Земля – третья от Солнца планета, наш ДОМ во Вселенной, как одна из планет Солнечной системы ничем на первый взгляд, не примечательна. Она не самая большая по размеру, но и не самая маленькая среди планет. Земля расположена не ближе всех к Солнцу, но и не дальше всех. Она не самая плотная, но и не самая легкая из всех планет. Но все же Земля – уникальная планета, на Земле существует разумная жизнь!

Так же у Земли имеется уникальный спутник – Луна (от латинского слова Luna, в переводе обозначающем «месяц, небесное светило», в другой интерпретации «светлая») самый близкий к Солнцу спутник планеты. Полная Луна на земном звездном небе уступает по яркости только Солнцу. Еще Луна необычна тем, что с древнейших времен ни у кого не возникало сомнений, что Луна вращается вокруг Земли.

Казалось бы наша планета изучена очень хорошо, мы знаем внутреннее строение, параметры движения, силы взаимодействия в другими телами Солнечной системы, мы даже побывали на Луне, но до сих пор ученые не пришли к единому мнению о происхождении загадочной пары Земля – Луна.

Существует несколько гипотез образования системы Земля – Луна, но ни одна из них пока полностью не отвечает всем имеющимся данным о Луне и Земле, накопленным учеными. Наиболее распространены следующие:

Гипотеза ударного формирования Луны

По гипотезе ударного формирования Луны некая протопланета Тейя, сформировавшаяся на орбите Земли и имеющая размеры сопоставимые с Марсом столкнулась с протоЗемлей на ранней стадии её формирования, когда наша планета имела примерно 90 % нынешней массы.
Удар пришёлся под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км.
Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения. Гипотезу в 1975 году разработали и предложили американские астрономы Уильям Хартман и Дональд Дэвис.

На данный момент гипотеза ударного формирования Луны является наиболее распространенной.

Среднее расстояние от Земли до Луны составляет 384 403 км. Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите, а значит, в какой-то момент времени она будет находиться в самой удаленной точке (апогее) от Земли – на расстоянии примерно 406 000 км. А в какой-то, наоборот, Луна будет находиться в самой ближайшей к Земле точке (перигее), на расстоянии около 363 000 км. Получается, что расстояние от Земли до Луны изменяется в пределах 43 000 км. Именно благодаря этой разнице Луна на ночном небе бывает разного размера и яркости. В перигее полная Луна выглядит для нас примерно на 14% больше и на 30% ярче, чем в апогее. Когда полная Луна находится в перигее, ее называют «суперЛуна», а астрономическое явление «суперлунием».

Слово апогей (απόγεια) буквально переводится с древне-греческого «от земли» — наиболее удалённая от центра Земли точка орбиты небесного тела, а слово перигей (περίγειος) при переводе с древне-греческого обозначает «околоземный» — ближайшая к Земле точка орбиты небесного тела, обращающегося вокруг Земли, обычно Луны или искусственного спутника Земли. Землю же древние греки называли Гея.

Схема, иллюстрирующая синхронное вращение спутника. При синхронном вращении (слева) спутник постоянно обращён к планете, вокруг которой обращается, одной и той же стороной. Справа — пример несинхронного вращения.

Жители Северного и Южного полушарий видят Луну по разному, в зеркальном отражении:

Так как Луна не светится сама, а лишь отражает солнечный свет, с Земли видна только освещённая Солнцем часть лунной поверхности. Поэтому при движении Луны по орбите вокруг Земли происходит изменение внешнего вида видимой стороны Луны, которое называется - смена лунных фаз.

Если Луна находится между Солнцем и Землей и обращена к Земле своей тёмной, неосвещённой стороной (1 рис. "Фазы Луны" ), то мы не можем видеть Луну, такая фаза Луны называется новолунием.

Двигаясь по орбите вокруг Земли, Луна примерно через трое суток придёт в точке 2. В это время её можно будет видеть по вечерам неподалёку от заходящего Солнца в виде узкого серпа. При наблюдении из Северного полушария Земли выпуклость серпа обращена вправо, в сторону зашедшего Солнца.

При этом чаще всего бывает, видна и остальная часть Луны, которая освещена значительно слабее. Земля, отражая солнечные лучи, освещает ночную сторону своего спутника так называемым пепельным светом.

Через неделю после новолуния мы видим половину освещённого полушария Луны, точка 3. Наступает фаза, называемая первой четвертью.

В дальнейшем доля освещённого полушария Луны, видимая с Земли, продолжает увеличиваться (точка 4), до тех пор, пока не наступит полнолуние (точка 5). В этой фазе Луна находится на небе в стороне, противоположной Солнцу, и видна над горизонтом всю ночь — от его захода до восхода.

После полнолуния фаза Луны начинает уменьшаться. Сначала на правом крае лунного диска появляется небольшое потемнение - щербинка, которое имеет форму серпа. Постепенно этот серп растёт (точка 6 ).

Через неделю после полнолуния наступает фаза последней четверти (точка 7 ). В этой фазе, снова видна половина освещённого полушария Луны, но теперь уже другая, которая в первой четверти была неосвещённой. Луна восходит поздно и видна в этой фазе по утрам.

В последующем её серп, обращённый теперь выпуклостью влево для наблюдателей Северного полушария Земли, становится всё более и более узким (точка 8 ), постепенно сближаясь с Солнцем. В конце серп полностью скрывается в лучах восходящего Солнца — снова наступает новолуние.

Полный цикл смены лунных фаз составляет 29,5 суток.

Маленькие хитрости: если вы точно хотите определить растущая Луна или стареющая сделайте из серпа букву! Если серп похож на букву «С», то Луна стареющая, если же концы-рожки серпа соединить чертой и получится буква «Р», то луна молодая, растущая.

Почему происходят солнечные затмения?

Солнечные затмения не выглядели бы так, как сейчас, если бы Земля, Луна и Солнце располагались в пространстве по-другому. Расстояние между Солнцем и Землей в 400 раз больше расстояния между Луной и Землей, а диаметр Солнца примерно в 400 раз больше диаметра Луны.

В результате таких соотношений видимые диски Солнца и Луны, если смотреть на них с Земли, практически равны. Это удивительное совпадение и делает возможным полные солнечные затмения.

Но такое соотношение расстояний Солнце – Земля и Земля – Луна будет сохраняться не всегда. С момента своего образования Луна постепенно удаляется от Земли, примерно на 2-3 см в год. Если такое удаление будет происходить с тем же постоянством, то через 600 миллионов лет солнечные затмения полностью исчезнут: крошечный диск Луны на небе не сможет закрыть солнечный диск.

Солнечное затмение — это астрономическое явление, при котором Луна полностью или частично закрывает Солнце на некоторое время при наблюдении в какой-либо точке на земной поверхности. При этом тень от Луны попадает в определенное место на поверхности Земли. Размер пятна тени может быть различным, и так как Земля движется вокруг своей оси, пятно описывает полосу. Ширина полосы тени полного затмения может достигать 273 км, а кольцеобразного — 374 км. Максимальная продолжительность полного затмения может составлять около 7,5 минут, а кольцеобразного — около 12,5 минут.

В зависимости от того как располагается конус лунной тени, солнечные затмения делятся на
три основных типа:

Существуют еще так называемые гибридные солнечные затмения, при которых где-то на Земле наблюдается полное затмение, а где-то ― кольцеобразное. Гибридные затмения происходят из-за того, что поверхность Земли шарообразна, а значит, имеет кривизну.

Почему не всегда бывают солнечные затмения?

Солнечные затмения происходят только в новолуние, но не в каждое из-за наклона орбиты Луны к плоскости эклиптики. Обычно в год бывает от 2 до 5 затмений. В некоторых случаях тень от Луны просто «промахивается» мимо Земли, т.е. не попадает на поверхность Земли.

Лунные затмения


Лунное затмение — астрономическое явление, при котором Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии, и Луна входит в тень Земли. Диаметр пятна тени Земли на расстоянии 363 000 км (минимальное расстояние Луны от Земли) составляет около 2,6 диаметра Луны, поэтому Луна может быть полностью закрыта тенью. Лунные затмения происходят в полнолуние. Максимальная продолжительность лунного затмения составляет 108 минут.
Лунные затмения наблюдаются на всем полушарии Земли, обращённом в этот момент к Луне. Луна должна находиться над горизонтом. Главное отличие лунных затмений от солнечных в том, что вид затемненной Луны в любой точке Земли, где она видна в этот момент, практически одинаков.

В зависимости от того в каком месте Луна находится в тени Земли, лунные затмения бывают трех типов: полное, частное, полутеневое.

Если Луна полностью входит в тень Земли, то такое затмение называют полным лунным затмением. Если Луна частично попала в тень Земли — это частное затмение. Если же Луна находится в полутени Земли, говорят о частном полутеневом затмении.

Во время лунных затмений Луна не исчезает полностью, а постепенно краснеет и в фазе полного затмения становится тёмно-красной. Такой оптический эффект называют «Кровавой Луной». Объясняется этот эффект тем, что Луна даже находясь в тени продолжает освещаться рассеянным в атмосфере Земли светом. Земная атмосфера наиболее прозрачна для лучей красно-оранжевой части спектра, которые и достигают поверхности Луны при затмении, меняя окраску лунного диска.

Если вам приходилось бывать на морском или океаническом побережье, вы могли наблюдать такое интересное явление: один или два раза в сутки вода приливает к берегу, а затем отходит назад. Говорят, что происходят периодические вертикальные колебания уровня океана. Такие чередования повышения и понижения уровня воды в океане или море называются соответственно приливом и отливом. А руководит этим природным явлением спутник нашей планеты — Луна.

Луна и Земля, как и все тела во Вселенной, подвержены силе всемирного тяготения. Ежедневные приливы и отливы возникают под влиянием гравитационного притяжения Луны, движущейся по орбите вокруг Земли, а также Солнца, хотя его действие более чем вдвое слабее действия Луны.

На большей части территории Земли ежедневно происходит два прилива и два отлива. Каждый следующий прилив наступает примерно через 12 часов 20-25 минут после предыдущего, поскольку положение Луны относительно Земли за 12 часов успевает измениться.

Наиболее высокие приливы называются сизигийными. Они происходят, когда Земля, Луна и Солнце выстраиваются в один ряд и силы притяжения складываются. Это происходит каждые две недели в новолуние и в полнолуние. Прилив достигает наивысшей отметки, отлив — самой низшей.

Небольшие приливы называются квадратурными. Они происходят, когда приливообразующие силы Луны, Солнца и Земли действуют под прямым углом друг к другу. В это время Луна и Солнце «тянут» воду в двух разных направлениях и ослабляют влияние друг друга. Квадратурные приливы возникают, когда Луна находится в первой или третьей четвертях и разность приливных и отливных уровней в это время невелика.

Уровень воды во время прилива принято называть полной водой, а во время отлива — малой водой. В среднем высота приливов в открытом море меняется от четверти метра до 75 сантиметров.

Мы знаем, что у реки есть два берега: правый и левый, если мы смотрим по направлению течения. У всех рек в Северном полушарии правый берег – высокий и крутой, а левый – низкий и пологий, а в Южном полушарии наоборот. Поэтому по фотографии легко определить куда течет река. Надо только поместить себя мысленно на фотографию так, чтобы высокий берег был по правую руку, а низкий по левую. На фотографиях ниже Волга течет от нас и слева направо.

Действие силы Кориолиса проявляется в наблюдаемом отклонении траектории движущихся по земной поверхности объектов. Представим себе, что барон Мюнхгаузен решил полететь на пушечно ядре не на Луну, а с Северного полюса на экватор в определенную точку. Пока он летел на ядре, эта точка с огромной скоростью поворачивалась в пространстве. А на ядро с Мюнхгаузеном действовала сила Кориолиса отклоняющая ядро от планируемого маршрута. В итоге конечная точка «убежала» от барона вправо.

Действие силы Кориолиса на поверхности Земного шара заставляет перемещающиеся вдоль поверхности объекты отклоняться вправо (по отношению к направлению движения) в северном полушарии и влево – в южном. Размытие правых берегов в северном полушарии объясняется совместным действием силы Кориолиса и силы тяжести, которое вызывает размывание одного берега и перенос нерастворимых отложений на другой берег, что и приводит к изменению русла и нарушению симметрии береговых склонов. Поэтому в северном полушарии правые берега рек более высокие и обрывистые, чем левые. В южном же полушарии все происходит наоборот.