Кулинария

Атмосфера Луны – существует ли она? Почему Луна лишена атмосферы и воды.

Вопрос этот принадлежит к тем, которые уясняются, если сначала их, так сказать, перевернуть. Прежде чем говорить о том, почему Луна не удерживает вокруг себя атмосферу, поставим вопрос: почему удерживается атмосфера вокруг нашей собственной планеты? Вспомним, что воздух, как и всякий газ, представляет хаос не связанных между собой молекул, стремительно движущихся в различных направлениях. Средняя их скорость при t = 0 °C – около 1/2 км в секунду (скорость ружейной пули). Почему же не разлетаются они в мировое пространство? По той же причине, по какой не улетает в мировое пространство и ружейная пуля. Истощив энергию своего движения на преодоление силы тяжести, молекулы падают обратно на Землю. Вообразите близ земной поверхности молекулу, летящую отвесно вверх со скоростью 1/2 км в секунду. Как высоко может она взлететь? Нетрудно вычислить: скорость v, высота подъема h и ускорение силы тяжести g связаны следующей формулой:

v 2 = 2gh.

Подставим вместо v его значение – 500 м/с, вместо g – 10 м/с 2 , имеем

h = 12 500 м = 12 1/2 км.

Но если молекулы воздуха не могут взлетать выше 12 1/2 км, то откуда берутся воздушные молекулы выше этой границы? Ведь кислород, входящий в состав нашей атмосферы, образовался близ земной поверхности (из углекислого газа в результате деятельности растений). Какая же сила подняла и удерживает их на высоте 500 и более километров, где безусловно установлено присутствие следов воздуха? Физика дает здесь тот же ответ, какой услышали бы мы от статистика, если бы спросили его: «Средняя продолжительность человеческой жизни 70 лет; откуда же берутся 80-летние старики?» Все дело в том, что выполненный нами расчет относится к средней, а не реальной молекуле. Средняя молекула обладает секундной скоростью в 1/2 км, но реальные молекулы движутся одни медленнее, другие быстрее средней. Правда, процент молекул, скорость которых заметно отклоняется от средней, невелик и быстро убывает с возрастанием величины этого отклонения. Из всего числа молекул, заключающихся в данном объеме кислорода при 0°, только 20 % обладают скоростью от 400 до 500 м в секунду; приблизительно столько же молекул движется со скоростью 300–400 м/с, 17 % – со скоростью 200–300 м/с, 9 % – со скоростью 600–700 м/с, 8 % – со скоростью 700–800 м/с, 1 % – со скоростью 1300–1400 м/с. Небольшая часть (меньше миллионной доли) молекул имеет скорость 3500 м/с, а эта скорость достаточна, чтобы молекулы могли взлететь даже на высоту 600 км.

Действительно, 3500 2 = 20h , откуда h=12250000/20 т. е. свыше 600 км.

Становится понятным присутствие частиц кислорода на высоте сотен километров над земной поверхностью: это вытекает из физических свойств газов. Молекулы кислорода, азота, водяного пара, углекислого газа не обладают, однако, скоростями, которые позволили бы им совсем покинуть земной шар. Для этого нужна скорость не меньше 11 км в секунду, а подобными скоростями при невысоких температурах обладают только единичные молекулы названных газов. Вот почему Земля так прочно удерживает свою атмосферную оболочку. Вычислено, что для потери половины запаса даже самого легкого из газов земной атмосферы – водорода – должно пройти число лет, выражающееся 25 цифрами. Миллионы лет не внесут никакого изменения в состав и массу земной атмосферы.

Чтобы разъяснить теперь, почему Луна не может удерживать вокруг себя подобной же атмосферы, остается досказать немного.

Напряжение силы тяжести на Луне в шесть раз слабее, чем на Земле; соответственно этому скорость, необходимая для преодоления там силы тяжести, тоже меньше и равна всего 2360 м/с. А так как скорость молекул кислорода и азота при умеренной температуре может превышать эту величину, то понятно, что Луна должна была бы непрерывно терять свою атмосферу, если бы она у нее образовывалась.

Когда улетучатся наиболее быстрые из молекул, критическую скорость приобретут другие молекулы (таково следствие закона распределения скоростей между частицами газа), и в мировое пространство должны безвозвратно ускользать все новые и новые частицы атмосферной оболочки.

