Скільки яку відстань від землі. Відстань від Землі до Місяця: середній, мінімальний і максимальний параметри. Про визначення віддаленості і варіантах її значення

Відстань від Землі до Місяця намагалися виміряти ще стародавні греки.

До нас дійшло тільки твір Аристарх Самоський«Про величинах і відстанях Сонця і Місяця» (III ст. До н. Е.), Де він вперше в історії науки спробував встановити відстані до цих небесних тіл і їх розміри.

До вирішення цього питання Аристарх підійшов дуже дотепно. Він виходив з припущення, що Місяць має форму кулі і світить відбитим від Сонця світлом. В цьому випадку, в ті моменти, коли Місяць має вид напівдиска, вона утворює прямокутний трикутник з Землею і Сонцем:

Якщо в цей момент точно визначити кут між напрямками з Землі на Місяць і на Сонце (CAB), можна з простих геометричних співвідношень знайти, у скільки разів катет (відстань від Землі до Місяця AB) менше гіпотенузи (відстані від Землі до Сонця AC). За Аристарху, CAB = 87 °; отже, співвідношення цих сторін 1:19.

Аристарх помилився приблизно в 20 разів: в дійсності відстань до Місяця менше, ніж до Сонця, майже в 400 разів. Заковика полягає в тому, що точно визначити момент, коли Місяць опиняється в вершині прямого кута, лише на основі спостережень неможливо. Найменша ж неточність тягне за собою величезну відхилення від істинного значення.

Найбільший астроном старовини Гиппарх Нікейський в середині II століття до н. е. з великою впевненістю визначив відстань до Місяця і її розміри, прийнявши за одиницю радіус земної кулі.

У своїх обчисленнях Гиппарх виходив з правильного розуміння причини місячних затемнень: Місяць потрапляє в земну тінь, що має форму конуса з вершиною, що знаходиться десь в стороні Місяця.

Схема, яка пояснює визначення радіуса Місяця за методом Аристарха.
Візантійська копія X століття.

Подивіться на малюнок. Він показує положення Сонця, Землі і Місяця під час місячного затемнення. З подоби трикутників випливає, що відстань від Землі до Сонця AB в стільки разів більше відстані від Землі до Місяця BC, у скільки разів різниця радіусів Сонця і Землі (AE - BF) більше різниці радіусів Землі і її тіні на відстані Місяця (BF - CG ).

Зі спостережень за допомогою найпростіших кутомірних інструментів випливало, що радіус Місяця складає 15 ", а радіус тіні приблизно 40", тобто радіус тіні більше радіуса Місяця майже в 2,7 рази. Прийнявши відстань від Землі до Сонця за одиницю, можна було встановити, що радіус Місяця майже в 3,5 рази менше радіуса Землі.

Вже було відомо, що під кутом в 1 "спостерігається предмет, відстань до якого перевершує його розміри в 3 483 рази. Отже, міркував Гиппарх, під кутом в 15" спостережуваний предмет буде в 15 разів ближче. Значить, Місяць знаходиться від нас на відстані, в 230 разів (3 483: 15) перевищує її радіус. А якщо радіус Землі становить приблизно 3,5 радіуса Місяця, то відстань до Місяця дорівнює 230: 3,5 ~ 60 радіусів Землі, або близько 30 земних діаметрів (це близько 382 тис. Кілометрів).

У наш час вимірювання відстані від землі до Місяця було виконано за допомогою методу лазерної локації. Суть цього методу полягає в наступному. На поверхні Місяця встановлюється кутовий відбивач. Із Землі за допомогою лазера на дзеркало рефлектора направляється лазерний промінь. При цьому точно фіксується час, коли сигнал був ізлучён. Відбитий від приладу на Місяці світло протягом приблизно однієї секунди повертається в телескоп. Визначивши точний час, за яке промінь світла проходить відстань від Землі до Місяця і назад, можна встановити відстань від джерела випромінювання до відбивача.

За допомогою цього методу відстань від землі до Місяця визначено з точністю до декількох кілометрів (максимальна точність вимірювання в даний час - 2-3 сантиметри!): В середньому вона становить 384 403 км. «В середньому» не тому, що це відстань взято з різних або приблизних результатів вимірювань, а тому, що орбіта Місяця являє собою не коло, а еліпс. В апогеї (найбільш віддалена від Землі точка орбіти) відстань від центру Землі до Місяця 406 670 км, в перигеї (найбільш близька точка орбіти) - 356 400 км.

