Расстояние от Земли до Луны, сколько лететь до спутника планеты и почему прекратилось исследование Луны

Строение Луны

По канонам астрономической геологии внутреннее строение Луны стандартно: ядро ​​диаметром около 1500 км, состоящее из твердой внутренней части радиусом 240 км. Жидкая внешняя часть: толщина 300 км. Важнейшим химическим элементом в составе ядра является железо.

Мантия толщиной 1000 км содержит: оксиды магния, железа и кремния. Кора слоем около 50 км покрыта слоем лунного грунта, называемого «реголитом». Пористый серый материал.

Лунная атмосфера

Поверхность Луны окружена тонким слоем газов (экзосферой). Это: аргон, азот, гелий, неон, водород, метан, аммиак, углекислый газ. По сравнению с земной атмосферой: в десять триллионов раз менее плотная. Соответственно диапазон колебаний температуры составляет: от — 153°С до +107°С.

Что создает атмосферу Луны?

• Солвинд агрессивно реагирует с реголитом.
• Метеориты, несущие с собой огромную кинетическую энергию и замороженные газы.
• Внутренние газы, которые извергаются на поверхность в результате сейсмической активности.

Интересный факт: масса газовой оболочки Луны составляет 25 тонн.

Условия на поверхности

Астронавты, прибывающие к единственному спутнику Земли, должны чувствовать себя некомфортно. И вот причины:

• Значительное снижение гравитации.
• Отсутствие воды в виде жидкости на земле.
• Минимальное количество газовой атмосферы.
• Продолжительность суток в 29,5 раз больше, чем на Земле.
• мгновенный переход из ночи в день и обратно с гигантским скачком температуры.

Гравитационное поле

Притяжение Луны в 6 раз слабее земного, что не позволяет ей удерживать собственную атмосферу. В 2011 году пара американских спутников провела исследование гравитационного поля спутника планеты. Это очень странно: много аномалий. Причина этого парадокса до сих пор не выяснена и требует дальнейших исследований.

Орбита Луны

Ближайший космический объект всегда был предметом повышенного внимания астрономов. Как в доисторические времена, так и сегодня. Древние астрологи смогли довольно точно определить размер Луны и ее расстояние от Земли.

За три столетия до нашей эры великий древнегреческий ученый Аристарх Самосский вычислил длину пути между двумя небесными телами. Оно оказалось равным 60 радиусам нашей планеты (точнее: колеблется в пределах: 55 — 63).

Спустя столетие изучение орбиты ночной звезды продолжил другой астроном из Древней Греции Гиппарх. Изучив три лунных затмения, он смог подтвердить догадки небесных наблюдателей древней вавилонской школы.

Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549. Расстояние между ними варьируется в пределах: 364397 км — 406748 км. Из-за так называемого «приливного ускорения» Луна медленно (на 38 мм в год) удаляется от Земли.

Удивительна синхронность вращения спутника вокруг нашей планеты и собственной оси. Период для обоих обращений составляет 27,32166 земных суток. Поэтому мы видим только одну сторону «ночной звезды».

В действительности орбитальное движение Луны довольно сложно и зависит от многих факторов. В 1919 году британскому астроному Эрнесту Брауну удалось их учесть с достаточно высокой точностью. Его расчетами руководствуются и по сей день. Пусть и с некоторыми компьютерными исправлениями, достигнутыми в ходе освоения космоса.

Фазы Луны

В процессе вращения уровень освещенности спутника нашей планеты изменяется солнечными лучами. Это так называемые «фазы» Луны. Существует четыре основных типа:

1. Новолуние — Луны не видно.
2. Первая четверть — освещена половина спутника. В Северном полушарии она видна справа, а в Южном полушарии — слева.
3. Полная луна — видна вся поверхность.
4. Последняя четверть. Он похож на первый. Но на этот раз освещена другая половина луны.

Каждая фаза длится 7,4 дня. Вместе они длятся от 29,25 до 29,83 дня. Это связано с движением Луны не по круговой, а по эллиптической орбите. Период первых двух фаз обычно называют «растущей» луной, а следующие две фазы — «убывающей».

Сколько километров от Земли до Луны?

Когда мы говорим о расстоянии между Землей и ее естественным спутником, то стоит отметить, что термин «расстояние» нуждается в уточнении, так как это расстояние между центрами космических объектов и расстояние, которое должен преодолеть космический аппарат, чтобы достичь поверхность Луны. И цифры будут совсем другие, потому что Луна постоянно находится в движении по отношению к Земле.

