Почему Луна не падает на Землю

Почему Луна не падает на Землю

Один древний грек, якобы Плутарх, изрёк: дескать, как только Луна замедлит свой бег, она тотчас упадёт на Землю, как камень, выброшенный из пращи. Это было сказано ещё тогда, когда падали звёзды, а не метеориты.

Веков так через семнадцать Галилей, вооружённый уже не только искусством разумных обобщений, но и телескопом, продолжил: Луна, мол, не замедляет свой бег потому, что движется по инерции, и движению этому, очевидно, ничто не препятствует. Сказал, как отрезал.

Ещё лет через пятьдесят свои три копейки вставил Ньютон: мол, уважаемые, если бы Луна двигалась только по инерции, она бы двигалась по прямой, давным-давно исчезнув в бездне Вселенной; Землю и Луну удерживает друг подле друга сила взаимного тяготения, принуждающая последнюю двигаться по окружности. Более того, говорил он, гравитация, являясь, скорее всего, первопричиной любого движения во Вселенной, способна на отдельных участках эллиптической (Кеплеровой) орбиты даже ускорять чуть замедлившийся бег Луны… Ещё лет через пятьдесят Кавендиш с помощью свинцовых болванок и крутильных весов якобы доказал существование силы взаимного тяготения между небесными телами.

Вот и всё. Стало быть, это инерция и гравитация, принуждающие Луну двигаться по замкнутой орбите, и являются причинами, не позволяющими Луне упасть на Землю. Выходит, если гравитационная масса Земли вдруг увеличится, то Луна лишь отодвинется от неё на своей более высокой орбите за счёт увеличения скорости и пропорционально возрастающего эффекта центробежности. Но…

Никаких замкнутых орбит – круговых и эллиптических – быть у спутников планет не может. Сейчас мы посмотрим на совместное «падение» Земли и Луны на Солнце и убедимся в этом.

Итак, Земля и Луна совместно «падают» в гравитационном пространстве Солнца вот уже около 4-х миллиардов лет. При этом скорость Земли относительно Солнца – примерно 30 км/с, а Луны – 31. За 30 дней Земля проходит по своей траектории 77,8 млн. км (30 х 3600 х 24 х 30), а Луна – 80,3. 80,3 – 77,8 = 2,5 млн. км. Радиус орбиты Луны равен примерно 400000 км. Стало быть, длина окружности орбиты Луны – 400000 х 2 х 3,14 = 2,5 млн. км. Только в наших рассуждениях 2,5 млн. км — это уже «кривизна» почти прямой траектории Луны.

Масштабное отображение траекторий Земли и Луны может выглядеть и так: если в одной клетке будет 1 млн. км, то путь, пройденный Землёй и Луной за месяц, не уместится и во весь разворот тетрадки в клеточку, при этом максимальное удаление траектории Луны от траектории Земли в фазах полнолуния и новолуния будет равно всего 2-м миллиметрам.

Однако можно взять произвольной длины отрезок, означающий путь Земли, и нарисовать движение Луны за месяц. Движение Земли и Луны происходит справа налево, то есть против часовой стрелки. Если Солнце у нас где-то внизу рисунка, то в правой части рисунка мы точкой обозначим Луну в фазе полнолуния. Пусть Земля в это время будет точно под этой точкой. Через 15 дней Луна будет в фазе новолуния, то есть как раз посередине нашего отрезка и как раз под Землёй на рисунке. В левой части рисунка снова обозначаем точками положение Луны и Земли в фазе полнолуния.

Луна в течении месяца дважды пересекает траекторию Земли в так называемых узлах. Первый узел будет примерно в 7,5 сутках от фазы полнолуния. С Земли в это время видна как раз половинка лунного диска. Эта фаза называется первой четвертью, так как Луна к этому времени проходит четверть своего ежемесячного пути. Второй раз Луна пересекает траекторию Земли в последней четверти, то есть примерно в 7,5 сутках от фазы новолуния. Нарисовали?

