Сколько лететь от земли до луны

Как измерили расстояние от Земли до Луны? (материал для выступления)

Как измерили расстояние от Земли до Луны?

(материал для выступления)

Расстояние от Земли до Луны пытались измерить еще древние греки.

До нас дошло только сочинение Аристарха Самосского

«О величинах и расстояниях Солнца и Луны» (III в. до н. э.), где он впервые в истории науки попытался установить расстояния до этих небесных тел и их размеры.

К решению этого вопроса Аристарх подошел очень остроумно.

Он исходил из предположения, что Луна имеет форму шара и светит отраженным от Солнца светом. В этом случае, в те моменты, когда Луна имеет вид полудиска, она образует прямоугольный треугольник с Землей и Солнцем:

Если в этот момент точно определить угол между направлениями с Земли на Луну и на Солнце (CAB), можно из простых геометрических соотношений найти, во сколько раз катет (расстояние от Земли до Луны AB) меньше гипотенузы (расстояния от Земли до Солнца AC). По Аристарху, CAB=87°; следовательно, соотношение этих сторон 1:19.

Аристарх ошибся приблизительно в 20 раз: в действительности расстояние до Луны меньше, чем до Солнца, почти в 400 раз. Загвоздка заключается в том, что точно определить момент, когда Луна оказывается в вершине прямого угла, лишь на основе наблюдений невозможно. Малейшая же неточность влечет за собой огромное отклонение от истинного значения.

Величайший астроном древности Гиппарх Никейский в середине II века до н. э. с большой уверенностью определил расстояние до Луны и ее размеры, приняв за единицу радиус земного шара.

В своих вычислениях Гиппарх исходил из правильного понимания причины лунных затмений: Луна попадает в земную тень, имеющую форму конуса с вершиной, находящейся где-то в стороне Луны.

Схема, поясняющая определение радиуса Луны по методу Аристарха. Византийская копия X века.

Посмотрите на рисунок. Он показывает положение Солнца, Земли и Луны во время лунного затмения. Из подобия треугольников следует, что расстояние от Земли до Солнца AB во столько раз больше расстояния от Земли до Луны BC, во сколько раз разность радиусов Солнца и Земли (AE — BF) больше разности радиусов Земли и ее тени на расстоянии Луны (BF — CG).

Из наблюдений при помощи простейших угломерных инструментов следовало, что радиус Луны составляет 15′, а радиус тени приблизительно 40′, то есть радиус тени больше радиуса Луны почти в 2,7 раза. Приняв расстояние от Земли до Солнца за единицу, можно было установить, что радиус Луны почти в 3,5 раза меньше радиуса Земли.

Уже было известно, что под углом в 1′ наблюдается предмет, расстояние до которого превосходит его размеры в 3 483 раза. Следовательно, рассуждал Гиппарх, под углом в 15′ наблюдаемый предмет будет в 15 раз ближе. Значит, Луна находится от нас на расстоянии, в 230 раз (3 483 : 15) превосходящем ее радиус. А если радиус Земли составляет приблизительно 3,5 радиуса Луны, то расстояние до Луны равно 230 : 3,5 ~ 60 радиусов Земли, или около 30 земных диаметров (это около 382 тыс. километров).

В наше время измерение расстояния от земли до Луны было выполнено с помощью метода лазерной локации. Суть этого метода заключается в следующем. На поверхности Луны устанавливается уголковый отражатель. С Земли с помощью лазера на зеркало отражателя направляется лазерный луч. При этом точно фиксируется время, когда сигнал был излучён. Отражённый от прибора на Луне свет в течение примерно одной секунды возвращается в телескоп. Определив точное время, за которое луч света проходит расстояние от Земли до Луны и обратно, можно установить расстояние от источника излучения до отражателя.

