Mjesec je na najvećoj udaljenosti od Zemlje. Koja je maksimalna udaljenost koju Mjesec može odmaknuti od Zemlje? Evolucija metoda za mjerenje udaljenosti do Mjeseca

Znamo strukturu Sunčevog sistema, gde je u centru naše svetilo Sunce – izvor energije i života na Zemlji. Sunce je ogromno, njegova masa je približno jednaka 333.000 Zemljinih masa, a poluprečnik mu je 109 Zemljinih radijusa. Sve planete se okreću oko Sunca i skoro svaka planeta ima svoje satelite. Naša Zemlja je treća planeta od Sunca i ima jedan prirodni satelit - Mjesec. Ovaj par Zemlja-Mjesec formiran je prije otprilike 4,5 milijardi godina.

Postoje tri hipoteze o nastanku i izgledu Mjeseca:

1 hipoteza:

Krajem vijeka iznio ga je J. Darwin. Prema ovoj hipotezi, Mjesec i Zemlja su u početku činili jednu zajedničku rastopljenu masu, brzina rotacije se povećavala kako se hladio i skupljao, kao rezultat toga, ova masa je razbijena na dva dijela. Mali je Mjesec, a veliki Zemlja. Ova hipoteza objašnjava nisku gustinu Mjeseca, formiranu od vanjskih slojeva izvorne mase. Ali postoji ozbiljan prigovor sa stanovišta postojećih geohemijskih razlika između stena Zemljine ljuske i lunarnih stena.

2 Hipoteza:

Hipoteza zarobljavanja, koju su razvili nemački naučnik K. Weizsäcker, švedski naučnik H. Alfven i američki naučnik G. Urey, sugeriše da je Mesec prvobitno bio mala planeta, koja je, kada je prolazila blizu Zemlje, kao rezultat uticaj gravitacije potonjeg, pretvoren u Zemljin satelit.

Vjerovatnoća za takav događaj je vrlo mala, a osim toga, u ovom slučaju bi se očekivala veća razlika između kamenja na Zemlji i Mjeseca.

3 Hipoteza:

Prema trećoj hipotezi, koju su sredinom 20. veka razvili sovjetski naučnici - O. Yu. Schmidt i njegovi sledbenici, Mesec i Zemlja su formirani istovremeno kombinovanjem i sabijanjem velikog roja malih čestica. Ali Mjesec u cjelini ima manju gustinu od Zemlje, tako da je supstanca protoplanetarnog oblaka trebala biti podijeljena sa koncentracijom teški elementi u Zemlji. S tim u vezi, nastala je pretpostavka da je Zemlja, okružena snažnom atmosferom obogaćenom relativno hlapljivim silikatima, prva počela da se formira; uz naknadno hlađenje, materija se u ovoj atmosferi kondenzovala u prsten planetezimala, od kojih je nastao Mesec.

Čini se da je posljednja hipoteza na sadašnjem nivou znanja (70-ih godina 20. vijeka) najpoželjnija.

Trenutno se Mjesec od nas nalazi na udaljenosti od 3.844*108 m. Rezultati mjerenja pokazuju da se Mjesec godišnje udaljava u prosjeku za 4 cm, a to dovodi do usporavanja Mjeseca oko Zemlje. Stoga već sada možemo pretpostaviti da će se Mjesec vremenom približiti Suncu i prvi će pasti u njegov vrući zagrljaj.

Astronom iz Sjedinjenih Država, Lee Anna Wilson sa Univerziteta u Ajovi, proučavajući sudbinu Meseca, izračunala je da će tokom vremena napraviti jednu revoluciju oko Zemlje ne za 27,32 dana, kao što je sada, već za duži period od vrijeme. Mjesečeva orbita će biti poremećena, brže će ga privlačiti Sunce, slabije Zemlja sve dok ne dođe do tačke u kojoj će ga sile gravitacije i privlačne sile Sunca rastrgati. Mjesec će puknuti i raspasti se, odnosno naš satelit će prekinuti svoje postojanje u obliku prstena krhotina koji se okreće oko Zemlje. Ovaj prsten će biti sličan prstenu Saturna.

Prema preliminarnim proračunima naučnika, ovaj prsten neće dugo živjeti i na kraju će "pasti kiša", odnosno pasti na našu Zemlju - prvo male čestice, a zatim i veće.

