Система Земя-Слънце-Луна - PDF безплатно изтегляне

Астрономия в Chiemgau e.v. www.astronomie-im-chiemgau.de Серия лекции Въведение в астрономията заедно с VHS Haag i. Obb., Traunreut и Waldkraiburg днешната тема: Система Земя-Слънце-Луна

Земя, Слънце, Луна, това са актьорите на тази вечер. Да започнем със ЗЕМЯТА: Земята е планетата, на която живеем.

1. Основен участник: земята Важни данни: маса 5,98 * 1024 кг период на орбита 365,2422 d период на въртене 23h 56m 3s наклон на оста 23,5O радиус 6371 km ускорение 9,81 m/s2 температура на повърхността +/- 50O C възраст 4,5 * 109 години спътникова лунна плътност 5,15 kg/dm3 компоненти (атмосфера): азот: 78% кислород: 20% почивка: следи от газове: CO2, благородни газове, метан.

ЗЕМЯТА: Земята е планетата, на която живеем. Без слънцето обаче тук нямаше да има живот. Би било негостоприемно студено и тъмно, поради което искаме да се обърнем към слънцето като 2-ра водеща актриса:

2. Водеща актриса Слънце Слънце в H-Alpha светлина Важни данни: Маса 1.9884 * 1030 кг Разстояние 149.6 * 106 км Радиус 696.342 км Ускорение поради гравитацията 274 m/s2 Температура на повърхността 5.778 K Възраст 4.6 * 109 години Планета 8 Спектрален клас G2V Компоненти (Фотосфера): Водород: 92,1% Хелий: 7,8% Кислород: 500 ppm Въглерод: 230 ppm Неон: 100 ppm Азот: 70 ppm

СЛЪНЦЕ - ЗЕМЯТА: Земята е планетата, на която живеем. Без слънцето обаче нямаше да има живот на него. Би било негостоприемно студено и тъмно, с което се обръщаме към слънцето.Не би имало и сезони. Всичко това е възможно с помощта на слънчевата енергия и свързаният с това климат е една от най-важните основи за живота на земята. От това зависи не само снабдяването с питейна вода, растежът на растенията и по този начин цялата хранителна верига, целият живот на земята.

СЛЪНЦЕ - ЗЕМЯ Въпреки важността си за живота на земята, слънцето има и заплашителни свойства, от които за щастие земята до голяма степен ни защитава чрез своето магнитно поле:

ЗЕМЯТА - СЛЪНЦЕ Наземното магнитно поле действа като защитен щит срещу слънчевия вятър: екранът, който обхваща, насочва потока от електрически заредени частици, съставляващи слънчевия вятър, към магнитните полюси, където след това те генерират северното сияние (полярни светлини). Полето се генерира от въртенето на външното, твърдо земно ядро около вътрешното, течно ядро, което се състои от желязо. Механизмът е известен още като геодинамо.

ЗЕМЯ - СЛЪНЦЕ Тъй като процесите, които задвижват Гео-Динамо, имат динамичен характер, полето не е статично, а динамично и от време на време променя ориентацията си. Следващата анимация показва обръщане на полюса в откъс от около 2000 години от компютърен модел за симулиране на процеса на динамо. Продължителността на цялата симулация беше около 1 милион години. Магнитното поле се колебае във времева скала от 100 години, както се наблюдава днес (светска вариация). Показан е "магнитният поток" на земната повърхност, с червени нюанси, представляващи поток в земята (S), сини поток извън земята (N). Магнитните полюси са (приблизително) в червения и синия център.

ЗЕМЯ - магнитно поле Както можете да видите, магнитното поле е подложено на силни колебания по време на обръщане на полюса. Тогава той като цяло е по-слаб от нормалното и в пъти има повече от два магнитни полюса, които понякога са близо до екватора. Последното обръщане на полюсите на земното магнитно поле се е случило преди около 750 000 години. От магнетизирането на скалите, образували се по това време, свойствата на земното магнитно поле могат да бъдат установени косвено с помощта на палеонтологията. Резултатите от симулацията се съгласяват добре с тези "палеомагнитни" данни. 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

СЛЪНЦЕ - ЗЕМЯ В допълнение към известните сезонни колебания на земния климат, това се влияе и от следните фактори: Колебания в производството на енергия Слънчева активност Промени в ексцентричността на земната орбита Колебания в ъгъла на наклона на земната ос (косост) Прецесия на земната ос Последните три параметъра са показани на следващата фигура . Тъй като споменатите параметри взаимодействат помежду си, но съответната сила на промяната не е постоянна, е трудно да се предвиди колко силни ще бъдат колебанията във всеки случай. В крайна сметка палеонтолозите успяха да идентифицират колебанията на климата с различна сила в определените ритми (ледникови периоди, междуледникови възрасти).

3-ти водещ актьор: Луната Важни данни: Масово разстояние Радиус Ускорение на гравитацията Ексцентричност Орбитална продължителност Плътност Без атмосфера 7,34 * 1022 кг 356-406 * 103 км 1,738 км 1,64 м/с2 0,549 27,3 д 3,331 кг/дм3

Луна: След слънцето луната е най-поразителното явление на небето. Много неща, които му се приписват, са възникнали от човешкото въображение (върколак или подобно). Фактът, че вълците го лаят е по-вероятно поради факта, че тези нощни животни усилват дейността си и свързаната комуникация помежду си в лунни нощи. Като спътник на Земята, Луната е също така главно отговорна за приливите и отливите, а оттам и за постепенното забавяне на въртенето на Земята. През века това е приблизително 0,002 секунди на ден по-дълго, така че нищо драматично, но може да бъде доказано с помощта на стари записи на слънчеви затъмнения. Ще се върнем към това. От кацането на Луната най-късно, също толкова добре е доказано, че редуването между приливите и отливите допринася за увеличаване на потенциалната енергия на Луната, което се изразява с нарастващото разстояние. Годишният прираст е около 3,8 cm. За около 550 милиона години на земята човек вече няма да може да наблюдава пълно слънчево затъмнение, тъй като луната на луната вече не се простира на земята.

Как се появи луната? Поради значителната си роля, която Луната играе особено в бинарната система земна Луна, въпросът е оправдан как земята е стигнала до Луната. Има редица различни повече или по-малко спекулативни теории по този въпрос. Трите най-често срещани са представени по-долу. Останалите често са просто негови разновидности или поне по-малко подходящи. Това са теорията за разделяне, теория на улавяне, теория на сблъсъци. Те са представени накратко по-долу

Произход - теория за разделянето Теорията за разделянето е разработена още през 1878 година. Според това Земята се завъртя толкова силно в ранната си фаза, че част от нея се отдели поради нестабилност и се образува Луната. Подобно откъсване от екстремната екваториална издутина доста добре обяснява размера на Луната. По-ниската му средна плътност също е съвместима с това, тъй като тя съответства на плътността на земната мантия. С оглед на приливното триене, Земята също трябва да се е въртяла по-бързо в миналото, но няма смислено обяснение за високите скорости на въртене (продължителност на деня около 2,5 часа), които биха били необходими за днешния общ ъглов момент на системата Земя-Луна. Орбиталната равнина на Луната също е твърде наклонена към екваториалната равнина на Земята за този факт.

Теория за формиране - задържане Теорията за задържане гласи, че Луната се е образувала на различно място в Слънчевата система и е била в капан при близка среща със земята. Тя може много елегантно да обясни високия ъглов момент на системата и разликата в плътността между Земята и Луната. Това обаче изисква много специален път за улавяне, което означава голямо съвпадение. Освен това Луната би трябвало да е оцеляла за кратко влизане в границата на Рош, което все още не може да бъде обяснено. Нито тази теория прави изявление защо Луната има дефицит в сравнение със Земята по отношение както на летливи елементи, така и на желязо. Предвид сходството на изотопния състав, теорията се проваля напълно.

Произход - теория на сблъсъка: Според това, което в момента е най-често срещаната теория, луната на Земята е възникнала, веднъж след силен сблъсък между Прото Земята и злощастно небесно тяло с размер на Марс, наречено Тея, когато прахът се утаи след тази катастрофа, по-обикаляща помежду си Луната и Земята се състоят от 80% материал Theia, както предполагат моделни изчисления и симулации на възможни събития преди около 4,5 милиарда години.

Самообръщане на луната В резултат на приливите и отливите, които земната гравитация е причинила в луната, която все още е била течна след образуването й, нейното въртене постепенно се коригира до орбиталното си време чрез спиране (обвързано въртене): Това означава, че тя се върти по време на една орбита около Земята в една и съща посока на въртене точно веднъж около собствената си ос. Следователно, с изключение на незначителни отклонения, Луната винаги обръща една и съща страна към библиотечните движения на Земята.

Приливи и отливи Приливите и отливите по границите между морето и континента са добре познати явления за човека от незапомнени времена и течението им често се определя от особеностите на брега. Хората скоро разбраха, че има връзка между Луната и приливите и отливите. Отдавна обаче не е ясно защо приливите и отливите се случват два пъти на ден, докато земята прави само една революция по едно и също време. Връзката е показана по-долу.

Двутелосна система на приливи и отливи Наблюдаваните тела се движат около общия център на тежестта (+). В случай на по-големия, освен привличането на по-малкия, центробежната сила, причинена от ексцентричността, също има ефект: По време на един оборот земята се върти около 29 пъти. Следователно по време на едно въртене на земята тя трябва да се обърне под водните планини около два пъти на ден

x Водните маси на земната повърхност усещат потенциалите, генерирани от гравитацията (луна/слънце) и центробежната сила и протичат в съответната посока. Земята се върти под тези водни планини и предотвратява директен рефлукс през повърхността си. Това води до редица странични ефекти:

Приливни странични ефекти I Пролет и прилив на Нип Приливните сили на слънцето са около 46% от тези на Луната. При пълно и новолуние, т.е. когато земята, луната и слънцето лежат на права линия, приливните сили на слънцето и луната се добавят към особено голям прилив, пролетния прилив, с полумесец, но слънцето и луната вече образуват прав ъгъл по отношение на земята, води до особено малък прилив, прилив на нип. Особено високи приливни сили и следователно пролетни приливи и отливи се получават, когато Луната се намира и в околоземната зона на своята орбита.

Прилив странични ефекти I луна фаза новолуние - пролетен прилив

Прилив странични ефекти I луна фаза полумесец - прилив на нип

Прилив странични ефекти I луна фаза пълнолуние - пролетен прилив

Приливни странични ефекти I фаза на луната полумесец - nipptide

Приливни странични ефекти II Ускорение на Луната: Интересен феномен е ускорението на Луната поради взаимодействието с приливните планини. Поради съпротивлението, което водата противопоставя на въртенето, съответните планини с висок прилив не са директно под Луната, което означава, че Луната се ускорява малко всеки път по посока на движението. Тази енергия се превръща в потенциална енергия, т.е. разстоянието между Земята и Луната се увеличава почти непрекъснато.

Приливни нежелани реакции II + III x

Приливни странични ефекти II Ускоряване на Луната: Като част от мисиите на Аполон, на Луната са оставени призми като отражатели за целите на измерването, които позволяват редовно да се проверява разстоянието между Земята и Луната. Гореспоменатият ефект беше потвърден много точно. Луната се отдалечава от земята с 3,8 см годишно. За нас това не е драматично, но след около 550 милиона години умбрата на луната вече няма да достигне Земята, в резултат на което вече няма да можем да наблюдаваме пълно слънчево затъмнение.

Приливни странични ефекти III Забавяне на земята: Тъй като земята се обръща под водната планина на наводнението, тя трябва да преодолее съпротивлението на потока, което повърхността й противопоставя на водата, при което тя губи ротационна енергия. След един век продължителността на деня се увеличава с около 0,002 с. Това, че знаем тази очевидно минимална стойност доста точно, въпреки че успяхме да правим астрономически наблюдения с необходимата прецесия за кратко време, се дължи на доброто документиране на слънчевите затъмнения от астрономите в Вавилон. Повече за това във връзка със слънчевото затъмнение

Затъмнения Предварителни бележки: За да може да се наблюдава лунно или слънчево затъмнение, слънцето, земята и луната трябва да са на една линия. Ако земята е между слънцето и луната, има лунно затъмнение, в случай че луната е между земята и слънцето, това е слънчево затъмнение. От това следва, че лунни затъмнения може да има само когато има пълнолуние, а слънчеви затъмнения само когато има новолуние. Поради наклона на орбитата на Луната спрямо еклиптиката и различните орбитални времена на земното слънце и земната луна, затъмненията не се извършват на равни интервали, а на приблизително еднаква честота.

Предварителни бележки: Затъмнения За да можем да наблюдаваме лунно или слънчево затъмнение, слънцето, земята и луната трябва да са на една линия. Ако земята е между слънцето и луната, има лунно затъмнение, в случай че луната е между земята и слънцето, това е слънчево затъмнение. От това следва, че лунните затъмнения могат да възникнат само когато има пълнолуние, а слънчевите затъмнения само когато има новолуние. Поради наклона на орбитата на Луната спрямо еклиптиката и различните орбитални времена на земното слънце и земната луна, затъмненията не се извършват на равни интервали, а на приблизително еднаква честота. Тъй като диаметърът на земната сянка, където луната преминава през нея, е по-голям от този на луната, лунните затъмнения винаги могат да се видят по цялата тъмна страна на земята. Дискът на лунната сянка, който удря земята, обаче е много по-тесен (около 180 км ширина). В допълнение, те често се виждат само в ненаселени области (водни тела в океаните), което създава впечатлението, че те се случват по-рядко от лунните затъмнения.

Прогнози за лунните затъмнения Цикълът на Сарос, периодът на Сарос или халдейският период е цикъл от 18 години и 11,3 дни (съответстващ на 6585 дни и 8 часа или 242 драконитни месеца или 223 синодични месеца), причинени от обратното движение на лунните възли. След този период Луната отново заема същото положение спрямо слънцето, земята и възловата линия, поради което слънчевите и лунните затъмнения се повтарят с този период. Останалото е наблюдателна работа. Предсказанията за бъдещи лунни затъмнения могат да се правят с известна точност.

Колумб и лунното затъмнение Колумб използва знанията си за предстоящото лунно затъмнение през 1504 г., за да се съобрази с местните жители на Ямайка, които отказаха да му помогнат с необходимите корабни ремонти.

Забавяне на земята: В допълнение към много редовните промени в периода на въртене поради приливите и отливите, има и нередовни влияния, дължащи се на масово преместване поради образуване на лед и промени поради образуване на планина, например. Ефектите могат да се видят в следващите цялостни ленти. Източникът „Sternstunden“ на Kippenhahn е публикуван от Kosmos Verlag през 2006 г.