Читать еще:  Какая скидка по промокоду аптека ру

Вот, что интересно: Луна в узле первой четверти находится на 400000 км впереди Земли, а в узле последней четверти – уже на 400000 км позади неё. Выходит, Луна «по верхнему гребню волны» движется с ускорением, а «по нижнему» — с замедлением; путь Луны от узла последней четверти до узла первой четверти на 800000 км длиннее.

Конечно, Луна в своём движении по «верхней дуге» ускоряется не самопроизвольно, это Земля своей гравитационной массой захватывает её и как бы перебрасывает через себя. Именно это свойство движущихся планет – захватывать и ускорять, увлекая за собой, – и используется для ускорения космических зондов при так называемом гравитационном маневре. Если же зонд пересекает путь планеты спереди от неё, то мы имеем гравитационный маневр с замедлением зонда. Всё просто.

Кульминация полнолуния повторяется через 29 суток 12 часов и 44 минуты. Это синодический период обращения Луны. Теоретически Луна должна проходить свой путь по орбите за 27 суток 7 часов и 43 минуты. Это сидерический период обращения, которого, на самом деле просто нет, как нет и замкнутой орбиты с определённой длиной окружности. Нестыковку в двое суток в учебниках объясняют перемещением Земли и Луны за месяц относительно круглого Солнца.

Итак, Ньютон «непадение» Луны на Землю объяснял её временными ускорениями при движении по эллиптической орбите. Мы, как думается, объяснили это ещё проще. А главное — правильнее и практичнее.

Помнится, Кеплер и Галилей дружно смеялись над «одержимостью округлённостью» орбит своих продвинутых современников: дескать, посмеёмся, мой Кеплер, великой глупости людской. Однако хорошо смеётся только тот, кто смеётся последним. Правда, смеяться над глупостью, попавшей в учебники, как-то не принято. И мы не будем.

Теперь — самое время ответить на непростой вопрос «Почему Луна к Земле всегда одним боком?». Ответ прост: потому что траектория движения Луны представляет собой не волну, а спираль с осью, находящейся на Земле.

Если один самолёт просто летит, а другой делает вокруг него «бочку», то с первого самолёта всегда видно только «брюхо» второго. При этом второй самолёт поочерёдно подставляется солнечным лучам всеми своими сторонами, если солнце где-то сбоку от них. Таким образом, смена светлого и тёмного времени суток происходит на Земле благодаря её суточному вращению, а на Луне день и ночь сменяются благодаря её движению по спиральной траектории.

Почему Луна не падает на Землю

Когда рождается ребенок, родителям порой приходится изловчаться, чтобы давать малышу ответы на очевидные вопросы. Замечательный возраст почемучки заставляет вспомнить, из-за чего трава зеленая, а небо синее. На самом деле, вполне понятные вещи иногда вызывают ступор у мамы и папы. Поэтому нередко приходится искать информацию в интернете. В статье ответим на вопрос, что такое Луна и почему она не падает на Землю.

Научное объяснение

Спутник движется по орбите, которая находится внутри гравитационного поля более крупного космического тела. Раньше считалось, что траектория происходит четко по кругу, однако ученый Кеплер опроверг эту теорию. Так вот Луна движется в поле Земли, причем оба объекта взаимно притягиваются. Логично предположить, что рано ли поздно они столкнутся, и произойдет мощнейший взрыв. Но это не так, ведь и спутник и Земля постоянно двигаются не только вокруг своей оси, но и вокруг Солнца с такой скоростью, что догнать друг друга не могут.

Для лучшего понимания можно представить мячик на веревке. Если раскрутить его, то он будет описывать определенную траекторию, пока рука придает ему ускорение. Такой механизм движения объясняется центробежной силой. Она же воздействует и на Луну. Только вместо своеобразной руки выступает гравитация Земли. С одной стороны – вращающаяся сила заставляет спутник двигаться по направлению к планете, а с другой – центробежная, которая не дает Луне приблизиться к источнику гравитации.

