Система Земля-Сонце-Місяць - Завантажити PDF безкоштовно
Astronomie im Chiemgau e.v. www.astronomie-im-chiemgau.de Цикл лекцій Вступ до астрономії разом з VHS Haag i. Obb., Traunreut and Waldkraiburg сьогоднішня тема: Система Земля-Сонце-Місяць
Земля, Сонце, Місяць, це актори цього вечора Почнемо із ЗЕМЛІ: Земля - це планета, на якій ми живемо.
1-й головний герой: земля Важливі дані: маса 5,98 * 1024 кг період орбіти 365,2422 d період обертання 23 год 56 м 3с нахил осі 23,5O радіус 6371 км прискорення внаслідок гравітації 9,81 м/с2 температура поверхні +/- 50O C вік 4,5 * 109 років супутникового Місяця Щільність 5,15 кг/дм3 Компоненти (атмосфера): Азот: 78% Кисень: 20% Залишок: Мікрогази: CO2, благородні гази, метан.
ЗЕМЛЯ: Земля - це планета, на якій ми живемо. Однак без сонця тут не було б життя. Було б негостинно холодно і темно, саме тому ми хочемо звернутися до сонця як 2-а провідна актриса:
2. Провідна актриса Сонце Сонце у світлі H-Alpha Важливі дані: Маса 1,9884 * 1030 кг Відстань 149,6 * 106 км Радіус 696,342 км Прискорення завдяки силі тяжіння 274 м/с2 Температура поверхні 5,778 К Вік 4,6 * 109 років Планета 8 Спектральний клас G2V Компоненти (Фотосфера): Водень: 92,1% Гелій: 7,8% Кисень: 500 ppm Вуглець: 230 ppm Неон: 100 ppm Азот: 70 ppm
СОНЦЕ - ЗЕМЛЯ: Земля - це планета, на якій ми живемо. Однак без сонця на ньому не було б життя. Було б негостинно холодно і темно, з яким ми звертаємося до сонця.Також не було б сезонів
СОНЦЕ - ЗЕМЛЯ: Земля - це планета, на якій ми живемо. Однак без сонця на ньому не було б життя. Було б негостинним холодом і темрявою, з якими ми звертаємось до сонця. Також не було б сезонів. Цілі наші погодні події, включаючи, зокрема, водний баланс та пов’язане з цим постійне виробництво прісної води та її розподіл по всій поверхні землі через випаровування та опади. Все це стає можливим за допомогою сонячної енергії, і пов'язаний з цим клімат є однією з найважливіших основ життя на землі. Від цього залежить не тільки запас питної води, ріст рослин і, отже, весь харчовий ланцюг, все життя на землі.
СОНЦЕ - ЗЕМЛЯ Незважаючи на свою важливість для життя на землі, Сонце також має загрозливі властивості, від яких земля, на щастя, значною мірою захищає нас через своє магнітне поле:
ЗЕМЛЯ - СОНЦЕ Наземне магнітне поле виступає захисним екраном від сонячного вітру: екран, який він охоплює, спрямовує потік електрично заряджених частинок, що входять до складу сонячного вітру, до магнітних полюсів, де вони потім генерують полярне сяйво (полярні вогні). Поле створюється обертанням зовнішнього, твердого ядра землі навколо внутрішнього, рідкого ядра, що обидва складаються із заліза. Механізм також відомий як геодинамо.
ЗЕМЛЯ - СОНЦЕ Оскільки процеси, що рухають Гео-Динамо, мають динамічний характер, поле не є статичним, а динамічним і зрідка змінює свою орієнтацію. Наступна анімація показує обертання полюса у фрагменті приблизно за 2000 років з комп'ютерної моделі для імітації процесу динамо. Тривалість всього моделювання становила близько 1 мільйона років. Магнітне поле коливається в масштабі часу в 100 років, як це спостерігається сьогодні (світські зміни). Показаний "магнітний потік" на земній поверхні, червоні відтінки являють собою потік у землю (S), сині - потік із землі (N). Магнітні полюси знаходяться (приблизно) в червоному та синьому центрах.
