Mėnulis: aprašymas, charakteristikos, įdomūs faktai.

Nuotrauka: Mėnulis- natūralus Žemės palydovas ir unikalus ateivių pasaulis, kurį aplankė žmonija.

Mėnulis

Mėnulio charakteristikos

Mėnulis sukasi aplink Žemę orbita, kurios pusiau pagrindinė ašis yra 383 000 km (elipsė 0,055). Mėnulio orbitos plokštuma pasvirusi į ekliptikos plokštumą 5°09 kampu. Rotacijos laikotarpis lygus 27 dienoms 7 valandoms 43 minutėms. Tai yra siderinis arba sideralinis laikotarpis. Sinodinis laikotarpis – pokyčių laikotarpis mėnulio fazės- lygus 29 dienoms 12 valandoms 44 minutėms. Mėnulio sukimosi aplink savo ašį periodas lygus sideraliniam periodui. Nes vieno apsisukimo laikas Mėnulis aplink žemę yra tiksliai lygus vieno jo apsisukimo aplink savo ašį, mėnulį, laikui visada atsisukęs į žemę ta pati pusė. Mėnulis yra labiausiai matomas objektas danguje po saulė. Maksimalus dydžio lygus - 12,7m.

SvorisŽemės palydovo yra 7,3476 * 1022 kg (81,3 karto mažiau už Žemės masę), vidutinis tankis p = 3,35 g/cm3, o pusiaujo spindulys – 1737 km. Atitraukimo iš polių beveik nėra. Laisvo kritimo pagreitis paviršiuje yra g = 1,63 m/s2. Mėnulio gravitacija negalėjo išlaikyti atmosferos, jei ji kada nors ją turėjo.

Vidinė struktūra

Tankis Mėnulis yra panašus į žemės mantijos tankį. Todėl Mėnulis arba neturi, arba turi labai nereikšmingą geležies šerdis. Vidinė struktūra Mėnulis buvo tiriamas iš seisminių duomenų, kuriuos į Žemę perdavė „Apollo“ kosminių ekspedicijų įrenginiai. Mėnulio plutos storis 60–100 km.

Nuotrauka: Mėnulis – vidinė struktūra

Storis viršutinė mantija 400 km. Jame seisminiai greičiai priklauso nuo gylio ir mažėja atstumo atžvilgiu. Storis vidurinė mantija apie 600 km. Vidurinėje mantijoje seisminiai greičiai yra pastovūs. apatinė mantija yra žemiau 1100 km. Branduolys Mėnulis, prasidedantis 1500 km gylyje, tikriausiai yra skystas. Jame geležies praktiškai nėra. Dėl to Mėnulis turi labai silpną magnetinį lauką, neviršijantį vienos dešimties tūkstantosios žemės magnetinio lauko. Užregistruotos vietinės magnetinės anomalijos.

Atmosfera

Atmosferos Mėnulyje praktiškai nėra. Tai paaiškina netikėtumą temperatūros svyravimai kelis šimtus laipsnių. Dieną paviršiuje temperatūra siekia 130 C, o naktį nukrenta iki -170 C. Tuo pačiu metu 1 m gylyje temperatūra beveik visada nekinta. Dangus virš mėnulio visada juoda, nes mėlynai dangaus spalvai susidaryti tai būtina oro, kurio ten trūksta. Ten nėra oro, nepučia vėjai. Be to, mėnulyje karaliauja visiška tyla.

Nuotrauka: Mėnulio paviršius ir jo atmosfera

Matoma dalis

Tik iš Žemės matoma mėnulio dalis. Bet tai ne 50% paviršiaus, o šiek tiek daugiau. Mėnulis sukasi aplink žemę elipsė Mėnulis juda greičiau šalia perigėjo ir lėčiau prie apogėjaus. Tačiau mėnulis tolygiai sukasi aplink savo ašį. Dėl to susidaro ilgumos svyravimas. Visai tikėtina maksimali vertė yra 7°54. Libracijos dėka iš Žemės, be matomos Mėnulio pusės, turime galimybę stebėti ir siauras prie jo esančios atvirkštinės pusės teritorijos juosteles. AT viso Iš Žemės matyti 59% Mėnulio paviršiaus.

Mėnulis ankstyvaisiais laikais

Yra prielaida, kad ankstyvieji laikai savo istorijoje Mėnulis greičiau apsisuko aplink savo ašį ir todėl su įvairiomis paviršiaus dalimis pasuko į Žemę. Tačiau dėl masyvios Žemės artumo kietame Mėnulio kūne gimė įspūdingos potvynio bangos. Mėnulio lėtėjimo procesas tęsėsi tol, kol paaiškėjo, kad jis visada buvo atsuktas į mus tik viena puse.

Istorija mėnulio masės įvertinimai yra šimtų metų senumo. Šio proceso retrospektyva pateikiama užsienio autoriaus Davido W. Hugheso straipsnyje. Šio straipsnio vertimas buvo atliktas atsižvelgiant į mano kuklias anglų kalbos žinias ir pateikiamas toliau. Niutonas Mėnulio masę įvertino dvigubai didesnę, nei dabar laikoma tikėtina. Kiekvienas turi savo tiesą, bet yra tik viena tiesa. tašką šiame klausime mes galėtume pasodino amerikiečius su švytuokle ant mėnulio paviršiaus. Jie ten buvo ;) . Tą patį galėtų atlikti telemetrijos operatoriai dėl LRO ir kitų ISL orbitinių charakteristikų. Gaila, kad šios informacijos kol kas nėra.

Observatorija

Mėnulio masės matavimas

Observatorijos 125-mečio apžvalga

Davidas W. Hughesas

Šefildo universiteto Fizikos ir astronomijos katedra

Pirmąjį mėnulio masės įvertinimą atliko Izaokas Niutonas. Šio kiekio (masės) reikšmė, kaip ir Mėnulio tankis, nuo tada buvo diskusijų objektas.

Įvadas

Svoris yra vienas iš nepatogiausių dydžių, kuriuos galima išmatuoti astronominiame kontekste. Paprastai mes matuojame nežinomos masės jėgą žinomai masei arba atvirkščiai. Astronomijos istorijoje nebuvo „masių“, tarkime, Mėnulio, Žemės ir Saulės (MM M , M E , M C) sąvokos iki laikų. Izaokas Niutonas(1642 - 1727). Po Niutono buvo nustatyti gana tikslūs masės santykiai. Taigi, pavyzdžiui, pirmajame „Pradžių“ leidime (1687 m.) pateikiamas santykis M C / M E \u003d 28700, kuris vėliau padidėja iki M C / M E \u003d 227512 ir M C / M E \u003d 169282 antrajame (1713). ir atitinkamai trečiosios (1726 m.) publikacijos, susijusios su astronominio vieneto tobulėjimu. Šie ryšiai pabrėžė faktą, kad Saulė buvo svarbesnė už Žemę, ir suteikė reikšmingą paramą heliocentrinei hipotezei. Kopernikas.

Jį įvertinti padeda duomenys apie kūno tankį (masę / tūrį). cheminė sudėtis. Graikai daugiau nei prieš 2200 metų gavo pakankamai tikslios vertėsŽemės ir Mėnulio dydžiams ir tūriams, tačiau masės nežinomos ir tankių apskaičiuoti nepavyko. Taigi, nors Mėnulis atrodė kaip akmens rutulys, moksliškai to patvirtinti nepavyko. Be to, nepavyko žengti pirmųjų mokslinių žingsnių siekiant išsiaiškinti Mėnulio kilmę.

Be jokios abejonės, geriausias metodas planetos masės nustatymas šiandien, kosminiame amžiuje, priklauso nuo trečiosios (harmoninės) Keplerio dėsnis. Jei palydovas turi masę m, sukasi aplink Mėnulį masės M M , tada

kur a yra vidutinis laiko vidurkis atstumas tarp M M ir m, G yra Niutono gravitacijos konstanta ir P yra orbitos laikotarpis. Nuo M M >> m, ši lygtis tiesiogiai pateikia M M reikšmę.

Jei astronautas gali išmatuoti gravitacijos pagreitį G M mėnulio paviršiuje, tada

kur R M yra mėnulio spindulys, parametras, kuris nuo tada buvo matuojamas pakankamai tiksliai Aristarchas iš Samoso, maždaug prieš 2290 metų.

Izaokas Niutonas 1 tiesiogiai nematavo Mėnulio masės, bet bandė įvertinti ryšį tarp Saulės ir Mėnulio masių, naudodamas jūros potvynių matavimus. Nors daugelis žmonių iki Niutono manė, kad potvyniai ir atoslūgiai yra susiję su Mėnulio padėtimi ir įtaka, Niutonas pirmasis pažvelgė į temą gravitacijos požiūriu. Jis suprato, kad potvynio jėga, kurią per atstumą sukuria M masės kūnas d proporcingas M/d 3 . Jei šio kūno skersmuo D ir tankis ρ , ši jėga yra proporcinga ρ D 3 / d 3 . Ir jei kampinis kūno dydis, α , maža, potvynio jėga proporcinga ρα 3. Taigi Saulės potvynių formavimo galia yra šiek tiek mažesnė nei mėnulio galia.

Komplikacijų kilo dėl to, kad didžiausias potvynis buvo pastebėtas, kai Saulė iš tikrųjų buvo 18,5° nuo smeigės, taip pat dėl ​​to, kad Mėnulio orbita nėra ekliptikos plokštumoje ir turi ekscentriškumą. Atsižvelgdamas į visa tai, Niutonas, remdamasis savo pastebėjimais, kad „iki Eivono upės žiočių, trijų mylių žemiau Bristolio, vandens pakilimo aukštis pavasario ir rudens šviesuolių sizigijose (pagal Samuelio Sturmy stebėjimai) yra apie 45 pėdos, bet kvadratuose tik 25“, – padarė išvadą, „kad Mėnulio medžiagos tankis su Žemės substancijos tankiu yra susijęs su 4891–4000 arba kaip 11–11. 9. Todėl Mėnulio substancija yra tankesnė ir žemiškesnė už pačią Žemę“, o „Mėnulio substancijos masė bus Žemės substancijos masėje kaip 1 iš 39,788“ (Pradžia, knyga 3, 37 pasiūlymas, 18 uždavinys).

Kadangi dabartinė Žemės ir Mėnulio masės santykio vertė pateikta kaip M E / M M = 81,300588, akivaizdu, kad Niutonas kažkas ne taip. Be to, 3,0 reikšmė yra šiek tiek realesnė nei 9/5, atsižvelgiant į ūgio santykį? ir kvadratinis potvynis. Taip pat didelė problema buvo Niutono netiksli Saulės masės vertė. Atkreipkite dėmesį, kad Niutonas turėjo labai mažą statistinį tikslumą, o jo citata apie penkis reikšmingus skaičius M ​​/MM M yra visiškai nepagrįstas.

Pierre'as-Simonas Laplasas(1749 - 1827) daug laiko skyrė potvynių ir atoslūgių aukščių analizei (ypač Breste), sutelkdamas dėmesį į potvynius keturiose pagrindinėse mėnulio fazėse ir saulėgrįžos, ir lygiadienio metu. Laplasas 2, naudodamas trumpą XVIII amžiaus stebėjimų seriją, gavo M E /MM M reikšmę 59. Iki 1797 m. jis šią reikšmę pakoregavo iki 58,7. Naudojant išplėstinį potvynių ir atoslūgių duomenų rinkinį 1825 m., Laplasas 3 gavo M E / M M = 75.

Laplasas suprato, kad potvynių ir atoslūgių metodas yra vienas iš daugelio būdų išsiaiškinti Mėnulio masę. Tai, kad Žemės sukimasis apsunkina potvynių modelius, o galutinis skaičiavimo produktas buvo Mėnulio ir Saulės masės santykis, jį akivaizdžiai trikdė. Todėl jis palygino savo potvynio jėgą su kitais metodais gautais matavimų rezultatais. Laplasas 4 toliau rašo M E /MM M koeficientus kaip 69,2 (naudojant d'Alembert koeficientus), 71,0 (naudojant Bradley's Maskeline analizę nutacijos ir paralakso stebėjimams) ir 74,2 (naudojant Burgo darbą apie mėnulio paralakso nelygybę). Laplasas, matyt, kiekvieną rezultatą laikė vienodai patikimu ir tiesiog apskaičiavo keturių verčių vidurkį, kad gautų vidurkį. „La valeur le plus vraisembable de la masse de la lune, qui me parait resulted des divers phenomenes 1/68.5“ (nuoroda 4, p. 160). Vidutinis santykis M E /M M lygus 68,5 ne kartą randamas Laplaso 5 .

Visiškai suprantama, kad iki XIX amžiaus pradžios turėjo kilti abejonių dėl Niutono vertės 39,788, ypač kai kurių britų astronomų mintyse, kurie žinojo apie savo kolegų prancūzų darbus.

Finlaysonas 6 grįžo prie potvynio technikos ir naudojant syzygy matavimą? ir kvadratinius potvynius Doveryje 1861, 1864, 1865 ir 1866 m., jis gavo šias vertes M E / M M: atitinkamai 89.870, 88.243, 87.943 ir 86.000. Ferrell 7 ištraukė pagrindines harmonikas iš devyniolikos metų atoslūgių duomenų Breste (1812–1830) ir gavo daug mažesnį santykį M E / M M = 78. Harkness 8 suteikia potvynio vertę M E / M M = 78,65.

Vadinamasis švytuoklės metodas remiantis gravitacijos pagreičio matavimu. Grįžtant prie trečiojo Keplerio dėsnio, atsižvelgiant į antrąjį Niutono dėsnį, gauname

kur aM yra vidutinis laiko atstumas tarp Žemės ir Mėnulio, P M- Mėnulio siderinis revoliucijos laikotarpis (t. y. siderinio mėnesio trukmė), gE pagreitis dėl gravitacijos Žemės paviršiuje ir R E yra žemės spindulys. Taigi

Pasak Barlow ir Brian 9, šią formulę Airy 10 naudojo M E /M M matuoti, tačiau ji buvo netiksli dėl šio kiekio mažumo ir sukaupta - sukaupta kiekių verčių neapibrėžtis. aM , gE, R E, ir P M.

Teleskopams tobulėjant ir astronominių stebėjimų tikslumui tobulėjant, atsirado galimybė tiksliau išspręsti Mėnulio lygtį. Bendras Žemės/Mėnulio sistemos masės centras juda aplink Saulę elipsės formos orbita. Tiek Žemė, tiek Mėnulis kiekvieną mėnesį sukasi aplink šį masės centrą.

Taigi stebėtojai Žemėje kiekvieną mėnesį mato nedidelį objekto dangaus padėties poslinkį į rytus, o vėliau į vakarus, palyginti su objekto koordinatėmis, jei Žemė nebūtų turėjusi didžiulio palydovo. Net naudojant šiuolaikinius instrumentus, žvaigždžių atveju šis judėjimas neaptinkamas. Tačiau jį galima nesunkiai išmatuoti dėl Saulės, Marso, Veneros ir netoliese esančių asteroidų (pavyzdžiui, Erotas artimiausiame taške yra tik 60 kartų toliau nei Mėnulis). Mėnesinio Saulės padėties poslinkio amplitudė yra apie 6,3 lanko sekundės. Šiuo būdu

kur a C- vidutinis atstumas tarp Žemės ir Žemės-Mėnulio sistemos masės centro (tai yra apie 4634 km), ir a S yra vidutinis atstumas tarp Žemės ir Saulės. Jei vidutinis Žemės ir Mėnulio atstumas esu taip pat žinoma, kad

Deja, šios „mėnulio lygties“ konstanta, t.y. 6,3", tai labai mažas kampas, kurį labai sunku tiksliai išmatuoti. Be to, M E / M M priklauso nuo tikslių Žemės ir Saulės atstumo žinių.

Mėnulio lygties vertė gali būti kelis kartus didesnė, jei asteroidas praskrieja arti Žemės. Gill 11 panaudojo 1888 ir 1889 asteroido 12 Viktorijos padėties stebėjimus ir 8,802" ± 0,005" saulės paralaksą ir padarė išvadą, kad M E /M M = 81,702 ± 0,094. Hink 12 panaudojo ilgą asteroido 433 Eros stebėjimų seką ir padarė išvadą, kad M E /M M = 81,53±0,047. Tada jis panaudojo atnaujintą saulės paralaksą ir pataisytas asteroido 12 Viktorijos vertes, kurias sukūrė Davidas Gillas, ir gavo pataisytą M E / M M = 81,76 ± 0,12 vertę.

Naudodamas šį metodą, Newcomb 13 iš Saulės ir planetų stebėjimų išvedė M E /M M =81,48±0,20.

Spenceris Džonas s 14 analizuotų asteroido 433 Eros stebėjimų, kai jis 1931 m. praskriejo 26 x 10 6 km atstumu nuo Žemės. Pagrindinė užduotis buvo išmatuoti saulės paralaksą, tam 1928 metais buvo įkurta Tarptautinės astronomų sąjungos komisija. Spenceris Jonesas nustatė, kad Mėnulio lygties konstanta yra 6,4390 ± 0,0015 lanko sekundės. Tai, kartu su nauja saulės paralakso verte, lėmė M E /M M =81,271±0,021 santykį.

Taip pat galima naudoti precesiją ir nutaciją. Žemės sukimosi ašies ašigalis precezuoja aplink ekliptikos ašigalį maždaug kas 26 000 metų, o tai taip pat pasireiškia pirmojo Avino taško judėjimu išilgai ekliptikos maždaug 50,2619" per metus. Precesiją atrado Hiparchas daugiau nei prieš 2000 metų, rastas nedidelis periodinis judėjimas, žinomas kaip nutacija Jamesas Bradley(1693~1762 m.) 1748 m. Nutacija daugiausia atsiranda dėl to, kad Mėnulio orbitos plokštuma nesutampa su ekliptikos plokštuma. Didžiausia nutacija yra apie 9,23", o visas ciklas trunka apie 18,6 metų. Taip pat yra papildoma Saulės nutacija. Visi šie efektai atsiranda dėl jėgų momentų, veikiančių Žemės pusiaujo iškilimus.

Pastovios mėnulio Saulės precesijos dydis ilgumoje ir įvairių periodinių ilgumos nutacijų amplitudės, be kita ko, priklauso nuo Mėnulio masės. Stone 15 pažymėjo, kad mėnulio saulės precesija L ir nutacijos konstanta N pateikiamos taip:

čia ε=(M M /M S) (a S /a M) 3 , a S ir a M yra vidutiniai Žemės-Saulės ir Žemės-Mėnulio atstumai;

e E ir e M yra atitinkamai Žemės ir Mėnulio orbitų ekscentriškumas. Delaunay konstanta pavaizduota kaip γ. Pirmuoju aproksimavimu γ yra pusės Mėnulio orbitos polinkio į ekliptiką kampo sinusas. ν reikšmė yra Mėnulio orbitos mazgo poslinkis,

Julijaus metais, lygiadienių linijos atžvilgiu; χ yra konstanta, kuri priklauso nuo vidutinės Saulės trukdymo jėgos, Žemės inercijos momento ir Žemės kampinio greičio jos orbitoje. Atkreipkite dėmesį, kad χ anuliuoja, jei L dalijasi iš H. Akmuo pakeičia L = 50,378" ir N = 9,223" gavo M E / M M = 81,36. Newcomb naudojo savo L ir N matavimus ir nustatė M E / M M = 81,62 ± 0,20. Proctor 16 nustatė, kad M E /M M = 80,75.

Mėnulio judėjimas aplink Žemę būtų tiksliai elipsė, jei Mėnulis ir Žemė būtų vieninteliai kūnai Saulės sistemoje. Tai, kad jie nėra, lemia mėnulio paralakso nelygybę. Dėl kitų Saulės sistemos kūnų, ypač Saulės, traukos Mėnulio orbita yra labai sudėtinga. Trys didžiausios taikytinos nelygybės yra dėl išmetimo, variacijos ir metinės lygties. Šio straipsnio kontekste variacija yra svarbiausia nelygybė. (Istoriškai Sedillothas sako, kad Mėnulio kitimą Abul-Wafa atrado IX amžiuje; kiti šį atradimą priskiria Tycho Brahe.)

Mėnulio svyravimus sukelia pokyčiai, atsirandantys dėl Saulės traukos skirtumo Žemės ir Mėnulio sistemoje sinodinio mėnesio metu. Šis efektas yra lygus nuliui, kai atstumai nuo Žemės iki Saulės ir Mėnulio iki Saulės yra vienodi, esant labai arti pirmojo ir paskutiniojo ketvirčio. Tarp pirmojo ketvirčio (per pilnatį) ir paskutinio ketvirčio, ​​kai Žemė yra arčiau Saulės nei Mėnulis, o Žemė daugiausia atitraukta nuo Mėnulio. Nuo paskutinio ketvirčio (per jaunatį) iki pirmojo ketvirčio Mėnulis yra arčiau Saulės nei Žemė, todėl Mėnulis daugiausia atitrauktas nuo Žemės. Gautą liekamąją jėgą galima padalyti į dvi sudedamąsias dalis, kurių viena yra Mėnulio orbitos liestinė, o kita - statmena orbitai (ty Mėnulio-Žemės kryptimi).

Mėnulio padėtis pasikeičia net ±124,97 lanko sekundės (pagal Brouwer ir Clements 17) nuo padėties, kurią ji turėtų, jei Saulė būtų be galo toli. Būtent šie 124,9 colio yra žinomi kaip paralakso nelygybė.

Kadangi šios 124,97 lanko sekundės atitinka keturias minutes, reikėtų tikėtis, kad šią reikšmę bus galima išmatuoti pakankamai tiksliai. Ryškiausia paralakso nelygybės pasekmė – intervalas tarp jaunaties ir pirmojo ketvirčio yra apie aštuonias minutes, t.y. ilgiau nei nuo tos pačios fazės iki pilnaties. Deja, tikslumą, kuriuo galima išmatuoti šį dydį, šiek tiek sumažina tai, kad Mėnulio paviršius yra nelygus ir kad Mėnulio padėčiai matuoti reikia naudoti skirtingus Mėnulio kraštus. įvairios dalys orbitos. (Be to, dėl kintančio Mėnulio krašto ir dangaus ryškumo kontrasto kintantis kontrastas tarp Mėnulio krašto ir dangaus svyruoja nuo ±0,2 colio iki 2 colių Mėnulio skersmuo šiek tiek periodiškai svyruoja. “, žr. Campbell ir Neison 18).

Roy'us 19 pažymi, kad mėnulio paralakso skirtumas, P, yra apibrėžiamas kaip

Anot Campbello ir Neysono18, paralakso nelygybė buvo nustatyta kaip 123,5" 1812 m., 122,37" 1854 m., 126,46" 1854 m., 124,70" 1859 m., 125,36" 1867 m. Todėl Žemės ir Mėnulio masės santykį galima apskaičiuoti iš paralakso nelygybių stebėjimų, jei kiti dydžiai, o ypač saulės paralaksas (t. a S) yra žinomi. Tai sukėlė astronomų dvilypumą. Kai kurie siūlo naudoti Žemės ir Mėnulio masės santykį pagal paralakso nelygybę, kad būtų galima įvertinti vidutinį Žemės ir Saulės atstumą. Kiti siūlo vertinti pirmąjį per pastarąjį (žr. Moulton 20).

Galiausiai apsvarstykite planetų orbitų sutrikimus. Mūsų artimiausių kaimynų – Marso ir Veneros – orbitos, kurias veikia Žemės ir Mėnulio sistemos gravitacinė įtaka. Dėl šio veiksmo orbitos parametrai, tokie kaip ekscentriškumas, mazgo ilgis, polinkis ir perihelio argumentai, keičiasi kaip laiko funkcija. Tikslus matavimas pagal šiuos pokyčius galima įvertinti bendrą Žemės/Mėnulio sistemos masę, o atimant – Mėnulio masę.

Šį pasiūlymą pirmasis pateikė Le Verrier (žr. Young 21). Jis pabrėžė, kad mazgelių ir perihelių judesiai, nors ir lėti, buvo nuolatiniai, todėl laikui bėgant bus žinomi vis tiksliau. Le Verrier buvo taip užsidegęs šia idėja, kad atsisakė tuometinės Veneros tranzito stebėjimų, nes buvo įsitikinęs, kad saulės paralaksas ir Saulės/Žemės masės santykis ilgainiui bus nustatytas daug tiksliau perturbacijos metodu.

Ankstyviausias taškas kilęs iš Niutono Principijos.

Žinomos mėnulio masės tikslumas.

Matavimo metodus galima suskirstyti į dvi kategorijas. Potvynių technologija reikalauja specialios įrangos. Pakrantės purve pamesta vertikalus stulpas su padalomis. Deja, dėl potvynių aplinkos sudėtingumo aplink Europos pakrantes ir įlankas gautos mėnulio masės vertės toli gražu nebuvo tikslios. Potvynio jėga, su kuria kūnai sąveikauja, yra proporcinga jų masei, padalytai iš atstumo kubo. Taigi atminkite, kad galutinis skaičiavimo produktas yra mėnulio ir saulės masių santykis. O atstumų iki Mėnulio ir Saulės santykis turi būti tiksliai žinomas. Tipinės M E / M M potvynių ir atoslūgių vertės yra 40 (1687 m.), 59 (1790 m.), 75 (1825 m.), 88 (1865 m.) ir 78 (1874 m.), o tai pabrėžia interpretavimo sunkumus.

Visi kiti metodai rėmėsi tiksliais teleskopiniais astronominių padėčių stebėjimais. Išsamūs žvaigždžių stebėjimai ilgą laiką leido išvesti Žemės sukimosi ašies precesijos ir nutacijos konstantas. Juos galima interpretuoti pagal Mėnulio ir Saulės masių santykį. Tikslūs Saulės, planetų ir kai kurių asteroidų padėties stebėjimai kelis mėnesius leido įvertinti Žemės atstumą nuo Žemės ir Mėnulio sistemos masės centro. Kruopščiai stebint Mėnulio padėtį kaip laiko funkciją per mėnesį, atsirado paralaktinės nelygybės amplitudė. Paskutiniai du metodai, kartu remiantis Žemės spindulio matavimais, siderinio mėnesio ilgiu ir žemės paviršiaus gravitacijos pagreičiu, leido apskaičiuoti dydį, o ne tiesiogiai Mėnulio masę. Akivaizdu, kad jei žinoma tik ± 1 % tikslumu, Mėnulio masė yra neapibrėžta. Norint gauti M M / M E santykį, kurio tikslumas, tarkime, yra 1, 0,1, 0,01%, reikia išmatuoti vertę atitinkamai ± 0,012, 0,0012 ir 0,00012% tikslumu.

atsigręžęs istorinis laikotarpis nuo 1680 iki 2000 m. matyti, kad Mėnulio masė buvo žinoma ± 50 % tarp 1687 ir 1755 m., ± 10 % tarp 1755 ir 1830 m., ± 3 % tarp 1830 ir 1900 m., ± 0,15 % tarp 19600, 0,0 ir 19600 % nuo 1968 m. iki dabar. 1900–1968 m. šios dvi reikšmės buvo paplitusios rimtojoje literatūroje. Mėnulio teorija nurodė, kad M E /MM M = 81,53, o Mėnulio lygtis ir Mėnulio paralakso nelygybė davė šiek tiek mažesnę reikšmę M E /MM M = 81,45 (žr. Garnett ir Woolley 22). Kitas vertes nurodė mokslininkai, kurie savo lygtyse naudojo skirtingas saulės paralakso vertes. Ši nedidelė painiava buvo pašalinta, kai Apollo eros šviesos orbita ir valdymo modulis skrido gerai žinomomis ir gerai išmatuotomis orbitomis aplink Mėnulį. Dabartinė M E /M M = 81,300588 reikšmė (žr. Seidelman 23) yra vienas tiksliausiai žinomų astronominių dydžių. Mūsų tikslias žinias apie tikrąją Mėnulio masę temdo Niutono gravitacijos konstanta G.

Mėnulio masės svarba astronomijos teorijoje

Izaokas Niutonas labai mažai padarė su naujai įgytomis žiniomis apie mėnulį. Nors jis buvo pirmasis mokslininkas, išmatavęs Mėnulio masę, jo M E / M M = 39,788, atrodo, nusipelno mažai šiuolaikinių komentarų. Tai, kad atsakymas buvo per mažas, beveik du kartus, nebuvo suvoktas daugiau nei šešiasdešimt metų. Fiziškai reikšminga yra tik išvada, kurią Niutonas padarė iš ρ M /ρ E =11/9, t. y. „Mėnulio kūnas yra tankesnis ir žemiškesnis nei mūsų žemės“ (Pradžia, 3 knyga, 17 teiginys, išvados 3).

Laimei, ši žavi, nors ir klaidinga išvada, nenuves sąžiningų kosmogonistų į aklavietę, bandant paaiškinti jos prasmę. Apie 1830 m. paaiškėjo, kad ρ M / ρ E yra 0,6, o M E / M M yra nuo 80 iki 90. Grantas 24 pažymėjo, kad „šiuo metu didesnis tikslumas nepatiko esamiems mokslo pagrindams“, užsimindamas: tas tikslumas čia nesvarbus vien todėl, kad nei astronominė teorija, nei Mėnulio kilmės teorija šiais duomenimis labai nepasikliovė. Agnes Clerk 25 buvo atsargesnė ir pažymėjo, kad „mėnulio-žemės sistema... buvo ypatinga išimtis tarp saulės paveiktų kūnų“.

Mėnulis (masė 7,35–1025 g) yra penktasis iš dešimties Saulės sistemos palydovų (pradedant nuo pirmojo, tai yra Ganimedas, Titanas, Callisto, Io, Luna, Europa, Saturno žiedai, Tritonas, Titanija ir Rėja). XVI ir XVII amžiuje aktualus Koperniko paradoksas (faktas, kad Mėnulis sukasi aplink Žemę, o Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas, Jupiteris ir Saturnas sukasi aplink Saulę) jau seniai pamirštas. Didelį kosmogoninį ir selenologinį susidomėjimą kėlė masių „pagrindinė / masiškiausia-antrinė“ santykis. Čia yra Plutono / Charono, Žemės / Mėnulio, Saturno / Titano, Neptūno / Tritono, Jupiterio / Kalisto ir Urano / Titanijos sąrašas, kurių koeficientai yra atitinkamai 8,3, 81,3, 4240, 4760, 12800 ir 24600. Tai pirmas požymis apie jų galimą sąnarių kilmę dėl bifurkacijos dėl kūno skysčio kondensacijos (žr., pavyzdžiui, Darwin 26, Jeans 27 ir Binder 28). Tiesą sakant, neįprastas Žemės ir Mėnulio masės santykis paskatino Wood 29 padaryti išvadą, kad „gana aiškiai rodo, kad įvykis ar procesas, sukūręs Žemės Mėnulį, buvo neįprastas, ir leidžia manyti, kad gali susilpnėti įprastas nepasitikėjimas ypatingomis aplinkybėmis. priimtina“.

Selenologija, Mėnulio kilmės tyrimas, tapo „moksline“, kai Galilėjus 1610 m. atrado Jupiterio palydovus. Mėnulis prarado savo unikalų statusą. Tada Edmondas Halley 30 atrado, kad mėnulio orbitos periodas keičiasi laikui bėgant. Tačiau taip nebuvo, kol G.Kh. Darvinas 1870-ųjų pabaigoje, kai paaiškėjo, kad pirminė Žemė ir Mėnulis yra daug arčiau vienas kito. Darvinas pasiūlė, kad ankstyva rezonanso sukelta išsilydusios Žemės išsišakojimas, greitas sukimasis ir kondensacija paskatino Mėnulio susidarymą (žr. Darvino 26). Osmondas Fisheris 31 ir W.H. Pickering 32 netgi nuėjo į tai, kad Ramiojo vandenyno baseinas yra randas, kuris liko Mėnuliui atitrūkus nuo Žemės.

Antras svarbus selenologinis faktas buvo Žemės ir Mėnulio masės santykis. Tai, kad buvo pažeistos Darvino tezių reikšmės, pastebėjo A.M. Lyapunovas ir F.R. Moulton (žr., pavyzdžiui, Moulton 33). . Kartu su mažu bendru Žemės ir Mėnulio sistemos kampiniu momentu tai lėmė lėtą Darvino potvynių teorijos mirtį. Tada buvo pasiūlyta, kad Mėnulis paprasčiausiai susiformavo kitoje Saulės sistemos vietoje, o paskui užfiksuotas sudėtingame trijų kūnų procese (žr., pvz., C 34).

Trečias pagrindinis faktas buvo mėnulio tankis. Niutono ρ M /ρ E reikšmė 1,223 tapo 0,61 iki 1800, 0,57 iki 1850 ir 0,56 iki 1880 (žr. 35 teptuką). Devynioliktojo amžiaus aušroje paaiškėjo, kad Mėnulio tankis yra apie 3,4 g cm -3. pabaigoje ši vertė išliko beveik nepakitusi ir siekė 3,3437±0,0016 g cm -3 (žr. Hubbard 36). Akivaizdu, kad Mėnulio sudėtis skyrėsi nuo Žemės sudėties. Šis tankis yra panašus į uolienų tankį sekliame Žemės mantijos gylyje ir rodo, kad Darvino bifurkacija įvyko nevienalytėje, o ne vienalytėje Žemėje tuo metu, kuris įvyko po diferenciacijos ir pagrindinės morfogenezės. Pastaruoju metu šis panašumas buvo vienas iš pagrindinių faktų, prisidedančių prie Mėnulio formavimosi avino hipotezės populiarumo.

Pastebėta, kad vidutinis mėnulio tankis buvo tas pats kaip meteoritai(ir galbūt asteroidai). Gullemine 37 taškas mėnulio tankis in 3.55 kartų daugiau nei vanduo. Jis pažymėjo, kad „buvo labai įdomu sužinoti kai kurių meteoritų, surinktų po to, kai jie atsitrenkė į Žemės paviršių, tankio vertes 3,57 ir 3,54“. Nasmythas ir Carpenteris 38 pažymėjo, kad specifinė gravitacija Mėnulio substancija (3.4), kurią galime pastebėti, yra maždaug tokia pati kaip silicio stiklo ar deimanto: ir kaip bebūtų keista, ji beveik sutampa su meteoritais, kuriuos retkarčiais randame gulinčius žemėje; todėl teorija patvirtinama, kad šie kūnai iš pradžių buvo Mėnulio materijos fragmentai ir tikriausiai kažkada buvo išmesti iš Mėnulio ugnikalnių su tokia jėga, kad pateko į žemės gravitacijos sferą ir galiausiai nukrito į žemės paviršių.

Urey 39, 40 pasinaudojo šiuo faktu, kad pagrįstų savo teoriją apie Mėnulio kilmės gaudymą, nors jam rūpėjo skirtumas tarp Mėnulio tankio ir tam tikrų chondrito meteoritų bei kitų sausumos planetų tankio. Epic 41 mano, kad šie skirtumai yra nereikšmingi.

išvadas

Mėnulio masė itin nebūdinga. Jis per didelis, kad mūsų palydovas būtų patogiai išdėstytas tarp planetų užfiksuotų asteroidų spiečių, pvz., Fobo ir Deimo aplink Marsą, Himalijos ir Anankės spiečių aplink Jupiterį ir Japeto ir Febių spiečių aplink Saturną. Tai, kad ši masė sudaro 1,23 % Žemės, deja, yra tik nedidelė užuomina iš daugelio, patvirtinančių siūlomą smūgio kilmės mechanizmą. Deja, šiandien populiari „Marso dydžio kūnas atsitrenkia į naujai diferencijuotą Žemę ir išmuša daug medžiagos“ teorija turi smulkių problemų. Nors šis procesas buvo pripažintas kaip įmanomas, tai negarantuoja, kad jis tikėtinas. kaip „kodėl ar tuo metu susiformavo tik vienas mėnulis?“, „kodėl kitu metu nesusiformuoja kiti mėnuliai?“, „kodėl šis mechanizmas veikė Žemės planetoje, o nepalietė mūsų kaimynų Veneros, Marso ir Merkurijaus?“ ateiti į galvą.

Mėnulio masė yra per maža, kad būtų galima priskirti jį tai pačiai kategorijai kaip Plutono Charonas. 8,3/1 Plutono ir Charono masių santykis, koeficientas, rodantis, kad šių kūnų pora susidaro kondensacijos bifurkacijos būdu, sukantis beveik skystas kūnas, ir yra labai toli nuo 81,3/1 Žemės ir Mėnulio masių santykio vertės.

Mes žinome Mėnulio masę vienos 10 9 dalies tikslumu. Tačiau negalime nejausti, kad bendras atsakymas į šį tikslumą yra „na ką“. Kaip vadovas ar užuomina apie mūsų dangiškojo partnerio kilmę, šių žinių nepakanka. Tiesą sakant, viename iš paskutinių 555 puslapių tomų šia tema 42 rodyklėje net neįtraukta „mėnulio masė“ kaip įrašas!

Nuorodos

(1) I. Niutonas, Principija, 1687. Čia mes naudojame sero Izaoko Niutono Matematiniai gamtos filosofijos principai,į anglų kalbą išvertė Andrew Motte 1729 m.; vertimą pataisė ir kartu su istoriniu bei aiškinamuoju priedu pateikė Florianas Cajori, 2 tomas: Pasaulio sistema(University of California Press, Berkeley ir Los Andželas), 1962 m.

2) P.-S. Laplasas, Atm. Acad.des Sciences, 45, 1790.

3) P.-S. Laplasas, 5 tomas, Livre 13 (Bachelier, Paryžius), 1825 m.

4) P.-S. Laplasas, Traite de Mechanique Celeste, Tome 3 (rimprimerie de Crapelet, Paryžius), 1802, p., 156.

5) P.-S. Laplasas, Traite de Mechanique Celeste, 4 tomas (Courcicr, Paryžius), 1805, p. 346.

(6) H. P. Finlaysonas, MNRAS, 27, 271, 1867.

(7)W.E, Fcrrel, Potvynių tyrimai. 1873 m. pakrantės tyrimo ataskaitos priedas (Vašingtonas, D. C) 1874 m.

(8) W. Harknessas, Vašingtono observatorijos stebėjimai, 1885? 5 priedas, 1891 m

(9) C. W. C. Barlow ScG. H, Bryanas, Elementarioji matematinė astronomija(University Tutorial Press, Londonas) 1914, p. 357.

(10) G. B. Airy, Atm. ras., 17, 21, 1849.

(11) D. Gill, Kyšulio observatorijos metraščiai, 6, 12, 1897.

(12) A. R. Hinksas, MNRAS, 70, 63, 1909.

(13) S. Ncwcomb, tSy amerikietiško efemerido priedas?(Vašingtonas, DC), 1895, p. 189.

(14) H. Spenceris Džounsas, MNRAS, 10], 356, 1941.

(15) E. J. Stone, MNRAS, 27, 241, 1867.

(16) R. A. Proctor, Old and Nets Astronomy(Longmans, Green ir Co., Londonas), )