Масса Луны

2 декабря 2021

Из всех параметров небесных тел масса – самый сложный для вычислений. Поэтому, в отличие от диаметра, масса Луны была рассчитана относительно недавно.

Среди спутников Солнечной системы Луна стоит на шестом месте по массе. Её масса составляет 7,34х1022 кг, что в 80 раз меньше земной. Можно рассчитать среднюю плотность Луны — 3,35 г/см3,что в 3-4 раза больше, чем у других спутников (кроме Ио – спутника Юпитера), а также ускорение свободного падения – 1,62 м/с2, и силу тяжести, которая равна 1/6 земной, то есть предмет, перемещённый с Земли на её спутник, стал бы весить в шесть раз меньше. Из-за слабого притяжения у Луны нет атмосферы.

Почему Луна так называется?

Древние римляне Луной называли богиню ночного света, именем которой со временем нарекли само ночное светило. Согласно другим источникам, слово «луна» имеет индоевропейские корни и означает «светлая» – и не зря, ведь по яркости земной спутник находится на втором месте после Солнца. В древнегреческом языке звезду, светящую холодным желтоватым светом на ночном небосводе, называли именем богини Селены.

История исследований Луны

За движениями Луны на небе наблюдали еще астрономы Древнего Мира. Уже во II веке до н. э. Гиппарх исследовал движение Луны по звездному небу, определив наклон лунной орбиты относительно эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения.

Средневековые исследователи при помощи телескопа смогли выделить отдельные участки рельефа и составить первую лунную карту.

Одну из первых лунных карт составил Джованни Риччиоли в 1651 году, он же дал названия крупным темным областям, именовав их «морями».

В XIX веке появились первые снимки лунной поверхности, из которых был составлен фотографический атлас.

Изобретение космических аппаратов помогло расширить знания о Луне. Начиная с 1958 года, советские и американские исследователи запустили к ней несколько десятков автоматических и пилотируемых аппаратов, искусственных спутников и луноходов, что получило свое название в истории, известное как Лунная гонка.

Впервые удалось заглянуть на обратную сторону Луны в 1959 году, когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть ее поверхности.

Американская программа пилотируемого полета на Луну называлась «Apollo». Первая посадка произошла 20 июля 1969 года; последняя – в декабре 1972 года.

Первым человеком, ступившим 21 июля 1969 года на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг, вторым – Эдвин Олдрин. Третий член экипажа Майкл Коллинз оставался в орбитальном модуле.

После того как в августе 1976 года советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, следующий аппарат – японский спутник «Hiten» – полетел к Луне лишь в 1990 году.

3 января 2019 года, впервые на обратную сторону Луны была совершена мягкая посадка китайского посадочного модуля «Чанъэ-4» со вторым китайским луноходом «Юйту-2».

На посадочном модуле провели уникальный биологический эксперимент по выращиванию картофеля, арабидопсиса, рапса, хлопчатника (удалось прорастить лишь хлопчатник) и выведению мух-дрозофил, а также с дрожжами.

В рамках исследования Луны в настоящее время работают несколько луноходов и орбитальных зондов разных государств. В настоящее время к изучению Луны приступают частные компании, есть планы по организации космического туризма с полётами вокруг Луны на российских кораблях.

Физические характеристики Луны

К основным физическим характеристикам Луны относят:

  • Луна – пятый по размеру спутник Солнечной системы.
  • Температура поверхности Луны колеблется от −173 °C ночью до +127 °C в подсолнечной точке. Температура пород на глубине 1 метр постоянна и равна −35 °C.
  • Средний радиус Луны составляет 1737,1 километра, то есть примерно 0,273 радиуса Земли.
  • Площадь поверхности Луны составляет 3,793 х 107 квадратных километров.
  • Средняя плотность Луны составляет 3,3464 грамм на кубический сантиметр.
  • Ускорение свободного падения на Луне равно 1,62 метра на секунду в квадрате (0,165 g).
  • Масса Луны равна 7,3477 х 1022 килограмм.

Что такое масса Луны?

Действительно, в физическом плане такого понятия, как «вес планеты» не существует. Ведь весом считается сила воздействия тела на горизонтальную поверхность. Как вариант – если тело подвешено на вертикальную нить, то его весом является сила растяжения телом этой нити. Понятно, что Луна не расположена на поверхности и не находится в «подвешенном» состоянии. Так что, с физической точки зрения, Луна не имеет веса. Поэтому, будет уместнее говорить о массе этого небесного тела.

Как измерили массу Луны?

Первым попытался рассчитать массу Луны Ньютон, используя измерения, проведённые во время морских приливов, но получил результат, превышающий истинное значение в два раза. Правильно вычислить массу спутника смогли после того, как Кавендиш экспериментально определил точное значение гравитационной постоянной.

Масса Луны и ее движение – какая взаимосвязь?

Издавна люди пытались разгадать «тайну» движения Луны. Теория движения Луны, впервые созданная американским астрономом Е. Брауном в 1895 году, стала основой современных расчетов. Однако для определения точного движения Луны требовалось знать ее массу, а также различные коэффициенты тригонометрических функций.

Однако благодаря достижениям современной науки появилась возможность провести более точные расчеты. С помощью метода лазерной локации можно определить размер небесного тела с погрешностью всего в пару сантиметров. Так, ученые выявили и доказали, что масса Луны в 81 раз меньше массы нашей планеты, а радиус Земли – в 37 раз больше аналогичного лунного параметра.

Конечно, подобные открытия стали возможны только с наступлением эры космических спутников. А вот ученые эпохи великого «первооткрывателя» закона всемирного тяготения Ньютона определяли массу Луны, исследуя приливы, вызванные периодическими изменениями положения небесного тела относительно Земли.