Читать еще:  Какой протеин лучше усваивается

Если вернуться к эксперименту, то при сбавлении оборотов мячик рано или поздно перестанет двигаться. Поэтому, если случится так, что гравитация планет нарушится, наверняка Луна упадет на Землю.

Законы физики действуют не только на планету, но и на все космические тела во Вселенной. Словно часовые механизмы элементы Млечного Пути, двигаются в соответствии с регулирующими силами. Нарушить это может только какой-то крупный объект, который способен столкнуть небесное тело с привычной орбиты.

В таком случае можно было бы бояться, что траектория движения будет сбита и Луна начнет приближаться к Земле. Но, как доказывают ученые, коллапса все равно не произойдет. Опыты и наблюдения показывают, что даже в случае такой внезапной ситуации, потерявшее орбиту космическое тело, спустя некоторое время опять начнет двигаться эллиптически.

Краткий и понятный ответ для ребенка

Дети младшего школьного возраста еще не изучают физику в школе и навряд ли поймут такое научное объяснение. Оперировать сложными понятиями все равно, что пытаться общаться на китайском языке. Для того, чтобы максимально понятно дать ответ на вопрос, почему спутник Земли не падает, можно прибегнуть к небольшому опыту: взять камень и просто подкинуть его.

Несколько секунд потребуется, чтобы он упал на землю. Следом, нужно запустить его не вертикально, а горизонтально. Ребенок увидит, что камень все равно падает, но спустя некоторое время. Причем, чем с большей силой выбрасывать руку, тем больше времени требуется на то, чтобы предмет опустился вниз.

А теперь нужно представить, что скорость камня практически равна скорости движения Земли вокруг своей оси. Если было бы возможно придать такое ускорение предмету, то он всегда летел бы по направлению к планете, а она, в свою очередь, с такой же скоростью от него отдалялась.

Луна не падает на землю потому что действуют центробежная сила и сила гравитации. Все космические тела, включая Солнце взаимозависимы и притягиваются друг к другу. В то же время, они всегда стараются догнать планету, которая обеспечивает гравитационное поле. Но из-за того, что действует центробежная сила, столкновения никогда не случится.

Луна крутится вокруг Земли, а Земля в свою очередь вокруг своей оси, поэтому день на планете сменяет ночь и наоборот. А вот у Юпитера так спутников целых 67. И движения каждого из них уравновешивается гравитационной силой планеты. И даже, если газовый гигант потеряет десяток Лун, оставшиеся перестроятся и будут продолжаться крутиться по измененным орбитам.

Почему Луна не падает на Землю? Подробный разбор

В статье рассказывается о том, почему Луна не падает на Землю, причины движения ее вокруг Земли и некоторые другие аспекты небесной механики нашей Солнечной системы.

Начало космической эры

Естественный спутник нашей планеты всегда привлекал к себе внимание. В древние времена Луна была предметом культа некоторых религий, а с изобретением примитивных телескопов первые астрономы не могли оторваться от созерцания величественных кратеров.

Чуть позже, с открытием в других областях астрономии, стало ясно, что подобный небесный спутник есть не только у нашей планеты, но и у ряда других. А у Юпитера, их целых 67 штук! Но наш лидирует по размеру во всей системе. Но почему Луна не падает на Землю? С чем связано ее движение по одной и той же орбите? Об этом мы и поговорим.

Небесная механика

Для начала, нужно разобраться с тем, что такое движение по орбите и почему оно происходит. Согласное определению, которым пользуются физики и астрономы, орбита — это движение в гравитационном поле другого, значительно превосходящего по массе, объекта. Долгое время считалось, что орбиты планет и спутников имеют круговую форму как самую естественную и совершенную, но Кеплер после безуспешных попыток применить эту теорию на движение Марса, отверг ее.

Как известно из курса физики, любые два объекта испытывают взаимные силы притяжения, так называемую гравитацию. Те же самые силы влияют на нашу планету и Луну. Но если они притягиваются, то почему Луна не падает на Землю, как было бы логичней всего?

Читать еще:  Как снять квартиру чтобы не обманули

Все дело в том, что и Земля не стоит на месте, а движется вокруг Солнца по эллипсу, как бы постоянно «убегая» от своего спутника. А тот, в свою очередь, имеют инерционную скорость, из-за чего путешествует по опять-таки эллиптической орбите.

Наиболее простой пример, который может объяснить данное явление, это мячик на веревке. Если раскрутить его, то центробежная сила будет удерживать объект в той или иной плоскости, а если сбавить обороты, то ее будет недостаточно и мячик упадет. Такие же силы воздействуют и на Луну. Гравитация Земли увлекает ее за собой, не давая стоять на месте, а центробежная сила, развитая в результате вращения, удерживает, не давая приблизиться на критическое расстояние.

Если на вопрос о том, почему Луна не падает на Землю, привести еще более простое объяснение, то причина этому — равное взаимодействие сил. Наша планета притягивает спутник, заставляя вращаться, а центробежная сила как бы отталкивает.

Солнце

Подобные законы действуют не только на нашу планету и спутник, им подчиняются и все остальные космические объекты. Вообще, гравитация — очень интересная тема. Движение планет вокруг центра масс часто сравнивают с часовым механизмом, настолько оно точное и выверенное. И главное, нарушить его крайне сложно. Даже если убрать из нее несколько планет, то остальные с очень большой вероятностью, перестроятся на новые орбиты, и коллапса с падением на центральную звезду не произойдет.

Но если наше светило оказывает такое колоссальное гравитационное воздействие даже на самые удаленные объекты, то почему Луна не падает на Солнце? Конечно, звезда находится на гораздо более далеком расстоянии, чем Земля, но и масса его, а значит и гравитация, на порядок выше.

Все дело в том, что небесное тело и его спутник двигаются также по орбите вокруг Солнца, и последнее воздействует не по отдельности на Луну и Землю, а на их общий центр масс. И на Луну оказывается двойное влияние гравитации, — звезды и планеты, а вслед за ним и центробежной силы, которая уравновешивает их. А иначе все спутники и прочие объекты давно бы сгорели в жарком светиле. Именно таков ответ на частый вопрос о том, почему Луна не падает.

Движение Солнца

Еще стоит упомянуть такой факт, что Солнце также движется! А вместе с ним, и вся наша система, хотя мы и привыкли считать, что космическое пространство стабильное и неизменное, за исключением орбит планет.

Если смотреть более глобально, в рамках систем и целых их скоплений, то можно увидеть, что они также перемещаются по своим траекториям. В данном случае Солнце со своими «спутниками» вращается вокруг центра галактики Млечный путь. Если условно представить эту картину сверху, то выглядит она как спираль со множеством ответвлений, которые называются галактические рукава. В одном из таких рукавов вместе с миллионами других звезд, движется и наше Солнце.

Падение

Но все же, если задаться таким вопросом и пофантазировать? Какие нужны условия, при которых Луна врежется в Землю или отправится в путешествие к Солнцу?

Произойти это может, если спутник перестанет вращаться вокруг главного объекта и пропадает центробежная сила, также если его орбиту что-то сильно изменит и добавит скорости, к примеру, столкновение с метеоритом.

Ну а к звезде она отправится, если целенаправленно каким-то образом остановить ее движение вокруг Земли и придать начальное ускорение к светилу. Но вероятнее всего, Луна просто постепенно встанет на новую искривленную орбиту.

Подведем итоги: Луна не падает на Землю, потому что, помимо притяжения нашей планеты, на нее воздействует и центробежная сила, которая ее как бы отталкивает. В результате два этих явления уравновешивают друг друга, спутник не улетает и не врезается в планету.

Источники:

http://www.proza.ru/2013/11/11/534

Почему Луна не падает на Землю

http://fb.ru/article/235663/pochemu-luna-ne-padaet-na-zemlyu-podrobnyiy-razbor

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector
×
×
×
×