Місяць - супутник Землі. Вплив Місяця на Землю. Фази Місяця.

До теперішнього часу на МІСЯЦІбуло 12 астронавтів, ними встановлено, що на Місяці немає ні вітру, ні дощів, спроможних знищити сліди, які були залишені астронавтами.

Місяць є нашим найближчим сусідом по космосу і небесним тілом. Хоча її габарити складають приблизно четверту частину земних, питома щільність Місяця набагато менше. Маса Землі в 81 разів перевищує масу її супутника. Сила притягання Місяця дуже слабка - приблизно в шістьох разів менше земної. Цього зовсім недостатньо, щоб удержати яку б те ні було атмосферу. У результаті Місяць являє собою сумовитий і марний світ, де денна температура досягає 100 градусів жари за Цельсієм, а нічна - 150 морозу. Поверхня Місяця виявляє собою одноманітне накопичення скель, покритих товстим шаром пилу.

 

Чи змінює Місяць свою форму?

Насправді Місяць не змінює свою форму, просто при її русі навколо Землі сонячне світло падає на різні її ділянки. Місяць проходить навколо Землі за 27, 3 доби.

Хоча Місяць і обертається навколо своєї осі, він завжди звернений до Землі однієї і тією же стороною. Справа в тім, що Місяць робить один оборот навколо своєї осі за той ж самий час (27,3 доби), що й один оборот навколо Землі. А оскільки напрямок обох обертань збігається, протилежну її сторону з Землі побачити неможливо. Вперше астрономам удалося заглянути на зворотну сторону Місяця лише в 1959 р., коли радянська космічна станція "Місяць-3" пролетіла над нею і сфотографувала невидиму з Землі частину її поверхні.

На рисунку зображено фази (різні форми) Місяця так, як вони видні з Землі. Кожні 29'/, доби Місяць робить повний цикл, проходячи при цьому чотири основних етапи. Прибуваюча Місяць стає з кожним днем усе більше і яскравіше. Повний Місяць виглядає як рівний сяючий диск на небі. Місяць, який убуває, поступово зменшується. Коли звернена до нас сторона Місяця цілком виявляється в тіні, відбувається так називаний молодик.

Фази Місяця. Місяць рухається навколо Землі в ту ж сторону, у яку Земля обертається навколо своєї осі. Відображенням цього руху, як ми знаємо, є видиме переміщення Місяця на тлі зірок назустріч обертанню неба. Кожна доба Місяць зміщається до сходу щодо зірок приблизно на 13°, а через 27,3 сут повертається до тих же зіркам, описавши на небесній сфері повне коло.

Період обертання Місяця навколо Землі відносно зірок (у інерціальній системі відліку) називається зоряним чи сидеричним місяцем. Він складає 27,3 сут.

Видимий рух Місяця супроводжується безупинною зміною її виду - зміною фаз. Відбувається це оттого, що Місяць займає різні положення щодо її Сонця, що висвітлює, і Землі. Схема, що пояснює зміну фаз Місяця, показана на малюнку 20.

Рис. 20. Смена лунных фаз (солнечные лучи падают слева, вверху изображены лунные фазы, видимые с Земли).

Легко зрозуміти що фази Землі і Місяці взаємно протилежні. Коли Місяць майже повна, Земля з Місяця видний як вузький серп, інша частина його диску теж злегка світиться. Це явище називається попелястим світлом і пояснюється тим, що Земля висвітлює нічну сторону Місяця відбитим сонячним світлом.

Проміжок часу між двома послідовними однаковими фазами Місяця називається синодичним місяцем - це період звертання Місяця навколо Землі щодо Сонця. Він дорівнює (як показують спостереження) 29,5 сут.

Таким чином, синодичний місяць довше сидеричного. Це легко зрозуміти, знаючи, що однакові фази Місяця настають при однакових її положеннях щодо Землі Сонця.

Ми бачимо завжди тільки одну півкулю Місяця. Це іноді сприймається як відсутність її осьового обертання. Насправді це порозумівається рівністю періодів обертання Місяця навколо осі і її звертання навколо Землі.

Обертаючи навколо осі, Місяць поперемінно звертає до Сонця різні свої сторони. Отже, на Місяці відбувається зміна дня і ночі, і сонячна доба дорівнюють синодичному періоду (її обороту щодо Сонця). Таким чином, на Місяці тривалість дня дорівнює двом земним тижням і два наші тижні складають там ніч.