С помощью этого метода расстояние от земли до Луны определено с точностью до нескольких километров (максимальная точность измерения в настоящее время — 2-3 сантиметра!): в среднем оно составляет 384 403 км

. «В среднем» не потому, что это расстояние взято из разных или приблизительных результатов измерений, а потому, что орбита Луны представляет собой не окружность, а эллипс. В апогее (наиболее удаленная от Земли точка орбиты) расстояние от центра Земли до Луны 406 670 км, в перигее (наиболее близкая точка орбиты) — 356 400 км.

Способы измерения расстояния от Земли до Луны в километрах и метрах и сколько лететь по времени

Измерение расстояния от Земли до Луны проводились еще в древние времена: греки пытались сделать это неоднократно.

Данные сведения были необходимы человеку для получения полноценной картины представления о Вселенной.

Кроме вычислений о расстоянии до спутника Земли, древние греки проводили расчеты, чтобы вычислить его радиус.

Со временем технологический прогресс развивался и уже сегодня все измерения известны человеку.

Как вычислялось расстояние?

Издавна людям было интересно, что же представляется собой космос и Луна – она с незапамятных времен была естественным спутником нашей планеты.

Люди интересовались, как далеко она находится и сколько до нее лететь, применяя для этого разнообразные подсчеты.

На сегодняшний день измерить расстояние методами, использующимися в повседневной жизни – нереально.

Для этого применяются тригонометрические формулы и расчеты.

Рассмотрим, как древние люди определяли этот показатель, напоминая, что он измеряется от центра спутника:

1. Первый, кто попытался достучаться до истины, был Аристарх Самосский. На основе геометрических уравнений и показателей, полученных с помощью угломерных инструментов, ученый проводил исследование. Для начала он вычислил разницу расстояния до спутника и Солнца, после чего умножал данный результат на радиус Земли. Его расчеты показали, что расстояние равно 509680 в километрах.
2. Во 2 веке до нашей эры астроном Гиппарх Никейский также принялся за вычисления. Он проводил наблюдения за Луной при разных ее фазах и пришел к выводу, что расстояние до Земли будет равно 382260 километров.

Основываясь на угловых замерах, Гиппарх выяснил, что в период затмения Солнце и Луна имеют одинаковые показатели.

После этого он высчитал разницу и вывел формулу, по которой определил среднее расстояние.

Среднее расстояние в километрах

Указать точные показатели расстояния в километрах невозможно: это связано с эллиптической формой орбиты, по которой движется спутник.

Это говорит о том, что некоторое время он удаляется от планеты, после чего снова приближается.

Обратите внимание! Существует несколько числовых результатов, позволяющих описать километраж расстояния до небесного спутника. Реальные размеры могут изменяться в пределах 15 %, что связано с различными точками нахождения спутника

Реальные размеры могут изменяться в пределах 15 %, что связано с различными точками нахождения спутника.

Самая полная Луна находится к Земле гораздо ближе, чем тогда, когда она проходит фазу роста.

Известные показатели помогут узнать расстояние, которое измерили ученые:

Время полета

На сегодня уже совершено большое количество полетов, для того, чтобы судить, сколько по времени занимает путешествие до спутника.

Ученые производили расчеты, исходя из скорости на ракете и наблюдения за космонавтами.

Вот некоторые цифры:

• Самый медленный полет займет 1 год 1 месяц и 2 недели, что было доказано при эксперименте. В 2003 году на основе станции с ионным революционным двигателем под названием ЕКА SMART-1 был произведен запуск лунного зонда.
• Средний по времени полет занял 5 дней, когда китайский спутник Chang’e-1 был отправлен в 2007 году на орбиту: при полете использовались стандартные ракетные двигатели.
• Пилотируемый полет с человеком длился 3 дня 3 часа и 49 минут, когда американцы в 1969 году впервые ступили на поверхность Луны – космический корабль Сатурн-5 стартовал с площадки во Флориде.
• Кратчайший путь освоили американцы в проекте «Новые горизонты»: скорость спутника составляет 58 тысяч километров.

