Расстояние от Земли до Луны¶
Расстояние от Земли до Луны — средняя длина линии, соединяющей центры Земли и Луны, составляющая около 384 400 км. Из-за вытянутой формы лунной орбиты это расстояние постоянно меняется: в перигее (ближайшей точке) Луна находится на удалении около 356 500 км, в апогее (наиболее удалённой точке) — около 406 700 км. Разница между этими значениями составляет около 50 200 км, что существенно влияет на наблюдаемый размер Луны на небе и на силу приливных воздействий.
¶Способы измерения
¶Триангуляция и оптика
Первые оценки расстояния до Луны получены ещё в античности. Аристарх Самоский (III век до н. э.) предложил метод определения расстояния по углу между Солнцем и Луной в момент первой четверти и получил значение, вдвое превышавшее реальное. Птолемей в «Альмагесте» приводил расстояние около 59 радиусов Земли, что близко к истине. В XVI веке Николай Коперник уточнил оценку до 60 земных радиусов (около 384 000 км), что совпадает с современным значением.
¶Радиолокация
Наиболее точные измерения выполняются методом радиолокации: отражённый от поверхности Луны сигнал измеряется по времени его возвращения. Скорость света известна с высокой точностью, поэтому погрешность измерения расстояния составляет единицы сантиметров. В 1962 году группа под руководством Марии Кларк (Лаборатория реактивного движения, США) впервые получила точное значение расстояния по отражённому сигналу.
¶Лазерная локация
Наиболее точный метод — лазерная локация (лазерная аллиметрия) Луны. На Земле установлены отражатели, оставленные астронавтами Apollo и советскими аппаратами «Луна-17» и «Луна-21» («Луноход-1» и «Луноход-2»). Лазерный импульс, направленный на отражатель, возвращается на Землю, и по времени задержки вычисляется расстояние. Точность измерений — порядка миллиметров. Постоянная база лазерной локации Луны работает в обсерватории Макдоналд (США), Медон (Франция), Симеиз (Украина) и ряде других обсерваторий.
¶Орбитальные характеристики
Луна обращается вокруг Земли по эллиптической орбите с эксцентриситетом около 0,0549. Средняя орбитальная скорость Луны — около 1,022 км/с, полный оборот (сидерический месяц) составляет 27,32 суток. Средняя скорость удаления Луны от Земли — около 3,8 см в год, что подтверждается лазерными измерениями и объясняется приливным трением, передающим Землёй Луне угловую энергию.
¶Влияние расстояния на наблюдения
¶Изменение углового размера
Угловой размер Луны на небе зависит от расстояния: в перигее он достигает около 33,5 минут дуги, в апогее — около 29,4 минуты. Разница составляет около 14 %, что заметно при визуальном сравнении «большой» и «малой» Луны у горизонта.
¶Солнечные затмения
Именно близкое совпадение углового размера Луны и Солнца (около 0,5 градуса) позволяет наблюдать полные солнечные затмения. Если бы Луна была дальше, затмения были бы частичными; если ближе — полное затмение длилось бы дольше.
¶Приливы
Сила приливного воздействия обратно пропорциональна кубу расстояния. Поэтому в перигее приливные эффекты («сизигийные» приливы) примерно на 20 % сильнее, чем в апогее («квадратурные» приливы).
¶Интересные факты
- Среднее расстояние до Луны примерно равно 30 диаметрам Земли.
- Свет от Луны до Земли идёт около 1,28 секунды.
- Среднее расстояние от Земли до Луны близко к среднему расстоянию от Земли до Солнца, делённому на 400; при этом диаметр Солнца примерно в 400 раз больше диаметра Луны, что и создаёт эффект равных угловых размеров.
¶Источники
- «Астрономический календарь» (ежегодник, М.: Наука)
- Энциклопедия «Космонавтика»
- NASA Moon Fact Sheet (NSSDC)
- «Курс общей астрономии» А. А. Михайлова