У древностіПосле зіткнення, уламки Теи були викинуті на орбіту Землі. Потім під впливом гравітації вони утворили небесне тіло - Місяць. Орбіта Місяця в той час була набагато ближче, ніж сьогодні і перебувала на відстані 15-20 тис. Км. На небосхилі видимий її розмір тоді був в 20 разів більше. З часу зіткнення, відстань Місяця від Землі збільшувалася і на сьогодні вона становить в середньому 380 тис. Кілометрів

Ще в античності люди намагалися обчислювати відстань до видимих ​​небесних тіл. Так давньогрецький вчений і філософ Аристарх Самоський, визначив відстань до Місяця в 18 разів ближче Сонця. Насправді, це відстань менше в 400 разів.

Точнішими були результати обчислень у Гіппарха, згідно з якими, відстань до місяця дорівнювало 30-ти земним діаметрам. Його розрахунки грунтувалися на обчисленнях окружності Землі Ератосфена. За сьогоднішніми мірками це сягала 40 000 км, що діаметр Землі в 12800 км. Це відповідає дійсним сучасним параметрам.

Сучасні дані про орбіті Місяця

Сьогодні наука має досить точні методи визначення відстаней до космічних об'єктів. Під час перебування астронавтів на Місяці, вони встановили на її поверхні лазерний відбивач, за яким вчені з високою точністю зараз визначають розміри орбіти і відстань до Землі.

Форма орбіти Місяця трохи витягнута в овал. Найближча точка до Землі (перигей) знаходиться на відстані 363 тис. Км, найдальша (апогей) - 405 тис. Км. Орбіта має також значний ексцентриситет 0,055. Через це її видимі розміри на небі досить різні. Також площину орбіти Місяця на 5 ° нахилена до площини орбіти Землі.

За орбіті Місяць рухається зі швидкістю 1 км / с і огинає Землю за 29 днів. Місцезнаходження її на небі щоночі зміщується вправо, дивлячись з боку північної півкулі, а для спостерігачів південної півкулі - вліво. Для них видимий диск Місяця виглядає в перевернутому вигляді.

Місяць ближче Сонця в 400 разів і настільки ж менше його в діаметрі, тому на Землі спостерігаються сонячні затемнення в точності збігаються з розмірами дисків світила і супутника. А через еліптичної орбіти Місяць в далекій точці менше в діаметрі і завдяки цьому видно кільцеподібні затемнення. Місяць поступово продовжує віддалятися від Землі на 4 см в сторіччя, тому в далекому майбутньому таких затемнень, як зараз, людям спостерігати вже не доведеться.

Місяць завжди приковувала до себе увагу людини. Напевно, кожен з нас мріяв у дитинстві бути космонавтом і побувати на ній. Оскільки сьогодні в світі активно набирає обертів космічний туризм, багатьох цікавить питання тимчасових витрат на дорогу від Землі до Місяця.

Мінімальна відстань від Землі до Місяця дорівнює 354 988 кілометрів. Щоб подолати цей шлях, людині буде потрібно:

• 9 роківбезперервної ходьби зі швидкістю 5-6 кілометрів на годину;
• 160-163 діб, Якщо їхати автомобілем зі швидкістю 100-105 км / год;
• 20-21 деньбезперервного польоту на літаку, що долає за годину 800-850 кілометрів;
• Для польоту від Землі до Місяця на космічному кораблі «Аполлон» вам буде потрібно 72-74 години;
• Якщо рухатися до Місяця зі швидкістю світла, а це 300 000 км / сек, то вся дорога займе 1,25 світловий секунди.

Якщо ж брати тільки спеціальний літальний транспорт, то на дорогу до Місяця ви витратите:

• 1 рік 1,5 місяці, якщо летіти на пристрої за типом зонда ЕКА SMART-1. Його особливість - іонний двигун, який вважається найбільш економним в своєму роді. Незважаючи на те, що цей політ був найповільнішим - в технологічному плані він був самим просунутим. ЕКА SMART-1 місячний зонд був запущений 27-ого вересня 2003 і використовував революційний іонний двигун для польоту на Місяць. Хоча ЕКА SMART-1 досяг Місяця через 410 днів, за час своєї подорожі він витратив всього 82 кг палива. На сьогоднішній момент - це найекономніший спосіб руху.
• 5 днів на китайському супутнику Chang'e-1. Політ пристрою здійснюється завдяки ракетних двигунів. Але йому довелося провисеть на навколоземній орбіті до 31 жовтня в очікуванні правильної точки відправлення. Він прибув на Місяць 5 листопада, використовуючи при польоті звичайні ракетні двигуни.
• 36-37 годин, якщо ви полетите на пристрої типу радянського супутника Луна-1. Супутник пройшов на відстані всього в 500 км від Місяця, після чого вийшов на геліоцентричну орбіту. Супутнику треба було всього 36 годин щоб досягти Місяця.
• Майже 9 годин, якщо використовувати розробку NASА «Нові горизонти»місії Плутон.

