Луна не одинока или сколько на самом деле естественных спутников у земли

Спутники спутников

Впечатление художника от предложенных Реей колец

В настоящее время неизвестны «спутники лун» или субспутники (естественные спутники, вращающиеся вокруг естественного спутника планеты). В большинстве случаев приливные эффекты планеты могут сделать такую ​​систему нестабильной.

Однако расчеты, выполненные после обнаружения в 2008 году возможной системы колец вокруг спутника Сатурна Реи, показывают, что спутники, вращающиеся вокруг Реи, могут иметь стабильные орбиты. Кроме того, предполагаемые кольца считаются узкими — явление, обычно связанное с пастушьими лунами . Однако прицельные изображения, сделанные космическим кораблем Кассини, не смогли обнаружить кольца вокруг Реи.

Также было высказано предположение, что у спутника Сатурна Япета в прошлом был спутник; это одна из нескольких гипотез, которые были выдвинуты для объяснения его экваториального гребня .

Источник

Предполагается, что естественные спутники, вращающиеся относительно близко к планете по прямой орбите, сформировались в той же области протопланетного диска, из которого возникла эта планета. Напротив, спутники неправильной формы (обычно вращающиеся по удаленным, наклонным , эксцентрическим или ретроградным орбитам ) будут захваченными посторонними объектами и, возможно, фрагментированными во время столкновений.

Аккреция

При формировании планеты вокруг нее обнаруживаются куски камня, ледяная пыль и газ, кружащиеся в форме диска. Концы горных пород слипаются, образуя комок, который под воздействием других обломков породы образует каменную сферу, которая увеличивается в размерах и поглощает любые соседние куски. В конечном итоге он доминирует над диском и остается один на орбите, порождая спутник.

Модель помогает объяснить, что подавляющее большинство регулярных спутников в Солнечной системе сформировано в результате аккреции планетных колец . Со временем эти «вязкие» кольца, окружающие планеты-гиганты или так называемые «теллурические» планеты, такие как Земля или Плутон (предсказание этой модели не работает только для распределения спутников Юпитера ), расширяются (почти на всей планете. гравитационные силы имеют тенденцию заставлять частицы, составляющие их, срастаться, но приливные силы препятствуют им), и когда они достигают определенного расстояния от планеты (так называемый «  предел Роша  »), гравитация перевешивает приливный эффект, они, таким образом, образуют небольшие агрегаты, которые постепенно (в течение миллионов лет) отламываются и удаляются. Таким образом, кольца порождают спутники на орбите вокруг планеты, некоторые из этих колец с тех пор исчезли, в то время как процесс продолжается на Сатурне циклами удержания и деконфайнмента колец в несколько миллионов лет: когда большой спутник удаляется, механизм действия и реакции , он толкает кольцо обратно ниже предела Роша (удержание); когда спутник находится достаточно далеко, кольцо снова расширяется, чтобы превысить предел Роша (деконфайнмент).

Захватывать

Самый распространенный случай: необходимо, чтобы два астероида (редко только один), гравитирующие близко друг к другу, достаточно приблизились к планете, чтобы ее гравитационным полем нельзя было пренебречь . Следовательно, ближайший или самый массивный астероид на планете оказывается захваченным гравитационным полем последнего. Его траектория затем изменяется за счет силы притяжения звезды, которая добавляется к другим силам, действующим на нее ( инерция , притяжение другого астероида и т. Д.). Если притяжение звезды является самым сильным, связь между двумя астероидами нарушается, близнец получает импульс энергии и вращается в космос, в то время как другой астероид также начинает свой первый виток орбиты. Чем его жизнь в качестве спутника. .

