах орбиты относительно центра системы, то есть Земли. Воображаемая прямая, которая соединяет две эти точки, обозначается как линия узлов.

Ближе всего к нашей планете спутник оказывается в точке перигея. Максимальное расстояние разделяет два космических тела, когда Луна оказывается в апогее. Прямая, соединяющая две эти точки, называется линией апсид.

Возмущения орбиты

В результате влияния на перемещение спутника сразу большого числа факторов по сути оно представляет собой сумму нескольких движений. Рассмотрим наиболее заметные из возникающих возмущений.

Первая из них — это регрессия линии узлов. Прямая, соединяющая две точки пересечения плоскости лунной орбиты и эклиптики, не зафиксирована на одном месте. Она очень медленно перемещается в направлении, противоположном (потому и называется регрессией) движению спутника. Другими словами, плоскость орбиты Луны поворачивается в пространстве. На один полный оборот ей требуется 18,6 лет.

Движется и линия апсид. Перемещение прямой, соединяющий апоцентр и перицентр, выражается в повороте плоскости орбиты в ту же сторону, куда движется Луна. Происходит это гораздо быстрее, чем в случае линии узлов. Полный оборот занимает 8,9 лет.

Кроме того, лунная орбита испытывает колебания определенной амплитуды. С течением времени изменяется угол между ее плоскостью и эклиптикой. Диапазон значений — от 4°59' до 5°17'. Так же, как и в случае с линией узлов, период таких колебаний составляет 18,6 лет.

Наконец, орбита Луны меняет свою форму. Она немного вытягивается, затем снова возвращается к первоначальной конфигурации. При этом меняется эксцентриситет орбиты (степень отклонения ее формы от окружности) от 0,04 до 0,07. Изменения и возвращение в первоначальное положение занимают 8,9 лет.

Не все так просто

В сущности, четыре фактора, которые необходимо учитывать во время расчетов, — это не так уж и много. Однако ими не исчерпываются все возмущения орбиты спутника. На самом деле, каждый параметр движения Луны испытывает постоянное воздействие большого числа факторов.

Все это усложняет задачу по прогнозированию точного расположения спутника. А учет всех этих параметров часто представляет собой важнейшую задачу. Например, расчет траектории движения Луны и его точность влияет на успешность миссии космического аппарата, отправленного к ней.

Влияние Луны на Землю

Спутник нашей планеты сравнительно мал, однако его воздействие хорошо заметно. Пожалуй, всем известно, что именно Луна формирует приливы на Земле.

Тут сразу нужно оговориться: Солнце также вызывает похожий эффект, но из-за гораздо большего расстояния приливное воздействие светила мало ощутимо.

Кроме того, изменение уровня воды в морях и океанах связано и с особенностями вращения самой Земли.

Гравитационное воздействие Солнца на нашу планету примерно в двести раз больше, чем аналогичный параметр Луны. Однако приливные силы в первую очередь зависят от неоднородности поля. Расстояние, разделяющее Землю и Солнце, сглаживает их, поэтому воздействие близкой к нам Луны более мощное (в два раза значительнее, чем в случае светила).

Приливная волна образуется на той стороне планеты, которая в данный момент обращена к ночному светилу. На противоположной стороне также возникает прилив. Если бы Земля была неподвижной, то волна двигалась бы с запада на восток, располагаясь точно под Луной.

Ее полный оборот завершался бы за 27 с небольшим дней, то есть за сидерический месяц. Однако период вращения Земли вокруг оси составляет чуть меньше 24 ч. В результате волна бежит по поверхности планеты с востока на запад и один оборот завершает за 24 часа и 48 минут.

Поскольку волна постоянно встречается с материками, она смещается вперед по направлению движения Земли и опережает в своем беге спутник планеты.

Удаление орбиты Луны

Приливная волна вызывает перемещение огромной массы воды. Это непосредственным образом влияет на движение спутника. Внушительная часть массы планеты смещается с линии, соединяющей центры масс двух тел, и притягивает к себе Луну. В результате спутник испытывает воздействие момента силы, который ускоряет ее движение.

При этом материки, набегающие на приливную волну (они движутся быстрее волны, поскольку Земля вращается с большей скоростью, чем обращается Луна), испытывают воздействие силы, тормозящей их. Это приводит к постепенному замедлению вращения нашей планеты.