Ako zaista dođe do toga, onda će naša Zemlja slijediti Sunce, ali moguće su i druge alternativne opcije. Zemlja će se, nakon što je izgubila svoj satelit - Mjesec, godinama sama vrtjeti oko Sunca. A mnogo toga zavisi i od samog svetila - Sunca, jer će se i ono stalno menjati. Sve ove opcije su hipotetičke i pretpostavljamo da na ovu činjenicu možemo gledati iz drugačije perspektive.

Počnimo s činjenicom da je još 1695. godine veliki naučnik Edmund Halley primijetio da se zapisi koje su ostavili raniji naučnici o vremenima i mjestima pomračenja Sunca ne poklapaju sa izračunatim. Halej je, koristeći savremene informacije o pomračenjima, kretanju Meseca i Sunca, pozivajući se na novi univerzalni zakon gravitacije Isaka Njutna (1687), izračunao,
tačna mjesta i vremena u kojima su se pomračenja trebala dogoditi u drevnim vremenima, a zatim uporedio dobijene rezultate sa podacima o pomračenjima koja su zapravo posmatrana više od 2000 godina ranije. Kako se ispostavilo, nisu se poklapali. Halley nije sumnjao u valjanost Newtonovog zakona gravitacije i odolijevao je iskušenju da zaključi da se sila gravitacije mijenjala tokom vremena. Umjesto toga, on je sugerirao da se dužina Zemljinog dana od tada malo povećala.

Ako je rotacija Zemlje zaista malo usporila, onda je za održavanje ukupnog ugaonog momenta u sistemu Zemlja-Mjesec neophodno da Mjesec dobije dodatni ugaoni moment. Ovaj prijenos ugaonog momenta na Mjesec odgovara njegovom kretanju duž slabo odmotane spirale sa postepenim udaljavanjem od Zemlje i sa odgovarajućim usporavanjem orbitalnog kretanja. Ako je prije 2000 godina Zemljin dan zaista bio malo kraći, Zemlja je rotirala oko svoje ose malo brže, Mjesečeva orbita bila malo bliža i Mjesec se kretao duž nje malo brže, onda se teorijska predviđanja i istorijska zapažanja zamjena poklapaju . Naučnici su ubrzo shvatili da je Halej bio u pravu.

Šta bi moglo uzrokovati takvo usporavanje Zemljine rotacije? To su oseke i oseke. Plime i oseke
Gravitacioni uticaj Zemlje na Mesec i obrnuto je prilično velik. Različiti dijelovi, recimo, Zemlje podložni su privlačenju Mjeseca na različite načine: strana okrenuta prema Mjesecu je u većoj mjeri, suprotna strana je u manjoj mjeri, jer je dalje od našeg satelita. Kao rezultat toga, različiti dijelovi Zemlje imaju tendenciju da se kreću prema Mjesecu različitim brzinama. Površina okrenuta prema Mjesecu nabubri, središte Zemlje se pomiče manje, a suprotna površina zaostaje, a na ovoj strani se formira i izbočina - zbog "zaostajanja". Zemljina kora se nevoljno deformiše; na kopnu ne primjećujemo plimne sile. Ali svi su čuli za promjene u nivou mora, za oseke i oseke. Na vodu utiče Mjesec, formirajući plimne grbe na dvije suprotne strane planete. Kako se Zemlja rotira, ona "izlaže" svoje različite strane Mjesecu, a plimna grba se kreće po površini. Takve deformacije zemljine kore uzrok unutrašnjeg trenja, što usporava rotaciju naše planete. Nekada se okretala mnogo brže. Na Mjesec još više utiču plimne sile, jer je Zemlja mnogo masivnija i veća. Brzina rotacije Mjeseca se toliko usporila da se poslušno okrenuo na jednu stranu prema našoj planeti, a plimna grba više ne ide duž mjesečeve površine.

Uticaj ova dva tijela jedno na drugo će u dalekoj budućnosti dovesti do toga da će se Zemlja na kraju okrenuti jednom stranom prema Mjesecu. Osim toga, plimne sile uzrokovane blizinom Zemlje, kao i utjecaj Sunca, usporavaju kretanje Mjeseca u njegovoj orbiti oko Zemlje. Usporavanje je praćeno udaljavanjem Mjeseca od centra Zemlje. Kao rezultat, to bi moglo dovesti do gubitka Mjeseca...

