Луна - естественный спутник Земли

Рефераты по астрономии » Луна - естественный спутник Земли

«Луна - Естественный спутник Земли»

Оглавление

1. Введение

Раздел 1

2.1. Мифологическая история Луны

2.2. Происхождение Луны

Раздел 2

3.1. Лунные затмения

3.2. Затмения в прежние времена

Раздел 3

4.1. Форма Луны

4.2. Поверхность Луны

4.3. Рельеф лунной поверхности

4.4. Лунный грунт.

4.5. Внутреннее строение Луны

Раздел 4

5.1. Фазы Луны.

5.2. Новый этап в исследовании Луны.

5.3. Магнетизм Луны.

Раздел 5

6.1. Исследование приливных электростанций

Раздел 6

7.1. Вывод.

1. Введение .

Луна - естественный спутник Земли и самый яркий объект на ночном небе. На Луне нет привычной для нас атмосферы нет рек и озер растительности и живых организмов. Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше чем на Земле. День и ночь с перепадами температур до 300 градусов длятся по две недели. И тем не менее Луна все больше привлекает землян возможностью использовать ее уникальные условия и ресурсы.

Добыча природных запасов на Земле затрудняется с каждым годом. По прогнозам ученых в ближайшем будущем человечество вступит в сложный период. Земная среда обитания исчерпает свои ресурсы поэтому уже сейчас необходимо начинать осваивать ресурсы других планет и спутников. Луна как ближайшее к нам небесное тело станет первым объектом для внеземного промышленного производства. Создание лунной базы а затем и сети баз планируется уже в ближайшие десятилетия. Из лунных пород можно извлекать кислород водород железо алюминий титан кремний и другие полезные элементы. Лунный грунт является прекрасным сырьем для получения различных строительных материалов а также для добычи изотопа гелий-3 который способен обеспечить электростанции Земли безопасным и экологически чистым ядерным горючим. Луна будет использоваться для уникальных научных исследований и наблюдений. Изучая лунную поверхность ученые могут "заглянуть" в очень древний период нашей собственной планеты поскольку особенности развития Луны обеспечили сохранность рельефа поверхности в течение миллиардов лет. Кроме того Луна послужит экспериментальной базой для отработки космических технологий а в дальнейшем будет использоваться как ключевой транспортный узел межпланетных сообщений.

Луна единственный естественный спут­ник Земли и ближайшее к нам небесное тело; среднее расстояние до Луны - 384000 километров.

Луна движется вокруг Земли со средней скоростью 1 02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите в том же направлении в котором движется по­давляющее большинство других тел Солнеч­ной системы то есть против часовой стрелки если смотреть на орбиту Луны со стороны Северного полюса мира. Большая полуось орбиты Луны равная среднему расстоянию меж­ду центрами Земли и Луны составляет 384 400 км (приблизительно 60 земных радиусов).

Поскольку масса Луны относительно мала плотной газовой оболочки - атмосферы у нее практически нет. Газы свободно рассеиваются в окружающем космическом пространстве. Поэтому поверхность Луны освещается прямыми солнечными лучами. Тени от неровностей рельефа здесь очень глубоки и черны поскольку нет рассеянного света. Да и Солнце с лунной поверхности будет выглядеть гораздо ярче. Разреженная газовая оболочка Луны из водорода гелия неона и аргона в десять триллионов раз меньше по плотности чем наша атмосфера но в тысячу раз больше чем количество молекул газа в космическом вакууме. Поскольку Луна не имеет плотной защитной оболочки из газа на ее поверхности в течение суток происходят очень большие изменения температуры. Солнечное излучение поглощается лунной поверхностью которая слабо отражает лучи света.