В результате приливного взаимодействия двух тел, а также действия законов сохранения энергии и момента импульса, спутник переходит на более высокую орбиту. При этом уменьшается скорость Луны. По орбите она начинает двигаться медленнее. Нечто похожее происходит и с Землей. Она замедляется, следствием чего является постепенное увеличение длительности суток.

Луна удаляется от Земли примерно на 38 мм в год. Исследования палеонтологов и геологов подтверждают расчеты астрономов. Процесс постепенного замедления Земли и удаления Луны начался примерно 4,5 миллиарда лет назад, то есть с момента образования двух тел. Данные исследователей свидетельствуют в пользу предположения, что раньше лунный месяц был короче, а Земля вращалась с большей скоростью.

Приливная волна возникает не только в водах мирового океана. Похожие процессы происходят и в мантии, и в земной коре. Однако они менее заметны, поскольку эти слои не столь податливы.

Удаление Луны и замедление Земли не будет происходить вечно. В конце концов, период вращения планеты сравняется с периодом обращения спутника. Луна «зависнет» над одним участком поверхности. Земля и спутник будут всегда повернуты одной и той же стороной друг к другу.

Тут уместно вспомнить, что часть этого процесса уже завершена. Именно приливное взаимодействие привело к тому, что на небе всегда видна одна и та же сторона Луны. В космосе есть пример системы, пребывающей в подобном равновесии. Это уже называвшиеся Плутон и Харон.

Луна и Земля находятся в постоянном взаимодействии. Нельзя сказать, какое из тел больше влияет на другое. При этом оба подвергаются и воздействию Солнца. Значительную роль играют и другие, более удаленные, космические тела.

Учет всех подобных факторов делает довольно трудной задачу точного построения и описания модели движения спутника по орбите вокруг нашей планеты.

Однако огромное количество накопленных знаний, а также постоянно совершенствующая аппаратура позволяют более или менее точно спрогнозировать положение спутника в любое время и предсказать будущее, которое ожидает каждый объект в отдельность и систему Земля-Луна в целом.

Источник: https://FB.ru/article/222624/orbita-lunyi-vliyanie-lunyi-na-zemlyu

Орбита луны • ru.knowledgr.com

ЛУННАЯ ОРБИТА

:Not, который будет перепутан с Лунной орбитой в смысле selenocentric орбиты, то есть, орбиты вокруг Луны

Лунные орбиты Земля в направлении просорта и заканчивают одно вращение приблизительно за 27,322 дней (сидерический месяц). Земля и Лунная орбита об их центре тяжести (общий центр массы), который лжет о км от центра Земли (приблизительно три четверти радиуса Земли).

В среднем Луна на расстоянии приблизительно км от центра Земли, которая соответствует приблизительно 60 Земным радиусам.

Со средней орбитальной скоростью 1,023 км/с Лунные шаги относительно звезд каждый час суммой примерно равняются ее угловому диаметру, или приблизительно на 0,5 °.

Луна отличается от большинства спутников других планет, в которых ее орбита близко к самолету эклиптического, а не к экваториальному самолету Земли. Самолет лунной орбиты склонен к эклиптическому приблизительно на 5,1 °, тогда как ось вращения Луны наклонена только на 1,5 °.

Свойства

Свойства орбиты, описанной в этой секции, являются приближениями. У орбиты Луны вокруг Земли есть много неисправностей (волнения), у исследования которых (лунная теория) есть долгая история.

Овальная форма

Орбита Луны отчетливо эллиптическая со средней оригинальностью 0,0549. Некруглая форма лунной орбиты вызывает изменения в угловой скорости Луны и очевидном размере, как это двигает и далеко от наблюдателя на Земле. Среднее угловое движение относительно воображаемого наблюдателя в центре тяжести – ° на восток (Юлианский День 2 000,0 уровня).

Линия апсид

Ориентация орбиты не фиксирована в космосе, но предварительных налогах в течение долгого времени. Самые близкие и самые дальние пункты в орбите – перигей и апогей соответственно.

Линия, присоединяющаяся к этим двум пунктам (линия апсид), медленно вращается в том же самом направлении как сама Луна (прямое движение), делая одну полную революцию в днях или приблизительно 8,85 Земных годах.

Удлинение

Удлинение Луны – свое угловое расстояние к востоку от Солнца в любое время. В новолунии это – ноль, и Луна, как говорят, находится в соединении.

В полную луну удлинение составляет 180 °, и это, как говорят, находится в оппозиции. В обоих случаях Луна находится в сизигии, то есть, Солнце, Луна и Земля почти выровнены.

Когда удлинение составляет или 90 ° или 270 °, Луна, как говорят, находится в квадратуре.

Склонность

Средняя склонность лунной орбиты к плоскости эклиптики составляет 5,145 °.

Ось вращения Луны также не перпендикулярна ее орбитальному самолету, таким образом, лунный экватор не находится в самолете ее орбиты, но склонен к нему постоянной величиной 6,688 ° (это – косое направление).

Можно было бы испытать желание думать, что в результате предварительной уступки орбитального самолета Луны угол между лунным экватором и эклиптическим изменится между суммой (11,833 °) и различием (1,543 °) этих двух углов.

Однако, как был обнаружен Жаком Кассини в 1722, осью вращения Лунных предварительных налогов с тем же самым уровнем как его орбитальный самолет, но несовпадающие по фазе 180 ° (см. Законы Кассини). Таким образом, хотя ось вращения Луны не починена относительно звезд, угол между эклиптическим и лунным экватором всегда – 1,543 °.

Узлы

Узлы – пункты, в которых орбита Луны пересекает эклиптическое. Луна пересекает тот же самый узел каждые 27.2122 дней, интервал, названный draconic или draconitic месяц.

У линии узлов, пересечения между двумя соответствующими самолетами, есть ретроградное движение: для наблюдателя на Земле это вращается на запад вдоль эклиптического с периодом 18,60 лет, или 19,3549 ° в год.

Когда рассматривается с астрономического севера, узлы двигутся по часовой стрелке вокруг Земли напротив собственного вращения Земли и его революции вокруг Солнца. Лунные и солнечные затмения могут произойти, когда узлы выравнивают с Солнцем примерно каждые 173.3 дня.

Склонность лунной орбиты также определяет затмения; тени пересекаются, когда узлы совпадают с и новолунием в период полнолуния, когда Солнце, Земля и Луна выравнивают в трех измерениях.

Лунное бездействие

Во время особого солнцестояния в июне каждые 18.6 лет эклиптические пределы самый высокий наклон в южном полушарии, −70 °-130'. Когда в то время у узла возрастания есть угол на 90 ° с Солнцем в южном полушарии, наклон полной луны в небе достигает максимума в −23°29 ′ – 5°9 ′ или −28°36 ′. Это называют главным бездействием или lunistice в южном полушарии.

9.3 лет спустя, когда у спускающегося узла есть угол на 90 ° с декабрьским солнцестоянием, наклон полной луны в небе достигает максимума в 23°29 ′ + 5°9 ′ или 28°36 ′. Другое главное бездействие или lunistice, на сей раз в северном полушарии.

История наблюдений и измерений

Приблизительно 3 000 лет назад вавилоняне были первой человеческой цивилизацией, которая будет вести последовательный учет лунных наблюдений.

Глиняные таблетки с того периода, которые были найдены по территории современного Ирака, надписаны с написанием клинообразного знака, делающим запись времен и дат восходов луны и moonsets, звезды, которые Луна передала рядом, и различия времени между повышением и урегулированием и Солнца и Луны во время полной луны.

Вавилонская астрономия обнаружила три главных периода движения Луны и использовала анализ данных, чтобы построить лунные календари, которые простирались хорошо в будущее.

Это использование подробных, систематических наблюдений, чтобы сделать предсказания основанными на экспериментальных данных может быть классифицировано как первые научные исследования в истории человечества. Однако вавилоняне, кажется, испытали недостаток в любой геометрической или физической интерпретации своих данных, и они не могли предсказать будущие лунные затмения (хотя «предупреждения» были выпущены прежде, вероятно, времена затмения).

Древнегреческие астрономы были первыми, чтобы ввести и проанализировать математические модели движения объектов в небе. Птолемей описал лунное движение при помощи четко определенной геометрической модели epicycles и выселения.