Tokom misije Apollo na Mjesec 1969-1972, 3 reflektora postavljena su na površinu Mjeseca lasersko zračenje. Od tada su naučnici imali pristup vrlo precizna definicija udaljenosti do našeg satelita. Ako pošaljete snažan laserski signal sa Zemlje na lunarni reflektor i izmjerite s dovoljnom preciznošću vrijeme nakon kojeg se vraća, možete odrediti udaljenost do Mjeseca s greškom koja ne prelazi jedan centimetar. Prema takvim eksperimentima, Mjesec se udaljava od Zemlje za 3,8 centimetara godišnje. Volim ovo.

Drevna starost Mjeseca također izaziva sumnje u vezi s drugim parametrom njegove orbite - njegovim nagibom. Trenutno varira od 18 do 28 stepeni. Koliki je bio početni nagib lunarne orbite ako se Mjesec udaljio od Zemlje više od 4,6 milijardi godina? Da bismo pojednostavili problem, pretpostavit ćemo da se Mjesec istovremeno rotira oko dvije međusobno okomite ose - ose rotacije Zemlje (ekvatorijalna rotacija) i ose koja se poklapa sa ekvatorijalnim prečnikom Zemlje (polarna rotacija). Trenje plime različito utječe na promjene ovih orbita - polumjer polarne rotacije, za razliku od polumjera ekvatorijalne rotacije, ne raste, već se smanjuje (oko 30 puta sporije). To znači da dok se radijus ekvatorijalne rotacije povećao za više od 300 hiljada km, polarni radijus se smanjio za skoro 10 hiljada km i u početku je bio oko 130 - 190 hiljada km. Da je Mjesec formiran prije 4,6 milijardi godina, u početku bi bio u vrlo visokoj polarnoj orbiti oko Zemlje.

Zaključak vještački satelit Zemlji u polarnu orbitu potrebno je mnogo više energije nego za slično lansiranje u ekvatorijalnu orbitu (zbog toga se kosmodromi pokušavaju graditi bliže ekvatoru), jer visoka ekvatorijalna brzina donekle smanjuje brzinu kojom je potrebno ubrzati lansirani objekt.

U pretpostavljenom slučaju službena verzija formiranja Meseca, ekvatorijalna brzina Zemlje bila je 6 puta veća nego sada (ugaoni moment Meseca je desetine puta veći od Zemljinog, što daje dužinu Zemljinog dana u vreme formiranja Mjesec oko 4 sata). To je omogućilo autorima hipoteze da značajno smanje masu udarnog elementa, a samim tim i njegovu veličinu na nivo sličan Marsu. Ako je prije 4,6 milijardi godina Mjesečeva orbita bila polarna, tada nestaju prednosti velike ekvatorijalne brzine Zemlje, a opet se javlja potreba za značajnim povećanjem mase udarca. Da bi to izbjegli, autori hipoteze značajno povećavaju početni nagib Zemljine ose rotacije, uslijed čega dolazi do izbacivanja materije u ekvatorijalnoj ravni, a Mjesec završava u visokoj polarnoj orbiti. Istina, ostaje nejasno šta je kasnije natjeralo Zemlju da tako radikalno promijeni ugao svoje ose rotacije.

Međutim, problemima s polarnom orbitom Mjeseca tu nije kraj. Takva orbita također pretpostavlja vlastitu rotaciju Mjeseca odmah nakon formiranja oko potpuno drugačije ose od one oko koje se sada okreće! Mjesec mora da se rotirao gotovo okomito na svoju modernu os rotacije. Koje su sile dovele do prestanka rotacije oko ove ose? Čak i ako pretpostavimo da je u budućnosti promijenio nagib ose rotacije zbog trenja plime i oseke, onda je, svejedno, trebao postojati značajan nagib ose rotacije Mjeseca u odnosu na savremenu mjesečevu orbitu, što čini ne postoji, inače bismo imali priliku da posmatramo Mesec sa svih strana.

U svakom ovog trenutka Mesec nije bliže od 361.000 i ne dalje od 403.000 kilometara od Zemlje. Udaljenost od Mjeseca do Zemlje se mijenja jer Mjesec rotira oko Zemlje ne u krug, već u elipsu. Osim toga, Mjesec se postepeno udaljava od Zemlje u prosjeku za 5 centimetara godišnje. Ljudi su vekovima posmatrali Mesec koji se postepeno smanjivao. Može doći dan kada će se Mjesec odvojiti od Zemlje i odletjeti u svemir, postajući nezavisan nebesko telo. Ali to se možda neće dogoditi. Ravnoteža gravitacionih sila čvrsto drži Mjesec u Zemljinoj orbiti.

Zanimljiva činjenica: Mjesec se svake godine udaljava od Zemlje za oko 5 centimetara.

Zašto se Mjesec udaljava od Zemlje?

Svako tijelo u pokretu želi, po inerciji, da nastavi svoj put u pravoj liniji. Tijelo koje se kreće u krugu teži da se odvoji od kruga i doleti tangencijalno na njega. Ova tendencija odvajanja od ose rotacije naziva se centrifugalna sila. Osjećate centrifugalnu silu u dječjem parku, dok se vozite na brzoj ljuljački ili kada vozite automobil, kada se naglo okrene i gurne vas na vrata.

Riječ "centrifugalna" znači "trčanje iz centra". Mjesec također nastoji pratiti ovu silu, ali ga u orbiti drži sila gravitacije. Mjesec ostaje u orbiti jer je centrifugalna sila uravnotežena silom Zemljine gravitacije. Što je bliži planeti njen satelit, to se brže okreće oko nje.

MOSKVA, 22. juna - RIA Novosti. Pretpostavke da bi Mesec mogao napustiti orbitu Zemljinog satelita u budućnosti su u suprotnosti sa postulatima nebeske mehanike, kažu ruski astronomi koje su intervjuisale RIA Novosti.

Ranije su mnogi onlajn mediji, pozivajući se na riječi generalnog direktora "svemirskog" Centralnog istraživačkog instituta za mašinstvo, Genadija Raikunova, objavili da bi u budućnosti Mjesec mogao napustiti Zemlju i postati nezavisna planeta koja se kreće u vlastitoj orbiti oko sunce. Prema Raikunovu, na ovaj način Mjesec može ponoviti sudbinu Merkura, koji je, prema jednoj hipotezi, u prošlosti bio satelit Venere. Kao rezultat toga, prema riječima generalnog direktora TsNIIMash-a, uslovi na Zemlji mogu postati slični onima na Veneri i biti će neprikladni za život.

„Ovo zvuči kao neka glupost“, rekao je Sergej Popov za RIA Novosti. Istraživač Državni astronomski institut nazvan po Moskovskom državnom univerzitetu Sternberg (SAISH).

Prema njegovim riječima, Mjesec se zaista udaljava od Zemlje, ali vrlo sporo - brzinom od oko 38 milimetara godišnje. “Tokom nekoliko milijardi godina, mjesečev orbitalni period će se jednostavno povećati za jedan i po puta, i to je sve”, rekao je Popov.

"Mjesec ne može potpuno otići. Ona nema odakle da dobije energiju da pobjegne", napomenuo je on.

Dan u pet sedmica

Drugi službenik saobraćajne policije Vladimir Šurdin rekao je da proces udaljavanja Mjeseca od Zemlje neće biti beskonačan, već će ga na kraju zamijeniti približavanje. „Izjava „Mesec može da napusti Zemljinu orbitu i pretvori se u planetu“ je netačna“, rekao je on za RIA Novosti.

Prema njegovim riječima, uklanjanje Mjeseca sa Zemlje pod utjecajem plime i oseke uzrokuje postepeno smanjenje brzine rotacije naše planete, a brzina odlaska satelita će se postepeno smanjivati.

Za otprilike 5 milijardi godina, polumjer mjesečeve orbite će dostići maksimalna vrijednost- 463 hiljade kilometara, a trajanje zemaljskog dana biće 870 sati, odnosno pet savremenih sedmica. U ovom trenutku, brzina rotacije Zemlje oko svoje ose i Meseca u orbiti postaće jednaka: Zemlja će gledati u Mesec jednom stranom, kao što Mesec sada gleda u Zemlju.

"Čini se da bi trenje plime (kočenje vlastite rotacije pod utjecajem lunarne gravitacije) trebalo nestati. Međutim, Sunčeve plime će nastaviti usporavati Zemlju. Ali sada će Mjesec nadmašiti Zemljinu rotaciju i trenje će početi da uspori svoje kretanje. Kao rezultat toga, Mjesec će početi da se približava Zemlji, međutim, to je vrlo sporo, jer je snaga sunčeve plime mala”, rekao je astronom.

"Ovo je slika koju nam slikaju nebesko-mehanički proračuni, koju danas, mislim, niko neće osporiti", napomenuo je Šurdin.

Gubitak Mjeseca neće pretvoriti Zemlju u Veneru

Čak i ako Mesec nestane, to neće pretvoriti Zemlju u kopiju Venere, rekao je za RIA Novosti šef laboratorije za uporednu planetologiju Instituta za geohemiju i nauku. analitička hemija nazvan po Vernadsky RAS Aleksandru Bazilevskom.