По истечении достаточного промежутка времени, ничтожного в масштабе мироздания, вся атмосфера покинет поверхность столь слабо притягивающего небесного тела.

Можно доказать математически, что если средняя скорость молекул в атмосфере планеты даже втрое меньше предельной (т. е. составляет для Луны 2360: 3 = 790 м/с), то такая атмосфера должна наполовину рассеяться в течение нескольких недель. (Устойчиво сохраняться атмосфера небесного тела может лишь при условии, что средняя скорость ее молекул меньше одной пятой доли от предельной скорости.) Высказывалась мысль – вернее, мечта, – что со временем, когда земное человечество посетит и покорит Луну, оно окружит ее искусственной атмосферой и сделает таким образом пригодной для обитания. После сказанного читателю должна быть ясна несбыточность подобного предприятия.

Сейчас, когда человек тщательно исследовал поверхность Луны, он узнал много интересного о ней. Но факт, что на Луне нет жизни, человек знал задолго до того, как достиг Луны.

На Луне нет атмосферы. Астрономы установили это, потому что на Луне не бывает сумерек, заката. На Земле ночь наступает постепенно, потому что воздух отражает солнечные лучи даже после захода Солнца. На Луне совсем иначе: только что было светло, и в один момент наступила темнота. Отсутствие атмосферы ведет к тому, что Луна не защищена от любого солнечного излучения. Солнце излучает тепло, свет и радиоволны. Жизнь на Земле зависит от этого тепла и света.

Но Солнце излучает еще и вредную радиацию. Земная атмосфера защищает нас от нее. А на Луне отсутствует атмосфера, которая могла бы поглотить эту вредную радиацию. И все солнечные лучи, полезные и вредные, благополучно достигают поверхности Луны.

Поскольку отсутствует атмосфера, поверхность Луны или чрезмерно горячая, или чрезмерно холодная. Луна вращается, и та сторона, которая повернута к Солнцу, становится очень горячей. Температура может достигать более 150 градусов Цельсия. Это горячей кипящей воды. Жаркий лунный день длится две недели.

За ним следует ночь, которая тоже длится две недели. Ночью температура падает до 125 градусов ниже нуля. Это в два раза холодней, чем температура, которая наблюдается на Северном Полюсе.

При таких условиях не может существовать ни одна из форм жизни, известных на Земле.

Луна - естественный спутник Земли, удаленный от нее на расстояние около 384000 км (239000 миль). Луна намного легче и меньше Земли. Ей требуется 29 дней, чтобы обернуться вокруг Земли. Луна не излучает собственного света, а только отражает свет Солнца. Поскольку Луна путешествует вокруг Земли, она появляется перед нами в различной форме. Эти различные формы мы называем фазами Луны. Они получаются в результате того, что, вращаясь вокруг Солнца, Земля по-разному затеняет Луну. Луна в зависимости от этого отражает различное количество света.

К Земле повернута всегда одна и та же сторона Луны. До 1959 года, когда советский спутник «Луна-3» сфотографировал Луну с обратной стороны, мы не знали, как выглядит ее другое полушарие.

Луна состоит из твердых пород. На ее поверхности видны тысячи кратеров. Там встречаются обширные плоские равнины, покрытые пылью, и высокие горы. Возможно, что кратеры образовались из пузырей, лопавшихся в лунной коре в результате вулканической активности миллионы лет назад. На орбите вокруг Земли Луну удерживает сила земного притяжения. Сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Время от времени вода земных океанов устремляется навстречу Луне. Это вызывает приливы.

Теперь, когда люди уже побывали на Луне, они имеют конкретное представление о спутнике Земли и, соответственно, могут планировать строительство станций па этой планете. Конечно, условия для жизни там достаточно тяжелые. Поверхность Луны буквально изрыта огромными кратерами, есть там и довольно высокие горы, обнаружены большие моря из застывшей вулканической лавы. Когда-то на Луне происходили извержения вулканов, но сегодня они уже бездействуют. Моря и внутренняя поверхность кратеров покрыты толстым слоем пыли. Там нет ни воздуха, ни воды, ни животных, ни растений. На Луне не слышно ни звука, так как звуки распространяются благодаря молекулам воздуха. Поэтому людям для передвижения на Луне нужен специальный скафандр. Жилища человека на Луне должны быть абсолютно герметичными, как батискафы для подводных исследований. Все, что необходимо для поддержания жизнедеятельности, вплоть до самого воздуха, должно доставляться с Земли.