Исаак Ньютон был первым, чтобы развить полную теорию движения, механики. Чистое богатство наблюдений человечества за лунным движением было главным испытательным стендом его теории.

Лунные периоды

Есть несколько различных периодов, связанных с лунной орбитой. Сидерический месяц – время, которое требуется, чтобы сделать одну полную орбиту Земли относительно фиксированных звезд, это – приблизительно 27,32 дней.

synodic месяц – время, это берет Луну, чтобы достигнуть той же самой визуальной фазы. Это варьируется особенно в течение года, но средних чисел приблизительно 29,53 дней.

synodic период более длинен, чем сидерический период, потому что Лунные землей системные шаги в ее орбите вокруг Солнца в течение каждого сидерического месяца, следовательно более длинный период требуется, чтобы достигать подобного выравнивания Земли, Солнца и Луны.

Аномальный месяц – время между перигеями и составляет приблизительно 27,55 дней. Лунное землей разделение определяет силу лунной силы подъема потока.

draconic месяц – время от возрастания на узел к возрастанию на узел. Время между двумя последовательными проходами той же самой эклиптической долготы называют тропическим месяцем. С сидерического месяца последние три периода немного отличаются.

Средняя продолжительность календарного месяца (одна двенадцатая года) составляет приблизительно 30,4 дня. Это не лунный период, хотя календарный месяц исторически связан с видимой лунной фазой.

Приливное развитие

Гравитационная привлекательность, которую Луна проявляет на Земле, является главной причиной потоков в море; Солнце имеет меньшее приливное влияние.

Если бы Земля обладала глобальным океаном однородной глубины, то Луна действовала бы, чтобы исказить обоих твердая Земля (небольшим количеством) и океан в форме эллипсоида со звездными часами примерно ниже Луны и на противоположной стороне Земли.

Однако из-за присутствия континентов, намного более быстрого вращения Земли и переменных океанских глубин, эта упрощенная визуализация не происходит.

В то время как приливный период потока обычно синхронизируется к орбите Луны вокруг Земли, ее относительный выбор времени варьируется значительно. В некоторых местах на Земле есть только один прилив в день, в то время как другие имеют четыре, хотя это несколько редко.

Отвлеченную приливную выпуклость несут перед Лунной землей осью континенты в результате вращения Земли.

Эксцентричная масса каждой выпуклости проявляет небольшое количество гравитационной привлекательности на Луне, с выпуклостью на стороне Земли, самой близкой к натяжению Луны в направлении немного, отправляют вдоль орбиты Луны (потому что вращение Земли продвинуло выпуклость).

Выпуклость на стороне дальше всего от Луны имеет противоположный эффект, но потому что гравитационная привлекательность варьируется обратно пропорционально с квадратом расстояния, эффект более силен для выпуклости почти стороны.

В результате часть угловой Земли (или вращательный) импульс постепенно передается вращению Лунной землей пары об их взаимном центре массы, названной центром тяжести. Это немного более быстрое вращение заставляет Лунное землей расстояние увеличиваться приблизительно в 38 миллиметрах в год.

В соответствии с сохранением углового момента, постепенно замедляется осевое вращение Земли, и день Земли таким образом удлиняет приблизительно на 23 микросекунды каждый год (исключая ледниковое восстановление). Оба числа действительны только для текущей конфигурации континентов. Приливные rhythmites от 620 миллионов лет назад показывают, что, более чем сотни миллионов лет, Луна отступила по средней норме 22 миллиметров в год, и день удлинил по средней норме 12 микросекунд в год, оба приблизительно половина их текущей стоимости. Посмотрите приливное ускорение для более подробного описания и ссылок.

Луна постепенно отступает от Земли на более высокую орбиту, и вычисления предполагают, что это продолжилось бы в течение приблизительно пятидесяти миллиардов лет.

К тому времени Земля и Луна стали бы оказавшимися в том, что называют «резонансом орбиты вращения» или «приливным захватом», в котором Луна окружит Землю приблизительно через 47 дней (в настоящее время 27 дней), и и Луна и Земля вращались бы вокруг их топоров в то же самое время, всегда встречаясь с той же самой стороной. (Это уже произошло на Луну — та же самая сторона всегда сталкивается с Землей. Это медленно происходит с Землей также.) Однако замедление вращения Земли не происходит достаточно быстро для вращения, чтобы удлинить к месяцу, прежде чем другой вызовет изменение ситуация: приблизительно 2,3 миллиарда лет с этого времени, увеличение радиации Солнца заставит океаны Земли испаряться, удаляя большую часть приливного трения и ускорения.