 

Перигей

Орбита Луны, как и многих космических объектов относительно центра вращения, представляет собой не гладкий круг — это эллипс. Достаточно близко к кругу, но все же эллипс.

Ближайшая точка орбиты Луны — перигей — находится на расстоянии 363 104 км. Это расстояние между центром Земли и спутником. Но и это не постоянно. В движении Луна может приближаться на 356 400 км и отступать на 370 400 км. Разница составляет 14 000 км — колебания близки к среднему перигейному расстоянию.

Апогей

Апогей — точка максимального удаления спутника от планеты. Значение также колеблется и может варьироваться от 404 000 километров до 406 700 километров.

Среднее расстояние до Луны рассчитывается примерно как среднее арифметическое — 384 400 километров.

В зависимости от того, ближе или дальше луна от земли, меняется и размер неба. В перигее лунный диск больше, чем в апогее.

Плоскость вращения Луны вокруг Земли расположена под углом 5 градусов к плоскости эклиптики .

Чему равно расстояние от Земли до Луны

Находясь на Земле, Луна кажется очень далекой от нас, но это впечатление относительное. Если принять космические расстояния в масштабах Вселенной, то величина будет крайне мала. В астрономических единицах расстояние между планетой и спутником равно, всего 0,00257 а.е.

Тем не менее преодоление этого расстояния — непростая задача для современной космической техники. В первую очередь корабль необходимо разогнать до второй космической скорости — 11 километров в секунду. Это позволит устройству уйти из зоны влияния земного притяжения. При такой скорости полет теоретически должен занять около 10 часов. Но на практике не все так просто.

Чтобы достичь 11 километров в секунду и преодолеть гравитацию планеты, корабль будет постепенно разгоняться в плотных слоях атмосферы. Кроме того, при сближении со спутником и дальнейшей посадке необходимо заранее затормозить, что также потребует времени.

Если говорить о реальных цифрах, то в НАСА говорят, что с момента старта до посадки «Аполлона-11» на Луну у них прошло 76 часов. Рекордсменом по скорости является исследовательский аппарат New Horizons, которому от старта с космодрома до облета Луны потребовалось 8 часов 35 минут. Подчеркнем — полет, он не приземлялся на Луну, у него была совсем другая миссия.

Лучу света требуется всего 1,255 секунды, чтобы преодолеть расстояние между Землей и Луной. Если бы у нас были космические корабли, развивающие скорость света, полет был бы молниеносным, но это пока только фантастика.

Как в Древней Греции астрономы рассчитывали расстояние до Луны

Первым, кто захотел найти размеры спутника Земли, был Аристарх Самосский. Измерив угол между Луной и Солнцем, он получил результат 87 градусов. Это указывало на то, что Луна в 20 раз ближе к Солнцу. Однако погрешность, приведшая к такому большому отклонению, была не столь велика, почти три градуса. Фактический угол между Луной и Солнцем составляет 89,8 градуса. При таком значении Луна в 400 раз меньше Солнца, что близко к истине. Такая небольшая погрешность была связана с грубыми измерительными приборами того времени, которые просто физически не могли обеспечить хорошую точность.

Но уже тогда, наблюдая лунные и солнечные затмения, астрономы пришли к выводу, что угловые размеры Солнца и Луны удивительным образом совпадают.

Используя теорему о подобных треугольниках, Аристарх получил расстояние от Земли до Луны, равное 509 680 километрам.

Во II веке до нашей эры Гиппарх Никейский, наблюдавший лунные затмения, пришел к выводу, что расстояние до спутника составляет 382 260 километров.

Эти значения оказались близкими к истине, но самое главное, что они показали, — это протяженность космического пространства по отношению к Земле.

Сколько нужно времени, чтобы добраться до Луны

Здесь стоит отметить, что траектория движения космического корабля в сторону Луны никогда не будет совпадать с прямой линией, соединяющей центры планеты и спутника.

Если отправить корабль на Луну, Луна уже успеет сдвинуться к тому моменту, когда она туда доберется, и космический корабль должен будет «подцепить» спутник. Именно из-за постоянного движения Луны вокруг Земли орбита спутника всегда будет длиннее.

Если не учитывать время разгона вокруг Земли до второй космической скорости, то полет на Луну теоретически займет около 10 часов. Но не все так просто, как кажется на первый взгляд.

Вторая космическая скорость, необходимая аппарату для выхода из гравитационного поля Земли, составляет 11,2 километра в секунду. При этом скорость корабля при выходе на орбиту (первый космический полет) составляет 7,9 километра в секунду. Чтобы разогнаться с первой скорости до второй, корабль должен разогнаться хоть и в разреженной, но все же земной атмосфере, что заметно усложнит этот процесс и увеличит время полета.

Кроме того, при подлете к Луне необходимо произвести торможение, чтобы скорость относительно Луны стала минимальной. А потом совершить посадку на Луну — на что тоже нужно время.

История полетов на Луну

Как только на орбиту Земли были запущены первые спутники, умы людей заняла идея исследования естественного спутника Земли — Луны.

Но вопрос о том, сколько именно времени займет полет на Луну, оставался открытым. Теоретически вычислить его можно было только с большой погрешностью, так как во время полета он зависел от многих факторов, в том числе от взаимного положения Земли и Луны, которое постоянно менялось.

Первооткрывателем полетов на Луну стал американский зонд, который должен был исследовать радиационный фон спутника. Он приблизился к поверхности Луны на 60 тысяч километров. С этого полета весной 1959 года началось исследование Луны.

Осенью, спустя полгода, советский космический корабль «Луна-2» стал первым искусственным объектом, совершившим посадку на Луну. Спустя несколько месяцев, зимой 1059 года, «Луна-3» впервые позволила человечеству увидеть обратную сторону Луны — первые снимки были сделаны во время облета спутника.

Так началась лунная гонка между США и СССР.

После успеха СССР последовала серия неудачных пусков аппаратов «Луна-4,5,6,7,8», и только в 1966 году «Луне-9» удалось затормозить на поверхности спутника.

В течение следующих 3 лет, до 1969 года, к Луне было отравлено 30 беспилотных космических аппаратов.

Но самым важным прорывом человечества стал полет «Аполлона-11» в июле 1969 года, который доставил людей на поверхность спутника, что сделало его, таким образом, единственным космическим объектом (помимо Земли), на котором побывал человек. Через четыре месяца экипаж «Аполлона-12» стал вторым на Луне.

В течение следующих трех лет американские астронавты совершили еще три посадки на спутник, после чего в декабре 1972 года полеты людей на Луну прекратились. После этого спутник нашей планеты посещали только луноходы.

Сколько летели до Луны американцы

До непосредственной посадки человека на спутник было в общей сложности две пилотируемых миссии по подготовке программы полета.

Аполлон-8 с тремя членами экипажа 21 декабря 1968 года впервые достиг Луны и вышел на ее орбиту. Полет занял у них 3 дня.

Экипаж «Аполлона-9» не был отправлен на спутник. Их задачей было разработать все системы и механизмы, которые осуществили бы успешную посадку на орбиту Земли.

«Аполлон-10» был генеральной репетицией высадки на Луну. Полет состоялся 18-26 мая 1969 года. Полет к спутнику занял 76 часов, обратно — 54 часа. В их миссию входили все те же задачи, что и у «Аполлона-11», за исключением непосредственной посадки на Луну.

16 июля 1969 года с космодрома стартовал «Аполлон-11». Полет также занял 76 часов и 20 июля на Луну приземлился первый лунный модуль с людьми на борту. Все время полета с момента старта до посадки на родную планету получилось 8 суток 3 часа.

После этого на естественный спутник Земли высаживались еще 5 экипажей, а время полета до Луны занимало в среднем трое суток.

Почему перестали летать на луну

Политическая ситуация

Космическая гонка буквально затмила умы жителей планеты, а главными соперниками в ней стали США и Советский Союз. Вечные соперники в этом вопросе никак не могли найти «победителя». Советский Союз явно лидировал, когда дело касалось запуска первого искусственного спутника, человека в космосе и выхода в открытый космос.

США нужно было как-то вырваться вперед и Луна стала их козырем. Доставив туда людей впервые, США продемонстрировали свое превосходство в этом направлении освоения космоса, и их главная цель была достигнута. И СССР не хотел быть вторым.

Экономика стран

На подготовку ракет-носителей, модулей, экипажа, стартового стола и просто на зарплату людям США потратили 25 миллиардов долларов (в пересчете на современный ценник — около 136 миллиардов долларов). При этом, кроме «престижа», «Аполлон» в финансовом плане ничего не приносил. Такая политика слишком дорого обходилась даже США, тем более что чемпионат уже был взят.