Луна – характеристики и цифры:

  • поверхность – 38 млн км2, что составляет примерно 7,4% поверхности Земли
  • объем – 22 млрд м3 (2% от величины аналогичного земного показателя)
  • средняя плотность – 3,34 г/см3 (у Земли – 5,52 г/см3)
  • сила тяжести – равна 1/6 земной

Луна – довольно-таки «тяжелый» небесный спутник, не характерный для планет земного типа. Если сравнить массу всех планетарных спутников, то Луна окажется на пятом месте. Даже Плутон, считавшийся до 2006 года полноправной планетой, по массе меньше Луны более, чем в пять раз. Как известно, Плутон состоит из горных пород и льда, так что его плотность небольшая – примерно 1,7 г/см3. А вот Ганимед, Титан, Каллисто и Ио, являющиеся спутниками планет-гигантов Солнечной системы, превосходят по массе Луну.

Внутреннее строение Луны

Благодаря размеру и составу,  Луну иногда относят к планетам земной группы. Изучая геологическое строение Луны, можно многое узнать о строении и развитии Земли.

Плотность Луны сравнима с плотностью земной мантии. Поэтому у Луны или нет, или очень малозначимое железное ядро. Внутреннее строение Луны изучено по сейсмическим данным, переданным на Землю устройствами космических экспедиций «Аполлон». Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне.

Толщина верхней мантии 400 км. В ней сейсмические скорости находятся в зависимости от глубины и сокращаются в связи от расстояния. Толщина средней мантии около 600 км. В средней мантии сейсмические скорости неизменны. Нижняя мантия расположена ниже 1100 км.

Ядро Луны, начинающееся на глубине 1500 км, вероятно, жидкое. Оно практически не включает в себя железо. В следствии этого Луна обладает весьма слабым магнитным полем, не превышающее одной десятитысячной части земного магнитного поля. Зарегистрированы местные магнитные аномалии.

Состав лунного грунта существенно отличается в морских и материковых районах Луны. В лунных породах мало воды. Луна также обеднена железом и летучими компонентами

Физические поля Луны

Наиболее тщательно исследовалось гравитационное поле Луны, что объясняется не только потребностями космонавтики, но и дает важную информацию об особенностях строения Луны. Эти исследования выявили нецентральность гравитационного поля, обусловленную неоднородностью плотности недр.

Ускорение силы тяжести на поверхности Луны составило 1, 623 м/с2, то есть в 6 раз меньше, чем на Земле.

Магнитное поле Луны по имеющимся оценкам является весьма слабым и составляет примерно 0, 1% Магнитного поля Земли, что соответствует напряженности магнитного поля, не превышающей 0, 5 гамм.

Электрическое поле у поверхности Луны не измерялось, но существуют теоретические указания на то, что из-за значительного приливного воздействия со стороны Земли внутри Луны должно произойти перераспределение электрических зарядов, приводящее к образованию над ее поверхностью электрического поля с напряженностью в некоторых точках порядка киловольта на метр.

Луна светит отраженным солнечным светом; визуальное сферическое альбедо равно 0, 075, то есть Луна отражает всего 7, 5% падающих на нее солнечных световых лучей.

Отражение падающего от внешнего источника света довольно заметно преобладает в направлении к этому источнику; по этой причине Луна ярче всего в полнолуние. Собственное тепловое излучение Луны незначительно (соответствует температуре не выше 100 К).

Гравитационное влияние Луны

Луна – аномально крупный и массивный спутник, поэтому она оказывает ощутимое гравитационное воздействие на планету. Основным проявлением такого воздействия являются приливы и отливы.
Вдоль оси Луна – Земля возникают «приливные» силы. Чем участок Земли ближе к Луне, тем сильнее он к ней притягивается. Разная степень притяжения в разных точках вызывает деформацию земного шара, в результате возникают морские приливы и отливы.
Как результат, гравитация Луны влияет на земную кору, атмосферу и гидросферу Земли и даже на её геомагнитное поле.
Земля с Луной образуют единую систему масс, центр которой расположен на расстоянии 4750 км от центра Земли.

Сколько весит человек на Луне?

Известно, что сила тяжести или гравитации любого тела во Вселенной заключается в наличии силы притяжения между разными телами. В свою очередь, величина силы притяжения зависит от массы тел и расстояния между ними. Так, Земля притягивает человека к своей поверхности – а не наоборот, поскольку планета намного больше по размеру. При этом сила земного притяжения равна весу человека. Попробуем увеличить расстояние между центром Земли и человеком в два раза (например, взберемся на гору высотой 6500 км над земной поверхностью). Теперь человек весит в четыре раза меньше!

А вот Луна по массе значительно уступает Земле, следовательно, лунная сила гравитации также меньше силы земного притяжения. Так что астронавты, впервые высадившиеся на лунную поверхность, могли совершать невообразимые прыжки – даже при наличии увесистого скафандра и прочего «космического» снаряжения. Ведь на Луне вес человека уменьшается в целых шесть раз! Самое подходящее место для установления «межпланетных» олимпийских рекордов по прыжкам в высоту.

Итак, теперь мы знаем, сколько весит Луна, ее основные характеристики, а также другие интересные факты о массе этого загадочного земного спутника.

 

Источники:

  • https://spacegid.com/massa-lunyi.html
  • https://calcsoft.ru/skolko-vesit-luna
  • https://asteropa.ru/luna
  • https://zen.yandex.ru/media/id/5cd81de7849658051f769022/luna-sputnik-zemli-5dfc6e90ddfef600afa5c05e






Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]