Луна спутник Земли. Учреждения
 Скачать 104 Kb.
|
|
Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с. Крутояр. « Космос и человек» «Луна – естественный спутник Земли» Фамилия имя: Боровков Дмитрий Возраст автора: 16 лет(11.09.1994г) Адрес: Саратовская обл Екатериновский район Название учреждения: МОУ СОШ с.Крутояр Саратовская обл Екатериновский район с. Крутояр ул. Школьная 22б Руководитель: Курочкина Марина Анатольевна – учитель математики. План. 1. Введение. 2. Происхождение Луны. 3. Лунные затмения. 4. Форма, поверхность, рельеф и грунт Луны. 5. Исследования Луны. 6. Приливные электростанции и их значение. 7. Вывод. Луна – естественный спутник Земли. Введение. Луна – естественный спутник. Земли и самый яркий объект на ночном небе. На луне нет привычной для нас атмосферы, нет рек и озёр, растительности и живых организмов. Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. День и ночь с перепадами температур до 300 градусов длятся по две недели. И, тем не менее, Луна всё больше привлекает землян возможностью использовать её уникальные условия и ресурсы. Исследование Луны является актуальной проблемой в наше время. Во-первых, добыча природных запасов на Земле затрудняется с каждым годом. По прогнозам учёных в ближайшем будущем человечество вступит в сложный период. Земная среда обитания исчерпает свои ресурсы, поэтому уже сейчас необходимо начинать осваивать ресурсы других планет и спутников. Луна, как ближайшее к нам небесное тело станет первым объектом для внеземного промышленного производства. Создание лунной базы, а затем и сети баз, планируется уже в ближайшие десятилетия. Из лунных пород можно извлекать кислород, водород, железо, алюминий, титан, кремний и другие полезные элементы. Лунный грунт является прекрасным сырьём для получения различных строительных материалов, а также для добычи изотопа гелий-3, который способен обеспечить электростанции Земли безопасным и экологически чистым ядерным горючим. Во-вторых, Луна будет использоваться для уникальных научных исследований и наблюдений. Изучая лунную поверхность, учёные могут «заглянуть» в очень древний период нашей собственной планеты, поскольку особенности развития Луны обеспечили сохранность рельефа поверхности в течение миллиардов лет. Кроме того, Луна послужит экспериментальной базой для отработки космических технологий, а в дальнейшем будет использоваться как ключевой транспортный узел межпланетных сообщений. Луна, единственный естественный спутник Земли и ближайшее к нам небесное тело; среднее расстояние до Луны – 384000 километров. Луна движется вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек по приблизительно эллиптической орбите в том же направлении, в котором движется подавляющее большинство других тел Солнечной системы, то есть против часовой стрелки. Поскольку масса Луны относительно мала, плотной газовой оболочки – атмосферы у неё практически нет. Газы свободно рассеиваются в окружающем космическом пространстве. Поэтому поверхность Луны освещается прямыми солнечными лучами. Тени от неровностей рельефа здесь очень глубоки и черны, поскольку нет рассеянного света. Да и Солнце с лунной поверхности будет выглядеть гораздо ярче. Разреженная газовая оболочка Луны из водорода, гелия, неона и аргона в десять триллионов раз меньше по плотности, чем наша атмосфера, но в тысячу раз больше, чем количество молекул газа в космическом вакууме. Поскольку Луна не имеет плотной защитной оболочки из газа, на её поверхности в течение суток происходят очень большие изменения температуры. Солнечное излучение поглощается лунной поверхностью, которая слабо отражает лучи света. Движение Луны вокруг Земли очень сложно, и его изучение составляет одну из труднейших задач небесной механики. Эллиптическое движение представляет собой лишь грубое приближение, на него накладываются многие возмущения, обусловленные притяжением Солнца и планет. Притяжение Луны Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем Землёй. Луна вращается вокруг оси, наклонённой к плоскости эклиптики под углом 88градусов 28 минут, с периодом, точно равным сидерическому месяцу(27,32 суток), вследствие чего она повёрнута к Земле всегда одной и той же стороной. Объектом моего исследования является Луна. Цель исследования: Узнать как можно больше о естественном и единственном спутнике Земли – Луне. О её пользе и значении в жизни людей о происхождении, движении и т.д. Задачи исследования: Узнать происхождение Луны Узнать о лунных затмениях. Узнать о форме, рельефе и поверхности Луны. Узнать о новых исследованиях Луны. 2. Происхождение Луны. Происхождение Луны окончательно ещё не установлено. Наиболее разработаны три разные гипотезы. В конце XIX в. Дарвин выдвинул гипотезу, согласно которой Луна и Земля первоначально составляли одну общую расплавленную массу, скорость вращения которой увеличивалась по мере её остывания и сжатия; в результате эта масса разорвалась на две части: большую – Землю и меньшую – Луну. Эта гипотеза объясняет малую плотность Луны, образованной из внешних слоёв первоначальной массы. Однако она встречает серьёзные возражения с точки зрения механизма подобного процесса; кроме того, между породами земной оболочки и лунными породами есть существенные геохимические различия. Гипотеза захвата, разработанная немецким учёным К. Вейцзеккером, шведским учёным Х. Альфвеном и американским учёным Г. Юри, предполагает, что Луна первоначально была малой планетой, которая при прохождении вблизи Земли в результате воздействия её тяготения превратилась в спутник Земли. Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае следовало бы ожидать большего различия земных и лунных пород. Согласно третьей гипотезе, разрабатывавшейся советскими учёными – О.Ю. Шмидтом и его последователями в середине XXвека, Луна и Земля образовались одновременно путём объединения и уплотнения большого роя мелких частиц. Но Луна в целом имеет меньшую плотность, чем Земля, поэтому вещество протопланетного облака должно было разделиться с концентрацией тяжёлых элементов в Земле. В связи с этим возникло предположение, что первой начала формироваться Земля, окружённая мощной атмосферой, обогащённой относительно летучими силикатами; при последующем охлаждении вещество этой атмосферы сконденсировалось в кольцо планетезималей, из которых и образовалась Луна. Последняя гипотеза на современном уровне знаний представляется наиболее предпочтительной. Не так давно возникла четвёртая теория, которая и принята сейчас как наиболее правдоподобная. Это гипотеза гигантского столкновения. Основная идея состоит в том, что, когда планеты, которые мы видим теперь, только ещё формировались, некое небесное тело величиной с Марс с огромной силой врезалось в молодую Землю под скользящим углом. При этом более лёгкие вещества наружных слоёв Земли должны были бы оторваться от неё и разлететься в пространстве, образовав вокруг Земли кольцо из обломков, в то время как ядро Земли, состоящее из железа, сохранилось бы в целости. В конце концов, это кольцо из обломков слиплось, образовав Луну. Теория гигантского столкновения объясняет, почему Земля содержит большое количество железа, а на Луне его почти нет. Кроме того, из вещества, которое должно было превратиться в Луну, в результате этого столкновения выделилось много различных газов – в частности кислород. Лунные затмения. Из-за того, что Луна, обращаясь вокруг Земли, бывает иногда на одной линии Земля-Луна-Солнце, возникают солнечные или лунные затмения– интереснейшие и эффектные явления природы, вызывавшие страх в прошлые века, так как люди не понимали, что происходит. Земля отбрасывает в пространство конус тени, и Луна, при некоторых её положениях на орбите, попадает в него – происходит лунное затмение (рис.1.). Само собой разумеется, что лунное затмение может происходить только во время полнолуния. Лунные затмения могут быть полутеневыми; при таком затмении диск Земли только частично закрывает диск Солнца от лунного наблюдателя, где бы он ни находился на поверхности Луны. Затмения бывают частными, когда в конус земной тени попадает часть лунного диска. Бывают также полные затмения, при которых Луна полностью входит в конус земной тени. Очевидно, что полное затмение начинается с полутеневых и частных фаз и ими заканчивается. Если бы у Земли не было атмосферы, то тень Земли была бы совершенно тёмной. Однако воздушная оболочка Земли действует как собирающая линза и преломляет солнечный свет, заливая им земную тень. Атмосфера рассеивает и поглощает фиолетовые и синие лучи, гораздо меньше поглощая оранжевые и красные. Поэтому земная тень окрашена в красный цвет, и даже наблюдателю невооружённым глазом видно кирпично-красную окраску Луны во время полного затмения. Этим и вызван суеверный страх, который вызывали лунные затмения: зрителям казалось, что Луна залита кровью. Лунные затмения – довольно редкое явление природы. Казалось бы, что лунные затмения должны наблюдаться ежемесячно – в каждое полнолуние. Но так в действительности не бывает. Луна проскальзывает либо под земной тенью, либо над ней, и в новолуние тень Луны обычно проноситься мимо Земли, и тогда затмения тоже не получаются. Поэтому затмения не так уж часты. Исследование изменения яркости Луны и её окраски во время полного лунного затмения позволяет изучать оптические свойства верхних слоёв земной атмосферы и поэтому заслуживает внимания.  Рис.1. Лунное затмение. 4. Форма, поверхность, рельеф и грунт Луны. Форма Луны очень близка к шару с радиусом 1737км, её масса составляет 1/81 долю массы Земли, средняя плотность Луны 3,35г/см³. Более детальное определение фигуры Луны затруднено тем, что на Луне из-за отсутствия океанов, нет явно выраженной уровненной поверхности по отношению к которой можно было бы определить высоты и глубины; кроме того Луна повёрнута к Земле одной стороной, измерять с Земли радиусы точек поверхности видимого полушария Луны представляется возможным лишь на основании слабого стереоскопического эффекта, обусловленного либрацией Изучение либрации позволило оценить разность главных полуосей эллипсоида Луны. Полярная ось меньше экваториальной, направленной в сторону Земли, примерно на 700м и меньше экваториальной оси, перпендикулярной направлению на Землю, на 400м. Таким образом, Луна под влиянием приливных сил, немного вытянута в сторону Земли. Вследствие малого притяжения Луна не смогла удержать вокруг себя газовой оболочки, а также воду в свободном состоянии. Поверхность Луны довольно тёмная, она отражает в среднем лишь 7,3% световых лучей Солнца и посылает в полнолуние на Землю в 465 000 раз меньше света, чем Солнце. Не будучи защищена атмосферой, поверхность Луны нагревается днём до +110, а ночью остывает до -120, однако, как показали радионаблюдения, эти огромные колебания температуры проникают вглубь лишь на несколько дециметров вследствие чрезвычайно слабой теплопроводности поверхностных слоёв. Даже невооружённым глазом на Луне видны неправильные протяжённые темноватые пятна, которые были приняты за моря; название сохранилось, хотя было установлено, что эти образования ничего общего с земными морями не имеют. Телескопические наблюдения позволили обнаружить гористое строение поверхности Луны. Выяснилось, что моря – это равнины более тёмного оттенка, чем другие области, изобилующие горами, большинство которых имеет кольцеобразную форму (кратеры) (рис.2.). Им было дано название аналогичные земным образованиям: Апеннины, Кавказ, Альпы. Обширным тёмным низменностям были даны фантастические названия: Океан Бурь, Море Кризисов, Море Спокойствия и так далее, меньше примыкающие к морям тёмные области были названы заливами, например, Залив Радуги. В образовании форм лунного рельефа принимали участие, как внутренние силы, так и внешние воздействия. Расчёты термической истории Луны показывают, что вскоре после её образования недра были разогреты радиоактивным теплом и в значительной мере расплавлены, что привело к интенсивному вулканизму на поверхности. В результате образовались гигантские лавовые поля и некоторое количество вулканических кратеров, а также многочисленные трещины, уступы и другое. Об остаточном вулканизме свидетельствуют истечения углеродосодержащих газов в лунных кратерах, спектрограммы которых были впервые получены советским астрономом Н.А.Козыревым. Всюду, где совершали посадки космические аппараты, Луна покрыта реголитом. Это разнозернистый обломочно-пылевой слой толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров. Он возник в результате дробления, перемешивания и спекания лунных пород при падениях метеоритов и микрометеоритов. Вследствие воздействия солнечного ветра реголит насыщен нейтральными газами. Среди образцов, доставленных на Землю, встречаются породы двух типов: вулканические (лавы) и породы, возникшие за счёт раздробления и расплавления лунных образований при падениях метеоритов. Возраст этих пород, определяемый по соотношениям радиоактивных элементов, равен 3-4,5 млрд. лет, что соответствует древнейшим периодам развития Земли.  Рис.2. Кратеры на Луне. Исследование Луны. Неудивительно, что первый полёт космического аппарата выше околоземной орбиты был направлен к Луне. Эта честь принадлежит советскому космическому аппарату «Луна-1», запуск которого был осуществлён 2 января 1958 года. Через год, в октябре 1959 года автоматический аппарат «Луна-3», оснащённый аппаратурой для фотографирования, провёл съёмку обратной стороны Луны и передал её изображение на Землю. Создание «Луны-3» было техническим достижением для того времени, принесло информацию об обратной стороне Луны: обнаружены заметные различия с видимой стороной, прежде всего отсутствие протяжённых лунных морей. В 1966 году аппарат «Луна-9» доставил на Луну автоматическую лунную станцию, совершившую мягкую посадку и передавшую на Землю несколько панорам близлежащей поверхности – мрачной каменистой пустыни. Следующим шагом в советской лунной программе были автоматические станции «Луна-16, - 20, -24», предназначенные для забора грунта с поверхности Луны и доставки его образцов на Землю. Полёты состоялись в1970, 1972 и 1976 годах. Ещё одну задачу решали «Луна -17, -21» (1970,1973года). Они доставили на Луну самоходные аппараты – луноходы, управляемые с Земли по стереоскопическому телевизионному изображению поверхности. На них были установлены грунтозаборное устройство, спектрометр для анализа химического состава грунта, измеритель пути. Космические аппараты «Рейнжер» разрабатывались для получения снимков во время падения, начиная с высоты около 1600 километров до нескольких сот метров над поверхностью луны. Во время трёх удачных полётов были получены обширные материалы для изучения морфологии лунной поверхности. Пилотируемые космические аппараты «Аполлон» были следующими в американской программе исследований Луны. После «Аполлона» полёты на Луну не проводились. Учёным пришлось довольствоваться продолжением обработки данных от автоматических и пилотируемых полётов в 1960-е и 1970-е годы. Приливные электростанции и их значение. Под влиянием притяжения Луны происходят периодические поднятия и опускания поверхностей морей и океанов – приливы и отливы. Значительно большой величины приливы достигают в устьях рек, проливах и постепенно суживающихся заливах с извилистой береговой линией. В XVI и XVIIвеках энергия приливов широко использовалась для приведения в действие мельниц. В наше время приливная энергия в основном превращается в электрическую энергию на приливных электростанциях и вливается затем в общий поток энергии, вырабатываемой электростанциями всех типов. В приливных электростанциях используется перепад уровней воды, образующийся во время прилива и отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают, и она вращает гидротурбины. 40-летний опыт эксплуатации первых в мире ПЭС доказали, что они: - не загрязняют атмосферу вредными выбросами в отличие от ТЭС. - не затапливают земель в отличие от гидроэлектростанций. - не представляют потенциальной опасности в отличие от атомных станций. - капитальные вложения на сооружения ПЭС не превышают затрат на ГЭС. - стоимость электроэнергии самая дешёвая в энергосистеме. Из вышеизложенного видно, что в настоящее время можно обеспечить человечество альтернативной электроэнергией, если вкладывать в это средство. Вывод Свой вывод я хотел бы основывать на лунно-земных связях и хочу рассказать об этих связях. Луна и Солнце вызывают приливы в водной, воздушной и твёрдой оболочках Земли. Ярче всего проявляются приливы в Гидросфере, вызванные действием Луны. В течении лунных суток наблюдается два подъёма уровня океана (приливы) и два опускания (отливы). Атмосферные приливные явления оказывают существенное влияние на общую циркуляцию атмосферы. Солнце также вызывает все виды приливов. Но приливообразующая сила Солнца составляет 0,46 части приливообразующей силы Луны. Следует иметь в виду, что в зависимости от взаимного положения Земли, Луны и Солнца приливы, вызванные одновременным действием Луны и Солнца, либо усиливают, либо ослабляют друг друга. Поэтому два раза в течении лунного месяца приливы будут достигать наибольшей и два раза наименьшей величины. Геолог Б.Л. Личков сопоставив графики приливов в океане на протяжении последних100лет с графиком скорости вращения Земли, пришёл к выводу, что, чем выше приливы, тем меньше скорость вращения Земли. Приливная волна, постоянно движущаяся навстречу вращению Земли, замедляет его, и сутки удлиняются на 0,001 секунды за 100 лет. Он так же установил связь между изменением скорости вращения Земли под влиянием приливных волн и изменением климата. Тесная связь приливообразующей силы и солнечной активности с биологическими явлениями позволила учёным выяснить причины ритмичности в миграции географических зон по следующей цепи: приливообразующая сила, внутренние волны, температурный режим океана, ледовитость Арктики, атмосферная циркуляция, увлажнённость и температурный режим материков ( сток рек, уровень озёр, увлажнённость торфяников, подземные воды, горные ледники, вечная мерзлота). Таким образом, сопоставление графиков позволило сделать вывод о единстве факторов, определяющих динамику тропосферы, динамику твёрдой земной оболочки – литосферы, гидросферы и, наконец, биологических процессов. Литература. Детская энциклопедия. Усачёв И.Н. Приливные электростанции. М. «Энергия» 2002 г. Цесевич В.П. Что и как наблюдать на небе. М. «Наука» 1984 г. Уиппл Ф. Земля, Луна и планеты М. «Наука» 1994 г. |