"Odlazak Mjeseca malo će uticati na uslove na Zemljinoj površini. Neće biti oseka i oseka (uglavnom su lunarni), a noći će biti bez mjeseca. Preživjet ćemo", rekao je sagovornik agencije.

"Zemlja može da krene putem Venere, sa strašnim zagrevanjem, zbog naše gluposti - ako je emisijom gasova staklene bašte dovedemo do veoma jakog zagrevanja. Pa čak i tada nisam siguran da ćemo uspeti da upropastimo naša klima tako nepovratno”, rekao je naučnik.

Prema njegovim riječima, hipoteza da je Merkur bio satelit Venere, a zatim napustio orbitu satelita i postao nezavisna planeta, zaista je iznesena. Konkretno, američki astronomi Thomas van Flandern i Robert Harrington pisali su o tome 1976. godine, u članku objavljenom u časopisu Icarus.

"Proračuni su pokazali da je to moguće, što, međutim, ne dokazuje da je tako", rekao je Bazilevsky.

Zauzvrat, Surdin primjećuje da je “kasniji rad to praktično odbacio (ovu hipotezu)”.

Od pamtivijeka, Mjesec je stalni satelit naše planete i njemu najbliže nebesko tijelo. Naravno, ljudi su uvek želeli da tamo posete. Ali koliko je daleko do tamo i koliko je daleko?

Udaljenost od Zemlje do Mjeseca se teoretski mjeri od centra Mjeseca do centra Zemlje. Izmjerite ovu udaljenost koristeći uobičajene metode koje se koriste u običan život, nemoguće. Stoga je udaljenost do Zemljinog satelita izračunata pomoću trigonometrijskih formula.

Slično Suncu, Mjesec doživljava stalno kretanje na zemaljskom nebu blizu ekliptike. Međutim, ovo kretanje se značajno razlikuje od kretanja Sunca. Dakle, ravni orbite Sunca i Mjeseca se razlikuju za 5 stepeni. Čini se da bi, kao rezultat toga, putanja Mjeseca na Zemljinom nebu trebala biti slična u generalni nacrt na ekliptiku, razlikuje se od nje samo pomakom od 5 stepeni:

U tome, kretanje Mjeseca liči na kretanje Sunca - od zapada prema istoku, u suprotnom smjeru dnevna rotacija Zemlja. Ali pored toga, Mjesec se kreće po nebu zemlje mnogo brže od Sunca. To je zbog činjenice da se Zemlja okreće oko Sunca za otprilike 365 dana (Zemaljska godina), a Mjesec oko Zemlje za samo 29 dana (Lunarni mjesec). Ova razlika je postala podstrek za podelu ekliptike na 12 zodijačkih sazvežđa (u jednom mesecu Sunce se kreće duž ekliptike za 30 stepeni). Tokom lunarnog mjeseca dolazi do potpune promjene mjesečevih faza:

Pored putanje Mjeseca, postoji i faktor veoma izdužene orbite. Ekscentricitet Mjesečeve orbite je 0,05 (za poređenje, za Zemlju je ovaj parametar 0,017). Razlika u odnosu na kružnu orbitu Mjeseca uzrokuje da se prividni prečnik Mjeseca stalno mijenja od 29 do 32 lučne minute.

U jednom danu, Mjesec se pomjeri u odnosu na zvijezde za 13 stepeni, a za sat vremena za oko 0,5 stepeni. Moderni astronomi često koriste lunarne okultacije da procijene ugaone prečnike zvijezda u blizini ekliptike.

Šta određuje kretanje Mjeseca?

Važna tačka u teoriji kretanja Mjeseca je činjenica da mjesečeva orbita u svemiru nije konstantna i stabilna. Zbog relativno male mase Mjeseca, podložan je stalnim smetnjama od strane masivnijih objekata u Sunčevom sistemu (prvenstveno Sunca i Mjeseca). Osim toga, na orbitu Mjeseca utiče spljoštenost Sunca i gravitacijskih polja drugih planeta u Sunčevom sistemu. Kao rezultat toga, ekscentricitet mjesečeve orbite varira između 0,04 i 0,07 sa periodom od 9 godina. Posljedica ovih promjena bila je pojava nazvana supermjesec. To se zove supermjesec astronomski fenomen, tokom kojeg je pun mjesec nekoliko puta veći ugaonom veličinom nego inače. Tako je tokom punog mjeseca 14. novembra 2016. Mjesec bio na najbližoj udaljenosti od 1948. godine. Godine 1948. Mjesec je bio 50 km bliže nego 2016.

Osim toga, primjećuju se fluktuacije u nagibu mjesečeve orbite prema ekliptici: za otprilike 18 lučnih minuta svakih 19 godina.

Šta je jednako

Svemirske letjelice će morati provesti dosta vremena leteći do Zemljinog satelita. Ne možete letjeti do Mjeseca u pravoj liniji - planeta će otići u orbitu daleko od odredišta, a putanju će se morati prilagoditi. Pri drugoj brzini bijega od 11 km/s (40.000 km/h), let će teoretski trajati oko 10 sati, ali u stvarnosti će trajati duže. To je zato što brod na startu postepeno povećava svoju brzinu u atmosferi, dovodeći je do vrijednosti od 11 km/s, kako bi pobjegao iz Zemljinog gravitacijskog polja. Tada će brod morati da uspori dok se približava Mjesecu. Inače, ova brzina je maksimum koji su moderne svemirske letjelice uspjele postići.

Zloglasni američki let do Mjeseca 1969. godine, prema zvaničnim podacima, trajao je 76 sati. NASA-in New Horizons najbrži je stigao do Mjeseca za 8 sati i 35 minuta. Istina, nije sletio na planetoid, već je proletio - imao je drugačiju misiju.

Svjetlost sa Zemlje će doći do našeg satelita vrlo brzo - za 1,255 sekundi. Ali letovi brzinom svjetlosti su još uvijek u domeni naučne fantastike.

Možete pokušati zamisliti put do Mjeseca u poznatim terminima. Pješice brzinom od 5 km/h, putovanje do Mjeseca trajat će oko devet godina. Ako vozite automobil brzinom od 100 km/h, trebat će vam 160 dana da stignete do Zemljinog satelita. Kada bi avioni leteli na Mesec, let do njega bi trajao oko 20 dana.

Kako su u staroj Grčkoj astronomi izračunavali udaljenost do Mjeseca

Mjesec je postao prvo nebesko tijelo do kojeg je bilo moguće izračunati udaljenost od Zemlje. Vjeruje se da su astronomi u staroj Grčkoj prvi to učinili.

Ljudi su od pamtivijeka pokušavali izmjeriti udaljenost do Mjeseca - prvi je to pokušao Aristarh sa Samosa. Procijenio je ugao između Mjeseca i Sunca na 87 stepeni, pa se ispostavilo da je Mjesec bliže suncu 20 puta (kosinus ugla jednakog 87 stepeni je 1/20). Greška mjerenja ugla rezultirala je 20-strukom greškom; danas znamo da je taj odnos zapravo 1 prema 400 (ugao je približno 89,8 stepeni). Velika greška uzrokovana je poteškoćama u procjeni tačne ugaone udaljenosti između Sunca i Mjeseca pomoću primitivnih astronomskih instrumenata Drevni svijet. Regular pomračenja sunca Do tog vremena, drevni grčki astronomi su im već dozvolili da zaključe da su ugaoni prečnici Mjeseca i Sunca bili približno isti. S tim u vezi, Aristarh je zaključio da je Mjesec 20 puta manji od Sunca (u stvari, oko 400 puta).

Da bi izračunao veličine Sunca i Mjeseca u odnosu na Zemlju, Aristarh je koristio drugačiju metodu. Govorimo o posmatranju pomračenja Mjeseca. U to vrijeme, drevni astronomi su već pogodili razloge za ove pojave: Mjesec je bio pomračen Zemljinom sjenom.

Gornji dijagram jasno pokazuje da je razlika u udaljenostima od Zemlje do Sunca i do Mjeseca proporcionalna razlici između polumjera Zemlje i Sunca i radijusa Zemlje i njene sjene prema udaljenosti Mjeseca. Već u Aristarhovo vrijeme bilo je moguće procijeniti da je radijus Mjeseca otprilike 15 lučnih minuta, a polumjer zemljine sjene 40 lučnih minuta. Odnosno, veličina Mjeseca je bila otprilike 3 puta manja od veličine Zemlje. Odavde, znajući ugaoni poluprečnik Meseca, lako bi se moglo proceniti da se Mesec nalazi oko 40 prečnika Zemlje od Zemlje. Stari Grci su mogli samo približno procijeniti veličinu Zemlje. Tako je Eratosten iz Kirene (276 - 195 pne), na osnovu razlika u maksimalnoj visini Sunca iznad horizonta u Asuanu i Aleksandriji tokom letnjeg solsticija, utvrdio da je poluprečnik Zemlje blizu 6287 km ( moderno značenje 6371 km). Ako ovu vrijednost zamijenimo Aristarhovom procjenom udaljenosti do Mjeseca, ona će odgovarati otprilike 502 hiljade km (savremena vrijednost prosječne udaljenosti od Zemlje do Mjeseca je 384 hiljade km).