Столкновение

Последний случай, который также является самым редким: это происходит, когда астероид чудовищных размеров сталкивается с планетой. Во время этого титанического удара от удара извергается шлейф материи, содержащий камни и даже фрагменты ядра планеты. Этот материал будет агломерироваться, образуя новое тело. Но последний, слишком тяжелый из-за массы металла, извлеченной из ядра планеты, снова упадет и ударит планету во второй раз. На этот раз оторванная часть ядра почти полностью сливается с частью планеты. Таким образом, образовавшийся шлейф не будет содержать более тяжелых металлических частиц. Последняя все равно разделится на две, одна часть вернется к звезде, другая выйдет на орбиту. Этот материал будет агломерироваться, чтобы создать новый спутник. Вся эта последовательность может занять всего двадцать четыре часа.

В этой стандартной модели обучения есть исключения или вариации. В частности, пары Земля-Луна и, возможно, Плутон-Харон произошли от столкновения двух крупных протопланетных объектов. Материал, выброшенный на орбиту вокруг центрального тела, в результате аккреции образовал бы один или несколько объектов. Также считается, что спутники астероидов формируются в основном благодаря этому процессу.

Классификация спутников

Ученые разделяют спутники планет на два вида: спутники искусственного происхождения и естественного. Спутники искусственного происхождения или, как их еще называют, искусственные спутники – это космические аппараты, созданные людьми, которые позволяют наблюдать за планетой, около которой они вращаются, а также другими астрономическими объектами из космоса. Обычно искусственные спутники используются для наблюдения за погодой, радиотрансляции, изменениями рельефа поверхности планеты, а также в военных целях.

МКС — самый крупный искуственный спутник Земли

Следует отметить, что спутники искусственного происхождения есть не только у Земли, как считают многие люди. Более десятка искусственных спутников, созданных человечеством, вращается вокруг двух ближайших к нам планет – Венеры и Марса. Они позволяют наблюдать за климатическими условиями, изменением рельефа, а также получать прочую актуальную информацию касательно наших космических соседей.

Ганимед — крупнейший спутник в Солнечной системе

Вторая категория спутников – естественные спутники планет, представляет для нас огромный интерес в этой статье. Естественные спутники отличаются от искусственных тем, что они были созданы не человеком, а самой природой. Считается, что большинство спутников Солнечной системы – это астероиды, которые были захвачены гравитационными силами планет этой системы. Впоследствии астероиды приняли шарообразную форму и в результате стали вращаться вокруг планеты, которая их захватила, в качестве постоянного компаньона. Существует также теория, которая говорит о том, что естественные спутники планет – это осколки самих этих планет, которые по тем или иным причинам откололись от самой планеты в процессе ее формирования. Кстати, согласно этой теории так возник естественный спутник Земли – Луна. Данную теорию подтверждает химический анализ состава Луны. Он показал, что химический состав спутника практически не отличается от химического состава нашей планеты, где присутствуют те же химические соединения, что и на Луне.

Поверхность Луны

Размер Луны может казаться таким же, как и размер Солнца, но это лишь зрительная иллюзия. Это происходит из-за большого расстояния. Солнце больше, чем Луна, в 400 раз.

На Луне отмечается достаточно маленькая гравитация. Она составляет лишь 17% от гравитации Земли. 

Поверхность спутника Земли имеет большое количество кратеров, которые появляются в связи с падением метеоритов. На Земле такие кратеры увидеть невозможно, хотя метеориты пролетают в и сторону нашей планеты. Землю от падения метеоритов защищает атмосфера, а поэтому в момент падения они просто трутся о воздух и сгорают. Что касается Луны, то на ее поверхности нет атмосферы, которая стала бы защитой спутника от метеоритов. 

Достаточно странным может показаться то, что Луна с течением времени отдаляется от Земли. Скорость движения спутника при этом составляет 4 сантиметра за год. Это в свою очередь серьёзно сказывается на времени вращения планеты.

На поверхности Луны есть затемнения и кратеры, в которых находится вода в твёрдом состоянии. Об этом говорят сведения о Луне.

Поверхность Луны не имеет шарообразную форму. В небе спутник Земли кажется круглым, но это вовсе не так. Земное притяжение делает Луну сплюснутой, придавая ей форму овала.

На Луне происходит интересный феномен – это танцующая пыль. Данное явление вызывается электромагнитными силами. Пыль может подниматься на несколько метров над поверхностью спутника. 