Місяць – супутник Землі

 

Загальна характеристика Місяця як природного супутника Землі:

- Найближче до Землі космічне тіло,на якому бувала людина

- Єдиний природний супутник

- Місяць приблизно 400 разів ближче до Землі ніж до Сонця

- Кулеподібне, нерозжарене небесне тіло, яке не випромінює власного світла, відображає світло Сонця

- По- різному освітлюється Сонцем

- d _Місяця < d _Землі в 3 рази

- Сила тяжіння Місяцю дуже слабка — приблизно шість разів менша за Земну, цього недостатньо, щоб утримати будь яку атмосферу.

- Денна температура досягає 100 градусів жари по Цельсію, а нічна — 150 морозу

- Поверхня нерівна (гори, рівнини, низовини)

- Ґрунт - камені, пил бурого, оранжевого кольору

- Відсутність атмосфери (повітря), води

- 1 оборот круг Землі = 29,5 земних діб (2 земних тижні)

- Обертається круг своєї вісі 29,5 земних діб, тому: зміна дня і ночі

- 1 доба = 29,5 земних діб, тобто один день на Місяці = 2 земним тижням, одна ніч = 2 земним тижням

- Із Землі видно одну півкулю (місяць до нас завжди повернутий однією стороною)

- Літак із швидкістю 1000 км/год досягне Місяця за 16 діб, сучасний космічний корабель за 15 – 18 год.

 

З космічних доказів розгляду підлягають місячні затемнення. Висвітленню їх повинний бути поданий наступний найпростіший дослід: викладач бере предмети найрізноманітнішої форми (кубик, пірамідку, монету, чи м'яч глобус і т.п.), ставить їх між джерелом світла, якимсь може бути чи лампа свіча, і світлим екраном. Проектуючи ці предмети на екран, викладач показує, якої форми тіні утворять усі ці предмети. Учитель звертає увагу учнів, що постійно круглу тінь відкидає тільки кулю; від монети кругла форма тіні спостерігається тільки при визначеному її положенні.

Після цього викладач розповідає про те, що коли Земля знаходиться на одній лінії між Сонцем і Місяцем, на Місяць відкидається земна тінь. Для демонстрації місячного затьмарення рекомендується помістити перед лампою глобус, узяти м'яч і повільно проносити його через тінь від глобуса, зображуючи цим проходження Місяця через тінь Землі. При входженні м’ячика в затемнений простір і при виході з нього тінь завжди має форму частини кола. Таку ж форму утворить тінь Землі на Місяць при місячних затьмареннях.

Попутно викладач відзначає, що сонячні затьмарення мають місце тоді, коли між Сонцем і Землею знаходиться Місяць. Для демонстрації цього явища можна скористатися попереднім досвідом, для цього потрібно тільки достатня далекість джерела світла від м’ячика.

Для розповіді про місячні затьмарення можна скористатися барвистим описом Камілла Фламмариона: "Коли починається затемнення, то спочатку спостерігається тільки дуже слабке зменшення світла, що поступово робиться усе помітніше. У цей момент Місяць звичайний вступає в смугу півтіні. Потім із краї починає обрисовуватися маленька темна виїмка, що поступово розширюється і захоплює собою весь диск. Тінь спочатку має сірувато-чорний колір, що не дозволяє бачити те, що вона собою накрила. У міру того як тінь ця усе більше поширюється по поверхні Місяця, вона здобуває усе більш виразний червоний відтінок, так що є можливим розглянути обрису головних плям. Часто навколо тіні можна бачити тонку блакитнувато-сіру облямівку. Як тільки затьмарення робиться повним, червоний відтінок усього диска стає більш сильним і різко виступає на темному тлі небесного зводу. Прорізавши тіньовий конус, що відкидається Землею, Місяць поступово випливає в освітлений простір, маючи вид тонкого світлого серпа, розміри якого збільшуються непомітним образом".

Місячні і сонячні затемнення. Земля і Місяць, освітлені Сонцем (мал. 22), відкидають конуси тіні (які сходяться) і конуси півтіні (розбіжні). Коли Місяць попадає в тінь Землі чи цілком частково, відбувається повне або часткове затемнення Місяця. З Землі воно видно одночасно звідусіль, де Місяць над горизонтом. Фаза повного затьмарення Місяця продовжується, поки Місяць не почне виходити з земної тіні, і може тривати до 1 ч 40 хв. Сонячні промені, переломлюючи в атмосфері Землі, попадають у конус земної тіні. При цьому атмосфера сильно поглинає блакитні і сусідні з ними промені (див. рис. 40), а пропускає усередину конуса переважно червоні, котрі поглинаються слабкіше. От чому Місяць при великій фазі затемнення офарблюється в червонуватий колір, а не пропадає зовсім. У старовину затьмарення Місяці боялися як страшної ознаки, вважали, що "місяць обливається кров'ю". Місячні затемнення бувають до трьох разів у році, розділені майже піврічними проміжками, і, звичайно, лише в повню.

Сонячне затемнення як повне видно тільки там, де на Землю падає пляма місячної тіні. Діаметр плями не перевищує 250 км, і тому одночасно повне затемнення Сонця видно лише на малій ділянці Землі. Коли Місяць переміщається по своїй орбіті, її тінь рухається по Землі з заходу на схід, вичерчуючи послідовно вузьку смугу повного затемнення (рис. 23).

Рис. 22. Схема затмений Луны и Солнца (масштаб рисунка не соблюдается).

Там, де на Землю падає півтінь Місяця, спостерігається часткове затемнення Сонця (рис.24).

Унаслідок невеликої зміни відстаней Землі від Місяця і Сонця видимий кутовий діаметр Місяця буває те небагато більше, те небагато менше сонячного, те дорівнює йому. У першому випадку повне затемнення Сонця триває до 7 хв 40 з, у третьому - тільки одну мить, а в другому випадку Місяць узагалі не закриває Сонця цілком, спостерігається кільцеподібне затемнення. Тоді

Рис. 24. Последовательность фаз частного затмения Солнца.

навколо темного диска Місяця видний сяючий ободок сонячного диска.

Рис. 23. Перемещение пятна лунной тени по Земле.

На основі точного знання законів руху Землі і Місяці обчислені на сотні років уперед моменти затемнень і те, де і як вони будуть видні. Складено карти, на яких показана смуга повного затемнення, лінії (ізофази), де затемнення буде видно в однаковій фазі, і лінії, щодо яких для кожної місцевості можна відрахувати моменти початку, кінця і середини затемнення.

Сонячних затьмарень у році для Землі може бути від двох до п'яти, в останньому випадку неодмінно часток. У середньому в тому самому місці повне сонячне затемнення буває видно надзвичайно рідко - лише один раз протягом 200-300 років.

Особливий інтерес для науки представляють повні затемнення Сонця, що наводили раніше марновірний жах на неосвічених людей. Такі затьмарення вважали ознакою війни, кінця світу.

Астрономи починають експедиції в смугу повного затемнення, щоб протягом секунд, рідко хвилин повної фази вивчати зовнішні розріджені оболонки Сонця, невидимі безпосередньо поза затемненням. Під час повного сонячного затемнення небо сутеніє, уздовж обрію горить зареве кільце - світіння атмосфери, освітленої променями Сонця в місцевостях, де затемнення неповне, навколо чорного сонячного диска простираються перлові промені так називаної сонячної корони

Якби площина місячної орбіти збігалася з площиною екліптики, то в кожен молодика відбувалося б сонячне, а в кожну повню - місячне затемнення. Але площина місячної орбіти перетинає площина екліптики під кутом 5° 9'. Тому Місяць звичайно проходить чи північніше південніше площини екліптики, і затьмарень не відбувається. Лише протягом двох періодів у році, розділених майже напівроком, коли в повні і молодику Місяць знаходиться поблизу екліптики, можливе настання затемнення.

Площина місячної орбіти обертається в просторі (це один з видів збурювань у русі Місяця, вироблених притяганням Сонця) і за 18 років робить повний поворот. Тому періоди можливих затемнень зміщаються по датах року. Учені стародавності помітили періодичність у затемненнях, зв'язану з цим 18-літнім періодом, і могли тому приблизно пророкувати настання затемнень. Зараз помилки обчислювання моментів затемнення складають менш 1 с.