ЗЕМЛЯ - магнітне поле Як бачите, магнітне поле піддається сильним коливанням під час обертання полюса. Тоді вона загалом слабша, ніж звичайна, і часом буває більше двох магнітних полюсів, які зрідка знаходяться близько до екватора. Останній поворот полюсів магнітного поля Землі відбувся близько 750 000 років тому. З намагніченості гірських порід, що утворилися в цей час, властивості магнітного поля Землі можна визначити опосередковано за допомогою палеонтології. Результати моделювання добре узгоджуються з цими "палеомагнітними" даними. 2 0 1 3 M AX - P L ANC K - G E S E L L S C H A F T http://www.max-wissen.de//multimedia/show/4384
СОНЦЕ - ЗЕМЛЯ На додаток до відомих сезонних коливань земного клімату, на це впливають також такі фактори: Коливання у виробництві енергії Сонячна активність Зміни в ексцентриситеті земної орбіти Коливання в куті нахилу земної осі (косості) Прецесія земної осі Останні три параметри показані на наступному малюнку . Оскільки згадані параметри взаємодіють між собою, але відповідна сила зміни не є постійною, важко передбачити, наскільки коливання насправді матимуть у кожному випадку. Врешті-решт, палеонтологам вдалося виявити коливання клімату різної сили в заданих ритмах (льодовиковий період, міжльодовиковий вік).
Третя головна роль: Місяць Важливі дані: Масова відстань Радіус Прискорення сили тяжіння Ексцентриситет Тривалість орбіти Щільність Відсутність атмосфери 7,34 * 1022 кг 356-406 * 103 км 1,738 км 1,64 м/с2 0,549 27,3 г 3,341 кг/дм3
Місяць: Після сонця місяць є найяскравішим явищем на небі. Багато речей, які йому приписують, виникло з людської уяви (перевертень або подібне). Той факт, що вовки гавкають на нього, швидше за все пов'язаний з тим, що ці нічні тварини активізують свою діяльність та пов'язане з ними спілкування один з одним у місячні ночі. Як супутник Землі, Місяць також головним чином відповідає за припливи і відпливи, а отже, і за поступове уповільнення обертання Землі. У столітті це приблизно на 0,002 с на день довше, тому нічого драматичного, але можна довести за допомогою старих записів сонячних затемнень. Ми повернемось до цього. З моменту висадки Місяця пізніше було однаково добре доведено, що чергування відливів і потоків сприяє збільшенню потенційної енергії Місяця, що виражається зростаючою відстанню. Щорічний приріст становить близько 3,8 см. Приблизно 550 мільйонів років на землі більше не можна буде спостерігати повне сонячне затемнення, оскільки тім’я Місяця більше не поширюється на землю.
Як виник місяць? Через свою значну роль, яку Місяць відіграє особливо в двійковій системі Земля Місяць, виправдане питання, як земля потрапила на Місяць. На цей рахунок існує низка різних більш-менш спекулятивних теорій. Три найпоширеніші представлені нижче. Інші часто є лише його варіаціями або, принаймні, менш актуальними. Це теорія поділу, теорія захоплення, теорія зіткнень. Вони коротко вводяться далі
Походження - теорія роз'єднання Теорія роз'єднання була розроблена ще в 1878 році. Відповідно, Земля оберталася настільки сильно в ранній фазі, що частина її відірвалася через нестабільність і утворився Місяць. Такий відрив від крайньої екваторіальної опуклості досить добре пояснює розмір Місяця. Його нижча середня щільність також сумісна з цим, оскільки вона відповідає щільності земної мантії. З огляду на приливне тертя, земля також повинна була обертатися швидше в минулому, але немає суттєвого пояснення високих швидкостей обертання (тривалість дня близько 2,5 годин), які були б необхідними для сумарного кутового моменту системи Земля-Місяць. Для цього факт орбітальної площини Місяця також занадто нахилений до екваторіальної площини Землі.