Поверхность Луны обладает экзосферой. Она никогда не спасет спутник от попадания метеоритов. Экзосфера состоит из неона, гелия и аргона. 

Вся лунная поверхность заполнена кратерами, потому что в отличие от планеты Земля, у Луны нет атмосферы, которая защитит ее от проникновения метеоритов. При входе метеорита в атмосферу Земли, из-за трения с воздухом он сгорает, не достигая ее поверхности. На Луне же всё, что опускается на её поверхность, отпечатывается в виде кратеров.

Первые кратеры возникли на Луне 14,1-3,8 миллиардов лет назад. Их можно увидеть и сейчас лишь потому, что Луна в геологическом плане не настолько активная, как Земля.

Среди кратеров на поверхности Луны самым большим считается Герцшпрунг, который достигает 591 километра в диаметре. Он расположен на темной стороне спутника, а поэтому с нашей планеты его увидеть нереально.

На видимой стороне Луны самым большим кратером является Байи, диаметр которого составляет 287 километров.

На поверхности Луны есть свежие следы. Этот факт не является свидетельством существования жизни на спутнике, ведь это просто следы астронавтов. На Луне следы могут сохраняться миллионы лет, потому что там нет ни воды, ни ветра.

Сведения о Луне, имеющиеся в нашем распоряжении в настоящее время, подтверждают наличие 200 тонн мусора на её поверхности. Это космический мусор. Его оставили астронавты NASA, которые в 1969-1972 годах высаживались там во время посадки космического корабля «Аполлон». Остальная часть мусора была оставлена полетами без экипажей, которые осуществлялись космическими центрами Японии, России, США, Индии и стран Европы.

Поверхность спутника Земли считается сейсмически активной. Лунотрясения намного слабее землетрясений, но часто они длятся более 10 минут, в тот момент как колебания на планете Земля продолжаются не больше 2 минут.

Тёмные пятна на спутнике Земли — это лунные моря, которые похожи на низины, залитые базальтовой лавой.

На лунной поверхности отмечаются приливы с амплитудой в 10 см на протяжении 27 дней.

Определение двойной планеты

Этим термином в среде астрономов принято обозначать бинарную систему из двух космических тел, каждое из которых обладает достаточной массой для оказания гравитационного эффекта. Гравитация астрономических тел должна превосходить гравитационный эффект звезды, являющийся центром их вращения.

Это условная точка, являющаяся общим центром масс, называется также барицентром.

Общий центр масс, вокруг которого вращаются Земля и Луна, располагается под земной поверхностью. Однако, несмотря на это, Европейское астрономическое общество выдвинуло предложение рассматривать систему, состоящую из Земли и ее спутника, в качестве бинарной системы.

Такая инициатива обусловлена тем, что Луна резко отличается от остальных спутников в Солнечной системе:

  1. Она — один из самых крупных и тяжелых в Солнечной системе спутников по отношению к своему центральному космическому телу. Размеры космических тел, сопровождающих другие планеты Солнечной системы, составляют 1/10 долю диаметра центральных небесных тел, а то и менее. В свою очередь, поперечник Луны составляет четверть поперечника космического объекта, вокруг которого вращается данный спутник.
  2. Необычна для планетарного спутника и масса Луны. Она составляет 1/81 от масса центрального космического тела, тогда как спутники других планет Солнечной системы легче своих центров вращения в десятки тысяч раз.

Еще одна особенность, которая приводится в качестве аргумента в пользу двойной планеты Земля-Луна, — это близость данных космических объектов. С этой особенностью исследователи связывают следующий примечательный факт: путь Луны вокруг Солнца практически повторяет земной, отличаясь от него лишь незначительно.

Спутник Луна. CREDIT: xn--80apbncz.

Для наглядности приводится такой пример: для условного наблюдателя, помещенного на поверхность Солнца, траектория движения земного спутника представилась бы несколько волнистой линией, которая почти совпадала бы с земной орбитой.

Все эти аргументы кажутся сторонникам теории о бинарной планете «Земля-Луна» достаточно убедительными, несмотря на ряд различий двух небесных тел:

  1. Широкий диапазон температур на лунной поверхности: за ночь она остывает до -173°C, тогда как в течение дня нагревается до 130С. В свою очередь, земные температурные колебания намного менее выражены.
  2. Земное ядро обладает намного более выраженной гравитацией.
  3. На земном спутнике, в отличие от Земли, нет воды. Лунные моря представляют собой долины, заполненные окаменевшей лавой; сверху их покрывает слой пород, выброшенных когда-то вулканами. Их кратеры видны и сейчас: они достигают 200 км в диаметре, окружены возвышающимися в виде вала крутыми склонами.

Система Земля-Луна: Чудо жизни

Южная Скандинавия, снятая до полуночи в момент полнолуния. Выделяются зеленые северные сияния (сверху), мрачность Балтийского моря (внизу справа), облачный покров (вверху справа) и норвежский снег, освещенный полной Луной. Благодаря городским огням можно рассмотреть береговую линию Скагеррака и Каттегатского моря, ведущего к Балтийскому.

Пока система Земля-Луна выступает единственной на все пространство, способной похвастаться планетой с жизнью. Причем это невероятное разнообразие видов, где первый организм зародился 3.5 млрд. лет назад. Сначала это были простые одноклеточные, проживающие в воде. Фотосинтез помогал получать энергию от Солнца. Клеточная мутация и перемена среды помогли зародиться сложным формам. Сегодня есть животные, растения, микробы и люди.

Эволюция жизненных форм – долгий и сложный процесс. В ранней системе Земля получала много ударов от метеоритов и астероидов, каждый из которых мог стереть весь прогресс. Полагают, что случилось 5 массовых вымираний. Последнее произошло 65 млн. лет назад, когда астероид размером с Эверест поразил планету и забрал с собою динозавров. Но это помогло развиться млекопитающим и получить контроль над территориями. А за ними пришли и люди.

Изучение

Космическая эпоха лунных исследований позволила ближе взглянуть на соседа. Холодная война между СССР и США стала причиной того, что все технологии развивались быстро, а Луна стала главной целью исследований. Началось все с запусков аппаратов, а закончилось человеческими миссиями.

Советский космический зонд Луна-1

В 1958 году стартовала советская программа «Луна», где первые три зонда разбились об поверхность. Но уже через год страна успешно доставляет 15 аппаратов и добывает первые сведения (информация о гравитации и снимки поверхности). Образцы доставили миссиями 16, 20 и 24.

Среди моделей были и инновационные: Луна-17 и Луна-21. Но советскую программу закрыли и зонды ограничились лишь съемкой поверхности.

В НАСА запуск зондов стартовал в 60-х гг. В 1961-1965-х гг. действовала программа Рейнджер, которая создавала карту лунного ландшафта. Далее в 1966-1968-х гг. высаживали роверы.

В 1969 году случилось настоящее чудо, когда астронавт Аполлона-11 Нил Армстронг сделал первый шаг на спутнике и стал первым человеком на Луне. Это была кульминация для миссии Аполлон, которая изначально нацеливалась на человеческий полет.

На миссиях Аполлон-11-17 побывало 13 астронавтов. Они сумели добыть 380 кг породы. Также все участники занимались различными исследованиями. После этого наступило длительное затишье. В 1990-м году Япония стала третье страной, которой удалось установить свой зонд над лунной орбитой.

В 1994 году США отправляют корабль Климентину, который занимался созданием масштабной топографической карты. В 1998 году разведчик сумел отыскать ледяные залежи в кратерах.

Посадочная площадка Чаньэ-3 и лунная поверхность

В 2000-м году многие страны загорелись желанием исследовать спутник. ЕКА отправили корабль SMART-1, который впервые детально проанализировал химический состав в 2004 году. Китай запустил программу Чаньэ. Первый зонд прибыл в 2007 году и пробыл на орбите 16 месяцев. Второй аппарат сумел запечатлеть также прилет астероида 4179 Тутатис (декабрь 2012 года). Чаньэ-3 в 2013 году спустил на поверхность ровер.

В 2009 году на орбиту вышел японский зонд Кагуя, изучающий геофизику и создавший два полноценных видео-обзора. С 2008-2009 года на орбите вращалась первая миссия от индийской ISRO Чандраян. Они смогли создать химическую, минералогическую и фотогеологическую карты в высоком разрешении.

НАСА в 2009 году использовали аппарат LRO и спутник LCROSS. Внутреннюю структуру рассматривали еще два дополнительных ровера НАСА, запущенные в 2012 году.

Договор между странами гласит, что спутник остается общим владением, поэтому все страны могут запускать туда миссии. Китай активно готовит проект по колонизации и уже тестирует свои модели на людях, которых закрывают на длительное время в специальные купола. Не отстает и Америка, которая также намерена заселить Луну.

Научные результаты полёта ПС-1

Запуск данного ПС-1 преследовал несколько целей:

  • Тестирование технической способности аппарата, а также проверка расчетов, принятых для успешного запуска спутника;
  • Исследование ионосферы. До запуска космического аппарата радиоволны, посланные с Земли, отражались от ионосферы, исключая возможность ее изучения. Теперь же ученые смогли начать исследование ионосферы посредством взаимодействия радиоволн, излучаемых спутником из космоса и идущих через атмосферу к поверхности Земли.
  • Расчет плотности верхних слоев атмосферы при помощи наблюдения за темпом замедления аппарата вследствие трения об атмосферу;
  • Исследование влияния космического пространства на аппаратуру, а также определения благоприятных условий для работы аппаратуры в космосе.

Слушать звук Первого спутника

И хотя на спутнике не было никакой научной аппаратуры, слежение за его радиосигналом и анализ его характера давал много полезных результатов. Так группа ученых из Швеции проводила измерения электронного состава ионосферы, опираясь на эффект Фарадея, гласящий об изменении поляризации света при прохождении его через магнитное поле. Также группа советских ученых из МГУ разработала методику наблюдения за спутником с точным определением его координат. Наблюдение за данной эллиптической орбитой и характером ее поведения позволили определить плотность атмосферы в области орбитальных высот. Неожиданно повышенная плотность атмосферы в указанных областях подтолкнула ученых к созданию теории торможения спутников, что внесло свою лепту в развитие космонавтики.

Общие сведения

Кто запустил первый искусственный спутник Земли? – СССР. Этот вопрос имеет большое значение, так как это событие дало начало так называемой космической гонке между двумя сверхдержавами: США и СССР.

Схема ПС-1

Как назывался первый в мире искусственный спутник Земли? – так как подобные аппараты ранее не существовали, советские ученые посчитали, что название «Спутник-1» вполне подходит для данного аппарата. Кодовое обозначение аппарата – ПС-1, что расшифруется как «Простейший Спутник-1».

Внешне спутник имел довольно незамысловатый вид и представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см к которой были прикреплены крест-накрест две изогнутые антенны, позволяющие устройству равномерно и во всех направлениях распространять радиоизлучение. Внутри сферы, сделанной из двух полусфер, скрепленных 36 болтами, располагались 50-киллограмовые серебряно-цинковые аккумуляторы, радиопередатчик, вентилятор, термостат, датчики давления и температуры. Общая масса устройства составила 83,6 кг. Примечательно, что радиопередатчик вещал в диапазоне 20 МГц и 40 МГц, то есть следить за ним могли и обычные радиолюбители.

Что такое Луна?

Первое, с чем предстоит разобраться — чем же является наш спутник? Ответ неожиданный: хотя Луна и считается спутником, технически она является такой же полноценной планетой, как и Земля. У нее большие размеры — 3476 километров в поперечнике на экваторе — и масса в 7,347×1022 килограмм; Луна лишь немногим уступает Меркурию, самой маленькой планете Солнечной Системы. Все это делает ее полноценным участником гравитационной системы Луна-Земля.