СССР, с другой стороны, считал бессмысленным использование ресурсов там, где они наверняка уже потеряли, поэтому лунная программа СССР по высадке спутника была прикрыта.

Перспективы полетов на Луну в будущем

После «Аполлона» полеты на Луну посчитали нецелесообразным, и космическая гонка перестала быть такой «авантюрой».

Однако сейчас считается, что Луну удобно использовать как «перевалочный пункт» для более дальних полетов. Освоение дальнего космоса упирается в расход большого количества топлива. В то время как полет с лунной поверхности при отсутствии на ней атмосферы и малой гравитации может позволить увеличить время полета при том же запасе топлива.

На данный момент идет подготовка к повторной высадке на Луну и начало освоения как США, так и России.

Пилотируемые полёты

С начала 70-х годов прошлого века США ускорили программу по высадке первого человека на Луну. В прошлом с помощью космических станций проводились исследовательские работы для оценки возможности такого события. Фотосъемка, «высадка на Луну», изучение поверхности, анализ аномальных явлений — все делалось для успеха предстоящей операции.

21 июля 1969 года экипаж «Аполлона-11» ступил на поверхность Луны. Шесть раз американские корабли высаживали астронавтов на Луну, всего 12 человек. В конце 1972 года программа пилотируемых полетов с высадкой человека на спутник была свернута.
причина проста — нехватка средств. Возможно, с привлечением ряда азиатских стран, ЕС, Израиля ситуация изменится. Никто не собирается отрицать разработку и колонизацию спутника Земли. Параллельно с пилотируемыми полетами начинается исследование лунной поверхности с помощью лунохода.

СССР

Лидерство в создании радиоуправляемых мобильных машин перешло к Советскому Союзу. Луноход-1 и Луноход-2 были созданы в СССР и успешно исследовали лунную поверхность в 1970 и 1973 годах. Были и другие аппараты, но по ряду причин их полеты либо не состоялись, либо закончились неудачей.

США

В рамках расширения возможностей американских астронавтов на поверхности Луны Boeing в партнерстве с General Motors построил четыре лунных корабля. Двигаясь по поверхности спутника со скоростью 13 км/ч, они значительно расширили возможности экипажей Аполлонов 15, -16, -17. Общий пробег «луномобилей» составил 91 км, а наибольшее удаление от базы — 7,6 км.

Китай

Третьей державой, успешно запустившей мобильное устройство на спутник Земли, стал Китай. Его луноходы «Юйту» и «Юйту-2» в 2013 и 2019 годах продолжили эстафету с радиоуправляемыми луноходами.

Интересно: Первый спутник Земли: характеристики, когда создан, кто изобрел, запуск, фото и видео
Луноход Юту (Нефритовый заяц) Интересный факт: В рамках китайской космической программы был проведен спектрометрический анализ грунта, и был обнаружен материал с необычным химическим составом. А также проводились биологические опыты по прорастанию наземных культур.

Последующее изучение

Луна очень перспективна с точки зрения освоения и колонизации. Поэтому исследования становятся все более активными. Азиатские страны и Евросоюз запустили свои космические спутники для изучения Луны.

США удалось заснять поверхность Луны в очень высоком разрешении. На изображении видно оборудование из предыдущих экспедиций и даже следы космонавтов.
У России есть своя лунная программа, рассчитанная до 2040 года. Планируются регулярные полеты, высадка экипажа, строительство лунной базы.

Частные проекты

Помимо государственных компаний, к изучению перспектив освоения лунной поверхности приступили частные компании. Стимулом к ​​активизации их деятельности стал объявленный Google Lunar X PRIZE конкурс на производство мини-лунохода. Одним из участников была сборная России.

Не менее заманчива и организация космического туризма, о которой заявила компания Bigelow Aerospace. Астронавты-любители планируют «облететь» Луну или на старых модернизированных кораблях. Или на вновь созданных многоразовых универсальных агрегатах.

Международный правовой статус

Вопросы ведения разработки спутника Земли изложены в двух международных документах:

• «Соглашение об основах деятельности…» 1967 г.
• «Соглашение о деятельности государств…» в рамках ООН от 18 декабря 1979 г.

Колонизация

Человеческая цивилизация не может оставаться на земле бесконечно. Космические колонии необходимы для развития. Где лучше всего их строить? На Луне. Он близок и хорошо изучен.