До теперішнього часу найшвидшим польотом на Місяць є проект NASA "Нові горизонти" місія Плутона. З самого початку супутнику було віддано велике прискорення - швидкість руху склала близько 58 000 км / год. Це було зроблено для того, щоб супутник міг подолати тяжіння Сонця в сонячній системі. Однак, не дивлячись на таку значну швидкість, супутнику все одно треба було вісім годин і тридцять п'ять хвилин, щоб подолати 380 000-кілометрову дистанцію.

Таким чином, у компаній зайнятих в космічному туризмі, є кілька варіантів для екскурсійних турів навколо Місяця. Вони можуть пропонувати як довгі круїзи - використовуючи іонні двигуни, так і короткі - використовуючи швидкі та потужні ракети, для того щоб звозити бажаючих на Місяць на вікенд.

Чому припинені польоти на Місяць і роботи з її освоєння?

Чи бував хто на супутнику Землі? І якщо так, то чому країни припинили польоти на Місяць? Як заявили американці, перша експедиція була відправлена ​​в 1969 році, а якщо бути точніше, то 20 липня. Ніл Армстронг очолював команду астронавтів. У той час американці просто раділи. Адже саме вони першими ступили на поверхню Місяця. Але багато в цьому сумнівалися.

Приводом для суперечок скептиків стали численні фотографії та записи розмов представників експедиції з Землею. Однак в той час було досить складно підробити будь-які знімки. Не кажучи вже про апаратуру і лазерних відбивачах, які були залишені на поверхні Місяця для її подальшого вивчення. Дехто припускає, що техніку доставив безпілотний модуль. Довести, що хтось побував або не побував на поверхні супутника Землі, практично неможливо. До того ж багато документів залишаються досі засекреченими.

Політична ситуація

Це перша причина того, чому припинено польоти на Місяць. Не варто забувати, що в той час між двома великими державами велася гонка за можливість першими запустити ракету в космос. Вирішальною подією в цій битві стало застосування ядерних реакцій. Можливості, які були пов'язані з таким відкриттям, були не просто захоплюючими, але і страхітливими. До того ж в цій гонці явного лідера не було. І СРСР, і Америка приділяли багато уваги саме космічним перельотів. Радянський Союз - це перша держава, яка відправила в космос людину. Якщо СРСР домігся такої можливості, то чому не вдалися польоти на Місяць? Чому вони припинилися, навіть не розпочавшись?

В сторону Америки був кинутий виклик. У свою чергу, НАСА доклало чимало зусиль, щоб зробити хід у відповідь. Гучні польоти на Місяць - не просто досягнення. Це спроба показати свою перевагу над усім світом. Може, це і послужило причиною закриття програми. Адже інші держави не мали достатньо коштів, щоб піти далі Америки в своїх розробках. Так чи варто державі витрачати свої сили і засоби далі?

Економіка країн

Звичайно, є ще одна причина того, чому припинено польоти на Місяць, - економіка країн. На розробку космічних апаратів, а також на їх запуск державами було виділено чимало фінансових коштів. Якщо поверхню супутника Землі можна було розділити, то його території стали б ласим шматочком для багатьох заможних людей.

Однак через деякий час було створено угоду, згідно з яким абсолютно всі небесні тіла є надбанням людства. Будь-які дослідження космосу повинні були проводитися тільки на благо всіх країн. Звідси випливає, що виділення великих фінансових коштів на програми з освоєння космосу просто не принесуть користі. І держава, виділяючи гроші, просто не зможе розвиватися. В результаті особливого сенсу в великих витратах просто немає. Адже можна скористатися досягненнями інших країн.

виробничі площі

Не так давно доцільніше було переобладнати будь-яке підприємство під потреби держави. Зараз же просто неможливо випускати ракети з певними параметрами лише тому, що зробити цього ніде. У будь-якому випадку перепрофілювання підприємства - це досить складний процес.

Проблема в даному випадку полягає не тільки у фінансовій стороні питання. Причина криється у відсутності необхідної кількості навчених фахівців. Те покоління, яке займалося роботою над місячною програмою, вже давно вийшло на пенсію. Що стосується нових співробітників, то вони ще не так досвідчені. Вони не володіють усіма знаннями в цій сфері. А помилок польоти на Місяць не прощають. Їх ціна, як правило, це життя астронавтів. Саме з цієї причини краще не проводити польоти на Місяць. А чому вони припинилися, неважко здогадатися.