Тела солнечной системы - планеты и их спутники - делятся на две группы: имеющие атмосферу и лишенные ее. К первой группе принадлежат все большие планеты, за исключением Меркурия, ко второй - Меркурий и большинство спутников. Это деление определяется величиной тела, точнее, напряжением силы тяжести на его поверхности, зависящей от массы и радиуса тела. Если ускорение силы тяжести па поверхности Земли принять за единицу, то для других планет и Луны получим значения, показанные на таблице.

Сила тяжести Критическая скорость

Луна 0,16 2,4 км/сек.

Меркурий 0,27 3,6 км/сек.

Марс 0,38 5,0 км/сек.

Венера 0,85 10,2 км/сек.

Земля 1,00 11,2 км/сек.

Уран 0,92 21,0 км/сек.

Нептун 1,12 23,0 км/сек.

Сатурн 1,17 36,0 км/сек.

Юпитер 2,64 60,0 км/сек.

В этой таблице Луна и планеты расположены в порядке возрастания критической скорости, называемой также второй космической скоростью. Последняя необходима для того, чтобы всякое тело преодолело инерцией своего движения притяжение планеты и умчалось в космическое пространство. Граница между планетами и спутниками, имеющими атмосферу и лишенными ее, проходит близ Марса, атмосфера которого весьма разрежена. Новый документальный сериал о космосе рассказывает о планетах, лишенных атмосферы.

Объяснение этим фактам дает кинетическая теория газов, согласно которой в каждом газе молекулы обладают быстрым движением (со скоростью, определяемой его молекулярным весом и температурой). Чем легче газ и чем выше температура, тем больше скорость. Так, например, при нуле градусов скорость движения молекул водорода равна 1,84, водяного пара – 0,62, азота - 0,49, кислорода - 0,46 километра в секунду. Однако эти числа дают лишь среднюю скорость движения молекул, так как под влиянием случайных взаимных столкновении отдельные молекулы приобретают скорость, сильно отличающуюся от средней. Скорости, превосходящие в два раза среднюю, встречаются у 20 процентов молекул, в три раза - только у 0,3 процента. При дальнейшем увеличении скорости вероятность приобретения молекулой скорости, в пять раз превышающей среднюю, совершенно ничтожна.

Применим эту теорию к атмосферам планет. Если температура и природа газа в верхних частях атмосферы таковы, что средняя скорость движения молекул в три раза меньше критической, то примерно из 300 молекул одна будет иметь критическую скорость и улетит из атмосферы в космическое пространство. Иначе говоря, такая молекула будет потеряна для планеты. Если подобный процесс будет идти непрерывно, то скоро планета утратит всю свою газовую оболочку. Но если средняя скорость молекул окажется в пять раз меньше критической, то положение резко изменится; молекул со скоростью, равной или большей критической, будет так мало и они будут возникать так редко, что о какой-нибудь заметной утечке газа говорить не придется и атмосфера будет прочно удерживаться планетой. Однако повышение температуры сильно ускоряет процесс утечки атмосферы: газ, который при нуле градусов еще совсем не улетучивается, при 100 градусах довольно быстро окажется потерянным планетой.

Газы атмосферного воздуха, казалось, могли бы удерживаться Луной. Однако в течение дня, длящегося на Луне две недели, температура ее поверхности повышается до 100 градусов, а при такой жаре ни кислород, ни азот не могли на ней надолго удержаться. В безвоздушном пространстве вода легко закипает, образуя легкий водяной пар, который и подавно улетучивается. Вот почему Луна теперь лишена атмосферы и воды, хотя, по всей вероятности, она имела их в далеком прошлом.

Гостевая статья.

Луна - единственный естественный спутник Земли. От нашей планеты её отделяет чуть меньше 400 000 км. По космическим меркам - всего ничего. Тем не менее, поверхность Луны очень отличается от земной. На Луне нет ни растений, ни животных. И, скорее всего, никогда не будет. Почему? Попробуем разобраться вместе.

