Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое система земля-луна, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое система земля-луна , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Астрономия.
Земля и Луна находятся достаточно близко друг к другу и имеют не очень
большое различие по размерам. Это дает основание некоторым ученым называть систему Земля - Луна двойной планетой. Два тела вращаются вокруг общего центра масс, называемого барицентром и находящегося внутри Земли
приблизительно на расстоянии 4,700 км. от центра.
Расстояние между центрами масс Земли и Луны изменяется в довольно широких пределах из-за влияния объединенной гравитации Земли, Солнца, и Луны.
Например, в течение периода 1969-2000, апогей лунной орбиты (самое большое
расстояние) изменяется от 404 063 до 406 711 км., в то время как перигей (наименьшее расстояние) изменяется от 356 517 до 370 354 км.
Приливно-отливные взаимодействия затормозили вращение Луны таким образом, что теперь к Земле обращена всегда одна и та же ее сторона.
Сидерический и синодический месяцы изменяются со временем вследствие
приливно-отливных взаимодействий. Приливно-отливное трение замедляет
вращение Земли, но угловой импульс земно - лунной системы остается постоянным. Следовательно, Луна медленно удаляется от Земли, так что в итоге месяц и день также становятся более длинными. Если проанализировать эти тенденции в прошлое, то получится, что оба периода должны были быть сотни
миллионов лет назад намного короче. Эта гипотеза подтверждена измерением
дневных и годичных слоев коралловых окаменелостей.
Солнце снабжает Землю теплом, необходимым для поддержания жизни. Ученые
рассчитали, что светимость Солнца за несколько миллиардов лет увеличилась
на несколько процентов. Этот рост будет продолжаться в том же темпе, но за
миллион лет будет достаточно мал. Однако, изменение количества тепла, получаемого от Солнца, приведет к сильным изменениям земного климата.
Эти изменения потока солнечного тепла несут ответственность за оледения,
происходившие каждые сто миллионов лет. Сейчас льды временно отступили.
Когда они вернутся, некоторые области станут непригодными для жизни человека.
Земная атмосфера играет большую роль в поддержании температурного балланса. Она не допускает сильного охлаждения поверхности ночью и перегрева
днем. Обладая парниковым эффектом, атмосфера поддерживает постоянную,
более высокую чем в космосе, температуру на Земле.
Атмосфера защищает обитателей Земли от большого потока вредного для жизни излучения - рентгеновского, ультрафиолетового, гамма- и др.
Атмосфера предохраняет от метеорных тел, которые постоянно прилетают из
межпланетного пространства.
Метеоры сталкиваются с Землей со скоростью до 72 км/с. Сила удара частицы
массой 0,001г., летящей с такой скоростью, аналогична выстрелу в упор. Ежедневно в атмосферу вторгаются миллиарды частиц.
Малые метеорные частицы, движущиеся в космическом пространстве вблизи
плоскости земной орбиты, рассеивая солнечный свет, создают сияние, видимое
вблизи Солнца утром незадолго до восхода Солнца и вечером вскоре после его
захода. Так как метеорная пыль концентрируется вблизи плоскости эклиптики,
проходящей через зодиакальные созвездия, это сияние называется зодиакальным светом.
Исчезновение динозавров в конце мелового периода 65 млн. лет назад, а также
окончание других геологических периодов могло быть связано с падением на
Землю тел, размерами с астероид. Высокое содержание иридия в позднемеловом слое доказывает, что в Землю врезался астероид диаметром около 10 км. В
результате взрыва в атмосферу были подняты тучи пыли, которые на несколько
лет преградили путь солнечным лучам. Был нарушен процесс фотосинтеза, что
прервало пищевую цепь и от голода вымерли все позвоночные массой более 20
кг.
Другой подход к проблеме смены флоры и фауны на Земле на рубеже геологических эпох связан с предположением увеличения радиационного излучения в
определенные периоды истории (О.Шиндевольф, В.И.Красовский,
И.С.Шкловский). Например, Солнечная система могла при движении в Галактике, войти в область повышенного излучения, связанного со взрывом сверхновой звезды. Эпохи, когда поток жесткого излучения от сверхновых превышал на
Земле средний уровень космической радиации в десятки раз, продолжались до
нескольких тысяч лет.
Усиление радиации вызвало увеличение частоты мутаций. Если для видов с коротким циклом размножения для удвоения частоты мутаций требуется увеличение интенсивности космической радиации в сотни и тысячи раз, то для долгоживущих форм удвоение частоты мутирования достигается при увеличении
дозы облучения всего в 3-10 раз. Длительное , продолжающееся тысячи лет воздействие в десятки раз увеличенной радиации могло оказаться губительным для
некоторых видов животных. На другие же виды животных и растений радиация
могла сказаться положительно.
Приблизительно подсчитано, что сверхновые звезды, которые создают на поверхности Земли смертельную для многих животных дозу облучения в 500 Р
вспыхивают каждые 50 млн. лет, а звезды, создающие облучения 25 000 Р - раз в
600 млн. лет.
Для млекопитающих летальная доза при облучении в течение 30 суток составляет от 250 до 600 Р, для амеб - 100 000 Р. Синезеленые водоросли могут существовать чуть ли не в условиях ядерных реакторов.
Однако, эти гипотезы сталкиваются со многими трудностями. Так многие динозавры вымирали на протяжении миллионов лет, что полностью противоречит
астероидной гипотезе. В случае ее истинности вымирание должно было произойти очень быстро.
Морские животные не должны были страдать от повышения радиации из-за
экранирующего действия большой толщи воды океанов и морей. В действительности же они вымирали синхронно с земными.
Гигантская катастрофа, способная уничтожить жизнь на половине земного шара, привела бы к вымиранию незначительного числа семейств животных и растений. В случае катастрофы более глобального масштаба вымирание оказалось
бы неизбирательным.
В последнее время более популярны гипотезы, объясняющие вымирание совместным действием космических катастроф и земных событий, например, вулканической активностью.
Солнцем испускаются потоки заряженных частиц, которые вызывают на Земле
явление полярного сияния.
На Землю попадает различное излучение и из удаленных областей Галактики.
Для того, чтобы привычная нам жизнь на Земле существовала, необходимо выполнение многих условий:
- расстояние от планеты до звезды должно быть заключено в узких пределах;
- поток излучения от звезды должен быть очень стабильным;
- планета должна обладать атмосферой, способной регулировать температуру и
экранировать поверхность от космических лучей;
- атмосфера должна иметь определенный состав.
Химический состав земной атмосферы практически не меняется до высоты около 90 км.
Азот - 78%
Кислород - 21%
Водяной пар - 0,2-0,4%
Углекислый газ - 0,03%
Неон - 0,0018%
Гелий - 0,0005%
А также метан, криптон, сернистый газ, водород и др. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . в малых количествах.
Для исследования атмосферы используются специальные зонды, ракеты, воздушные шары.
Температура воздуха быстро падает с высотой в области толщиной несколько
км., в пределах которой располагается основная облачность.
С ростом высоты под действием солнечного излучения небольшая доля кислорода превращается в озон. Поглощение озоном ультрафиолетового излучения
способствует нагреванию атмосферы и предотвращает дальнейшее падение
температуры. Поэтому температурный минимум достигается на высоте 17 км, а
на высоте 50 км. температура повышается почти до приповерхностной.
Выше 300 км. атмосфера почти пропадает, ее следы нагреваются Солнцем до
15000С.
Выше 1000 км. в атмосфере Земли находятся радиационные пояса, открытые во
время измерений на первых советских и американских спутниках.
1-й пояс начинается на высоте 2400 км и кончается на высоте 5600 км. и расположен между широтами от +30 до - 30. 2-й пояс расположен на высотах от
12000 до 20000 км. 3-й пояс находится на высоте 50 - 60 тыс. км. Чем выше пояс, тем менее энергичные частицы он содержит.
Радиационные пояса это области земной атмосферы, заполненные очень энергичными ядрами атомов, в основном водорода, и электронами, захваченными
магнитным полем Земли. Радиационные пояса очень опасны для живых организмов, не защищенных слоем, эквивалентным приблизительно 1,3 см. свинца.
Некоторая доля частиц радиационных поясов возникает при взаимодействии
космических лучей с атмосферой, а основная часть создается мощными потоками частиц, выбрасываемых Солнцем, особенно во время вспышек. Из внешних
частей поясов частицы уходят довольно быстро, в течение суток или нескольких
часов, тогда как в центральной части отдельные частицы могут оставаться гораздо дольше.
При рекомбинации ионов и электронов часто получаются возбужденные атомы
и молекулы, которые дают слабое излучение, наблюдаемое ночью. Это свечение
ночного неба ограничивает минимальную яркость космических объектов, которые можно наблюдать с Земли. Зв. величина яркости ночного неба составляет
4
m
с одного квадратного градуса или 22m
с кв. секунды.
На высоте около 95 км. плотность воздуха составляет 1/млн. приповерхностного
значения.
Половина всего воздуха содержится в первых 5,6 км. над поверхностью, половина оставшегося до высоты 11,3 км. и т.д.
Магнитное поле. У поверхности составляет около 0,5 Э. Магнитные силовые
линии Земли близки к силовым линиям некоторого диполя. Этот воображаемый
диполь, поле которого ближе всего соответствует истинному, называется эквивалентным магнитным диполем. Точки пересечения его оси с поверхностью
Земли называются геомагнитными полюсами. Они не совпадают с географическими.
Координаты северного геомагнитного полюса ϕ = 79 с.ш., λ = 70 з.д. (Северная
Гренландия).
Предполагается, что магнитное поле возникает благодаря гидродинамическим
движениям в жидком ядре. Если в ядре имеется какое-либо начальное магнитное поле, то при пересечении этого поля потоком проводящего вещества возникает электрический ток. Электрический ток создает магнитное поле, которое
при благоприятной геометрии течений может усилить начальное поле, а это
усилит ток. Процесс усиления будет продолжаться до тех пор, пока растущие с
увеличением тока потери на джоулево тепло не уравновесят приток энергии,
поступающей за счет гидродинамических движений.
Для формирования сильного магнитного поля необходимо приливное взаимодействие с Луной. На больших расстояниях от Земли форма ее поля искажается
под действием солнечного ветра.
Внутреннее строение Земли изучать намного сложнее.
Самые глубокие скважины проникают на глубину до 10 км.
Важную информацию об объемном распределении масс в недрах Земли удалось
собрать с помощью ИСЗ и измерений влияния экваториального вздутия Земли
на движение Луны.
Важными методами являются:
- измерение ускорения силы тяжести от точки к точке;
- измерение напряженности и направления геомагнитного поля;
- изучение характера распространения в Земле волн, порождаемых землетрясениями (сейсмических волн).
Средняя плотность Земли 5,52 г/см3
.
Плотность слоев, прилегающих к поверхности - 2,6 г/см
3
.
Температура растет с глубиной со скоростью 10
на 50 м. Если бы такой рост
продолжался непрерывно, то Т внутри Земли была бы 130 0000 С. Однако, согласно исследованиям ее значение равно 6 0000 С. В более глубоких слоях вещество обладает большей теплопроводностью. Внешние слои дополнительно нагревают радиоактивные элементы уран и торий.
Возраст земных пород 4,6 млрд. лет.
Ядро Земли состоит из жидкой и твердой части. Плотность жидкой части в 2
раза больше средней. Радиус твердого ядра 1300 км.
Давление внутри Земли составляет 3,7 млн. атм.
Так как Земля намагничена и большинство метеоритов железные - исследователи считают, что земное ядро является железным или железо-никелевым с примесью серы, кремния, кислорода.
Толщина коры различна в различных местах. Материковая кора имеет толщину
40 км, а океаническая - 6 км.
Кора плавает на верхнем жидком слое мантии (астеносфера). Вещество мантии
скорее всего обладает упругостью и свойствами твердого вещества при ударах и
текучестью при длительном воздействии силы.
Материки постоянно движутся. Это движение отражает перемещение плит земной коры. Столкновение континентальных плит приводит к образованию горных цепей. При раздвигании образуются моря.
Проявлением активности земных недр являются землетрясения. Они чаще всего
происходят в зонах поддвигания.
Существует две гипотезы относительно происхождения Земли. Одна предполагает, что Земля возникла как однородное тело, которое потом расплавилось
внутри и произошло распределение вещества в соответствии с его плотностью
(гравитационная дифференциация). Вторая предполагает, что в протопланетном
облаке первыми сконденсировались тугоплавкие вещества, и из них сформировались ядра планет, состоящие из тяжелых элементов, а затем образовались
оболочки из более легкого вещества (“неоднородная” аккреция).
Лунная поверхность безжизненна и пуста. Ее особенностью является полное
отсутствие атмосферных эффектов, которые наблюдаются на Земле. Ночь и
день наступают мгновенно, как только появятся лучи Солнца.
Из-за отсутствия среды для распространения звуковых волн, на поверхности
царит полная тишина.
Ось вращения Луны наклонена только на 1,50
от нормали до эклиптики, поэтому Луна не имеет никаких сезонов, изменений пор года. Солнечный свет всегда
почти горизонтален в лунных полюсах, что делает эти местности постоянно
холодными и темными.
Лунная поверхность изменяется под воздействием деятельности человека, метеоритных бомбардировок, облучений частицами с высокой энергией (рентгеновские и космические лучи). Эти факторы не оказывают заметного воздействия, но за астрономические времена сильно “вспахивают” поверхностный слой -
реголит.
При ударе о поверхность Луны метеорной частицы происходит миниатюрный
взрыв и во все стороны разбрасываются частицы грунта и метеоритного вещества. Эти частицы в большинстве покидают гравитационное поле Луны.
Диапазон суточного колебания температуры составляет 2500 С. Колеблется от
1010
до -1530
. Но нагревание и охлаждение пород происходит медленно. Быстрое изменение температуры происходит только при лунных затмениях. Было
измерено, что температура меняется от 71 до - 79 С за час.
Радиоастрономическими методами была измерена температура низлежащих
слоев, она оказалась постоянной на глубине 1 м. и равна -50 С у экватора. Значит верхний слой является хорошим теплоизолятором.
Анализ лунных пород, доставленных на Землю, показал, что они никогда не
подвергались воздействию воды.
Средняя плотность Луны - 3,3 г/см3
.
Период обращения Луны вокруг оси равен периоду ее обращения вокруг Земли,
поэтому она наблюдается с Земли только одной стороной. Обратная сторона
Луны была впервые сфотографирована в 1959 году.
Светлые участки лунной поверхности называются материками и занимают 60%
ее поверхности. Это неровные гористые районы. Остальные 40% поверхности -
моря. Это впадины, заполненные темной лавой и пылью. Они были названы в
17 веке.
Материки пересечены горными хребтами, расположенными вдоль побережий
морей. Наибольшая высота лунных гор достигает 9 км.
Лунные кратеры имеют в большинстве метеоритное происхождение. Вулканических мало, но есть и комбинированные. Самые крупные лунные кратеры
имеют диаметр до 100 км.
На Луне наблюдались яркие вспышки, что может быть связано с извержениями
вулканов.
У Луны почти нет жидкого ядра, об этом свидетельствует отсутствие магнитного поля. Магнитометры показывают, что магнитное поле Луны не превышает
1/10 000 земного.
Атмосфера:
Хотя Луна окружена вакуумом более совершенным, чем тот, который возможно
создать в земных лабораторных условиях, ее атмосфера обширна и представляет высокий научный интерес.
В течение двух-недельного лунного дня, атомы и молекулы, выбитые рядом
процессов с лунной поверхности на баллистические траектории, ионизируются
солнечным излучением и затем управляются электромагнитными эффектами
как плазма.
Положение Луны на орбите определяет поведение атмосферы.
Размеры атмосферных явлений были измерены рядом приборов, помещенных
на лунной поверхности астронавтами Аполлона. Но анализ данных был затруднен из-за того, что естественная лунная атмосфера является настолько незначительной, что загрязнение от исходящих с Аполлона газов существенно влияло
на результаты.
Основные газы, представленные на Луне - неон, водород, гелий, аргон.
В дополнение к поверхностным газам обнаружено небольшое количество пыли,
циркулирующей на высоте до нескольких метров над поверхностью.
Число атомов и молекул в единице объема атмосферы составляет менее триллионной доли числа частиц, содержащихся в единичном объеме земной атмосферы на уровне моря. Сила гравитации Луны мала, чтобы удержать молекулы у
поверхности.
Любое тело, обладающее скоростью большей 2,4 км/с выйдет из-под гравитационного контроля Луны. Эта скорость немного больше средней скорости молекул водорода при обычной температуре. Диссипация водорода происходит почти мгновенно. Диссипация кислорода и азота происходит медленнее, т.к. эти
молекулы тяжелее. За астрономически небольшие промежутки времени Луна
способна потерять всю свою атмосферу, если она когда либо у нее была.
Сейчас атмосфера пополняется из межпланетного пространства.
М.Мендилло и Д. Бомгарднер (Бостонский ун-т) после анализа результатов наблюдений полного лунного затмения 29.11.1993 пришли к выводу, что лунная
атмосфера в 2 раза протяженнее (равна 10 диаметрам Луны), чем считали ранее.
Она поддерживается не ударами о лунный грунт микрометеоритов и элементарных частиц солнечного ветра (протонов и электронов), а воздействием на
него световыми и тепловыми фотонами солнечного излучения.
Основные компоненты - атомы и ионы натрия и калия, выбитые из лунного
грунта. Атмосфера очень разреженна, однако атомы натрия легко возбуждаются и сильно излучают, поэтому их легко обнаружить. (Nature 5.10.1995).
Происхождение: По преобладающим современным теориям Луна образовалась
вместе с Землей из одной планетезимали. Ученые считают, что первоначально
Луна находилась очень близко к Земле, а Дж. Дарвин писал, что Луна была когда-то в контакте с Землей и период обращения двух тел составлял около 4 часов. Но это предположение кажется маловероятным. Многие считают, что Луна
образовалась на расстоянии, значительно меньшем половины современного.
При этом приливные волны на Земле должны были бы достигать 1 км.
Существуют и другие теории. Найдено новое доказательство гипотезы, что Луна образовалась от столкновения какого-то тела с Землей.
По данным спутника Луны "Клементина", обработанным в Гавайском унте (США), была составлена карта процентного содержания железа на поверхности Луны. Оно может меняться от 0% в горах до 14% на дне морей. Если бы
Луна имела такой же минералогический состав, как Земля, то железа было бы
значительно больше. Значит она вряд ли образовалась из одного протопланетного облака с Землей.
Громадные области на обратной стороне Луны вовсе не содержат железа, но
покрыты анортозитом, породой, богатой алюминием. Чистый анортозит редко
встречается на Земле.
Влияние на Землю: Американцы Р. Боллинг и Р. Сервени изучили данные о
глобальном температурном распределении, полученные со спутников между
1797 и 1994 гг. Из данных следует, что Земля бывает теплой, когда Луна полная,
и холодной - когда Луна в новолунии. Своим светом в полнолуние Луна подогревает Землю на 0.020С. Даже такие изменения температуры могут влиять на
климат Земли. (Astronomy Now, май 1995).
Исследование, описанное в статье про система земля-луна, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое система земля-луна и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Астрономия
Комментарии
Оставить комментарий
Астрономия
Термины: Астрономия