Теорія формування - ловушка Теорія ловушки стверджує, що Місяць сформувався в іншому місці Сонячної системи і потрапив у тісну зустріч із Землею. Вона може дуже елегантно пояснити високий кутовий момент системи та різницю в щільності між Землею та Місяцем. Однак для цього потрібен дуже особливий шлях захоплення, що означає великий збіг обставин. Крім того, Місяць мав би пережити короткий в’їзд до кордону Рош, що поки не можна пояснити. Ця теорія також не робить жодного твердження про те, чому Місяць має дефіцит порівняно із Землею як з точки зору летких елементів, так і заліза. Враховуючи подібність ізотопного складу, теорія повністю провалюється.
Походження - теорія зіткнень: Згідно з найпоширенішою теорією, Земля виникла місяцем колись після бурхливого зіткнення Прото-Землі з нещасним небесним тілом розміром з Марс, яке називається Тея, коли пил осідав після цієї аварії, більше оберталися навколо один одного Місяць і Земля складаються з 80% матеріалу Тея, як показують модельні розрахунки та моделювання можливих подій приблизно 4,5 мільярда років тому.
Самообертання Місяця Внаслідок припливів і відливів, які спричинили земне тяжіння на Місяці, який і досі був рідким після утворення, його обертання поступово регулювали до свого орбітального часу шляхом гальмування (зв’язане обертання): Це означає, що він обертається під час одного обертання навколо Землі в одному і тому ж напрямку обертання рівно один раз навколо власної осі. Тому, крім незначних відхилень, Місяць завжди повертає одну і ту ж сторону до бібліотечних рухів Землі.
Припливи та відливи Припливи та відливи на кордонах між морем і материком були відомими явищами для людини з незапам’ятних часів, і їх перебіг часто визначається особливостями узбережжя. Невдовзі люди зрозуміли, що між місяцем і припливами існує зв’язок. Проте вже давно незрозуміло, чому припливи відбуваються двічі на день, тоді як земля робить лише один оборот за один і той же час. Відносини показані нижче.
Система відливів і потоків двох тіл Спостережувані тіла обидва рухаються навколо спільного центру ваги (+). У випадку великого, крім притягання меншого, відцентрова сила, спричинена ексцентриситетом, також має ефект: під час одного обертання земля обертається приблизно 29 разів. Тому під час одного обертання землі вона повинна повертатися під водні гори приблизно два рази на день
x Водні маси на земній поверхні відчувають потенціал, що генерується силою тяжіння (місяць/сонце) та відцентровою силою та потоком у відповідному напрямку. Земля обертається під цими гірськими водами і запобігає прямому зворотному потоку через її поверхню. Це призводить до ряду побічних ефектів:
Побічні ефекти припливів та відпливів I Весна та приплив Ніппа Приливні сили сонця становлять близько 46% від сили Місяця. При повному і новому місяці, тобто коли земля, місяць і сонце лежать на прямій лінії, припливні сили сонця і місяця складають особливо великий приплив, весняний приплив, тоді як при напівмісяці сонце і місяць зараз утворюють прямий кут по відношенню до землі, призводить до особливо малого припливу, припливу соска. Особливо високі сили припливів і, отже, весняних припливів і наслідків призводять до того, коли Місяць також знаходиться в навколоземній зоні своєї орбіти.
Побічні ефекти припливу I фаза місяця молодик - весняний приплив
Побічні ефекти припливу I фаза місяця напівмісяць - приплив ніпп
Побічні ефекти припливу I фаза місяця повний місяць - весняний приплив
Побічні ефекти припливу I фаза місяця напівмісяць - приплив ніпп
Побічні ефекти припливів та відпливів II Прискорення Місяця: Цікавим явищем є прискорення Місяця через взаємодію з припливними горами. Через опір, який вода протистоїть обертанню, відповідні гори припливів не знаходяться безпосередньо під Місяцем, а це означає, що Місяць кожен раз трохи прискорюється у напрямку руху. Ця енергія перетворюється на потенційну, тобто відстань між Землею і Місяцем збільшується майже безперервно.