Воздушный скафандр

Космос - удивительное, но очень опасное место. Низкое давление, минусовая температура и радиоактивное излучение создают серьёзные помехи для возникновения жизни. Чтобы на планете появились даже самые простые живые организмы, необходимо обеспечить им комфортные условия для развития и размножения. И защитить их от негативного влияния открытого космического пространства.

Земле очень повезло: у неё для этого есть атмосфера. И состоит она не из углекислого газа, как на Венере, и не из водорода и гелия, как на Юпитере или Сатурне. Земная атмосфера - смесь азота и кислорода. Это сочетание - одно из самых выигрышных в космической лотерее Вселенной. Сбалансированный состав воздушной оболочки помогает задерживать большую часть вредного электромагнитного излучения, испускаемого Солнцем. При этом свет и тепло достигают поверхности планеты и поддерживают оптимальную животных и растений температуру.

Что случилось с атмосферой Луны?

Атмосфера - космический скафандр, благодаря которому миллиарды лет назад на Земле начался процесс абиогенеза, то есть превращения неживой природы в живую. У нашего спутника такого скафандра, к сожалению, нет. Атмосфера Луны настолько разрежена, что ей можно пренебречь. И это - одна из главных причин отсутствия на ней жизни.

Из-за низкой плотности атмосферы на Луне температура за сутки может подниматься до +127 °C и падать до -173 °C. В таких условиях грунт не успевает прогреваться: на глубине 1 м царит вечная мерзлота. Кроме того, поверхность спутника постоянно бомбардируется метеоритами, дробящими скалистую лунную породу в песок.

Учёные считают, что 3,5 миллиарда лет назад атмосфера Луны была плотнее. Но из-за теплового движения молекул и недостаточной силы притяжения остывающего ядра газовая оболочка постепенно рассеялась. И вместе с ней - последний шанс на возникновение жизни.

Человек и Луна

Единственный способ заселить Луну - строительство научно-исследовательских баз с искусственной гравитацией. Своеобразный «город под куполом». Внутри такого сооружения люди смогут жить в привычных для себя условиях, выращивать домашних животных, сажать растения и т. д. Да, это звучит фантастически, но при сохранении современных темпов развития космических технологий - вполне возможно.

Разработкой проектов таких станций сейчас занимаются многие зарубежные компании. Правда, многим учёным кажется, что Марс больше подходит на роль второго дома для колонистов с Земли. Но Луна намного ближе красной планеты. И, к тому же, на её поверхность уже садились космические корабли. Поэтому и строить жилые объекты и исследовательские сооружения будет намного проще. Ведь люди уже знают, чего ожидать от спутника и к чему готовиться.

Без возведения закрытых построек с искусственной гравитацией сделать Луну обитаемой не получится. Этому мешают космический вакуум и полное отсутствие магнитного поля. Радиоактивные солнечные ветры, не удерживаемые атмосферой, способны уничтожить любое живое существо. Постоянные перепады температуры и низкое давление не позволят выжить на поверхности Луны ни человеку, ни бактериям. Если, конечно, они не будут защищены мощным куполом, отражающим ионизирующие электромагнитные волны и метеоритные дожди.

Предмет: Астрономия.

Класс: 10 -11

Учитель: Елакова Галина Владимировна.

Место работы: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №7» г Канаш Чувашской Республики

Проверочная работа по теме «Система Земля – Луна. Природа Луны».

Проверка и оценка знаний – обязательное условие результативности учебного процесса. Тестовый тематический контроль может проводиться письменно или по группам с разным уровнем подготовки. Подобная проверка достаточно объективна, экономна по времени, обеспечивает индивидуальный подход. Кроме того, учащиеся могут использовать тесты для подготовки к зачетам и ВПР. Использование предлагаемой работы не исключает применения и других форм и методов проверки знаний и умений учащихся, как устный опрос, подготовка проектных работ, рефератов, эссе и т.д.

Вариант I :

1.Чем объясняется отсутствие атмосферы у Луны?

А. В 6 раз меньшим, чем на Земле, ускорением свободного падения.

Б. В 6 раз большим, чем на Земле, ускорением свободного падения.

В. В 1,6 раз меньшим, чем на Земле, ускорением свободного падения.

2. Каковы структура и физические свойства верхнего слоя лунной поверхности?

А. Пористая структура.

Б. Структура пористая, прочность малая, в вакууме частицы, составляющие верхний слой, слипаются.

В. Поверхность материкового типа.

3. Можно ли наблюдать на Луне метеоры?

А. Да, вследствие отсутствия атмосферы.

Б. Нет, вследствие отсутствия атмосферы.

В. Да, это явление наблюдается на всех телах Солнечной системы.

4. Чем отличается по форме утренний серп Луны от вечернего?

А. Утренний серп Луны имеет выпуклость влево (напоминает букву «С»). Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о к западу (вправо) от Солнца. Вечерний серп Луны имеет выпуклость вправо. Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о восточнее (левее) Солнца.

Б. Утренний серп Луны имеет выпуклость влево (напоминает букву «Р»). Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о к западу (вправо) от Солнца. Вечерний серп Луны имеет выпуклость вправо. Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о восточнее (левее) Солнца.

В. Утренний серп Луны имеет выпуклость влево (напоминает букву «С»). Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о к западу (влево) от Солнца. Вечерний серп Луны имеет выпуклость влево. Луна находится на расстоянии в 20 – 50 о восточнее (правее) Солнца.

5. Во сколько раз Луна быстрее Солнца перемещается по небу?

А. Солнце и Луна движутся по небу в направлении, противоположном суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 1 о, а Луна – 13 о. Следовательно, Луна перемещается по небу в 13 раз быстрее Солнца.

Б. Солнце и Луна движутся по небу в направлении, противоположном суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 13 о, а Луна – 1 о. Следовательно, Луна перемещается по небу в 13 раз медленнее Солнца.

В. Солнце и Луна движутся по небу в направлении, соонапрвленному суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 1 о, а Луна – 13 о. Следовательно, Луна перемещается по небу в 13 раз медленнее Солнца.

6. Какие два основных фактора, постоянно изменяющие форму земных гор, не принимают участия в формировании лунных гор?

А. Атмосфера и температура.

Б. Вода и температура.

В. Атмосфера и вода.

7. При нынешнем положении Луны океанские приливы и отливы чередуются приблизительно через каждые 6 часов и имеют вдали от берега высоту около 50 км. А что было бы, будь Луна вдвое дальше от Земли?

А. При удалении Луны вдвое приливная сила уменьшится в 8 раз и в 8 же раз уменьшится и высота морских приливов, пропорциональная приливной силе.

Б. При удалении Луны вдвое приливная сила уменьшится в 6 раз и в 6 же раз уменьшится и высота морских приливов, пропорциональная приливной силе.

В. При удалении Луны вдвое приливная сила уменьшится в 2 раза и в 2 же раза уменьшится и высота морских приливов, пропорциональная приливной силе.

8. Чем отличается вид неба, движение Солнца и звезд для наблюдателей, находящихся на Луне и Земле?

А. Суточное движение Солнца и звезд более быстрое, и они могут быть видны одновременно вследствие отсутствия атмосферы.

Б. Суточное движение Солнца и звезд более медленное, и они могут быть видны одновременно вследствие отсутствия атмосферы.

В. Суточное движение звезд более медленное, и звезды не могут быть видны одновременно вследствие отсутствия атмосферы.

9. Угловой диаметр кратера Коперник на Луне равен 40". Расстояние до Луны 3,8·10 5 км. Каков линейный диаметр этого кратера?

А. Примерно 670 км

Б. Примерно 97 км

В. Примерно 76 км.

10. Каков наименьший линейный размер образований на Луне, которые можно различить невооруженным глазом?

А. Наименьший линейный размер образований на Луне, различимых невооруженным глазом, составляет 150 км.

Б. Наименьший линейный размер образований на Луне, различимых невооруженным глазом, составляет 120 км.

Вариант II :

1.Чем объясняются значительные перепады температуры на лунной поверхности ото дня к ночи?

А. Отсутствием атмосферы, а также большой пористостью и малой теплопроводностью верхнего слоя Луны.

Б. Отсутствием атмосферы.

В. Большой пористостью и малой теплопроводностью верхнего слоя Луны.

2. Каким образом можно судить о различии возраста кратеров, наблюдаемых на Луне?

