Расстояние от Земли до Луны: средний, минимальный и максимальный параметры

Эволюция методик измерения расстояния до Луны

Только с изобретением телескопа астрономы смогли получить более-менее точные значения параметров орбиты Луны и соответствия её размеров с размером Земли.

10.jpg

Пример эволюции астрономической единицы со временем

Более точный метод измерения расстояния до Луны появился в связи с развитием радиолокации. Первая радиолокация Луны была проведены в 1946 году в США и Великобритании. Радиолокация позволяла измерить расстояние до Луны с точностью в несколько километров.

Ещё более точным методом измерения расстояния до Луны стала лазерная локация. Для его реализации в 1960х годах на Луне было установлено несколько уголковых отражателей. Интересно отметить, что первые эксперименты по лазерной локации были проведены ещё до установки уголковых отражателей на поверхности Луны. В 1962-1963 годах в Крымской обсерватории СССР были проведены несколько экспериментов по лазерной локации отдельных лунных кратеров с использованием телескопов диаметром от 0.3 до 2.6 метров. Эти эксперименты смогли определять расстояние до поверхности Луны с точностью в несколько сотен метров. В 1969-1972 годы астронавты программы “Аполлон” доставили на поверхность нашего спутника три уголковых отражателя. Среди них наиболее совершенным был отражатель миссии “Апполон-15”, так как он состоял 300 призм, тогда как два других (миссии “Апполон-11” и “Апполон-14”) только из ста призм каждый.

11.jpg

Карта положения уголковых отражателей

Кроме того в 1970 и 1973 годах СССР доставил на поверхность Луны ещё два французских уголковых отражателя на борту самоходных аппаратов “Луноход-1” и “Луноход-2”, каждый из которых состоял из 14 призм. Использование первого из этих отражателей обладает незаурядной историей. За первые 6 месяцев работы лунохода с отражателем удалось провести около 20 сеансов лазерной локации. Однако затем из-за неудачного положения лунохода вплоть до 2010 года не удавалось использовать отражатель. Лишь снимки нового аппарата LRO помогли уточнить положение лунохода с отражателем, и тем самым возобновить сеансы работы с ним.

В СССР наибольшее количество сеансов лазерной локации было проведено на 2.6-метровом телескопе Крымской обсерватории. Между 1976 и 1983 годами на этом телескопе было проведено 1400 измерений с погрешностью в 25 сантиметров, затем наблюдения были прекращены в связи со свертыванием советской лунной программы.

Всего же с 1970 по 2010 годы в мире было проведено примерно 17 тысяч высокоточных сеансов лазерной локации. Большинство из них было связано с уголковым отражателем “Аполонна-15” (как говорилось выше, он является наиболее совершенным – с рекордным количеством призм):

Из 40 обсерваторий, способных выполнять лазерную локацию Луны лишь несколько могут выполнять высокоточные измерения:Большинство сверхточных измерений выполнено на 2-метровом телескопе в техасской обсерватории имени Мак Дональда:

В то же время наиболее точные измерения выполняет инструмент APOLLO, который был установлен на 3.5-метровом телескопе обсерватории Апач Пойнт в 2006 году. Точность его измерений достигает одного миллиметра:

Краткая история вопроса

Попытки определить дистанцию между спутником и планетой делались с того момента, когда человек осознал, что Луна – не отверстие в твердом небосводе, сквозь которое ночью на планету попадает свет. Общеизвестная цифра в 384400 километров (если уж совсем точно, то 384399 км) может приводиться компетентными источниками как число, полученное по отношению к астрономической единице.

Но среднее расстояние – это величина большой полуоси орбиты Луны, и оно составляет 384000 км. А за астрономическую единицу принято принимать расстояние от Земли до звезды, которая является центром и основной движущей силой Солнечной системы.

fakti-o-zemle-v2.orig_-2.jpgСолнечная система

Ее третья планета, первая с имеющимся спутником, удалена от своего сателлита на 0,00257 астрономической единицы. Последняя – тоже результат сложных вычислений, и она составляет среднее расстояние от Земли до Солнца. Самый близкий к месту обитания человечества, загадочный и постоянно присутствующий на ночном небосклоне спутник планеты всегда привлекал внимание человека.

Луна была таинственной и непонятной для первобытного сознания.