Місяць є природним супутником Землі. Її основний вплив головним чином виражається у вигляді припливів і відливів, це пов'язано з тим, що гравітація створює дві опуклості на протилежних сторонах планети. Також розташована одночасно близько і далеко від Землі. Скільки за часом летіти до Місяця? Вченим довелося витратити величезну кількість часу, щоб обчислити оптимальні траєкторії польоту. Величезне значення має як сам літальний апарат, так і тип використовуваного палива, також великий вплив робить обрана методика зльоту і посадки. В результаті для досягнення поверхні супутника людині може знадобитися від кількох діб до восьми годин.

нюанси польоту

Точне вимірювання дистанції стало можливим завдяки використанню лазерного обладнання, однак ще в давніші часи астроном Гіппарх зумів обчислити, що відстань від Землі до Місяця - приблизно, 380 000 кілометрів, опинившись найближче до правди. Саме відстань, а також місцезнаходження небесного тіла є основними критеріями в обчисленні тривалості польоту. У пошуках оптимального рішення вчені створили кілька теорій, згідно з якими можна оптимізувати кількість витраченого палива і збільшити кінцеву точність приземлення.

Орбіта Місяця є еліптичної, через що відстань між супутником і Землею постійно змінюється. Виглядає це наступним чином:

• перигей - це найближча точка, коли супутник підходить максимально близько до планети, у випадку з Місяцем відстань становить від 356 400 до 370 400 км;
• апогей - протилежна точка орбіти, коли Місяць, навпаки, найбільш сильно віддаляється від Землі, в цьому варіанті відстань складе більше 404 000 км;
• середня дистанція, або велика піввісь, дорівнює 384 999 км.

Для того щоб подолати таке «мале» за мірками Космосу відстань на літаку зі швидкістю 800 км / год, знадобиться близько 20 днів. Відомо, що кораблі «Аполлон» могли долетіти до Місяця за все за три доби, що вже набагато швидше. Якщо зуміти розігнати апарат до другої космічної швидкості (11 км / c), то людина зможе вийти на поверхню супутника вже через 10 годин.

Самим технологічно просунутим польотом на Місяць став запуск зонда ЕКА SMART-1. До супутника він добирався цілих 410 днів. В якості силової установки був використаний революційний для 2003 року іонний двигун, основною перевагою якого стала економічність у витраті палива. За всю подорож зонд витратив лише 82 кілограми палива, закріпивши за подібним способом звання самого економічного і одночасного найтривалішого.

П'ять днів знадобилося китайському супутнику Chang'e-1, щоб дістатися до орбіти Місяця, за допомогою звичайних ракетних двигунів. Однак йому довелося деякий час залишатися на орбіті Землі, для того щоб отримати правильні координати точки відправлення. Це можна вважати дуже непоганим результатом, особливо враховуючи, що це стандартна технологія.

Найбільш швидким пілотованим польотом стала місія «Аполлон». Астронавти вирушили «Сатурн-5» і вже через три доби досягли місячної поверхні. До складу експедиції входило знаменитий Ніл Армстронг. Даний політ мав величезне значення для США, оскільки на ньому базувалася вся національна ідея, яка вимагала виконання завдання з підкорення супутника Землі. Успішне її виконання ознаменувало перемогу Америки над СРСР в космічній гонці.

Втім, перельоти можна здійснити і набагато швидше. Супутник, запущений згідно з проектом NASA «Нові горизонти», що відноситься до дослідження Плутона, зумів подолати 380 000 кілометрів всього за 8 годин і 35 хвилин. Це стало можливим завдяки тому, що з самого початку супутник мав сильне прискорення в 58 000 км / год, даний крок був обумовлений завданням щодо подолання сонячної гравітації, що зробило можливим досягнення Місяця в більш менш прийнятні для людини терміни. Однак слід враховувати перевантаження, яких зазнає організм під час подібного польоту, а це, в свою чергу, серйозно ускладнює всю задачу, роблячи справжньою головоломкою для інженерів.

висновок

Проте, ніякі перешкоди і складнощі не змогли перешкодити утворенню туристичних агентств, які здатні відправити людину в Космос на уїк-енд. Подібних турів існує всього декілька, причому в їх числі є як довгі, коли використовуються іонні двигуни, так і швидкі, в такому випадку клієнт буде повернений назад всього через кілька днів. Однак слід враховувати, які кошти виділяються для здійснення хоча б одного польоту. На даний момент Космос обходиться занадто дорого навіть державам, тому про простих, навіть щодо багатих людей говорити не варто.

Розвиток сучасних технологій йде дуже великими темпами. Вже скоро людство зможе почати колонізацію і будівництво довготривалих баз на найближчих космічних об'єктах. Проте, питання «Скільки за часом летіти до Місяця?» буде відкритим через появу нових, більш ефективних транспортних засобів, а також більш якісного палива, яке буде давати набагато більше енергії, що дозволить серйозно збільшити швидкість нинішніх космічних апаратів.

Хто не задивлявся ясним погожим ввечері на вічну супутницю Землі - таємничу і притягальну Місяць? Здалеку вона здається рівною і майже білою, але яка вона насправді, яку відстань до Місяця? Вона являє собою природний супутник Землі, який має кулясту форму і діаметр 3480 км. Якщо вдатися до допомоги телескопа, можна розгледіти її поверхню, суцільно вкриту скелями. Вченими доведено, що на Місяці повністю відсутня атмосфера, а значить, виключена будь-яка життя. Гіпотез досить багато, але до однозначного рішення вчені ще не прийшли. Можливо, що зібрані факти поступово відкриють завісу таємниці.

Відстань від Землі до Місяця, розраховане між їх центрами, складає 384 399 кілометрів або 0,00257 астрономічних одиниць. Якщо порівняти його з діаметром нашої планети, то шлях до супутника складе 30 діаметрів Землі. Цікавий факт, що на відміну від Місяця еліптична, тому відстань до Місяця періодично змінює свою величину.

У 2 столітті про цю властивість планети вже знав вчений Гіппарх. Йому вдалося обчислити середнє відстань до Місяця, причому майже відповідає сучасному значенням. Він перший розрахував, що воно дорівнює 30 діаметрам Землі. Інший вчений, в своїх творах «Про величинах і відстанях Сонця і Місяця» ще в III в. до нашої ери спробував обчислити відстані між цими небесними тілами. Він взяв за основу той факт, що Місяць має форму, наближену до кулястої, і що вона світить світлом, відбитим від Сонця. Він вважав, коли Місяць знаходиться в певній фазі і має вигляд напівдиска, вона утворює геометричну форму у вигляді трикутника з прямим кутом. Але, на жаль, вчений помилився в розрахунках в 20 разів, так як виявилося неможливим визначити, коли саме Місяць розташується в самій вершині прямого кута.

Сьогодні відстань до Місяця визначається декількома точними способами. Відомий метод тріангуляції з двох, найбільш віддалених точок на Землі. Інший метод заснований на застосуванні лазера і полягає в тому, що вимірюється час лазерного сигналу, посланого до Місяця, а потім отриманого назад. Суть його в тому, що на Місяці вчені використовують спеціально встановлений кутовий відбивач. Лазерний сигнал посилають з поверхні Землі на відбивач, при цьому точно встановлюється час його відправлення. Посланий і відбитий на Місяці світло за певний час повертається в телескоп. Обчисливши точний час, протягом якого промінь пройшов відстань від Землі до Місяця і повернувся назад, визначається відстань від джерела випромінювання до відбивача.

Наприклад, в найближчій до Землі точці орбіти відстань до Місяця складає 363 104 км, а при видаленні, точніше в апогеї, воно дорівнює 405 696 км. В результаті відстань може відрізнятися майже на 12%.

Земля і Місяць не точкове тіла, тому для визначення найменшої відстані між ними робимо наступний розрахунок: з відстані в перигеї віднімаємо суму радіусів, які дорівнюють 6378 і +1738 км. Одержуваний результат і є шукане найменша відстань між точками поверхні Місяця і Землі, що дорівнює 354 988 км.

Якби ми вирушили пішки в дорогу, що дорівнює відстані від Землі до Місяця, крокуючи зі швидкістю 5 км / год без зупинки, то подолали б його тільки через 9 років. Політ на літаку зі швидкістю 800 км / год був би коротше, він дозволив би нам потрапити на Місяць через 20 днів.

В реальності подолали відстань до Місяця американські астронавти на космічному кораблі «Аполлон». Це були перші люди, які пройшлися по Місяцю, а сталося це значуща подія 20 липня 1969. Для цього їм знадобилися 3 діб. Найшвидший спосіб - це летіти зі швидкістю світла, яка дорівнює 300 тис. Км / с, при стане досяжною через 1,25 світловий секунди.