Щоб учні не плутали місячні затемнення з фазами Місяця, варто вказати, що Місяць світить відбитим сонячним світлом, тому ми і бачимо її часто у виді обмеженого місяця. Звичайно Місяць проходить трохи чи вище нижче тіні, що відкидається Землею. У цей час затемнення не відбуваються. Тільки тоді, коли тінь Землі падає на Місяць, бувають місячні затемнення. Для наочності весь хід затьмарення варто намалювати на дошці. Звичайно, учні початкових класів не можуть собі ясно представити механізм місячного затемнення, тим більше вони не зможуть провести розмежування між затемненнями і фазами Місяця. Але це і не так важливо. Важливо, щоб учні засвоїли, що тінь від Землі завжди має форму кола, що постійно круглу тінь можуть відкидати лише предмети, що мають кулясту форму.

Хоча місячні затемнення відбуваються не часто, але все-таки спостерігати їх можна.

Місячне затемнення: 3 рази на рік, коли Місяць попадає в тінь Землі

З е м л я

Сонячне світло

Сонячне світло

Сонячне затемнення – коли на Землю падає тінь Місяця

Місячне затемнення відбувається тільки тоді, коли повний Місяць входить у земну тінь. І тому що його не досягає сонячне світло, здається, що Місяць зник.

Припливи. Під дією взаємного притягання часток тіло прагне прийняти форму кулі. Тому форма Сонця, планет, їхніх супутників і зірок близька до кулястого. Обертання тіл (як ви знаєте з фізичних досвідів) веде до їх сплющуванню, до стиску уздовж осі обертання. Тому небагато стиснута у полюсів земна куля, а найбільше стиснуті швидко обертові Юпітер і Сатурн.

Але форма планет може змінюватися і від дії сил їхнього взаємного притягання. Кулясте тіло (планета) рухається в цілому під дією гравітаційного притяжіння іншого тіла так, ніби вся сила притягання була прикладена до її центра. Однак окремі частини планети знаходяться на різній відстані від тіла, що притягає, тому гравітаційне прискорення в них також по-різному, що і приводить до виникнення сил, що прагнуть деформувати планету. Розглянемо для приклада систему Земля - Місяць. Той самий елемент маси в центрі Землі буде притягатися Місяцем слабкіше, ніж на стороні, зверненої до Місяця, і сильніше, ніж на протилежній стороні. У результаті Земля, і в першу чергу водяна оболонка Землі, злегка витягається в обидва боки уздовж лінії, що з'єднує її з Місяцем. На малюнку 35 океан для наочності зображений покриваючим усю Землю. У крапках, що лежать на лінії Земля - Місяць, рівень води вище всього - там припливи. Уздовж кола, площина якого перпендикулярна напрямку лінії Земля - Місяць і проходить через центр Землі, рівень води нижче всього - там відлив. При добовому обертанні Землі в смугу припливів і відливів по черзі вступають різні місця Землі. Легко зрозуміти, що за добу можуть бути два припливи і два відливи.

Сонце також викликає на Землі припливи і відливи, але через велику далекість Сонця вони менше, ніж місячні, і менш помітні.

З припливами переміщається величезна маса води. В даний час приступають до використання величезної енергії води, що бере участь у припливах, на берегах океанів і відкритих морів.

Схема місячних припливів   приливов.

Вісь приливних виступів повинна бути завжди спрямована до Місяця. При обертанні Земля прагне повернути водяний приливний виступ. Оскільки Земля обертається навколо осі набагато швидше, ніж Місяць звертається навколо Землі, то Місяць відтягає водяний горб до себе. Відбувається тертя між водою і твердим дном океану. Воно гальмує обертання Землі, і доба з часом стає довшою (колись вони складали тільки 5-6 ч). Сильні припливи, викликувані на Меркурії і Венері Сонцем, очевидно, і з'явилися причиною їх украй повільного обертання навколо осі. Припливи, викликувані Землею, настільки загальмували обертання Місяця, що вона завжди звернена до Землі однією стороною.

Таким чином, припливи являються важливим фактором еволюції небесних тіл.

6.

Наслідки кулястості Землі. Докази обертання Землі навколо осі. Причини зміни дня і ночі. Значення добового руху Землі. Земна орбіта. Нахил земної осі до площини орбіти. Причини зміни пір року. Причини зміни довжини дня і ночі. Пояси сонячного освітлення (теплові пояси).