А. Из-за породы базальтового типа.

Б. По химическому составу породы.

В. По степени разрушенности и последовательности формирования.

3. Что представляют собой моря, образующие своими очертаниями «лунное лицо»?

А. Ледяные глыбы.

Б. Твердое тело, содержащее 90% железа.

В. Застывшие лавовые излияния.

4. Кеплер в книге «Лунная астрономия» писал: «Левания (Луна) состоит из двух полушарий: одно обращено к Земле, другое – в противоположную сторону. С первого всегда видна Земля, со второго Землю увидеть невозможно … В Левании, как и у нас, происходит смена дней и ночей … Кажется, что Земля неподвижна». Верны ли сведения о Луне, приведенные Кеплером? Чему равны сутки на Луне?

А. Сведения, приведенные Кеплером, практически верны. На лунном небе Земля почти неподвижна. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток, а звездные – 27,3 суток.

Б. Сведения, приведенные Кеплером, не верны. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток, а звездные – 27,3 суток.

В. Сведения, приведенные Кеплером, практически верны. На лунном небе Земля почти неподвижна. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 27,5 земных суток, а звездные – 29,3 суток.

5. Чему равны сутки на Луне, как видна Земля для космонавта на Луне и существуют ли области на Луне, где Земля восходит и заходит?

А. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Это следствие того, что Луна всегда обращена к Земле одной своей стороной. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 27,3 земных суток.

Б. Солнечные сутки на Луне равны 27,3 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Это следствие того, что Луна всегда обращена к Земле одной своей стороной. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 29,5 земных суток.

В. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 29,3 земных суток.

6. Чем отличается история лунной геологической активности от земной?

А. Через 1 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы, происходят горообразование и дрейф континентов.

Б. Через 2 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы, происходят горообразование и дрейф континентов.

В. Через 2 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы.

7. На Земле наблюдается частное солнечное затмение. Момент его наибольшей фазы наступил во время T , сама же наибольшая фаза наблюдается в пункте A . На какой высоте над горизонтом находится Солнце в этом пункте в это время? Как относительно диска Солнца располагается диск Луны?

А. Диск Луны будет находиться точно над диском Солнца, частично затмевая его сверху.

Б. Диск Солнца будет находиться точно над диском Луны, частично затмевая его сверху.

В. Наибольшая фаза затмения будет наблюдаться в точке Земли, глубже всего вошедшей в лунную полутень. Солнце и Луна в этой точке Земли будут находиться на горизонте, диск Луны будет находиться точно над диском Солнца, частично затмевая его сверху.

8. Угловой диметр лунного кратера при наблюдениях его с Земли (расстояние

3,8 · 10 5 км) равен 30". На каком расстоянии от Луны должен пролететь космический корабль, чтобы космонавт, находящийся на его борту, увидел этот кратер невооруженным глазом, разрешающая способность которого 2"?

А. 9,8 ·10 5 км.

Б. 9,5 ·10 4 км.

В. 3,8 ·10 5 км.

В. Наименьший линейный размер образований на Луне, различимых невооруженным глазом, составляет 180 км.

9. Почему солнечные затмения, которые случаются чаще, чем лунные, видны реже?

А. Потому что солнечные затмения можно наблюдать на территории того полушария Земли, где Луна находится над горизонтом, а лунные – только в узкой полосе, по которой проходит тень Солнца.

Б. Потому что лунные затмения можно наблюдать только на экваторе, где Луна находится над горизонтом, а солнечное – только в узкой полосе, по которой проходит тень Луны.

В. Потому что лунные затмения можно наблюдать на территории того полушария Земли, где Луна находится над горизонтом, а солнечное – только в узкой полосе, по которой проходит тень Луны.

10. Каково должно было бы быть расстояние до Луны, чтобы на ее орбите в Солнечной системе имелись точки перегиба? Считать, что Луна движется строго в плоскости эклиптики, а ее орбита относительно Земли - круговая.

А. Примерно 260 тысяч км.

Б. Примерно 7260 тысяч км.

В. Примерно 26 тысяч км.

Ответы:

Вариант I : 1 – А; 2 – Б; 3 - Б; 4 – А; 5 - А; 6 – В; 7 – А; 8 – Б; 9 - В; 10 – Б.

Вариант II : 1 – А; 2 – В; 3 – В; 4 – А; 5 – А; 6 – Б; 7 – В; 8 – Б; 9 - В; 10 – А.

Решения.

Вариант I :

Задание №7: Приливная сила пропорциональна разности гравитационных воздействий Луны на переднюю и заднюю точки Земли. Нетрудно показать, что она обратно пропорциональна кубу расстояния от Земли до Луны. Поэтому при удалении Луны вдвое приливная сила уменьшится в 8 раз. В 8 же раз уменьшится и высота морских приливов, пропорциональная приливной силе.

Задание №9: r = D p / 206265" = 3,8 ·10 5 км · 40"/ (2·10 5 )" = 76 км.

Задание №10: Расстояние от Земли до Луны равно примерно 400000 км, а разрешение глаза радиана. Поэтому наименьший линейный размер образований на Луне, различимых невооруженным глазом, составляет км. Наибольшие кратеры имеют чуть больший размер и близки к пределу разрешения. В бинокль с шестикратным увеличением кратеры уже хорошо видны.

Вариант II :

Задание №7: Так как затмение частное, то линия, соединяющая центры Солнца и Луны, не попадает на Землю. В этом случае наибольшая фаза затмения будет наблюдаться в точке Земли, глубже всего вошедшей в лунную полутень. Если смотреть со стороны Луны, то эта точка будет находиться на краю диска Земли (ближайшему к центру тени и полутени). Это означает, что Солнце и Луна в этой точке Земли будут находиться на горизонте. Несложные геометрические рассуждения приводят к тому, что диск Луны будет находиться точно над диском Солнца, частично затмевая его сверху.

Задание №8: Так как p 1 / p 2 = D 2 / D 1 ; D 1 = 3,8 ·10 5 км · 30"/2·60" = 9,5 · 10 4 км.

Задание №10: Поскольку в условии задачи употреблено сослагательное наклонение, это означает, что на самом деле путь Луны относительно Солнца, т.е. ее орбита в Солнечной системе, точек перегиба не имеет и везде обращена выпуклостью от Солнца. Этот факт мало кто знает, и он кажется неожиданным. Понятно, что кривизна траектории Луны в Солнечной системе меняется с синодическим периодом, являясь наибольшей в полнолунии и наименьшей в новолунии. Чтобы выпуклость даже в новолунии была обращена от Солнца, надо, чтобы равнодействующая сил притяжения Луны к Солнцу и к Земле была бы направлена к Солнцу. Иначе говоря, сила притяжения Луны к Солнцу должна быть больше, чем сила ее притяжения к Земле . Мы имеем:

Отсюда

так что Луна притягивается к Солнцу примерно вдвое сильнее, чем к Земле . Чтобы на лунной орбите в Солнечной системе были бы точки перегиба, в новолунии должно быть , так что расстояние до Луны должно было бы быть тыс. км (множитель здесь не точный, он взят из полученной выше оценки значения в "реальной" Солнечной системе).

Литература.

1. И. М. Малахова, Е.К. Страут: Дидактический материал по астрономии: Пособие для учителя, м.: Просвещение, 1989.

2. В.Ф. Орлов «300 вопросов по астрономии», издательство «Просвещение», Москва, 1967.

3. Д. Моше: Астрономия: Кн. для учащихся. Пер. с англ. / Под ред. А.А. Гурштейна. – М.: Просвещение, 1985.

4. Г. И. Малахова, Е.К. Страут, пособие для учителя «Дидактический материал по астрономии», М.; «Просвещение», 1989г.

5. Б.А. Воронцов-Вильяминов, Е.К. Страут; «Астрономия», Издательство «Дрофа».

6. Левитан Е.П., «Астрономия», М.: «Просвещение»,1994.

7. Перельман Я. И. «Занимательная астрономия», - Д.: ВАП, 1994.

8. Шеффер О.Р., Шахматова В.В., «Методика изучения астрономии в курсе физики основной и средней (полной) школе»; Челябинск, Издательство: ИИУМЦ «Образование», 2010

9. Зигель Ф. Ю.: Астрономия в ее развитии: Кн. для учащихся 8-10 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1988. – 159 с.