Чтобы преодолеть притяжение Солнца, компания Nasa использовала огромное ускорение.

Важно! Советский спутник Луна-1 совершил первый полет, он прошел в 500 километрах от Луны, добравшись до места за 2 дня. Сегодня туристические космические компании по всему миру предлагают путешествия на Луну короткой или длительной продолжительности

Сегодня туристические космические компании по всему миру предлагают путешествия на Луну короткой или длительной продолжительности.

Почему Луна удаляется от Земли?

Любое движущееся тело хочет по инерции продолжить свой путь по прямой линии. Движущееся по окружности тело стремится сорваться с круга и полететь по касательной к нему. Это стремление оторваться от оси вращения называется центробежной силой. Вы ощущаете центробежную силу в детском парке, катаясь на скоростных качелях, или при езде на автомобиле, когда он круто сворачивает и вас прижимает к дверце.

Слово «центробежный» означает «бегущий от центра». Луна тоже стремится последовать этой силе, но ее удерживает на орбите сила земного тяготения. Луна остается на орбите, потому что центробежная сила уравновешена силой земной гравитации. Чем ближе к планете находится ее спутник, тем быстрее он вращается вокруг нее.

Интересно: Почему светит Солнце? Описание, фото и видео

В чем причина? Любой движущийся предмет обладает моментом количества движения. Момент вращающегося тела зависит от массы, скорости и расстояния от оси вращения. Момент можно вычислить, перемножив между собой эти три величины. Ученые выяснили, что момент вращения данного тела не изменяется. Поэтому при приближении предмета к оси вращения, он в силу закона сохранения момента, будет вращаться быстрее, так как массу в этом уравнении нельзя изменить произвольно.

Paзмep, мacca Луны

Cлeдуeт изучить xapaктepиcтику и пapaмeтpы Луны. По геометрической форме Луна близка к шару, средний радиус которого 1738 км, что примерно в 3, 68 раз меньше, чем радиус Земли.

Объем Луны 2, 2×1010 км3, площадь ее поверхности 3, 769×107 км2 . Масса спутника Земли составляет 7,3476*1022 кг (в 81,3 раз меньше массы Земли).  Угловой радиус видимого с Земли диска Луны (при среднем расстоянии между ними) равен 31’05».

Пoкaзaтeль плoтнocти – 3,35 г/cм.куб. (нa втopoм мecтe cpeди лун пocлe Иo). Ускорение свободного падения на поверхности составляет g = 1,63 м/с.кв (17% oт зeмнoго). Тяготение Луны не смогло удержать ее атмосферу, если она когда-то и была.

Как наглядно представить расстояние

Основные размышления на эту тему касаются того гипотетического времени, когда человечество будет совершать полеты туда и обратно на постоянной основе. Если единица измерения – миля, цифра кажется не такой ужасающей, но вот если использовать метр, покажется просто непостижимой, потому что 365400 или 375000 миль увеличатся на тысячу. Даже зная скорость тогдашнего космического корабля, посчитать расстояние непросто.

Потому что лететь приходится не по прямой, а учитывая силу притяжения и параллакс, а также новейшие технические достижения, о которых пока практически ничего не известно.

Спутник на орбите около Земли

Она будет зависеть не от апогея или перигея (на какой там расчетной дистанции она будет), а от того участка пути, который потребуется, чтобы преодолеть силу земного притяжения

Но если не брать во внимание космос, а только дни и часы, то быстрее всего на Луну доберется свет – за 1,3 световых секунды. Из всего этого можно сделать следующие заключения:

• пешком на Луну придется добираться всего лишь 9 лет (жаль, что в невесомости не работают земные пропорции);
• на постоянно движущемся со скоростью 100 км/ч автомобиле нужно ехать каких-то 160 дней;
• с помощью пассажирского самолета (скорость 800–810 км/ч) – время, равное примерно 3 неделям;
• космический корабль «Аполлон» в 69 году прошлого века летел туда три дня;
• реклама будущих полетов на современных аппаратах обещает перекрыть общую площадь за считанные часы и дать возможность увидеть воочию то, что пока известно только по фотографиям.