Со второй половины 20 века сверхдержавы СССР и США начали проектировать базы на спутнике Земли:

• Американские: «Лунекс», «Горизонт» (военные); проект фон Брауна; длинный, дорогой Лунный Оазис.
• Советский: проект академика В. П. Бармина «Звезда».

Начало 21 века. США пока держат за руку свою программу Constellation, в рамках которой планируется: создание новой инфраструктуры наряду с разработкой спецтехники.

Азиатские страны не собираются долго оставаться в стороне. Комплексные планы Китая, Индии. Япония имеет более скромные достижения из-за экономических трудностей. Россия хоть и имеет свою лунную программу, но не имеет достаточных средств на ее реализацию.
Скорее всего, космическим державам придется объединить усилия и привлечь новых «игроков». Хорошим примером такого сотрудничества является Европейское космическое агентство, разработавшее четырехэтапный план колонизации Луны на 2020-2062 годы.

Иллюзия Луны

С древнейших времен и до нашего времени наблюдатели замечали, что луна над горизонтом намного крупнее той, что высоко в небе. Это не более чем оптическая иллюзия. Размеры нашего спутника неизменны, а угловой размер даже увеличивается при восхождении Луны в зенит.

Несмотря на ряд гипотез, точные причины возникновения иллюзии до сих пор не установлены.

Кратковременные явления

Периодически возникающие оптические аномалии, возникающие на поверхности ночной звезды, называются КЛА — кратковременные лунные явления. Это: различные виды вспышек, свечение, размытие, изменение размеров и внешнего вида наблюдаемого объекта, случаи их движения.

Их природа остается неясной. Причин CLA может быть много:

• Выход газа.
• Сейсмические процессы.
• Воздействие света и электромагнитных волн.
• Электрические процессы, сопровождающиеся световым эффектом.
• Химическая активность реголита.

Нельзя сбрасывать со счетов субъективность наблюдений, которые подвергаются разного рода воздействиям: как на поверхности земли (атмосфера), так и в открытом космосе (солнечный ветер, звездное излучение и др.). Пока такого рода информация служит кормом для разного рода слухов. Строгая научная теория, объясняющая подобные явления, еще не создана.

Образ Луны в культуре и мифологии

Ближайший спутник Земли всегда служил «пищей» для творческого энтузиазма художников. Образ ночного светила, маняще-недоступного, загадочного, являющегося незаменимым спутником свиданий в темноте, воспет во многих произведениях искусства.

Мифология народов мира полна лунных богов. Иногда они олицетворяют пассивное, темное женское начало, иногда радостное, просветляющее. Часто встречается тема небесного супружеского союза солнца и луны.

Почему Луна так называется?

Корни происхождения имени земного «попутчика» разные:

• На старославянском языке оно означало «свет».
• Возможно латинского происхождения, заимствованного из языка древних евреев. Там слово «луна» означало «ночь».

Исторически наш небесный спутник не имеет красивого мифологического имени. Это чисто научно. Луны (со строчной буквы, во множественном числе) — один из видов космических тел. Тот, кто был ближе всех к нам, получил собственное имя с большой буквы.

Это порождает некоторое замешательство, путаницу. Доводит до шуток. Некоторые предлагают переименовать его. Но пока этого не происходит. Видимо, название прижилось.

Наблюдение за Луной

Луна по космическим меркам очень близко. Поэтому любой, кто хочет заняться астрономией, может начать с изучения нашего ближайшего небесного спутника. Это видно невооруженным глазом. Но лучше купить бинокль или недорогой телескоп.
Будут проблемы, конечно. Чтобы их избежать, лучше заранее принять меры:

• Получите лунные карты, чтобы ознакомиться с названиями и расположением объектов.
• Выберите лучшее место для наблюдения. Особенно много хлопот начинающим астрономам доставляет уличное освещение ночных городов.
• Учитывайте погодные факторы. Дождь и снег, тучи и туман не дадут вам заняться любимым делом.
• Изучить цикл движения Луны по орбите с учетом географических координат территории ее пребывания.
• Набираясь опыта, появятся навыки и умения. Настойчивость внимательного наблюдателя обязательно будет вознаграждена открытиями, сопровождаемыми приятными впечатлениями.

Читайте также: Диаметр Земли и другие ее параметры: радиус, площадь, форма, длина окружности и объем