Колебание

Луна находится в синхронном вращении, означая, что это сохраняет то же самое лицо превращенным к Земле в любом случае. Это синхронное вращение только верно в среднем, потому что у орбиты Луны есть определенная оригинальность.

В результате угловая скорость Луны варьируется, поскольку это перемещает Землю и следовательно не всегда равно вращательной скорости Луны.

Когда Луна в ее перигее, ее вращение медленнее, чем его орбитальное движение, и это позволяет нам видеть до восьми градусов долготы его восточной (правильной) противоположной стороны.

С другой стороны, когда Луна достигает своего апогея, ее вращение быстрее, чем его орбитальное движение, и это показывает восемь градусов долготы его западной (левой) противоположной стороны. Это упоминается как продольное колебание.

Поскольку лунная орбита также склонна к плоскости эклиптики Земли на 5,1 °, ось вращения Луны, кажется, вращается к и далеко от нас во время одной полной орбиты. Это упоминается как широтное колебание, которое позволяет видеть почти 7 ° широты вне полюса на противоположной стороне.

Наконец, потому что Луна – только приблизительно 60 Земных радиусов далеко от центра Земли массы, наблюдатель на экватор, который наблюдает, Луна в течение ночи перемещается со стороны одним Земным диаметром. Это дает начало дневному колебанию, которое позволяет рассматривать ценность еще одной степени лунной долготы.

По той же самой причине наблюдатели в обоих географических полюсах Земли были бы в состоянии видеть ценность одной дополнительной степени колебания в широте.

Путь земли и луны вокруг Солнца

Когда рассматривается от северного полюса мира, т.е. от звезды Polaris, Лунные орбиты Земля против часовой стрелки, Земные орбиты Солнце против часовой стрелки, и Луна и Земля вращаются на их собственных топорах против часовой стрелки.

Правое правило может использоваться, чтобы указать на направление угловой скорости. Если большой палец правой руки указывает на северный полюс мира, его завиток пальцев в направлении, которое Лунные орбиты Земля, Земные орбиты Солнце и направление Луна и Земля вращают на их собственных топорах.

В представлениях Солнечной системы распространено потянуть траекторию Земли с точки зрения Солнца и траекторию Луны с точки зрения Земли.

Это могло произвести впечатление, что Лунные круги вокруг Земли таким путем, которым иногда это идет назад, когда рассматривается с точки зрения Солнца.

Так как орбитальная скорость Луны о Земле (1 км/с) маленькая по сравнению с орбитальной скоростью Земли о Солнце (30 км/с), это никогда не происходит. В солнечной орбите Луны есть не назад петли.

Рассматривая Лунную землей систему как двойную планету, ее центр тяжести в Земле, приблизительно 4 624 км от ее центра или 72,6% его радиуса. Этот центр тяжести остается действующим к Луне, поскольку Земля заканчивает свое дневное вращение.

Именно этот взаимный центр тяжести определяет путь Лунной землей системы в солнечной орбите.

Следовательно перемены направления центра Земли внутри и снаружи орбитального пути в течение каждого synodic месяца как Луна перемещаются в противоположное направление.

В отличие от большинства лун в Солнечной системе, траектория Луны вокруг Солнца очень подобна той из Земли.

Гравитационный эффект Солнца на Луну – более двух раз эффект Земли на Луне; следовательно, траектория Луны всегда выпуклая (как замечено, смотря По направлению к Солнцу на всю Лунную землей солнцем систему от большого расстояния вне Земли/Луны солнечная орбита) и нигде не вогнутая (с той же самой точки зрения) или закрепленный петлей.

См. также

  • Лунное расстояние (астрономия)
  • Лунный лазерный располагающийся эксперимент

Источник: http://ru.knowledgr.com/02585056/%D0%9E%D1%80%D0%B1%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%9B%D1%83%D0%BD%D1%8B

ovdmitjb

Add comment