Припливні побічні ефекти II + III x
Припливні побічні ефекти II Прискорення Місяця: У рамках місій Аполлона на Місяці залишали призми як відбивачі для цілей вимірювання, що дає можливість регулярно перевіряти відстань від Землі до Місяця. Згаданий ефект був підтверджений дуже точно. Місяць віддаляється від землі на 3,8 см щорічно. Для нас це не драматично, але приблизно через 550 мільйонів місяця місячний зонд вже не досягне Землі, в результаті чого ми більше не зможемо спостерігати повне сонячне затемнення.
Припливні побічні ефекти III Уповільнення землі: Оскільки земля обертається під водною горою повені, їй доводиться долати опір потоку, який її поверхня протиставляє воді, внаслідок чого вона втрачає енергію обертання. Через століття тривалість дня збільшується приблизно на 0,002 с. Той факт, що ми досить точно знаємо це, мабуть, мінімальне значення, хоча астрономічні спостереження ми могли здійснити лише з необхідною прецесією протягом короткого часу, пояснюється хорошим документуванням сонячних затемнень астрономами в Вавилон. Більше про це у зв’язку із сонячним затемненням
Потемніння Попередні зауваження: Для того, щоб мати можливість спостерігати місячне або сонячне затемнення, сонце, земля і місяць повинні знаходитися на одній лінії. Якщо Земля знаходиться між Сонцем і Місяцем, відбувається місячне затемнення, у випадку, коли Місяць знаходиться між Землею і Сонцем, це сонячне затемнення. З цього випливає, що місячні затемнення можуть бути лише тоді, коли є повний місяць, а сонячні затемнення лише тоді, коли є молодик. Через нахил орбіти Місяця проти екліптики та різних орбітальних часів Землі-Сонця та Землі-Місяця затемнення відбуваються не через рівні проміжки часу, а приблизно з однаковою частотою.
Попереднє зауваження: Затемнення Для того, щоб мати можливість спостерігати місячне або сонячне затемнення, сонце, земля і місяць повинні знаходитися на одній лінії. Якщо Земля знаходиться між Сонцем і Місяцем, відбувається місячне затемнення, у випадку, коли Місяць знаходиться між Землею і Сонцем, це сонячне затемнення. Звідси випливає, що місячні затемнення можуть відбуватися лише тоді, коли є повний місяць, а сонячні затемнення лише тоді, коли є молодий місяць. Через нахил орбіти Місяця проти екліптики та різних орбітальних часів Землі-Сонця та Землі-Місяця затемнення відбуваються не через рівні проміжки часу, а приблизно з однаковою частотою. Оскільки діаметр тіні Землі, де Місяць проходить крізь неї, більший, ніж у Місяця, місячні затемнення завжди можна побачити на всій темній стороні Землі. Однак диск тіні Місяця, який потрапляє на землю, набагато вужчий (приблизно 180 км в ширину). Крім того, їх часто видно лише на незаселених ділянках (водойми в океанах), що створює враження, що вони трапляються рідше, ніж місячні затемнення.
Прогнози місячних затемнень Цикл Сароса, період Сароса або халдейський період - це цикл 18 років і 11,3 дня (що відповідає 6585 дням і 8 годинам, або 242 драконітовим місяцям або 223 синодичним місяцям), викликаний зворотним рухом місячних вузлів. Після цього періоду Місяць знову займає те саме положення до Сонця, Землі та вузлової лінії, саме тому сонячні та місячні затемнення повторюються з цим періодом. Решта - спостережна робота. Прогнози щодо майбутніх затемнень Місяця можна робити з певною точністю.
Колумб і місячне затемнення Колумб використав свої знання про майбутнє місячне затемнення в 1504 році, щоб підкорятися корінним жителям Ямайки, які відмовились допомогти йому в необхідному ремонті кораблів.
Уповільнення землі: Окрім дуже регулярних змін періоду обертання через припливи, спостерігаються також нерегулярні впливи через переміщення маси внаслідок утворення льоду та зміни внаслідок утворення гір, наприклад. Ефекти можна побачити на наступних сукупностях. Джерело "Штернстунден" Кіппенхана було опубліковано Космосом Верлагом у 2006 році