Nešto kasnije, matematičar i astronom iz 2. veka p.n.e. e. Hiparh iz Nikeje izračunao je da je udaljenost do Zemljinog satelita 60 puta veća od radijusa naše planete. Njegovi proračuni bili su zasnovani na posmatranju kretanja Mjeseca i njegovih periodičnih pomračenja.

Pošto će u trenutku pomračenja Sunce i Mjesec imati iste ugaone dimenzije, pomoću pravila sličnosti trouglova može se pronaći omjer udaljenosti do Sunca i Mjeseca. Ova razlika je 400 puta. Ponovo primenjujući ova pravila, samo u odnosu na prečnike Meseca i Zemlje, Hiparh je izračunao da je prečnik Zemlje 2,5 puta veći od prečnika Meseca. Odnosno, R l = R z /2.5.

Pod uglom od 1′ možete posmatrati objekat čije su dimenzije 3.483 puta manje od udaljenosti do njega - ovaj podatak je svima bio poznat u vreme Hiparha. Odnosno, sa posmatranim radijusom Meseca od 15′, on će biti 15 puta bliži posmatraču. One. odnos udaljenosti do Meseca i njegovog poluprečnika biće jednak 3483/15 = 232 ili S l = 232R l.

Prema tome, udaljenost do Mjeseca je 232 * R z /2,5 = 60 radijusa Zemlje. Ispada da je ovo 6,371*60=382,260 km. Najzanimljivije je da su mjerenja napravljena korištenjem savremeni instrumenti, potvrdio je ispravnost drevnog naučnika.

Sada se mjerenje udaljenosti do Mjeseca provodi pomoću laserskih instrumenata koji omogućavaju mjerenje s preciznošću od nekoliko centimetara. U ovom slučaju mjerenja se odvijaju u vrlo kratkom vremenu - ne dužem od 2 sekunde, tokom kojih se Mjesec udaljava u orbiti približno 50 metara od tačke u koju je poslan laserski puls.

Evolucija metoda za mjerenje udaljenosti do Mjeseca

Tek s pronalaskom teleskopa astronomi su mogli dobiti manje ili više točne vrijednosti za parametre Mjesečeve orbite i korespondenciju njegove veličine sa veličinom Zemlje.

Tačnija metoda mjerenja udaljenosti do Mjeseca pojavila se u vezi s razvojem radara. Prvo radarsko istraživanje Mjeseca obavljeno je 1946. godine u SAD-u i Velikoj Britaniji. Radar je omogućio mjerenje udaljenosti do Mjeseca s preciznošću od nekoliko kilometara.

Lasersko određivanje udaljenosti postalo je još preciznija metoda za mjerenje udaljenosti do Mjeseca. Da bi se to implementiralo, nekoliko ugaonih reflektora je instalirano na Mjesecu 1960-ih. Zanimljivo je napomenuti da su prvi eksperimenti laserskog dometa izvedeni i prije postavljanja kutnih reflektora na površinu Mjeseca. U periodu 1962-1963, u Krimskoj opservatoriji SSSR-a izvedeno je nekoliko eksperimenata na laserskom odmjeravanju pojedinačnih lunarnih kratera pomoću teleskopa prečnika od 0,3 do 2,6 metara. Ovi eksperimenti su uspjeli odrediti udaljenost do površine Mjeseca s točnošću od nekoliko stotina metara. U periodu 1969-1972, astronauti Apolla isporučili su tri ugaona reflektora na površinu našeg satelita. Među njima je najnapredniji bio reflektor misije Apollo 15, jer se sastojao od 300 prizmi, dok su se ostale dvije (misije Apollo 11 i Apollo 14) sastojale od samo po sto prizmi.