Схема связи между Землей и Луной

Известен и другой такой тандем в Солнечной системе, Плутон и Харон. Хотя вся масса нашего спутника составляет чуть больше сотой части массы Земли, Луна не обращается вокруг самой Земли — у них есть общий центр массы. А близость к нам спутника порождает еще один интересный эффект, приливный захват. Из-за него Луна всегда повернута к Земле одной и той же стороной.

Более того, изнутри Луна устроена как полноценная планета — у нее есть кора, мантия и даже ядро, а в далеком прошлом на ней существовали вулканы. Однако от древних ландшафтов уже ничего не осталось — на протяжении четырех с половиной миллиардов лет истории Луны на нее падали миллионы тонн метеоритов и астероидов, которые избороздили ее, оставив кратеры. Некоторые удары были настолько сильны, что прорвали ее кору вплоть до самой мантии. Котлованы от таких столкновений образовали лунные моря, темные пятна на Луне, которые легко различимы с Земли. Более того, они присутствуют исключительно на видимой стороне. Почему? Об этом мы расскажем дальше.

Среди космических тел, Луна влияет на Землю сильнее всего — кроме, разве, Солнца. Лунные приливы, которые регулярно поднимают уровень воды в мировом океане — наиболее очевидное, но не самое сильное воздействие спутника. Так, постепенно отдаляясь от Земли, Луна замедляет вращение планеты — солнечный день вырос из первоначальных 5 до современных 24-х часов. А еще спутник служит естественным барьером против сотен метеоритов и астероидов, перехватывая их на подлете к Земле.

Как происходят приливы и отливы

И вне сомнения, Луна — это лакомый объект для астрономов: как любителей, так и профессионалов. Хотя расстояние до Луны измерено с точностью до метра с помощью лазерных технологий, а образцы грунта с нее неоднократно привозили на Землю, там все еще остается место для открытий. Например, ученые охотятся за лунными аномалиями — таинственными вспышками и сияниями на поверхности Луны, не всем из которых находится объяснение. Оказывается, наш спутник скрывает гораздо больше, чем видно на поверхности — давайте же разберемся в тайнах Луны вместе!

Состояние лунной поверхности

В отличие от крупных небесных тел, где обязательным атрибутом является наличие атмосферы, Луна практически лишена этого важного компонента. Причины, по которым на нашем спутнике отсутствуют какая-либо достойная газообразная поверхностная прослойка, до сих пор не установлены

Среди ученых бытует мнение, что такое положение вещей вызвано каким-то особым способом образования Луны. Состояние газообразной оболочки крайне разреженное. Ее плотность в среднем и составляет всего 2-2,5 х 105 частиц/см³.

Практически полное отсутствие атмосферы делает лунное небо черным что днем, что ночью. Удивительным является тот факт, что мы привыкли лицезреть ослепительно белый лунный диск. На самом деле поверхность нашей спутницы черна как смола. Луна имеет слабую отражательную способность. Только 10-18% солнечного света отражается от поверхности лунного диска. Американские астронавты — люди, впервые вступившие на поверхность нашего спутника — были крайне удивлены естественным цветом лунного грунта. На деле лунная поверхность оказалась больше коричневатой и серой.

Размеры Солнца и Луны

Для понимания природы солнечных затмений нужно знать, во сколько раз Луна меньше Солнца. Диаметр центральной звезды нашей системы составляет 1,4 млн км, аналогичный параметр земного спутника — почти 3,5 тыс. км, разница составляет примерно 400 раз.

В то же время Луна находится ближе к Земле, почти в те же 400 раз (при нахождении этих объектов в некоторых точках относительно планеты): на расстоянии около 385 тыс. км, в то время как дистанция от нас до центра Солнечной системы равна 150 млн км.

Это и есть объяснение солнечных затмений: спутник полностью или частично перекрывает собой Солнце.

Сравнение расстояния между Солнцем и Луной. Credit: V — kosmose. com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector