Как влияет луна на жизнь на земле. Как Луна влияет на Землю: секреты светила Какое влияние оказывает луна землю
Прекрасная и таинственная Луна волновала умы древнейших мыслителей еще задолго до появления современной астрономии. О ней складывались легенды, ее прославляли сказители. В те же времена были подмечены многие особенности поведения ночного светила. Уже тогда люди начали понимать, в чем выражается влияние Луны на Землю. Во многом для древних ученых оно проявлялось в управлении некоторыми аспектами поведения людей и животных, воздействии на магические ритуалы. Однако Луна и ее влияние рассматривались не только с точки зрения астрологии. Так, уже в период Античности была замечена взаимосвязь лунного цикла и приливов. Сегодня науке известно о воздействии ночного светила на нашу планету практически все.
Общие сведения
Луна — естественный Она удалена от нашей планеты на 384 с небольшим тысяч километров. Причем обращается ночное светило по слегка вытянутой орбите, а потому в разное время указанная цифра несколько уменьшается или увеличивается. Один оборот вокруг Земли Луна делает за примерно 27,3 суток. При этом полный цикл (от полнолуния до нового полнолуния) занимает чуть больше 29,5 суток. У этого несовпадения есть интересное следствие: бывают месяцы, когда полной Луной можно любоваться не один, а два раза.
Пожалуй, всем известно, что ночное светило всегда смотрит на Землю только одной своей стороной. долгое время была недоступна для изучения. Переломило ситуацию стремительное развитие космонавтики в прошлом веке. Теперь есть достаточно подробные карты всей лунной поверхности.
«Спрятавшееся» Солнце
Влияние Луны на Землю заметно в нескольких природных явлениях. Самое впечатляющее из них — это солнечное затмение. Сейчас достаточно трудно представить ту бурю эмоций, которую вызывал этот феномен в древности. Затмение объяснялось гибелью или временным исчезновением светила по вине злых божеств. Люди верили, что если не совершить определенных ритуальных действий, они могут больше никогда не увидеть солнечный свет.
Сегодня механизм феномена изучен достаточно хорошо. Луна, проходя между Солнцем и Землей, преграждает путь свету. Часть планеты попадает в тень, и ее жители могут наблюдать более или менее полное затмение. Интересно, что не всякий спутник смог бы проделать такое. Для того чтобы мы могли периодически любоваться полным затмением, должны соблюдаться определенные пропорции. Будь у Луны другой диаметр, или располагайся она чуть дальше от нас, и с Земли можно было наблюдать лишь частичные затмения дневного светила. Впрочем, есть все основания полагать, что в далеком будущем реализуется один из этих сценариев.
Земля и Луна: взаимное притяжение
Спутник, по данным ученых, удаляется от планеты каждый год почти на 4 см, то есть со временем исчезнет возможность увидеть полное затмение. Однако до этого момента еще очень далеко.
В чем же причина лунного «побега»? Она кроется в особенностях взаимодействия ночного светила и нашей планеты. Влияние Луны на земные процессы в первую очередь проявляются в приливах и отливах. Этот феномен — результат действия притяжения. Причем приливы возникают не только на Земле. Наша планета таким же образом воздействует на спутник.
Механизм
Достаточно близкое расположение делает влияние Луны на Землю таким заметным. Естественно, сильнее притягивается та часть планеты, к которой ближе подошел спутник. Если бы Земля не вращалась вокруг оси, возникшая приливная волна двигалась с востока на запад, располагаясь точно под ночным светилом. Характерная периодичность возникает из-за неравномерного воздействия то на одни, то на другие участки планеты.
Приводит к тому, что приливная волна движется с запада на восток и несколько опережает движение спутника. Вся толща воды, бегущей чуть впереди ночного светила, в свою очередь воздействует на него. В результате Луна ускоряется, изменяется ее орбита. Это и является причиной удаления спутника от нашей планеты.
Некоторые особенности явления
Еще до нашей эры было известно, что «дыхание» океана вызывает Луна. Приливы и отливы, однако, особо тщательному изучению подверглись гораздо позже. Сегодня хорошо известно, что явление имеет определенную периодичность. Полную воду (момент, когда прилив достигает максимума) отделяет от малой воды (самый низкий уровень) примерно 6 часов и 12,5 минут. После прохождения точки минимума снова начинает нарастать приливная волна. В течение суток или чуть больше, таким образом, возникает два прилива и отлива.
Было замечено, что амплитуда приливной волны непостоянная. На нее оказывают влияние Своего наибольшего значения амплитуда достигает в полнолуние и новолуние. Наименьшее значение возникает в первой и последней четверти.
Продолжительность дня
Приливная волна порождает не только специфическое движение океанских вод. Влияние Луны на земные процессы на этом не заканчивается. Образующаяся приливная волна постоянно встречается с материками. В результате вращения планеты и ее взаимодействия со спутником возникает сила, противоположно направленная движению земной тверди. Следствием этого становится замедление вращения Земли вокруг оси. Как известно, именно продолжительность одного оборота и является эталоном длительности суток. С замедлением вращения планеты увеличивается продолжительность дня. Она растет достаточно медленно, но каждые несколько лет Международная служба вращения Земли вынуждена несколько изменять эталон, с которым сверяются все часы.
Будущее
Земля и Луна воздействуют друг на друга уже около 4,5 миллиарда лет, то есть со дня своего появления (по версии ряда ученых, спутник и планета сформировались одновременно). Весь этот период, как и сейчас, ночное светило удалялось от Земли, а наша планета замедляла свое вращение. Однако полной остановки, как и окончательного исчезновения не предвидится. Замедление планеты будет продолжаться до тех пор, пока ее вращение не синхронизируется с движением Луны. В этом случае наша планета повернется к спутнику одной стороной и так и «застынет». Приливные волны, которые вызывает на Луне Земля, уже давно привели к подобному эффекту: ночное светило всегда смотрит на планету «одним глазом». К слову, на Луне нет океанов, но есть приливные волны: они образуются в коре. Такие же процессы протекают и на нашей планете. Волны в коре малозаметны по сравнению с движением в океане, и эффект от них незначительный.
Сопутствующие изменения
Когда наша планета синхронизирует свое движение со спутником, влияние Луны на Землю будет несколько иным. Приливные волны по-прежнему будут зарождаться, однако они перестанут обгонять ночное светило. Волна будет располагаться точно под «зависшей» Луной и неотступно следовать за ней. Тогда же прекратится увеличение расстояния между двумя космическими объектами.
Астрология
Кроме физического воздействия, Луне приписывается способность влиять на судьбы людей и государств. Подобные верования имеют очень глубокие корни, и отношение к ним — дело личное. Однако существует ряд исследований, косвенно подтверждающих такое воздействие ночного светила. Например, в средствах массовой информации упоминалось о данных аналитиков одного из австралийских банков. На основе самостоятельно проведенного исследования они утверждают факт заметного влияния фаз Луны на изменение индексов мировых финансовых рынков. А вот влияние Луны на рыбу в процессе специального исследования подтверждено не было. Впрочем, подобные научные изыскания требуют тщательной проверки.
Мы с трудом можем представить себе наш мир без Луны. В нем точно не было бы приливов и отливов, а может, и самой жизни. По одной из версий возникновение ее на Земле стало возможным в том числе и благодаря специфическому воздействию Луны, приводящему к замедлению вращения планеты.
Изучение влияния спутника на Землю помогает понять законы Вселенной. Взаимодействия, характерные для системы «Земля — Луна», не являются специфическими. Подобным образом складываются отношения всех планет и их спутников. Образец будущего, которое, возможно, ждет Землю и ее компаньона — это система Плутон — Харон. Они уже давно синхронизировали свое движение. И тот и другой постоянно обращены к своему «коллеге» одной и той же стороной. Подобное ждет и Землю с Луной, но при условии, что остальные факторы, влияющие на систему, будут неизменными, однако это в условиях непредсказуемого космоса маловероятно.
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.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский государственный аэрокосмический университет
имени академика М.Ф. Решетнева»
Научно-образовательный центр
«Институт космических исследований и высоких технологий»
Кафедра технической физики
Отчет по учебной (ознакомительной) практике
Влияние Луны как естественного спутника на планету Земля
Направление: 011200.62 «Физика»
Выполнила:
Студентка 3 года обучениягруппы БФ12-01
Персман Кристина Викторовна
Руководитель:
к.ф.-м.н., доцент
Паршин Анатолий Сергеевич
Красноярск 2014
ВВЕДЕНИЕ
1Происхождение Луны
2Движение Луны
3Форма Луны
4Фазы Луны
5Внутреннее строение Луны
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
1Приливы и отливы
2Землетрясения и Луна
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Луна своим воздействием оказывает очень большое влияние на планету Земля и имеет очень большую роль в ее, а главное, нашем существовании, не меньшем чем Солнце. Чтобы понять ее роль в нашей жизни, откинемся на 4,5 миллиарда лет назад, когда Солнечная система была ещё молода, а у Земли ещё не было Луны. Наша планета летала вокруг Солнца в одиночестве, бомбардируемая кометами, астероидами, словно в гигантском космическом бильярде. В наши дни уже не найти шрамов от столь древних ударов. Некоторые из триллионов, летавших в космосе обломков, соединились в протопланету Тейю. Орбита, которой выводила её к столкновению с Землёй. Удар по молодой Земле был скользящий. Ядра планет слились воедино, а огромные массы расплавленной породы была выброшена на околоземную орбиту. Так как это вещество было жидким, то оно легко собралось в сферический объект, ставший Луной.
Хотя масса Луны в 27 млн раз меньше массы Солнца, она в 374 раза ближе к Земле и оказывает на нее сильное влияние, вызывая поднятия воды (приливы) в одних местах и отливы в других. Это происходит каждые 12 ч 25 мин, так как Луна делает полный оборот вокруг Земли за 24 ч 50 мин.
Луна является попутчицей Земли в космическом пространстве. Ежемесячно Луна совершает полное путешествие вокруг Земли. Она светится только светом, отраженным от Солнца.
Луна - единственный спутник Земли и единственный внеземной мир, который посетили люди. Изучая его, человек научился использовать его свойства для своих нужд, не причиняя при этом вреда окружающей среде.
1 Происхождение Луны
Происхождение Луны окончательно еще не установлено. Проблема в том, что у нас слишком много предположений и слишком мало фактов. Все это происходило настолько давно, что ни одну из гипотез невозможно проверить.
Теорий в разное время было предложено немало. Наиболее вероятными считались три взаимоисключающих гипотезы. Одна - гипотеза захвата, согласно которой Луна сформировалась независимо от Земли и была позднее захвачена ее гравитационным полем. Другая - гипотеза совместного образования, согласно которой Земля и Луна сформировались из единого газопылевого облака. И третья - гипотеза центробежного отделения, согласно которой Луна оторвалась от Земли под действием центробежных сил.
Однако анализ доставленных американскими астронавтами образцов лунного грунта поставил все эти гипотезы под сомнение. Ученым пришлось выдвинуть новую - гипотезу столкновения, согласно которой Луна сформировалась в результате столкновения протопланеты Земля с другим крупным космическим телом - протопланетой Тейя.
Гипотеза гигантского столкновения
Рисунок 1 - столкновение Земли с Тейей
Гипотеза столкновения была предложена Уильямом Хартманом
Гипотеза столкновения в настоящее время считается основной, поскольку она хорошо объясняет все известные факты о химическом составе и строении Луны, а также и физические параметры системы Земля-Луна. Первоначально большие сомнения вызывала возможность столь удачного соударения (косой удар, невысокая относительная скорость) такого крупного тела с Землей. Но затем было предположено, что Тейя сформировалась на орбите Земли, в одной из точек Лагранжа
Для объяснения дефицита железа на Луне приходится принимать допущение, что ко времени столкновения (4,5 млрд лет назад) и на Земле, и на Тейе уже произошла гравитационная дифференциация, то есть выделилось тяжёлое железное ядро и образовалась лёгкая силикатная мантия. Однозначных геологических подтверждений этому допущению не найдено.
Если бы Луна так или иначе оказалась на орбите Земли в столь далёкое время и после этого не претерпевала существенных потрясений, то на её поверхности по расчётам якобы успел бы скопиться многометровый слой оседающей из космоса пыли
2 Движение Луны
Луна движется вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите в том же направлении, в котором движется подавляющее большинство других тел Солнечной системы, то есть против часовой стрелки, сели смотреть на орбиту Луны со стороны Северного полюса мира. Большая полуось орбиты Луны, равная среднему расстоянию между центрами Земли и Луны, составляет 384 400 км (приблизительно 60 земных радиусов). Вследствие эллиптичности орбиты и возмущений расстояние до Луны колеблется между 356 400 и 406 800 км. Период обращения Луны вокруг Земли, так называемый сидерический (звездный) месяц равен 27,32166 суток, но подвержен небольшим колебаниям и очень малому вековому сокращению. Движение Луны вокруг Земли очень сложно, и его изучение составляет одну из труднейших задач небесной механики.
Эллиптическое движение представляет собой лишь грубое приближение, на него накладываются многие возмущения, обусловленные притяжением Солнца, планет и сплюснутостью Земли. Главнейшие из этих возмущений, или неравенств, были открыты из наблюдений задолго до теоретического вывода их из закона всемирного тяготения. Притяжение Луны Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем Землей, так что, строго говоря, следовало бы рассматривать движение Луны вокруг Солнца и возмущения этого движения Землей. Однако, поскольку исследователя интересует движение Луны, каким оно видно с Земли, гравитационная теория, которую разрабатывали многие крупнейшие ученые, начиная с И. Ньютона, рассматривает движение Луны именно вокруг Земли. В 20 веке пользуются теорией американского математика Дж. Хилла, на основе которой американский астроном Э. Браун вычислил (1919) математические, ряды и составил таблицы, содержащие широту, долготу и параллакс Луны. Аргументом служит время.
Плоскость орбиты Луны наклонена к эклиптике под углом 5о843, подверженным небольшим колебаниям. Точки пересечения орбиты с эклиптикой, называются восходящим и нисходящим узлами, имеют неравномерное попятное движение и совершают полный оборот по эклиптике за 6794 суток (около 18 лет), вследствие чего Луна возвращается к одному и тому же узлу через интервал времени - так называемый драконический месяц, - более короткий, чем сидерический и в среднем равный 27.21222 суток, с этим месяцем связана периодичность солнечных и лунных затмений. Луна вращается вокруг оси, наклоненной к плоскости эклиптики под углом 88°28", с периодом, точно равным сидерическому месяцу, вследствие чего она повернута к Земле всегда одной и той же стороной.
Такое совпадение периодов осевого вращения и орбитального обращения не случайно, а вызвано трением приливов, которое Земля производила в твердой или некогда жидкой оболочке Луны. Однако сочетание равномерного вращения с неравномерным движением по орбите вызывает небольшие периодические отклонения от неизменного направления к Земле, достигающие 7° 54" по долготе, а наклон оси вращения Луны к плоскости ее орбиты обусловливает отклонения до 6°50" по широте, вследствие чего в разное время с Земли можно видеть до 59 % всей поверхности Луны (хотя области близ краев лунного диска видны лишь в сильном перспективном ракурсе); такие отклонения называются либрацией Луны. Плоскости экватора Луны, эклиптики и лунной орбиты всегда пересекаются по одной прямой (закон Кассини).
1.3 Форма Луны
Форма Луны очень близка к шару с радиусом 1737 км, что равно 0,2724 экваториального радиуса Земли. Площадь поверхности Луны составляет 3,8 * 107 км2, а объем 2,2 * 1025см3. Более детальное определение фигуры Луны затруднено тем, что на Луне, из за отсутствия океанов, нет явно выраженной уровненной поверхности по отношению к которой можно было бы определить высоты и глубины; кроме того, поскольку Луна повернута к Земле одной стороной, измерять с Земли радиусы точек поверхности видимого полушария Луны (кроме точек на самом краю лунною диска) представляется возможным лишь на основании слабого стереоскопического эффекта, обусловленного либрацией.
Изучение либрации позволило оценить разность главных полуосей эллипсоида Луны. Полярная ось меньше экваториальной, направленной в сторону Земли, примерно на 700 м и меньше экваториальной оси, перпендикулярной направлению на Землю, на 400 м. Таким образом, Луна под влиянием приливных сил, немного вытянута в сторону Земли. Масса Луны точнее всего определяется из наблюдений её искусственных спутников. Она в 81 раз меньше массы земли, что соответствует 7.35 *1025г. Средняя плотность Луны равна 3,34 г. см3(0.61 средней плотности Земли). Ускорение силы тяжести на поверхности Луны в 6 раз больше, чем на Земле, составляет 162.3 см. сек2и уменьшается на 0.187 см. сек2при подъеме на 1 километр. Первая космическая скорость 1680 м. сек, вторая 2375 м. сек. Вследствие малого притяжения Луна не смогла удержать вокруг себя газовой оболочки, а также воду в свободном состоянии.
1.4 Фазы Луны
Смена фазы Луны обусловлена переменами в условиях освещения Солнцем тёмного шара Луны при её движении по орбите. С изменением взаимного расположения Земли, Луны и Солнца терминатор (граница между освещённой и неосвещённой частями диска Луны) перемещается, что и вызывает изменение очертаний видимой части Луны.
Продолжительность полной смены фаз Луны (так называемый синодический месяц) непостоянна из-за эллиптичности лунной орбиты, и варьируется от 29,25 до 29,83 земных солнечных суток. Средний синодический месяц составляет 29,5305882 суток (29 суток 12 часов 44 минуты 2,82 секунды).
В фазах Луны, близких к новолунию (в начале первой четверти и в конце последней четверти), при очень узком серпе, неосвещённая часть образует т. н. пепельный свет Луны - видимое свечение неосвещённой прямым солнечным светом поверхности характерного пепельного цвета.
Луна проходит следующие фазы освещения:
.новолуние - состояние, когда Луна не видна.
.молодая луна - первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа.
.первая четверть - состояние, когда освещена половина Луны.
.прибывающая луна
.полнолуние - состояние, когда освещена вся Луна целиком.
Убывающая луна
.последняя четверть - состояние, когда снова освещена половина луны.
Старая луна
1.5 Внутреннее строение Луны
Рисунок 2 - внутреннее строение луны
Луна, как и Земля, состоит из ярко выраженных слоев: кора, мантия и ядро. Такая структура, как полагают, сформировалась сразу после формирования Луны - 4.5 миллиарда лет назад. Толщина лунной коры составляет, как полагают, 50 км. В толщине лунной мантии случаются луннотрясения, но в отличии от землетрясений, которые вызываются движением тектонических плит, лунотрясения вызваны приливными силами Земли. Ядро Луны, также как и земное ядро, состоит из железа, но его размер значительно меньше и составляет 350 км в радиусе. Средняя плотность Луны 3.3 г/см3.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
изучить Луну и ее влияние на Землю;
сравнить силы и процессы, которые влияют на Землю под действием Луны и других планет;
провести анализ землетрясений связанных Луной с планетой Земля;
В дальнейшем будет продолжаться работа по теме «Влияние Луны как естественного спутника на планету Земля» с исследованием действующих явлений Луны. Будет проведен анализ полученных данных, по результатам которые мы получим в процессе вычисления и изучения взаимодействия спутника с планетой.
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
1 Приливы и отливы
Влияние Луны на земной мир существует, но оно не ярко выражено. Его практически нельзя увидеть. Единственное явление, которое зримо демонстрирует воздействие притяжения Луны, - это влияние Луны на приливы и отливы. Наши древние предки связывали их именно с Луной. И были абсолютно правы. Приливы и отливы в некоторых местах настолько сильны, что вода отступает от берега на сотни метров, обнажая дно, где народы, живущие на побережье, собирали дары моря. Но с неумолимой точностью отступившая от берега вода снова накатывает. Если не знать, с какой периодичностью происходят приливы и отливы, можно оказаться вдали от берега и даже погибнуть под наступающей водной массой. Прибрежные народы превосходно знали расписание прихода и ухода вод. Происходит это явление два раза в сутки. Причем приливы и отливы существуют не только в морях и океанах. Все водные источники испытывают влияние Луны. Но вдали от морей это почти незаметно: то вода немного поднимается, то немного опускается. Жидкость - это единственная природная стихия, которая движется за Луной, совершая колебания. Камень или дом не могут притянуться к Луне, потому что имеют твердую структуру. Податливая и пластичная вода наглядно демонстрирует воздействие лунной массы.
Наиболее сильно Луна воздействует на воды морей и океанов с той стороны Земли, которая в данный момент обращена непосредственно к ней. Если посмотреть на Землю в этот момент, то можно заметить, как Луна оттягивает к себе воды мирового океана, приподымает их, и толща вод вспучивается, образуя «горб», а точнее, появляются два «горба» - высокий со стороны, где находится Луна, и менее выраженный с противоположной стороны. «Горбы» точно следуют за движением Луны вокруг Земли. Поскольку мировой океан является единым целым и воды в нем сообщаются, то горбы двигаются то от берега, то к берегу. Поскольку Луна проходит два раза через точки, расположенные друг от друга на расстоянии 180 градусов, то мы наблюдаем два прилива и два отлива.
Наибольшие отливы и приливы бывают на океанских берегах. В нашей стране - на берегах Северного Ледовитого и Тихого океанов. Менее значительные приливы и отливы характерны для внутренних морей. Еще слабее это явление наблюдается в озерах или реках. Но даже на берегах океанов в одно время года приливы бывают мощнее, а в другое - слабее. Это уже связано с удаленностью Луны от Земли. Чем ближе Луна к поверхности нашей планеты, тем сильнее будут отливы и приливы. Чем дальше - тем, естественно, слабее. На водные массы оказывает влияние не только Луна, но и Солнце. Только расстояние от Земли до Солнца значительно больше, поэтому мы не замечаем его гравитационной активности. Зато давно известно, что иногда приливы и отливы становятся очень сильными. Это случается всякий раз, когда бывает новолуние или полнолуние. Вот тут как раз и включается в действие сила Солнца. В этот момент все три планеты - Луна, Земля и Солнце - выстраиваются по прямой. На Землю уже действуют две силы притяжения - и Луна, и Солнце. Естественно, высота подъема и спада вод увеличивается. Наиболее сильным будет совместное влияние Луны и Солнца, когда обе планеты оказываются по одну сторону от Земли, то есть когда Луна стоит между Землей и Солнцем. И сильнее вода будет подниматься со стороны Земли, обращенной к Луне.
Применительно к планете Земля причиной приливов является нахождение планеты в гравитационном поле, создаваемом Солнцем и Луной. Поскольку создаваемые ими эффекты независимы, то воздействие этих небесных тел на Землю можно рассматривать по отдельности. В таком случае для каждой пары тел можно считать, что каждое из них обращается вокруг общего центра гравитации. Для пары Земля - Солнце этот центр находится в глубине Солнца на расстоянии 451 км от его центра. Для пары Земля-Луна он находится в глубине Земли на расстоянии 2/3 её радиуса.
Каждое из этих тел испытывает действие приливных сил, источником которых являются сила гравитации и внутренние силы, обеспечивающие целостность небесного тела, в роли которых выступает сила собственного притяжения, далее называемая самогравитацией. Наиболее наглядно возникновение приливных сил прослеживается на примере системы Земля - Солнце.
Приливная сила представляет собой результат конкурирующего взаимодействия силы тяготения, направленной к центру гравитации и убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния от него, и фиктивной центробежной силы инерции, обусловленной обращением небесного тела вокруг этого центра. Эти силы, будучи противоположными по направлению, совпадают по величине только в центре масс каждого из небесных тел. Благодаря действию внутренних сил Земля обращается вокруг центра Солнца как целое с постоянной угловой скоростью для каждого элемента составляющей её массы. Поэтому по мере удаления этого элемента массы от центра гравитации действующая на него центробежная сила растёт пропорционально квадрату расстояния. Более детальное распределение приливных сил в их проекции на плоскость, перпендикулярную плоскости эклиптики, приведены на (рис.3).
Рисунок 3 - схема распределения приливных сил в проекции на плоскость, перпендикулярную Эклиптике. Тяготеющее тело либо справа, либо слева.
Достигаемое в результате действия приливных сил воспроизводство изменений формы подвергаемого их действию тел может, в соответствие с ньютонианской парадигмой, быть достигнуто лишь в том случае, если эти силы полностью скомпенсированы иными силами, в число которых может входить и сила Всемирного тяготения.
Рисунок 4 - деформация водной оболочки Земли как следствие баланса приливной силы, силы самогравитации и силы реакции воды на усилие сжатия
В результате сложения этих сил и возникают симметрично по обе стороны земного шара приливные силы, направленные в разные стороны от него. Приливная сила, направленная к Солнцу, имеет гравитационную природу, а направленная от Солнца есть следствие фиктивной силы инерции.
Эти силы крайне слабы и не идут ни в какое сравнение с силами самогравитации (создаваемое ими ускорение в 10 миллионов раз меньше ускорения свободного падения). Однако они вызывают сдвиг частиц воды Мирового океана (сопротивление сдвигу в воде при малых скоростях движения практически равно нулю, в то время как сжатию - чрезвычайно велико), до тех пор, пока касательная к поверхности воды не станет перпендикулярной результирующей силе.
В итоге на поверхности мирового океана возникает волна, занимающая постоянное положение в системах взаимно тяготеющих тел, но бегущая по поверхности океана совместно с суточным движением его дна и берегов. Таким образом (в пренебрежении океаническими течениями) каждая частица воды дважды совершает в течение суток колебательное движение вверх-вниз.
Горизонтальное движение воды наблюдается лишь у берегов как следствие подъёма её уровня. Скорость движения тем больше, чем более полого расположено морское дно.
Приливные явления происходят не только в водной, но и в воздушной оболочке Земли. Они называются атмосферными приливами и отливами. Приливы происходят также в твердом теле Земли, поскольку Земля не является абсолютно твердой. Вертикальные колебания поверхности Земли вследствие приливов достигают нескольких десятков сантиметров.
2 Землетрясения и Луна
луна фаза прилив
Луна может вызывать на Земле не только приливы, но и является причиной землетрясений. Приближение спутника Земли каждый день поднимает поверхность нашей планеты на 30 см. Большие землетрясения не столь зависимы от влияния Луны, поскольку они происходят на сдвигах пород на большой глубине под огромным напряжением. В любом случае лунный эффект гораздо слабее, чем это представляется. Тектонические плиты копят напряжение веками. Если бы землетрясения напрямую зависели от лунных приливов, то они происходили бы каждый день, когда притяжение спутника достигало бы максимума.
Объясняется землетрясение наличием гравитационных связей Земли и Луны, приливов их твердой коры, взаимного вращения тел. Если учесть, что колебания твердой коры происходят упруго, в определенные моменты времени из-за наличия дефектов в твердой коре, в разломах, возникают пики «дребезга», - аналогичные «дребезгу» металлического прута. Если мы имеем металлический прут без дефектов и возбудим в нем механические колебания, - в каждой его точке мы будем наблюдать колебания, которые мы возбудили. Если в этом пруте имеются дефекты, трещины «дребезг» возникающий в трещине наложится на синусоидальные колебания. В тот момент, когда волна, несущая «дребезг» со всех сторон придет к соответствующей трещине, произойдет выделение энергии в месте расположения трещины.
Аналогичная картина развития землетрясения в земной коре. Незатухающие колебания земной коры создаются вращением Земли и гравитационными силами Луны, Солнца и проходят упруго по поверхности Земли. Дребезг возникает в местах «живых трещин», где колебания приливной волны в Земле не передается плавно, упруго, а происходят смещения. Направление гравитационной силы между Землей и Луной определяет направление линии связи волны дребезга от Земли до Луны (до Солнца). Во время существования и развития гравитационной связи две основные силы действуют на породы Земли. Это сила притяжения Земли и сила притяжения Луны. Когда Луна уходит и происходит разрыв связи, остается только притяжение Земли. Вся разность энергий притяжения Земли и Луны, направляется в место расположения будущего эпицентра землетрясения. В момент «разрыва» этой связи при вращении планет, возникает волна, направленная к месту зарождения дребезга. В этой волне, названной "KaY"-волной, характерно, что она возникает из-за возникновения гравитационной резонансной связи "дребезжащих зон" на Луне и Земле. При движении Луны происходит смещение этой линии связи, при балансе гравитационных сил планет. При потере связи с Луной, происходит разрыв линии и появляются обратные "KaY"волны ("Kay" - Kozyrev and Yagodin) на Земле и на Луне, несущие энергию в сторону будущих эпицентров землетрясения. Так как эта волна идет к одной точке с площади, энергия ее возрастает и к моменту прихода к точке она обладает огромной энергией, вызывая в том месте землетрясение. Очень часто можно наблюдать, как «дребезг» возникает на волне и засекается датчиком в виде «группы пиков». Им соответствует не одно землетрясение, а целая группа землетрясений на большом участке в разное время. При этом каждому пику соответствует толчок в этих землетрясениях и частное от деления расстояния от датчика до эпицентров этих землетрясений на время, прошедшее от появления пика на датчике до начала соответствующих землетрясений, является константой.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью данной работы являлось расчет градиента силы Луны с которой он действует на планету Земля (сравним с Солнечным) :
Сила гравитационного притяжения пропорциональна массе M притягивающего тела и обратно пропорциональная квадрату расстояния R до него. Соответственно, на поверхности Земли сила притяжения к самой Земле (MЗемли = 6·1027 г. RЗемли = 6378 км) составляет 1 g, к Солнцу (MСолнца = 2· 1033 г. RСолнца = 150 · 106 км) - 0,00058g, а к Луне (MЛуны = 7· 1025 г. Луны = 384 · 103 км) - всего 0,0000031g, т. е. в 190 раз слабее, чем к Солнцу. Очевидно также, что в однородном силовом поле никаких приливов не будет.
Однако, поле тяготения не является однородным, а имеет центр в притягивающей массе M. Соответственно, для любого тела с конечными размерами будет существовать разница сил тяготения на противоположных краях, которая и называется приливной силой. Приливная сила будет пропорциональна первой производной от силы тяготения. Сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния, а производная от 1/r2 равна -2/r3, то есть обратно пропорциональна кубу расстояний.
Поэтому Луна, которая находится к Земле существенно ближе, несмотря на свою малую массу, создаёт приливную силу почти в 2 раза большую, чем Солнце.
А так же нужно объяснить, почему землетрясений нет на полюсах.
Землетрясения возникают на стыке литосферных плит. Границы плит соответствуют океаническим шельфам на географических картах. На северном полюсе нет тектонических плит, на южном - есть одна, но она никуда не движется. Мы выяснили, что Луна не создает землетрясения сама, на прямую, следовательно, землетрясения на полюсах отсутствуют. Разумеется, приливные силы не действуют на полюсах.
Рисунок 5 - расположение литосферных плит
Земля и Луна обращаются вокруг общего центра тяжести (барицентра) системы Земля - Луна с сидерическим (относительно звезд) периодом 27,3 суток (сут). Земля описывает орбиту, которая является зеркальным отображением орбиты Луны, но размеры ее в 81 раз меньше лунной орбиты. Барицентр всегда располагается внутри Земли, на расстоянии примерно 4670 км от её центра. Тело Земли обращается без вращения (поступательно) вокруг «неподвижного» (в системе Земля-Луна) барицентра. В результате такого месячного обращения Земли на все земные частицы действует точно такая центробежная сила, как в центре масс Земли. Сумма векторов центробежной силы и силы притяжения Луны называется приливной силой Луны. Аналогично определяется приливная сила Солнца. Величина приливной силы есть функция склонения и геоцентрического расстояния Луны (или Солнца). Амплитуда месячных колебаний склонения Луны изменяется с периодом 18,61 г. от 29° до 18°, из-за прецессии оси (регрессии узлов) лунной орбиты. Перигей лунной орбиты движется с периодом 8,85 г. Склонение и геоцентрическое расстояние Солнца изменяются с периодом 1 год. Земля вращается вокруг собственной оси с суточным периодом. В итоге амплитуда колебаний лунно-солнечных приливных сил изменяется во времени с периодами: 18,61 г., 8,85 г., 6,0 г., 1 г., 0,5 г., месячным, полумесячным, недельным, суточным, полусуточным и многими другими менее значимыми периодами.
Статистика наиболее опасных землетрясений и цунами с 1960 - 2011 г.
Великое Чилийское Землетрясение - вероятно, самое сильное землетрясение в истории наблюдения, магнитуда - от 9,3 до 9,5, произошло 22 мая 1960 года в 19:11 UTC.
Расположение эпицентра - 39°30? ю. ш. 74°30? з. д.
Луна: фаза 6% перед новолунием, расстояние 396679 км; астрономическое новолуние 25 мая 1960 года 12:27, расстояние от центра Земли до центра Луны 403567 км, но перед этим полнолуние 11 мая 1960 года 05:41 UTC, 362311 км, суперлуние.
Сила землетрясения (по моменту) -9.2.
Сила землетрясения (по поверхностным волнам) - 8.4
Широта61° 2" 24" с.ш. Долгота147° 43" 48" з.д.
Луна: фаза 0% - полнолуние, расстояние 393010 км.
Ташкентское землетрясение 26 апреля 1966 года в 5 часов 23 минуты. - катастрофическое землетрясение (магнитуда 5,2).
Широта. 41° 12" 0" с.ш. Долгота. 69° 6" 0" в.д.
Луна: фаза 27%, расстояние 371345 км;
Землетрясение в Таншане 28 июля 1976 года в 3:42 по местному времени (27 июля 1976 19:48 UTC) - катастрофическое землетрясение, магнитудой 8,2.
Широта 39° 39" 50" с.ш. Долгота 118° 24" 4" в.д.
Луна: фаза 1% - новолуние, расстояние 376365 км.
Спитакское землетрясение 7 декабря 1988 года в 10 часов 41 минуту MCK (7:41 UTC) катастрофическое землетрясение магнитудой 7,2 балла.
Широта. 40° 59" 13" с.ш. Долгота. 44° 11" 6" в.д.
Луна: фаза 4% до нов (2 дня), расстояние 394161 км;
Землетрясение в Кобе. Землетрясение произошло утром во вторник 17 января 1995 года в 05:46 местного времени (16 января 1995 20:46 UTC). Сила толчков доходила до 7,3 магнитуд по шкале Рихтера.
84° северной широты и 143,08° восточной долготы.
Луна: фаза 100% - полнолуние, расстояние 395878 км, предыдущее новолуние 1 января 1995 10:55 UTC, расстояние до Луны 362357 км. Суперлуние.
Землетрясение в Нефтегорске - землетрясение с трагическими последствиями магнитудой 7,6 балла по шкале Рихтера, произошло ночью 28 мая 1995 в 1:03 (27 мая 1995 13:03 UTC).
Эпицентр - 55° северной широты и 142° восточной долготы.
Луна: фаза 3% до новолуния, растояние 402328 (новолуние - 29 мая 1995 09:28), но перед этим: полнолуние 14 мая 1995 года 20:47 UTC, расстояние 358563 км. Суперлуние.
Измитское землетрясение - катастрофическое землетрясение (магнитуда 7,6), произошедшее 17 августа 1999 года в Турции в 3:01 по местному времени (UTC 00:01:39).
Широта 40° 44" 53" с.ш. Долгота 29° 51" 50" в.д.
Луна: фаза 30% после новолуния (5 дней), расстояние 400765 км;
Сычуаньское землетрясение - разрушительное землетрясение, магнитудой 7,9 балла, произошедшее 12 мая 2008 года в 14:28:01 по местному времени (06:28:01 UTC) в Китае.
Широта 31° 0" 7" с.ш. Долгота 103° 19" 19" в.д.
Луна: фаза 51%, 7 дней после новолуния, расстояние 379372 км: новолуние 5 мая 2008 года 10:55 UTC, расстояние до Луны 358184 км. Суперлуние.
Землетрясение и цунами в Индийском океане 26 декабря 2004 в 00:58 UTC - второе по мощности в истории наблюдений землетрясение (магнитуда 9,2) и самое смертоносное из всех известных цунами.
°30" северной широты и 95°87" восточной долготы.
Луна: фаза 100%, полнолуние 404408 км, но перед этим новолуние 12 декабря 01:28, 364922 км. Суперлуние.
Цунами 2 апреля 2007, Соломоновы острова (архипелаг). Вызвано землетрясением магнитудой 8 баллов, произошедшим в южной части Тихого океана в 07:39. Волны в несколько метров высотой достигли и Новой Гвинеи.
Луна: фаза 0%, полнолуние, расстояние 404000 км, предыдущее новолуние 19 марта 2007 в 02:44, 364311 км. Суперлуние.
Землетрясение и цунами Япония, Хонсю, 9,0, произошло 11 марта 2011 года в 14:46 по местному времени (05:46 UTC). Широта 38.30N и долгота 142.50E. Очаг землетрясения был расположен на глубине 32 км.
Луна: фаза 32% после новолуния (5 дней), расстояние 393837. Астрономическое новолуние 4 марта 2011 года 20:47, расстояние 404793 км; но ближайшее полнолуние 19 марта 2011 20:46. Суперлуние.
Выше приведены катастрофические землетрясения и цунами за последние 50 лет. Статистка показывает, что все они случились во время полнолуния или новолуния (за исключением Ташкентского и Измитского, что косвенно указывает на их техногенный характер). Кроме того, почти 80% из них так или иначе связаны с суперлунием. По данному анализу можно сделать вывод, что в периоды суперлуний опасность катастроф от природных стихий, действительно, возрастает.
Рисунок 6 - диаграмма распределения землетрясений в зависимости от фаз Луны и положения ее на орбите
При построении диаграммы мы полностью отвлекались от всех неравенств движения Луны. Были взяты средние значения синодического (29.5 дня) и аномалистического месяцев (27.5 дня). На диаграмме нанесены средние положения сизигий и квадратур, а апогей (А) показан как средний момент между соседними перигеями (Р). Для каждого землетрясения определялось его расстояние во времени до ближайшей, отмеченной на диаграмме, фазы Луны и до момента прохождения Луны через перигей или апогей. Возникающая от сделанных упрощений неопределенность построения едва ли достигает одних суток. На построенной диаграмме каждое землетрясение отмечено точкой. Землетрясения, попадающие на рамку диаграммы, отмечены по соседству с ней, внутри диаграммы, и повторены у каждой из противоположных сторон рамки.
Построенная диаграмма совершенно отчетливо показывает, что вблизи перигея землетрясения чаще всего происходят в сизигиях, т.е. при полнолунии и новолунии, и их в то время почти не бывает около квадратур. Второй хорошо выраженной особенностью диаграммы является группировка землетрясений вдоль направлений, идущих под углом 45 гр. от сизигиев в перигее. Эти направления представляют собой последовательность дней тех лунаций, у которых новолуние или полнолуние совпадало с перигеем. Следовательно, благоприятными для землетрясений являются не только дни максимальных приливов земной коры, но и дни, непосредственно следующие за ними. Таким образом, максимальные приливы в такой степени нарушают состояние наружных слоев Земли, что в течение времени порядка месяца сохраняются условия, благоприятствующие землетрясениям.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе данной работы был изучен естественный спутник планеты Земля - Луна.
Были изучены влияния Луны, которые она оказывает на Землю.
По данным наблюдением можно сделать вывод, что Луна действительно оказывает свое воздействие на планету Земля как благоприятное, так и нет. Если рассматривать влияние фаз Луны на человека, есть предположение, что она так же может улучшать, либо ухудшать его самочувствие и тем самым оказывать влияние на его деятельность. Изучение спутника и его воздействия не является еще до конца изученным. Однако, человек уже научился использовать такое ее свойство, как гравитационную силу. Приливная электростанция - это особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров. Приливные гидроэлектростанции считаются наиболее экологически чистыми. Следовательно, изучение данной темы имеет огромнейшую роль. Именно поэтому я считаю выбранную тему достаточно актуальной.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Фриш С. А., Тиморева А. В. // Курс общей физики, Учебник для физико-математических и физико-технических факультетов государственных университетов 1957. Т. 1, вып. 2. С. 312
Белонучкин В. // Приливные силы Квант. 1989. Т. 12, вып. 3. С. 435.
Марков А. Дорога к Луне // В журн. «Авиация и космонавтика». ? 2002. ? № 3. - С. 34.
Общий курс астрономии / Кононович Э.В., Мороз В.И.
Е изд., испр. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 544 с.
Рандзини Д.М. // Космос, 2002. - С. 320.
Звезды и планеты. / Я.М. Ридпат / Атлас звездного неба,
В.Д. Кротиков, В.С. Троицкий. Радиоизлучение и природа Луны // Успехи физич. наук, 1963. T.81. Вып.4. с.589-639
А.В. Хабаков. Об основных вопросах истории развития поверхности Луны. М, 1949, 195 с.
Репетиторство
Нужна помощь по изучению какой-либы темы?
Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку
с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.
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.
В солнечной системе не мало спутников но наша война уникальна. Она оказывает огромное влияние на Землю. Поддерживает стабильность нашего мира. Эта история о том, как Луна формировала нашу планету и определяла её развитее. Что стало бы с нами, если бы не Луна? Нам кажется естественным, что Луна светит с ночного времени, находясь примерно в 400 тысячах километров от нас. А если бы она была на другом расстоянии? Ближе или дальше. Как бы это изменило наш мир?
Луна это всего лишь каменная глыба в небесах. Но она перемещает огромные объёмы воды на нашей планете. Каждый день на западном побережье Шотландии происходит масштабное движение. Во время прилива проникают 70 миллионов тонн морской воды, а во время отлива утекают обратно. Вот что может устроить Луна.
Приливы и отливы самое яркое свидетельство тесных взаимосвязей Земли и её спутника. Но далеко не единственное. Для людей Луна стала ещё и желанной целью путешествия. Сорок лет назад двенадцать человек совершили то, что изменило наше отношение к нашей ближайшей космической соседке. «Роман» с луной стартовал в 1969 году, Это была эра «Аполлона». Человек впервые отправился на Луну. После этого, в течении 4 лет последовали участники пяти лунных экспедиций. Но с тех пор едва ли кто то заговаривал о Луне. Когда то она была новым «горизонтом развития». Сейчас большинству кажется чудачество. Ещё несколько лет назад – любимица публики, а сейчас забыта всеми. Но стоит ли нам по-прежнему сходить с ума по Луне?
Чем больше мы узнаём о нашей соседке, тем более потрясающая она оказывается. Причина приливов это сильное тяготение. Эта важнейшая сила во вселенной. Она удерживает нас на Земле, и не даёт Луне покинуть свою орбиту. Но не только Земля воздействует на Луну, в ответ та вовлекает за собой земные моря. Притяжение Луны слегка приподнимает океанскую воду, образуя пузырь, и движение этого «пузыря2 вслед за Луной, вращающееся вокруг Земли, вызывает приливы и отливы. Масштаб приливов, определяется расстоянием до Луны. Если бы Луна находилась чуть ближе, это вздутие было бы чуть выше. В отлив вода бы уходила бы дальше, а в приливы поднимались бы выше, затапливая прибрежные низины. А что бы получилось, если бы Луна оказалась гораздо ближе к Земле?
Гравитация, воздействующая на Землю, была бы гораздо больше. Возникает огромный приливный пузырь. Вода перекатывалась бы по островам. Города были бы затоплены. И так по всей планете. И виновата во всём именно Луна. Это может казаться сценарием фильма катастрофы.
Но давайте обратим взгляд в далёкое прошлое. На 4,5 миллиарда лет назад. Когда Солнечная система была ещё молода, а у Земли ещё не было Луны. Наша планета летала вокруг Солнца в одиночестве, бомбардируемая кометами, астероидами, словно в гигантском космическом бильярде. В наши дни уже не найти шрамов от столь древних ударов. Некоторые из триллионов, летавших в космосе обломков, соединились в куда нечто более опасное. Это была протопланета Тейя. Орбита которой выводила её к столкновению с Землёй. Удар по молодой Земле был скользящий. Ядра планет слились воедино, а огромные массы расплавленной породы была выброшена на околоземную орбиту. Так как это вещество было жидким, то оно легко собралось в сферический объект, ставший нашей Луной. Представьте себе это зрелище – первый восход Луны над Юной Землёй. У нашей планеты появилась соседка. Расплавленная планета, орбита которой проходила всего-навсего в 22,5 тысячах километрах от Земли. Это радикально изменило Землю.
Столкновение с Тейей разбило Землю, вывернула её наизнанку. Такие металлы как железо освободились из ядра планеты, и полностью изменили её базовый химический состав. В атмосферу были выброшены метан, оксид углерода и водород. Это преобразило нашу планету. Благодаря этим газам зародилась жизнь. Столкновение породившие Луну подготовило условие для возникновения жизни. Но жизнь появилась не сразу. Простейшие одноклеточные существа населили Землю, лишь через 700 миллионов лет. И Луна вновь сыграла ключевую роль. При остывании Земли, водные пары конденсировались и образовали океаны. Из-за воздействия Луны, в этих океанах возникали приливы.
Одной из новейших теорий происхождения жизни привело к этому факту огромное значение. Учёные считают, что приливы стали толчком для возникновения жизни на Земле. Вот как это произошло. Смешивая вещества, присутствующие в ранних океанах наряду с водой, создаются условия в зоне прилива. Потом вода испаряется. Так Солнце высушивало скалы во время отлива. Во время прилива, вода вернётся и затопит камни. Потом происходит облучение ультрафиолетом. И в химикалиях начинаются превращения. В этих условиях намокание и высыхание, вызванное под действием приливов, появилось нечто примечательное. Если проанализировать это на молекулярном уровне, то можно обнаружить два компонента РНК (рибонуклеиновой кислоты), Получается что из этих простых веществ при таких условиях появились очень сложные молекулы. РНК один из основополагающих компонентов живых клеток могла впервые возникнуть благодаря приливам, управляемым движением Луны. Зоны прилива были настоящими химическими лабораториями. В результате в одной из бухт появились кирпичики РНК.А РНК это жизнь. Как только в океанах появились первые живые существа, был запущен процесс эволюции.