Остается посчитать, сколько будет лететь попугай, но для этого нужно знать его вид и среднюю скорость, например, до 1020-й галактики в созвездии Кит. Потому что любая цифра, миллион или 237, превращенная в визуальное или физическое представление, может дать только образное, а не реальное время, затраченное на преодоление определенного количества километров.

Земля в космосе

Человеку, далекому от астрономии, достаточно знать, что примерная цифра удаленности Луны от Земли составляет около 390 тысяч километров. Сколько это будет в милях, дюймах или взмахах крыльев попугая – знать не очень обязательно. В ближайшее время не предвидится ни массовых полетов на экскурсию по поверхности, ни бегства спутника от своего центра притяжения. Однако человек разумный все более задумывается о возможностях освоения космического пространства, и, возможно, когда-нибудь перелеты и впрямь будут обычным явлением.

https://youtube.com/watch?v=ShU7VLy_Z0g

Селенография

Топография Луны, высота поверхности относительно лунного геоида. Видимая с Земли сторона — слева.

Основные детали на лунном диске, видимые невооружённым глазом. Z — «лунный заяц», A — кратер Тихо, B — кратер Коперник, C — Кратер Кеплер, 1 — Океан Бурь, 2 — Море Дождей, 3 — Море Спокойствия, 4 — Море Ясности, 5 — Море Облаков, 6 — Море Изобилия, 7 — Море Кризисов, 8 — Море Влажности

Большинство кратеров на обращённой к нам стороне названо по имени знаменитых людей в истории науки, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Детали рельефа на обратной стороне имеют более современные названия типа Аполлон, Гагарин и Королёв. На обратной стороне Луны расположена огромная впадина (бассейн) диаметром 2250 км и глубиной 12 км — это самый большой бассейн в Солнечной системе, появившийся в результате столкновения. Море Восточное в западной части видимой стороны (его можно видеть с Земли) является отличным примером многокольцевого кратера.

Также выделяют второстепенные детали лунного рельефа — купола, хребты, борозды (от нем. Rille — борозда, жёлоб) — узкие извилистые долиноподобные понижения рельефа.

Происхождение кратеров

Попытки объяснить происхождение кратеров на Луне начались с конца 1780-х годов. Основных гипотез было две — вулканическая и метеоритная.

Согласно постулатам вулканической теории, выдвинутой в 80-х годах XVIII века немецким астрономом Иоганном Шрётером, лунные кратеры были образованы вследствие мощных извержений на поверхности. Но в 1824 году также немецкий астроном Франц фон Груйтуйзен сформулировал метеоритную теорию, согласно которой при столкновении небесного тела с Луной происходит продавливание поверхности спутника и образование кратера.

Ударный кратер — углубление, появившееся на поверхности космического тела в результате падения другого тела меньшего размера.

Полёты к спутнику Земли с 1964 года, совершенные американскими космическими аппаратами «Рейнджер», а также открытие кратеров на других планетах Солнечной системы (Марс, Меркурий, Венера) подвели итог этому вековому спору о происхождении кратеров на Луне. Дело в том, что открытые вулканические кратеры (например, на Венере) сильно отличаются от лунных, схожих с кратерами на Меркурии, которые, в свою очередь были образованы ударами небесных тел. Поэтому метеоритная теория ныне считается общепринятой.

Благодаря столкновению Луны с астероидом мы можем наблюдать с Земли метеоритные кратеры на Луне. Учёные из Парижского института физики Земли полагают, что 3,9 миллиарда лет назад столкновение Луны с крупным астероидом заставило Луну повернуться.

Лунные моря

Лунные моря представляют собой обширные, залитые некогда базальтовой лавой низины. Изначально данные образования считали обычными морями. Впоследствии, когда это было опровергнуто, менять название не стали. Лунные моря занимают около 40 % видимой площади Луны.

Видимая сторона Луны

Обратная сторона Луны

Внутренняя структура

Внутреннее строение Луны

Луна — второй по плотности спутник в Солнечной системе после Ио. Однако внутреннее ядро Луны мало, его радиус около 350 км; это только ~ 20 % от размера Луны, в отличие от ~ 50 % у большинства других землеподобных тел. Состоит лунное ядро из железа, с небольшим количеством примесей серы и никеля.

Самое близкое и далекое расстояние от Земли до Луны

В ближайшей точке расстояние от Земли до Луны составляет 363104 км, а при максимальной отдаленности – 406696 км. Вы видите разницу в 43592 км, что довольно много. От этого меняется и ее кажущийся размер на 15%. Также сказывается на светимости, ведь она будет казаться на 30% ярче в полной фазе и при максимальном сближении. Этот момент именуют суперлуние.

Записи древних греков о размере Луны

Это видео выпустили в 2011 году, чтобы отобразить геоцентрическую фазу, угол осевой позиции, либрацию и кажущийся лунный диаметр за год.

Но как нам вообще удалось определить расстояние между Луной и Землей? Ну, все зависит от времени вычисления. Древние греки полагались на простые геометрические формулы. Они долгое время отслеживали изменение теней и догадались, что она должна быть в 108 раз больше диаметра тела. Отсюда возникли идеи о лунных и солнечных затмениях.

Сравнение видимых размеров Луны в Апогей и Перигей

Ученые выяснили, что тень примерно в 2.5 раз больше лунной ширины. Сам объект обладает достаточными параметрами, чтобы периодически закрывать от нас Солнце. Зная земной диаметр и формулу треугольника, они вывели дистанцию в 397500 км. Не совсем точно, но это удивительные показатели для того времени.

Сейчас мы используем миллиметровое измерение – вычисление времени, за которое сигнал движется от Земли к объекту. Благодаря миссии Аполлон нам удалось провернуть это со спутником. Более 40 лет назад астронавты установили на его поверхности специальные отражающие зеркала, в которые с нашей планеты посылают лазерные лучи. Мы получаем слабую отдачу, но этого хватает, чтобы вывести максимально точное число.

Световая скорость составляет 300000 км/с, поэтому для преодоления пути нужно чуть больше секунды. Далее уходит еще столько же на возврат. Также эта техника помогла понять, что каждый год спутник отдаляется на 3.8 см, и через миллиарды лет он будет визуально казаться меньше звезды. Да, придется попрощаться с любимыми затмениями.

Если вспомнить о масштабах наших планет (особенно газовых гигантов), то удивляешься, что это может быть реальным. Чтобы понять, давайте взглянем на планетарные диаметры:

• Меркурий – 4879 км
• Венера – 12104 км
• Марс – 6771 км
• Юпитер – 139822 км
• Сатурн – 116464 км
• Уран – 50724 км
• Нептун – 49244 км
• Всего: 380008 км

Дистанция между нами и спутником составляет 384400 км. Получается, что мы еще и экономим 4392 км. Что же сделать с остатком? Ну, можно добавить Плутон, простирающийся на 2092 км, а также еще какую-нибудь карликовую планету. Конечно, физически они бы не смогли вращаться рядом, но сама возможность удивляет.

• Интересные факты о Луне;
• Что такое Луна?
• Как образовалась Луна;
• Как сформировалась Луна?
• Постройка лунной базы: часть 1
• Постройка лунной базы: часть 2
• Постройка лунной базы: часть 3
• Постройка лунной базы: часть 4
• Как можно уничтожить Луну?
• Как понять, что лунная посадка не была фальшивкой?
• Нужна ли нам Луна для выживания?
• Как заработать на Луне?
• Как в НАСА записали отправку астронавтов с Луны?
• Куда лучше направиться: на Марс или Луну?
• Не пришло ли время вернуться на Луну?
• Какое настоящее название Луны?

Положение и движение Луны

• Орбита Луны;
• Солнце и Луна
• Почему Солнце не поглотит Луну?
• Какие бывают фазы Луны
• Что такое выпуклая Луна?
• Почему Луна кажется такой большой?
• Почему Луна удаляется от нас?
• Почему мы видим Солнце и Луну одновременно?
• Как долго добираться до Луны?
• Расстояние от Земли до Луны;
• Вращение Луны;
• Обратная сторона Луны;
• Второй земной спутник покидает нас

Строение Луны

• Строение Луны
• Размеры Луны;
• Диаметр Луны;
• Масса Луны;
• Является ли Луна планетой?

Поверхность Луны

• Поверхность Луны;
• Вода на Луне
• Новые кратеры на Луне
• Создание Луны: практика формирования кратеров
• Лавовые трубы на Луне
• Первые люди на Луне
• Сколько людей было на Луне?
• Что находится на дальней стороне Луны?
• Старое оборудование НАСА можно рассмотреть на Луне
• Терраформирование Луны
• Токсичность Луны
• Атмосфера Луны;
• Гравитация на Луне;
• Возраст Луны;
• Температура на Луне;
• Почему Луна светит?
• Почему мы видим «человека на Луне»?
• Почему на дальней стороне Луны нет морей?
• Цвет Луны;
• Море Спокойствия;

Сколько времени займет поездка до Луны на велосипеде?

Очевидно, что если вы собираетесь в путешествие на Луну на велосипеде, это займет значительно больше времени, чем на шаттле или автомобиле. Если считать, что в среднем скорость среднестатистического велосипедиста достигает около 16 км/ч, то для выхода из атмосферы Земли путешественнику потребуется около шести часов безостановочно крутить педали, что, соответственно, потребует в шесть раз больше свободного времени по сравнению с автомобилем.

В случае, если у вас имеется в наличии собственный воздушный шар, а вы по каким-то причинам очень хотите попасть на Луну, то вам стоит знать, что в мире уже существует прототип воздушного шара для космического туризма, из-за чего ваше путешествие на спутник Земли может и не стать таким уж уникальным явлением с точки зрения науки.

Для полетов в стратосферу разрабатываются новые виды стратостатов

Если бы мы могли путешествовать между Землей и ее естественным спутником, то на каком транспорте вы бы туда отправились? Давайте попробуем обсудить данный вопрос в нашем Telegram-чате.

Если представить, что воздушный шар может доставить вас в целостности и сохранности до самой Луны, то лететь вам придется практически столько же времени, сколько потребовалось бы среднестатистическому велосипедисту на аналогичное путешествие. Помимо скорости в 8 км/ч, осуществить амбициозную задумку вам могут помешать погодные условия в виде сильных порывов ветра, а также все меньшее количество кислорода по мере удаления от поверхности нашей планеты.

Думаю, ни для кого сегодня не секрет, что наша планета – с самого момента ее рождения, около 4,5 миллиардов лет назад – постоянно подвергается самым настоящим бомбардировкам… метеоритами. Безусловно, сегодня ситуация в корне отличается от той, что была миллиарды лет назад, но метеориты по-прежнему падают на нашу планету. Так, ежедневно на Землю попадает около 100

Несмотря на то, что Луна находится к Земле ближе, чем какой-либо другой исследуемый объект во Вселенной, ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, как именно появился спутник нашей планеты. После того, как в 1972 году в рамках программы «Аполлон» астронавтам удалось взять пробы грунта на Луне, появилась новая теория формирования этого

Каждый день Земля делает один оборот вокруг своей оси, вот почему на нашей планете существуют восходы и закаты. Наш каменистый космический дом вертится с тех самых пор, как сформировался 4,6 миллиардов лет назад и будет продолжать вращаться до конца времен, которые, вероятно, наступят после того как Солнце превратится в красного гиганта и поглотит ближайшие планеты.