В данной главе мы рассмотрим, как Луна воздействует своим гравитационным полем собственно на саму Землю, т.е. на ее тело и ее движение по орбите. Последствия данного воздействия для различных земных сфер - литосферы, гидросферы, ядра, атмосферы, магнитосферы и др., а также для биосферы будут рассмотрены в следующих главах.
ВНИМАНИЕ!
Графики гравитационного взаимодействия Луны и Земли см. с помощью сервиса
ЛУННЫЙ ФАКТОР
Расчетные соотношения и константы
Для расчета гравитационного воздействия Луны воспользуемся формулой классической физики, определяющей силу F взаимного притяжения двух тел с массами M1 и M2, центры масс которых находятся друг от друга на расстоянии R:
(1) F (н) = (G x M1 x M2) / R 2 ,
где G = 6,67384 х 10 -11 - гравитационная постоянная.
Данная формула дает значение силы притяжения в единицах системы СИ - ньютонах (н). Для целей нашего трактата удобнее и понятнее будет оперировать килограммами силы (кгс), которые получаются делением F на коэффициент 9,81, т.е.:
(2) F (кгс) = (G x M1 x M2) / (9,81 х R 2)
Для дальнейших расчетов нам потребуются следующие константы:
- масса Луны - 7,35 х 10 22 кг;
- среднее расстояние от Земли до Луны - 384400 км;
- средний радиус Земли - 6371 км;
- масса Солнца - 1,99 х 10 30 кг;
- среднее расстояние от Земли до Солнца - 149,6 млн. км;
Сила лунного притяжения на Земле
В соответствии с формулой (2), сила притяжения Луной тела массой 1 кг, находящегося в центре Земли, при расстоянии между Луной и Землей, равном его среднему значению, равна:
(3) F = (6,67 х 10 -11 х 7,35 х 10 22 х 1) / (9,81 х 384400000 2) = 0, 000003382 кгс
т.е. всего 3,382 микрограмма. Для сравнения расчитаем силу притяжения того же тела Солнцем (также для среднего расстояния):
(4) F = (6,67 х 10 -11 х 1,99 х 10 30 х 1) / (9,81 х 149600000000 2) = 0, 000604570 кгс,
т.е. 604,570 микрограмм, что почти в 200 (двести!) раз больше, чем сила притяжения Луной.
Кроме того, вес тела, находящегося на поверхности Земли, изменяется в гораздо более существенных пределах из-за отклонения формы Земли от идеальной, неравномерности рельефа и плотности, а также влияния центробежных сил. Так, например, вес тела массой в 1 кг на полюсах больше веса на экваторе примерно на 5,3 грамма, причем одна треть этой разницы обусловлена сплюснутостью Земли с полюсов, а две трети - центробежной силой на экваторе, направленной против силы тяжести.
Как видно, прямое гравитационное воздействие Луны на конкретное тело, находящееся на Земле, является в прямом смысле микроскопическим и при этом существенно уступает гравитационному воздействию Солнца и геофизических аномалий.
Градиент силы лунного притяжения
Обратимся к рис.3.1. Для среднего значения расстояния Земля - Луна сила притяжения Луной тела массой 1 кг, расположенного на поверхности Земли в ближайшей к Луне точке составляет 3,495 микрограмм, что на 0,113 микрограмм больше, чем сила притяжения того же тела, но расположенного в центре Земли. Сила же притяжения тела, находящегося на поверхности Земли, Солнцем (также для среднего значения расстояния) составит 604,622 микрограмма, что больше силы притяжения того же тела, но расположенного в центре Земли, на 0,052 микрограмма.
Рис.3.1 Лунная и солнечная гравитация
Т.о, несмотря на неизмеримо меньшую массу Луны по сравнению с Солнцем, градиент силы ее тяготения на орбите Земли в среднем в два с лишним раза больше градиента силы тяготения Солнца.
Для иллюстрации воздействия гравитационного поля Луны на тело Земли обратимся к рис. 3.2.
Рис.3.2 Влияние гравитационного поля Луны на тело Земли.
Данный рисунок представляет весьма и весьма упрощенную картину реакции тела Земли на воздействие лунной гравитации, но достоверно отражает суть процесса - изменение формы земного шара под воздействием т.н. приливных (или приливообразующих) сил, направленных вдоль оси Земля - Луна, и противодействующих им сил упругости тела Земли. Приливные силы возникают из-за того, что точки Земли, расположенные ближе к Луне, притягиваются к ней сильнее, чем точки, расположенные дальше от нее. Иными словами, деформация тела Земли является следствием градиента силы притяжения Луны и противодействующих ему сил упругости тела Земли. В результате действия этих сил размер Земли увеличивается в направлении действия приливных сил и уменьшается в поперечном направлении, вследствие чего на поверхности образуется волна, именуемая приливной. Эта волна имеет два максимума, находящиеся на оси Земля - Луна и перемещающиеся по поверхности Земли в направлении, противоположном направлению ее вращения. Амплитуда волны зависит от широты местности и текущих параметров орбиты Луны и может достигать нескольких десятков сантиметров. Максимальное значение она будет иметь на экваторе при прохождении Луной ее перигея.
Солнце также вызывает приливную волну в теле Земли, но существенно меньшую из-за меньшего градиента силы его тяготения. Совместное гравитационное воздействие Луны и Солнца на тело Земли зависит от их взаимного расположения. Максимально значение приливных сил и, соответственно, максимальная амплитуда приливной волны достигается при расположении всех трех объектов на одной оси, т.е. в состоянии т.н. сизигии (выравнивания), что имеет место при новолунии (Луна и Солнце в «соединении») или при полнолунии (Луна и Солнце в «оппозиции»). Данные конфигурации иллюстрируются рис. 3.3 и 3.4.
Рис.3.3 Совместное влияние гравитационных полей Луны и Солнца на тело Земли
в «соединении» (в новолуние).
Рис.3.4 Совместное влияние гравитационных полей Луны и Солнца на тело Земли
в «оппозиции» (в полнолуние).
По мере отклонения Луны и Солнца от линии сизигии вызываемые ими приливные силы и, соответственно, приливные волны начинают приобретать самостоятельный характер, их сумма уменьшается, а степень их противодействия друг другу растет. Противодействие достигает максимума, когда угол между направлениями на Луну и Солнце из центра Земли равен 90°, т.е. данные тела находятся в «квадрате», а Луна, соответственно, находится в фазе четверти (первой или последней). В этой конфигурации приливные силы Луны и Солнца действуют на форму тела Земли строго противоположно, соответствующие приливные волны на поверхности максимально разнесены, а их амплитуда минимальна, что иллюстрируется рис. 3.5.
Рис.3.5 Совместное влияние гравитационных полей Луны и Солнца на тело Земли в «квадрате».
Физика земных приливных процессов под воздействием гравитационных полей Луны и Солнца весьма сложна и требует учета большого числа параметров. На эту тему было разработано большое число различных теорий, проведено много экспериментальных исследований, написано огромное количество статей, монографий и диссертаций. Даже на сегодняшней день в этой области остается много «белых» пятен, противоречащих друг другу точек зрения и альтернативных подходов. Для желающих углубиться в проблематику земных приливов можно рекомендовать фундаментальное исследование П. Мельхиора «Земные приливы» (пер. с англ., М., «Мир», 1968 г. 483 страницы).
Следствием воздействия лунной гравитации на Землю являются два фундаментальных явления:
- Лунные приливы на поверхности Земли - периодических изменений уровня земной поверхности, синхронизированные с суточным вращением Земли и перемещением Луны по орбите.
- Наложение на земную орбиту переменной составляющей, синхронизированной с вращением системы Земля - Луна вокруг общего центра масс.
Данные явления являются главными механизмами воздействия Луны на земные сферы - литосферу, гидросферу, земное ядро, атмосферу, магнитосферу и др. Более подробно об этом - в следующей главе.
Луна является естественным космическим спутником нашей планеты и в то же время является самым ярким объектом на ночном небе. В Солнечной системе Луна занимает пятое место по размерам естественных спутников планет. Кроме этого, именно Луна является самым первым и единственным на сегодняшний день внеземным космическим объектом, на котором побывал человек. Период обращения Луны вокруг земного шара составляет почти 28 суток (27.3216 – сидерический месяц). Из-за того, что Луна не является самосветящимся объектом на ночном небе, а всего лишь отражает свет солнечных лучей, с земли нам видно лишь освещённую сторону спутника.
На Луне практически нет атмосферы и именно из-за этого ее поверхность, на которую попадают лучи солнца, накаляется до 120оС, а в ночное время или в тени эта же раскаленная поверхность стремительно охлаждается до 160оС.
Наиболее известным фактом влияния Луны на земные процессы являются приливы и отливы на морях. Дело в том, что гравитационное влияние Луны на Землю более интенсивное с той стороны Земли, которая в данный момент повернута к Луне, а на противоположной стороне гравитационное притяжение Луна не оказывает. По этой причине океаны вытягиваются в направлении Луны из-за чего и возникают морские приливы.
Исследования Луны начались еще с древности. Первые лунные карты появились в 1651 году благодаря Джованни Риччиоли. Кстати, именно Дж.Риччиоли впервые дал названия самым крупным лунным областям назвав их «морями», этот термин до сегодняшнего дня тспользуется для обозначения мест на луне. Далее с появлением фотографии исследования Луны стали боле интенсивными, так как фотографии позволяли изучать поверхность луны более детально, а в 1881 году Жюль Янссен впервые составил фотографический атлас лунной поверхности.
С началом космической эры знания о нашем космическом спутнике значительно увеличились. Именно в космической гонке, которую проводили СССР и США, на первенство в космосе и на Луне нам стали известны состав лунного грунта, так как его удалось доставить на землю, а не изучать на спутнике. Также благодаря этим странам, которые сражались за первенство, была составлена карта обратной стороны Луны, той, которую не видно с Земли.
Впервые спутник посетил космический аппарат «Луна-2». Это событие состоялось 13 сентября 1959 года, а заглянуть за невидимую со стороны земли сторону Луны удалось лишь в 1959 году, когда космическая станция «Луна-3» (СССР) пролетала над ней и смогла ее сфотографировать.
После того, как человек впервые побывал на Луне и закончились космические программы «Луна» (СССР) и «Аполлон» (США) исследования Луны практически прекратились. Но с началом нынешнего века Китай объявил о своей готовности исследовать Луну, а также выстроить там несколько обитаемых лунных баз. После этого заявления космические организации ведущих стран, а в частности США (НАСА) и ЕКА (Европейское Космическое Агентство) снова развернули свои космические программы.
Что из этого выйдет?
Посмотрим в 2020 году. Именно на этот год Дж.Бушем была запланирована высадка людей на Луну. Эта дата опережает Китай на целых десять лет, так как в их космической программе было сказано, что создание обитаемых лунных баз и высадка на них людей состоится лишь в 2030 году.
сайт - С незапамятных времен это астрономическое тело было объектом мистерий и исследований древних астрологов. Сегодня ученые пытаются проанализировать пришедшие из глубин веков представления и дать ответы на многие вопросы, которые остаются пока без ответов и фигурируют на уровне мифов.
В научном мире по этому вопросу нет единого мнения. Взгляды ученых разделились. Каждая сторона представляет факты, доказывающие их точку зрения. И несмотря на то, что большая часть воздействия Луны пока не доказана, все же отдельные моменты признаются двумя лагерями ученых, как например, приливы и отливы.
Луна своим гравитационным полем воздействует на земную биосферу и вызывает, в частности, изменения магнитного поля Земли. Ритм Луны влияет на приливы и отливы, давление воздуха, вызывает изменения температуры, действий ветра, магнитного поля земли, а также уровня воды. Причем приливное воздействие оказывается не только на водные территории, но и на земную кору, однако из-за плотности последней она останется незамеченной.
Кстати, приливное воздействие на планету, оказывает не только Луна, но и Солнце, хотя влияние Солнца является более слабым, в силу его расстояния от Земли. Высота солнечных приливов вдвое меньше, чем лунных. Лунно-солнечные приливы - важное явлении в жизни Земли. Под их влиянием Земля постепенно замедляет свое вращение; продолжительность суток увеличивается. Еще сильнее действует земная приливная сила на Луну: она уже давно замедлила свое суточное вращение настолько, что постоянно обращена к нам одной стороной. К примеру, 400 миллионов лет назад сутки на Земле длились на два часа меньше.
Существует интересная гипотеза о стабилизирующей роли спутника на Землю. Так, по отношению к размерам Земли Луна является достаточно большим спутником. Ее диаметр равен 3474 км, тогда как диаметр Земли - 12.742 км. В отношении Земли планетологи полагают, что именно Луна способствует стабилизации земной орбиты, а также наклона оси вращения, что в свою очередь влияет на формирование времен года.
Что касается воздействия Луны на организм людей, то здесь все гораздо сложнее, так как живой организм это бесконечно пластичная система со многими психологическими «осложнениями». Луна на протяжении веков представлялась человеку таинственной силой, которая была способна управлять многими жизненными процессами. Однако, мнения ученых, исследующих эту «сторону» Луны разнятся. К примеру, повивальные бабки еще в XIX в. были убеждены, что Луна влияет на наступление родов. Как показали итальянские медики, большее число родов приходится на полнолуние. Объяснения этому феномену нет. Но наряду с этим, есть исследование, которое доказывает обратное.
Индийские врачи на протяжении двух лет фиксировали случаи инфарктов в зависимости от фаз Луны. Выяснилось, что случаи сердечных приступов в новолуние на 20 % больше, чем в полнолуние. Исследование немецких врачей не подтверждает бытующее мнение о более быстрой заживляемости ран в период убывания Луны.
Цикл менструаций также никак не связан с лунным календарем. Американские антропологи три года следили за месячным циклом женщин индейского племени, живущего в лесах вдали от таких влияющих на биоритмы факторов цивилизации, как гормональные противозачаточные препараты и электрическое освещение. Никакой связи с Луной не было найдено.
Также Луна не влияет на поведение людей. Статистические данные преступлений не обнаруживает никакой связи между фазами Луны и частотой или степенью жестокости преступлений. Однако психиатры из Ливерпуля утверждают, что Луна влияет на состояние шизофреников.
Существует тесная связь. Она носит такой характер, как будто спутник представляет собой не самостоятельное небесное тело, а является одним из материков голубой планеты. К примеру, в одном из кратеров вечного космического собрата наблюдается свечение газов, а через сутки происходит мощное землетрясение в Японии. Так что можно утверждать, что существует определённое влияние Луны на Землю.
Многолетние наблюдения показывают, что за необычными явлениями на лунной поверхности следуют земные катаклизмы. Это происходит всегда, поэтому нельзя считать подобное совпадениями или случайностями. Лунные явления активизируются, а наша планета тут же отзывается извержением вулканов и колебанием грунта.
В чём же причина подобных феноменов? Тут нужно сказать, что до начала катаклизма в земной коре активизируются скрытые процессы. Их, кстати, прекрасно чувствуют многие животные. Это относится к рыбкам в аквариумах, кошкам, собакам. Наши меньшие братья начинают беспричинно метаться и волноваться. Вполне можно допустить, что космический спутник также воспринимает возмущения земной коры ещё до начала подземных толчков. А выражается это в виде различных явлений на безжизненной поверхности.
Это одна точка зрения, но есть и друга. Различные светящиеся явления на Лунной поверхности возникают в результате каких-то скрытых процессов, которые идут в недрах спутника. Они и провоцируют землетрясения земной коры. Как это не парадоксально звучит, но многие специалисты считают, что именно Луна является виновницей мощных подземных толчков на Земле.
К слову сказать, российские учёные изучили исторические записи самых разнообразных природных катаклизмов за последние 900 лет. Было обнаружено, что самые мощные геологические катастрофы случались в полнолуние.
Но влияние Луны на Землю не ограничивается только геологическими процессами. Наш вечный космический собрат оказывает определённое воздействие и на живых существ. Английские учёные, изучая кровеносную систему чёрного таракана, обнаружили в ней вещество, ускоряющее работу сердца. В течение нескольких недель измерялась его концентрация. И было установлено, что она находится в прямой зависимости от лунных фаз.
Исследования с красивых изящных насекомых были перенесены на грызунов, а затем и на человека. Анализы крови в этих случаях показали ту же самую зависимость. Причём обнаружилось, что содержание вещества достигало максимума через два дня после новолуния и полнолуния, а затем начинало падать.
Был установлен химический состав веществ, ускоряющих работу сердца. Это ацетилхолин и серотонин. Их содержание не постоянно и колеблется в соответствии с суточным циклом. А после новолуния и полнолуния в крови появляется норадреналин. Все эти химические соединения, как известно, участвуют в передаче нервных импульсов. То есть они непосредственно связаны с мозгом, психикой и нервной системой.
Таким образом, можно предположить, что влияние Луны на Землю осуществляется и через названные химические вещества. В этом случае воздействию подвергается весь живой мир голубой планеты, так как спутник оказывает прямое влияние на механизмы управления клетками. Следовательно, космос принимает живое участие во всех процессах, которые нескончаемой чередой идут в подлунном мире, недаром же он так называется.
луна спутник земля
На протяжении многих столетий человечество интересовалось Луной. Первые оптические инструменты, типа галлилеевской трубы, направленные на Луну, показали первые тайны.
Первые наблюдения показали, что поверхность Луны не однообразна, она испещрена кратерами, на ней есть возвышенности и углубления. Это небесное тело, как увидели первые наблюдатели, не меняло картины, т. е. Всегда к Земле было обращено одной стороной.
Не имея никаких инструментов для наблюдения, первые исследователи сумели обнаружить влияние Луны на многие процессы на Земле. Их наблюдения в дальнейшем нашли научное подтверждение и используются в настоящее время.
С давних времен люди заметили, что Луна оказывает сильное влияние на человека. В настоящее время составляются различные гороскопы, в том числе и лунные. Наблюдения и статистические изучения показывают: рожденные ранним утром младенцы имеют больше шансов дожить до старости, рожденные на рассвете, предвещают ум и успешность, а на закате - лень и отсутствия честолюбия. Очень значительным для рождения считалось время три, шесть, девять и двенадцать часов. Рожденные в эти часы дети могут разгадывать тайны. Дети, рожденные в полночь, обладают способностью исповедания.
Что касается влияния Луны, то считается, что рождение младенцев наиболее вероятно во время смены фаз Луны или непосредственно перед восходом новой Луны. Ребенок рожденный «во тьме Луны» долго не проживет. Жизнь приходит при росте Луны и уходит с её убыванием. При чем наблюдения показывают, что при росте Луны рождаются больше мальчиков, а при убывании больше девочек.
Точки отсчета лунных периодов различны, и в зависимости от этого различают несколько « лунных месяцев». Для использования знаний о влиянии Луны на сельскохозяйственные работы, мы рассматриваем периоды всей смены лунных фаз от новолуния до новолуния, что является «синодическим месяцем», равным 29,5 дням.
«Синодическим месяцем» - период её обращения вокруг Земли 27,32166 земных суток, - мы не говорим. Есть ещё «драконический месяц», связанный с периодичностью солнечных и лунных затмений и равный 27,21222 суток. Рассчитывается и «аномалистический месяц» - период обращения Луны относительно перигелия - ближайшей к Земле точке ее орбиты.
За 6585,3 суток случается 28 лунных затмений. По прошествии 18 лет 11 дней и 8 часов затмения повторяются. Затмение происходит, когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются в один ряд: Лунное затмение может быть только при полнолунии, но не при каждом.
Затмение видно только с той половины земной поверхности, которая обращена к Луне, т. е. на которой длится ночь. Противоположная часть Земли в этот момент обращена к Солнцу, т. е. на ней день, и лунного затмения там не видно.
Затмение Солнца и Луны - природное явление, которому в народной традиции приписывается отрицательное воздействие: «послужив некоторое время».
Солнце и Луна меняются своими положениями, возникает их видимое столкновение, сам этот процесс является особенным: привлекает внимание людей, завораживает своей необычностью и настораживает человека не зря. Именно в этот момент на территории Земля, где происходит затмение, случаются различные природные катаклизмы, необычное поведение человека, животного и растительного мира, поэтому с давних времен к затмению Солнца и Луны готовились за раннее.
Во время затмения надевали чистое белье, окуривали себя ладаном. Падала с неба пыль вредящая - от нее колодцы оберегали, закрывая их. Существовал и обычай «поить» небесные светила с целью защиты, выставляя посуду с водой - ведь солнце и месяц «всасывают» земную жидкость.
Создание шума - крики, стук и звон - служат для отпугивания от светил вредоносных сил. Затмения рассматривались и как кара за прегрешения людей. И сегодня, мы не можем не учитывать влияние на все земное этих особенных природных явлений: затмения Солнца и Луны.
Неоспоримо влияние лунных периодов на растительный мир на Земле. Знание о лунных ритмах и их влияние все живое используется с древних времен, если мы хотим достигнуть успехов и результатов в садово-огородных работах, то мы должны использовать помощь Луны.
Сегодня уже не вызывает удивления появление официально напечатанных лунных календарей, где для каждой культуры на весь сезон предлагается график благополучных и не благополучных для посадки, пересадки и роста растений дней.
Полив тоже должен проводится с учетом роста и убывания Луны. После новолуния, т. е. на растущей Луне, энергия растений идет от корней к верхушкам, а на убывающей Луне наоборот. Поэтому полив на растущей Луне является полезным и необходимым для растений. А если говорить о сутках считается утреней ранний полив.
Правильный полив помогает бороться со многими вредителями. Даже более того: правильная посадка растений согласно Лунному календарю, помогает избежать нападения вредителей, а бороться с ними лучше на убывающей Луне.
Всем нам известно лечебное свойство трав, поэтому сбор трав так же связывают с фазами Луны. Моменты прерывания жизни растений опираются на моменты переключения ритмов Луны: новолуние, полнолуние, убывающая и растущая Луна. Правильно собранные лечебные травы помогают быстрее и лучше излечить болезни человека.
Особенно интересные влияния приливов и отливов на берегу больших водоёмов: рек, озёр, морей, океанов. На нашей Земле построены приливно-отливные электростанции. Луна помогает человеку добывать электрическую энергию.
Все что написано выше - это лишь небольшая информация о влияние Луны на человеческие процессы и явление, происходящие на Земле.
Расчет изменения сил
За начало расчета мы принимаем сегодняшнее время. Расстояние между Землей и Луной в настоящее время равно 384400 км. Рассчитаем, как изменится сила взаимодействия с учетом ежегодного удаления нашего естественного спутника.
Если за один год Луна удаляется на 4 см, то за 100 лет - на 400 см т. е. на 4 м. А за 1 миллиард лет - на 40000 м. = 400 км.. Тогда расстояние между Землей и Луной будет равно
Найдем силу взаимодействия для этих двух временных положений по закону тяготения
M з = 5,98*1024м
Мл = 7,9*1022м
G = 6,67*10-11
R = 384400 км = 3,844*10 м
Рассчитаем силу взаимодействия Земли и Луны через 1 миллиард лет. Расстояние между Землей и Луной будет равно Rб = 4,244*105 км = 4,244*108м,где Rб, Fб - расстояние и сила взаимодействия в будущем
Так же нужно учесть, что при удаление Луны от Земли величина ежегодного удаления будет увеличиваться за счет ослабления сил взаимодействия.
При дальнейшем удалении наступит такой момент, когда силы притяжения между Землей и Луной, а так же между Луной и Солнцем, в какой- то точке пространства будет равны, рассчитаем это расстояние.
В данной точке расположения между Солнцем и Землей будет особенное состояние Луны, условно назовем это состояние критическим, т. к. могут после этого произойти различные события.
Во-первых: в силу движения по инерции от Земли к Солнцу Луна может продолжать свой путь к небесному светилу. В конце концов она может попасть в его жаркие объятия и сгореть в его лучах.
Во-вторых: именно в момент равного действия сил со стороны Солнца и Земли, Луна может разорвать, и она рассыплется на мелкие кусочки. При этом из этих кусочков возникнет кольцо вокруг Земли, наподобие колец Сатурна. Но через некоторое время эти мелкие кусочки начнут падать на Землю и прольются космическим дождем.
В-третьих: в процессе движения Земли к Солнцу может попасть в поле тяготения какой-нибудь другой планеты, став в дальнейшем естественным спутником этой планеты.
Сегодня Луна рассматривается как источник сырья. И уже в далеком будущем планируется транспортировать лунный грунт на Земле.