Ее способность двигаться по небосклону и видоизменяться придавала ей мистичность и загадочность, вследствие чего рождалась масса верований и суеверий. Зарождение науки, постоянное наблюдение за перемещениями на небосводе и тенями, отбрасываемыми на Землю, наводили на размышления и расчеты.

earth_and_moon.jpgСоседи

В центре современной европейской и мировой цивилизации – Древней Греции – астрономы проводили постоянное наблюдение за движением теней и самих небесных светил, которые были самыми яркими и доминантными на земном небосклоне. Не отставали от них и ученые-астрономы других исторических периодов:

  1. Аристарх Самосский, пытавшийся определить с помощью прямоугольного треугольника, на каком расстоянии Луна находится от Земли, ошибся почти в 29 раз. Это произошло, потому что у греков не было возможности провести абсолютно точные астрономические наблюдения.
  2. Спустя столетие Гиппарх Никейский получил другие результаты, использовав как единицу измерения радиус земного шара. Он определил расстояние между Землей и Луной с точностью, поражающей воображение современного человека. Рассчитать с помощью геометрии, наблюдения за тенями, простых угломерных и оптических инструментов данную дистанцию с такой минимальной погрешностью (380–382 тыс. км) мог только по-настоящему гениальный ученый.
  3. В настоящее время определить, какова удаленность, смогли с помощью лазерного луча. Отражатель, установленный космической миссией на лунной поверхности, посылает пучок лучей, часть из которых возвращается к специальному детектору. Основные цифры в этом методе – скорость света и время, затраченное лучами на прохождение расстояния, и этот точный метод позволил сделать измерения практически без погрешностей.

Магнитное поле Земли

Расчет удаленности в современной астрономии основан на многих показателях – данных, полученных с земной поверхности, с помощью радиосигналов и лазерных лучей, космических аппаратов и телескопов, вычислительных машин и перманентных наблюдений.

Читайте также:  В чем измеряется расстояние между звездами: средняя величина

Небесной картинке свойственно постоянно меняться, потому что тела в ней совершают неуклонное движение. Ближний к планете объект то уходит, то возвращается по своей эллиптической орбите, поэтому расстояние может составлять максимальные или минимальные цифры.

Считается, что сегодня знания человека позволяют измерить его с точностью до сантиметра. Однако в статьях, найденных в поисковике, могут называться вариативные или противоречивые цифры. Также иногда утверждается, что точные данные до сих пор неизвестны.

Орбита Луны

Как раньше рассчитывали расстояние от Земли до Луны

Как известно, спутник нашей планеты обнаружили ещё в древности. Что интересно уже тогда у людей возник вопрос, на каком расстоянии от Земли она находится. Многие учёные прибегали к разным методам для исчисления расстояния между Землёй и Луной. Это сейчас благодаря современной астрономии и космической техники мы побывали на ней, изучили и измерили все, что возможно. Но как древние астрономы рассчитывали данный промежуток? На самом деле, Луна первое космическое тело, дистанцию до которого смогли определить. Как оказалось, сначала это сделали учёные из Древней Греции.

Zemlya-i-Luna-2.jpg
Земля и Луна

Например, Аристарх Самосский. Он определил угол между Солнцем и Луной в 87 градусов. Отсюда следует, что спутник планеты ближе нашего главного светила в 20 раз. Это теперь мы знаем, что это ошибочный взгляд. Конечно, в то время астроном использовал подручные инструменты для вычислений, и не обладал теми знаниями, которые доступны нам. Но в любом случае он внёс свой вклад в этом вопросе.

Aristarh-Samosskij.jpg
Аристарх Самосский
Гиппарх Никейский

Орбита

Средний радиус орбиты Луны составляет 1,73 тыс. км. Двигаясь со скоростью 1,023 км/с, спутник совершает полный оборот вокруг Земли за 27 дней и 7 часов. Этот период называется сидерическим или лунным месяцем. Орбитальный путь имеет эллипсовидную форму (эксцентриситет – 0,055), а сама траектория движения земного спутника напоминает раскручивающуюся спираль. Угол наклона оси к плоскости орбиты колеблется от 4, 5° до 5°. 

Луна оторвалась от Земли при её быстром вращении

Это еще называется «гипотезой центробежного отделения». Суть её в том, что молодая Земля вращалась очень быстро и из-за этого сильно сплющилась. В итоге под действием центробежных сил в области экватора оторвался кусок вещества, из которого затем сформировалась Луна.

Эту версию первым выдвинул в 1878 году сын знаменитого Чарльза Дарвина – Джордж Дарвин. Она вполне считалась главной еще в начале XX века. Ученые даже посчитали, что вырванный кусок находится там, где сейчас Тихий океан, по объёму он как раз подходит.

На самом деле, чтобы такое произошло, Земля должна была вращаться очень быстро, делая полный оборот вокруг оси меньше, чем за 2 часа. Но она к настоящему времени никак не смогла бы замедлиться до нынешних 24 часов. Против этой теории говорит и геология – бассейн Тихого океана образовался всего 70 миллионов лет назад, а возраст нашего спутника — более 4 миллиардов лет. Его химический состав тоже отличается от земного.

Поэтому такая теория происхождения нашего естественного спутника ныне полностью забракована, хотя в своё время была довольно популярной.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий