§ 42. Система «Земля-Луна»

Земля – третья планета от Солнца и самая большая по размеру и массе среди планет земной группы. В системе координат, связанной с Солнцем Земля участвует в двух основных движениях – годовом (обращение вокруг Солнца) и суточном (вращение вокруг оси). В годовом движении Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, которая мало отличается от круговой, с Солнцем в одном из фокусов эллипса. Поэтому расстояние между Землёй и Солнцем в течение года меняется от 147 млн. км (январь) до 152 млн. км (июль). Период обращения Земли вокруг Солнца составляет 365,256 земных суток или 1 год, а скорость движения её по орбите в системе координат, связанной с Солнцем, составляет около 30 км/с.

В своём суточном движении Земля вращается вокруг оси, соединяющей северный и южный географические полюса, и это вращение происходит в том же направлении, что годовое вращение Земли вокруг Солнца. Годовое движение Земли делает земные сутки (24 часа) несколько большими периода её вращения вокруг оси в системе координат, связанной со звёздами (звёздные сутки, 23 часа 56 мин 4,1 с). Наклон оси нашей планеты к плоскости её орбиты вокруг Солнца составляет 66,5 °, а длительности дня и ночи зависят от географической широты места и дня в году. При этом примерно 21 марта и 23 сентября во всем мире день и ночь продолжаются 12 часов. Эти дни называются днями весеннего и осеннего равноденствия. Северное полушарие Земли с 21 марта по 23 сентября получает гораздо больше тепла, чем с 23 сентября по 21 марта, и поэтому летом здесь теплее, чем зимой. В южном полушарии всё наоборот. Если бы угол между осью Земли и плоскостью её орбиты был бы равен 90 °, то смены времён года не было.

Луна, естественный спутник Земли – скалистое шаровидное тело без атмосферы и каких-либо следов жизни. Луна обращается вокруг Земли почти по круговой орбите на среднем расстоянии 384 400 км с периодом обращения 27,3 дня.  Диаметр Луны 3480 км, а масса – примерно в 81 раз меньше, чем у Земли. На самом деле, оба тела - Земля и Луна - обращаются вокруг центра масс системы, отстоящем от центра Земли на 3/4 её радиуса. Отношение массы Луны к массе Земли - наибольшее среди всех планет и их спутников в Солнечной системе.

Период обращения Луны вокруг Земли равен времени одного оборота ее вокруг своей оси, поэтому Луна всегда повернута к Земле одной и той же стороной. Фотография обратной стороны Луны впервые была сделана советской автоматической космической станцией «Луна - 3» в 1959 г. Наблюдаемую с Земли часть освещённого диска называют фазой Луны. На рис. 42а показано, как при обращении Луны вокруг Земли меняются её фазы от новолуния (1) к первой четверти (3), полнолунию (5) и последней четверти (7).

Угловые размеры Луны и Солнца, наблюдаемых с Земли, одинаковы (» 0,5 °), и поэтому иногда в новолуние происходят солнечные затмения, когда Луна полностью или частично заслоняет от нас Солнце (рис. 42б). Когда в полнолуние Луна попадает в земную тень, то происходит лунное затмение (рис. 42в). Лунные и солнечные затмения случаются в среднем только 2 раза в году, а не в каждое полнолуние и новолуние. Относительная редкость этих затмений связана с тем, что плоскость орбиты обращения Луны вокруг Земли не совпадает с плоскостью орбиты Земли, а составляет с ней угол около 5 °.

Притяжение Луны и суточное движение Земли приводит к морским приливам – регулярным подъёмам и опусканиям уровня моря, происходящим, как правило, 2 раза в день. Силы трения во время приливов и отливов замедляют вращение Земли, увеличивая продолжительность земных суток на 0,001 с за столетие.

 Вопросы для повторения:

·        От чего зависит смена времён года на Земле?

·        Почему и как изменяются фазы Луны?

·        Как происходят солнечные и лунные затмения?

Рис. 42. (а) – схематическое изображение различных фаз Луны; относительное расположение Солнца (1), Луны (2) и Земли (3) при солнечном (б) и лунном (в) затмениях.