Вследствие эллиптичности орби­ты и воз­мущений расстояние до Луны колеблется между 356 400 и 406 800 км. Период обраще­ния Луны вокруг Земли так называемый сидерический (звездный) месяц равен 27 32166 суток но подвержен небольшим колебаниям и очень малому вековому сокращению. Движение Луны вокруг Земли очень сложно и его изучение составляет одну из труднейших задач небесной ме­ханики. Эллиптическое движение представ­ляет собой лишь грубое приближение на него накладываются многие возмуще­ния обусловленные притяжением Солнца планет. Главней­шие из этих возмущений или неравенств были открыты из наблюдений задолго до теоретического вы­вода их из закона всемирного тяготения. Притяжение Луны Солнцем в 2 2 раза сильнее чем Землей так что строго говоря следовало бы рассматривать движение Луны вокруг Солнца и возмущения этого движения Землей. Однако поскольку исследователя интересует движение Луны каким оно видно с Земли гравитационная тео­рия которую разрабатывали многие круп­нейшие ученые начиная с И. Ньютона рассматривает движение Луны именно вок­руг Земли. В 20 веке пользуются теорией американского математика Дж. Хилла на основе которой американский астроном Э. Браун вычислил (1919 г.) математически ряды и составил таблицы содержащие широту долготу и параллакс Луны. Аргументом служит время.

Плоскость орбиты Луны наклонена к эклиптике под углом 5*8”43” подверженным небольшим колебаниям. Точки пересечения орбиты с эклиптикой называются восходящим и нисходящим узлами имеют неравномерное попятное движение и совершают полный оборот по эклиптике за 6794 суток (около 18 лет) вследствие чего Луна возвращается к одному и тому же узлу через интервал времени - так называемый драконический месяц - более короткий чем сидерический и в среднем равный 27.21222 суток с этим месяцем связана периодичность солнечных и лун­ных затмений.

Луна вращается вокруг оси наклоненной к плоскости эклиптики под углом 88°28' с периодом точно равным сидерическому месяцу вслед­ствие чего она повернута к Земле всегда одной и той же стороной. Однако сочетание равномерного враще­ния с неравномерным движением по ор­бите вызывает небольшие периодические от­клонения от неизменного направления к Земле достигающие 7° 54' по долготе а наклон оси вращения Луны к плоскости ее орбиты обусловливает отклонения до 6°50' по широте вследствие чего в разное время с Земли можно видеть до 59 % всей поверхности Луны (хотя области близ краев лунного диска видны лишь в сильном перспективном ракурсе); та­кие отклонения называются либрацией Луны. Плоскости экватора Луны эклиптики и лун­ной орбиты всегда пересекаются по одной прямой (закон Кассини).

В движение Луны различают четыре лунных месяца.

29 53059 суток СИНОДИЧЕСКИЙ (от слова synodion-встреча).

27 55455 суток АНОМАЛИТИЧЕСКИЙ ( угловое расстояние Луны от её перигея называли аномалией).

27 32166 суток СИДЕРИЧЕСКИЙ (siderium- звездный)

27 21222 суток ДРАКОНИЧЕСКИЙ (узлы орбиты обозначают значком похожими на дракона).

Цель : Узнать как можно больше о естественном единственном спутнике Земли – Луне. О её пользе и значении в жизни людей о происхождении истории движении и т.д.

Задачи:

1. Узнать об истории Луны.

2. Узнать о лунных затмениях.

3. Узнать о строении Луны.

4. Узнать о новых исследованиях Луны.

5. Исследовательская работа.

6. Вывод

2.1. Мифологическая история Луны.

Луна в римской мифологии является богиней ночного света. Луна имела несколько святилищ одно вместе с богом солнца. В египетской мифологии богиня луны – Тефнут и ее сестра Шу – одно из воплощений солнечного начала были близнецами. В индоевропейской и балтийской мифологии широко распространен мотив ухаживания месяца за солнцем и их свадьбы: после свадьбы месяц покидает солнце за что ему мстит бог-громовержец и разрубает месяц пополам. В другой мифологии месяц живший на небе вместе со своей женой-солнцем пошел на землю посмотреть как живут люди. На земле за месяцем погналась Хоседэм (злое женское мифологическое существо). Месяц торопливо возвращающийся к солнцу только наполовину успело войти в его чум. Солнце схватило его за одну половину а Хоседэм за другую и начали тянуть его в разные стороны пока не разорвали пополам. Солнце пыталось потом оживить месяц оставшийся без левой половины и тем самым без сердца пробовало сделать ему сердце из угля качало его в колыбели (шаманский способ воскрешения человека) но все было тщетно. Тогда солнце повелело месяцу чтобы он светил ночью оставшейся у него половиной. В армянской мифологии Лусин («луна») – молодой юноша попросил у матери державшей тесто булочку. Рассерженная мать дала пощечину Лусину от которой он взлетел на небо. До сих пор на его лице видны следы теста. По народным поверьям фазы луны связаны с циклами жизни царя Лусина: новолуние – с его юностью полнолуние – со зрелостью; когда луна убывает и появляется полумесяц наступает старость Лусина который затем уходит в рай (умирает). Из рая он возвращается возрожденным.

Известны также мифы о происхождении луны из частей тела (чаще всего из левого и правого глаза). У большинства народов мира есть особые Лунные мифы объясняющие возникновение пятен на луне чаще всего тем что там находится особый человек («лунный человек» или «лунная женщина»). Божеству луны многие народы придают особое значение считая что оно дает необходимые элементы для всего живого.

2.2. Происхождение Луны.

Происхождение Луны окончательно еще не установлено. Наиболее разработаны три разные гипотезы. В конце XIX в. Дж. Дарвин выдвинул гипотезу согласно которой Луна и Земля первоначально составляли одну общую расплавленную массу скорость вращения которой увеличивалась по мере ее остывания и сжатия; в результате эта масса разорвалась на две части: большую - Землю и меньшую - Луну. Эта гипотеза объясняет малую плотность Луны образованной из внешних слоев первоначальной массы. Однако она встречает серьезные возражения с точки зрения механизма подобного процесса; кроме того между породами земной оболочки и лунными породами есть существенные геохимические различия.

Гипотеза захвата разработанная немецким ученым К. Вейцзеккером шведским ученым Х. Альфвеном и американским ученым Г. Юри предполагает что Луна первоначально была малой планетой которая при прохождении вблизи Земли в результате воздействия тяготения последней превратилась в спутник Земли. Вероятность такого события весьма мала и кроме того в этом случае следовало бы ожидать большего различия земных и лунных пород.

Согласно третьей гипотезе разрабатывавшейся советскими учеными - О. Ю. Шмидтом и его последователями в середине XX века Луна и Земля образовались одновременно путем объединения и уплотнения большого роя мелких частиц. Но Луна в целом имеет меньшую плотность чем Земля поэтому вещество протопланетного облака должно было разделиться с концентрацией тяжелых элементов в Земле. В связи с этим возникло предположение что первой начала формироваться Земля окруженная мощной атмосферой обогащенной относительно летучими силикатами; при последующем охлаждении вещество этой атмосферы сконденсировалось в кольцо планетезималей из которых и образовалась Луна. Последняя гипотеза на современном уровне знаний (70-е годы 20 века) представляется наиболее предпочтительной. Не так давно возникла четвертая теория которая и принята сейчас как наиболее правдоподобная. Это гипотеза гигантского столкновения. Основная идея состоит в том что когда планеты которые мы видим теперь только еще формировались некое небесное тело величиной с Марс с огромной силой врезалось в молодую Землю под скользящим углом. При этом более легкие вещества наружных слоев Земли должны были бы оторваться от нее и разлететься в пространстве образовав вокруг Земли кольцо из обломков в то время как ядро Земли состоящее из железа сохранилось бы в целости. В конце концов это кольцо из обломков слиплось образовав Луну. Теория гигантского столкновения объясняет почему Земля содержит большое количество железа а на Луне его почти нет. Кроме того из вещества которое должно было превратиться в Луну в результате этого столкновения выделилось много различных газов – в частности кислород.

3.1. Лунные затмения.

Из-за того что Луна обращаясь вокруг Земли бывает иногда на одной линии Земля- Луна- Солнце возникают солнечные или лунные затмения- интереснейшие и эффектные явления природы вызывавшие страх в прошлые века так как люди не понимали что происходит. Им казалось что какой- то невидимый черный дракон пожирает Солнце и люди могут остаться в вечном мраке. Поэтому летописцы всех народов тщательно заносили в свои хроники сведения о затмениях. Так летописец Кирилл из Новгородского Антониева монастыря 11 августа 1124 года записал: « Перед вечерней нача убывати Солнца и наибе все. О велик страх и тьма быеть!». История донесла до нас случай когда солнечное затмение привело в ужас сражающихся индейцев и медян. В 603 году до н.э. на территории современной Турции и Ирана. Воины в страхе побросали оружия и прекратили бой после чего устрашенные затмением заключили мир и долго не воевали друг с другом. Солнечные затмения бывают только в новолуние когда Луна проходит не ниже и не выше а как раз по солнечному диску и словно гигантская заслонка загораживает собой солнечный диск «перекрывая Солнцу путь». Но затмения в разных местах видны по- разному в одних Солнце закрывается полностью- полное затмение в других частично- неполное затмение. Суть явления заключается в том что Земля и Луна освещенные Солнцем отбрасывают концы теней(сходящиеся) и концы тени(расходящиеся) . Когда Луна попадает на одну линию с Солнцем и Землей и находится между ними лунная тень движется по Земле с запада на восток. Диаметр полной лунной тени не превышает 250 км поэтому одновременно затмение Солнца видно лишь на малом участке Земли. Там где на Землю падает полутень Луны наблюдается неполное затмение Солнца. Расстояние между Солнцем и Землёй не всегда одинаково: зимой в северном полушарии Земли ближе к Солнцу а летом дальше. Луна обращаясь вокруг Земли тоже проходит на разные расстояния- то ближе то дальше от неё. В случае когда Луна отстает дальше от Земли и загородить полностью диск Солнца не может наблюдатели видят вокруг черной Луны сверкающий края солнечного диска- происходит красивейшее кольцеобразное затмение Солнца. Когда у древних наблюдателей записи затмений накопились за несколько столетий они заметили что затмение повторяются через каждые 18 лет и 11 с третью суток. Этот срок египтяне назвали «саросом» что значит «повторение». Однако для определения где будет видно затмение необходимо конечно же произвести более сложные вычисления. В полнолуние Луна иногда попадает в земную тень полностью или частично и мы видим соответственно полное или частичное затмение Луны. Луна намного меньше Земли поэтому затмение продолжается до 1ч. 40мин. При этом даже при полном лунном затмении Луна остаётся видимой но окрашивается в багровый цвет что вызывает неприятные ощущения. В старину затмения Луны боялись как страшного предзнаменования считали что « месяц кровью обливается». Солнечные лучи преломляясь в атмосфере Земли попадают в конус земной тени. При этом атмосферой активно поглощаются голубые и соседние с ними лучи солнечного спектра а пропускаются внутрь конуса тени преимущественно красные лучи которые поглощаются слабее они то и придают Луне зловещий красноватый цвет. Вообще лунные затмения- довольно редкое явление природы. Казалось бы что лунные затмения должны наблюдаться ежемесячно- в каждое полнолуние. Но так в действительности не бывает. Луна проскальзывает либо под земной тенью либо над ней и в новолуние тень Луны обычно проносится мимо Земли и тогда затмения тоже не получаются. Поэтому затмения не так уж часты.

Схема полного затмения Луны.


Полные Лунные Затмения

1995 – 2005 гг.

Дата Продолжительность

19964 апреля 1 ч 24 мин

1996 27 сентября 1 ч 12 мин

1997 16 сентября 1 ч 6 мин

2000 21 января 1 ч 16 мин

2000 16 июля 1 ч

2001 9 января 30 мин

2003 16 мая 26 мин

2004 4 мая 38 мин

2004 28 октября 40 мин

3.2. Затмения в прежние времена.

В древности затмения Солнца и Луны чрезвычайно интересовали людей. Философы Древней Греции были убеждены что Земля является шаром поскольку они заметили что тень Земли падающая на Луну всегда имеет форму круга. Более того они подсчитали что Земля примерно втрое больше Луны просто исходя из продолжительности затмений. Данные археологии позволяют предположить что многие древние цивилизации пытались предсказывать затмения. Результаты наблюдений в Стоунхендж в Южной Англии могли давать возможность людям позднего каменного века 4000 лет назад предсказывать некоторые затмения. Они умели вычислять время прихода летнего и зимнего солнцестояний. В Центральной Америке 1000 лет назад астрономы майя могли предсказывать затмения выстраивая длинный ряд наблюдений и отыскивая повторяющиеся сочетания факторов. Почти одинаковые затмения повторяются каждые 54 года 34 дня.

4.4. Как часто мы можем видеть затмения.

Хотя Луна проходит по своей орбите вокруг Земли раз в месяц затмения не могут происходить ежемесячно из-за того что плоскость орбиты Луны наклонена относительно плоскости орбиты Земли вокруг Солнца. Самое большее за год может произойти семь затмений из которых два или три должны быть лунными.

Страницы: 1 2 3 4 5