Osim toga, 1970. i 1973. SSSR je isporučio još dva francuska kutna reflektora na mjesečevu površinu na samohodnim vozilima Lunokhod-1 i Lunokhod-2, od kojih se svaki sastojao od 14 prizmi. Upotreba prvog od ovih reflektora ima izuzetnu istoriju. Tokom prvih 6 meseci rada lunarnog rovera sa reflektorom, bilo je moguće izvesti oko 20 laserskih sesija pozicioniranja. Međutim, tada, zbog nesretnog položaja lunarnog rovera, nije bilo moguće koristiti reflektor sve do 2010. godine. Samo su fotografije novog LRO aparata pomogle da se razjasni položaj lunarnog rovera sa reflektorom i na taj način nastavi rad sa njim.

U SSSR-u, najveći broj laserskih sesija je izveden na 2,6-metarskom teleskopu Krimske opservatorije. Između 1976. i 1983. ovim teleskopom je napravljeno 1.400 mjerenja sa greškom od 25 centimetara, a zatim su posmatranja obustavljena zbog smanjenja sovjetskog lunarnog programa.

Ukupno, od 1970. do 2010. godine, u svijetu je obavljeno oko 17 hiljada visoko preciznih laserskih sesija. Većina njih bila je povezana s kutnim reflektorom Apollo 15 (kao što je gore spomenuto, on je najnapredniji - s rekordnim brojem prizmi):

Od 40 opservatorija koje su sposobne da izvode lasersko mjerenje na Mjesecu, samo nekoliko može izvršiti mjerenja visoke preciznosti:

Većina ultrapreciznih mjerenja obavljena je na teleskopu od 2 metra u opservatoriji Mac Donald u Teksasu:

Istovremeno, najpreciznija mjerenja vrši instrument APOLLO, koji je 2006. godine postavljen na teleskop od 3,5 metara u opservatoriji Apache Point. Tačnost njegovih mjerenja doseže jedan milimetar:

Evolucija sistema Mjeseca i Zemlje

Glavni cilj sve preciznijih mjerenja udaljenosti do Mjeseca je pokušaj da se stekne dublje razumijevanje evolucije Mjesečeve orbite u dalekoj prošlosti iu dalekoj budućnosti. Do danas su astronomi došli do zaključka da je Mjesec u prošlosti bio nekoliko puta bliži Zemlji, a imao je i znatno kraći period rotacije (odnosno, nije bio plimski zaključan). Ova činjenica potvrđuje udarnu verziju formiranja Mjeseca iz izbačenog materijala Zemlje, koja prevladava u naše vrijeme. Osim toga, plimni utjecaj Mjeseca uzrokuje da se brzina Zemljine rotacije oko svoje ose postepeno usporava. Brzina ovog procesa je povećanje Zemljinog dana svake godine za 23 mikrosekunde. Za godinu dana, Mjesec se udalji od Zemlje u prosjeku za 38 milimetara. Procjenjuje se da ako sistem Zemlja-Mjesec preživi transformaciju Sunca u crvenog džina, onda će nakon 50 milijardi godina Zemljin dan biti jednak lunarnom mjesecu. Kao rezultat toga, Mesec i Zemlja će uvek biti okrenuti samo jednom stranom jedan prema drugom, kao što se trenutno posmatra u sistemu Pluton-Haron. Do tog vremena, Mjesec će se udaljiti na otprilike 600 hiljada kilometara, a lunarni mjesec će se povećati na 47 dana. Osim toga, pretpostavlja se da isparavanje zemaljski okeani za 2,3 milijarde godina će dovesti do ubrzanja procesa uklanjanja Mjeseca (Zemljanske plime značajno usporavaju proces).

Osim toga, proračuni pokazuju da će se u budućnosti Mjesec ponovo početi približavati Zemlji zbog međusobne interakcije plime i oseke. Kada se približi Zemlji na 12 hiljada km, Mjesec će biti rastrgan plimskim silama, ostaci Mjeseca će formirati prsten sličan poznatim prstenovima oko džinovskih planeta Sunčevog sistema. Drugi poznati sateliti Sunčevog sistema ponovit će ovu sudbinu mnogo ranije. Dakle, Fobosu je dato 20-40 miliona godina, a Tritonu oko 2 milijarde godina.

Svake godine se udaljenost do Zemljinog satelita povećava u prosjeku za 4 cm.Razlozi su kretanje planetoida po spiralnoj orbiti i postepeno opadajuća snaga gravitacijske interakcije između Zemlje i Mjeseca.

Teoretski je moguće smjestiti sve planete između Zemlje i Mjeseca Solarni sistem. Ako zbrojite prečnike svih planeta, uključujući Pluton, dobit ćete vrijednost od 382.100 km.