Sistem Pământ-Soare-Lună - PDF Descărcare gratuită

Astronomia în Chiemgau e.v. www.astronomie-im-chiemgau.de Seria de cursuri Introducere în astronomie împreună cu VHS Haag i. Obb., Traunreut și Waldkraiburg Subiectul de astăzi: sistemul Pământ-Soare-Lună

Pământ, Soare, Lună, aceștia sunt actorii acestei seri. Să începem cu PĂMÂNTUL: Pământul este planeta pe care trăim.

Primul personaj principal: pământul Date importante: masă 5,98 * 1024 kg perioadă de orbită 365,2422 d perioadă de rotație 23h 56m 3s înclinare axă 23,5O rază 6371 km accelerare 9,81 m/s2 temperatura suprafeței +/- 50O C vârstă 4,5 * 109 ani densitate lunară prin satelit 5,15 kg/dm3 componente (atmosferă): azot: 78% oxigen: 20% odihnă: gaze de urmărire: CO2, gaze nobile, metan.

PĂMÂNT: Pământul este planeta pe care trăim. Cu toate acestea, fără soare nu ar exista viață aici. Ar fi inhospitalier frig și întuneric, motiv pentru care vrem să apelăm la soare ca a doua actriță principală:

2. Actriță principală Soare Soare în lumina H-Alpha Date importante: Masă 1,9884 * 1030 kg Distanță 149,6 * 106 km Raza 696,342 km Accelerație datorată gravitației 274 m/s2 Temperatura suprafeței 5,778 K Vârstă 4,6 * 109 ani Planeta 8 Clasa spectrală Componente G2V (Photosphere): Hidrogen: 92,1% Heliu: 7,8% Oxigen: 500 ppm Carbon: 230 ppm Neon: 100 ppm Azot: 70 ppm

SOARE - PĂMÂNT: Pământul este planeta pe care trăim. Cu toate acestea, fără soare nu ar exista viață pe el. Ar fi inhospitalier frig și întuneric, cu care ne întoarcem spre soare. De asemenea, nu ar exista anotimpuri. Toate acestea sunt posibile cu ajutorul energiei solare, iar clima asociată este una dintre cele mai importante baze pentru viața de pe pământ. Nu numai aprovizionarea cu apă potabilă, creșterea plantelor și, astfel, întregul lanț alimentar, toată viața de pe pământ depinde de aceasta.

SOARE - PĂMÂNT În ciuda importanței sale pentru viața pe pământ, soarele are și proprietăți amenințătoare de care pământul, din fericire, ne protejează în mare măsură prin câmpul său magnetic:

PĂMÂNT - SUN Câmpul magnetic terestru acționează ca un scut protector împotriva vântului solar: ecranul pe care îl întinde direcționează fluxul de particule încărcate electric care alcătuiesc vântul solar către polii magnetici, unde generează apoi aurora boreală (luminile polare). Câmpul este creat prin rotația miezului de pământ solid exterior în jurul miezului interior, lichid, ambele constând din fier. Mecanismul este, de asemenea, cunoscut sub numele de geodinamo.

PĂMÂNT - SUN Întrucât procesele care conduc Geo-Dinamo sunt dinamice în natură, câmpul nu este static, ci dinamic și își schimbă ocazional orientarea. Următoarea animație arată o inversare a polului într-un fragment din aproximativ 2000 de ani dintr-un model de computer pentru a simula procesul dinamic. Durata întregii simulări a fost de aproximativ 1 milion de ani. Câmpul magnetic fluctuează pe o scară de timp de 100 de ani, așa cum se observă astăzi (variație seculară). Se arată „fluxul magnetic” de pe suprafața pământului, cu nuanțe roșii reprezentând un flux în pământ (S), albastru un flux din pământ (N). Polii magnetici sunt (aproximativ) în centrele roșu și albastru.

PĂMÂNT - câmp magnetic După cum puteți vedea, câmpul magnetic este supus unor fluctuații puternice în timpul inversării polului. În general, este mai slab decât în mod normal și uneori există mai mult de doi poli magnetici, care sunt ocazional apropiați de ecuator. Ultima inversare a polului câmpului magnetic al pământului a avut loc în urmă cu aproximativ 750.000 de ani. Din magnetizarea rocilor care s-au format în acest moment, proprietățile câmpului magnetic al pământului pot fi deduse indirect cu ajutorul paleontologiei. Rezultatele simulării sunt de acord cu aceste date „paleomagnetice”. 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

SOARE - PĂMÂNT În plus față de fluctuațiile sezoniere cunoscute ale climatului terestru, acest lucru este influențat și de următorii factori: Fluctuații în producția de energie Activitate solară Modificări ale excentricității orbitei terestre Fluctuații în unghiul de înclinare al axei terestre (oblicitate) Precesiunea axei terestre Ultimii trei parametri sunt prezentați în figura următoare. . Deoarece parametrii menționați interacționează între ei, dar puterea respectivă a schimbării nu este constantă, este dificil de prezis cât de puternice vor avea de fapt fluctuațiile în fiecare caz. La urma urmei, paleontologii au reușit să identifice fluctuațiile climatice de diferite forțe în ritmurile specificate (epoci glaciare, epoci interglaciare).

Al treilea actor principal: Luna Date importante: Masă Distanță Rază Accelerația gravitației Excentricitate Durată orbitală Densitate Fără atmosferă 7,34 * 1022 kg 356-406 * 103 km 1,738 km 1,64 m/s2 0,549 27,3 d 3,341 kg/dm3

Luna: După soare, luna este cel mai izbitor fenomen de pe cer. Multe lucruri care i se atribuie au izvorât din imaginația umană (vârcolac sau similar). Faptul că lupii latră la el este mai probabil datorită faptului că aceste animale nocturne își intensifică activitățile și comunicarea asociată între ele în nopțile de lună. Ca satelit al pământului, luna este, de asemenea, responsabilă în principal de flux și reflux și, prin urmare, și de încetinirea treptată a rotației pământului. În secol, este cu aproximativ 0,002 s pe zi mai mult, nimic dramatic, dar poate fi dovedit cu ajutorul vechilor înregistrări ale eclipselor solare. Vom reveni la asta. De la aterizarea lunii cel târziu, s-a documentat la fel de bine că alternanța dintre flux și reflux contribuie la creșterea energiei potențiale a lunii, care se exprimă în distanța tot mai mare. Creșterea anuală este de aproximativ 3,8 cm. Timp de aproximativ 550 de milioane de ani pe pământ nu se va mai putea observa o eclipsă totală de soare, deoarece umbra lunii nu se mai extinde pe pământ.

Cum a apărut luna? Datorită rolului său semnificativ, pe care luna îl joacă în special în sistemul binar lună de pe pământ, întrebarea este justificată cum a ajuns pământul pe lună. Există o serie de teorii diferite mai mult sau mai puțin speculative în acest sens. Cele mai comune trei sunt prezentate mai jos. Celelalte sunt adesea doar variații ale acestuia sau cel puțin mai puțin relevante. Acestea sunt teoria divizării, teoria captării, teoria coliziunilor și sunt prezentate pe scurt mai jos

Originea - teoria divizării Teoria divizării a fost dezvoltată încă din 1878. În consecință, pământul s-a rotit atât de puternic în faza incipientă, încât o parte din el s-a desprins din cauza instabilităților și s-a format luna. O astfel de detașare de umflătura ecuatorială extremă explică destul de bine dimensiunea lunii. Densitatea sa medie mai mică este, de asemenea, compatibilă cu aceasta, deoarece corespunde densității mantalei pământului. Având în vedere fricțiunea mareelor, pământul trebuie să se fi rotit mai repede în trecut, dar nu există nicio explicație semnificativă pentru viteza de rotație ridicată (lungimea zilei de aproximativ 2,5 h) care ar fi fost necesară pentru momentul unghiular actual actual al sistemului pământ-lună. Planul orbital al lunii este, de asemenea, mult prea înclinat spre planul ecuatorial al pământului pentru acest fapt.

Formarea - Teoria capcanei Teoria capcanei afirmă că luna s-a format într-o altă locație a sistemului solar și a fost prinsă într-o întâlnire strânsă cu pământul. Ea poate explica foarte elegant momentul unghiular ridicat al sistemului și diferența de densitate dintre pământ și lună. Cu toate acestea, necesită o cale de prindere foarte specială, ceea ce înseamnă o mare coincidență. În plus, luna ar fi trebuit să supraviețuiască unei scurte intrări în granița Roche, ceea ce nu poate fi încă explicat. De asemenea, această teorie nu face nicio afirmație cu privire la motivul pentru care luna are un deficit în comparație cu pământul atât din punct de vedere al elementelor volatile, cât și al fierului. Având în vedere similaritatea compoziției izotopice, teoria eșuează complet.

Originea - teoria coliziunilor: Conform celei mai frecvente teorii în prezent, luna Pământului a luat ființă, odată după o coliziune violentă a Proto-Pământului cu un nefericit corp ceresc de mărimea Marte numit Theia, când praful s-a instalat după acest accident, s-au orbitat mai mult Luna și pământul constau în 80% din material Theia, așa cum sugerează calculele modelului și simulările posibilelor evenimente în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani.

Auto-rotația lunii Ca urmare a mareelor, care au cauzat gravitația pământului în lună, care era încă lichidă după formarea sa, rotația sa a fost adaptată treptat la perioada orbitală prin încetinirea (rotația legată): Aceasta înseamnă că se rotește pe o orbită în jurul pământului în același sens de rotație exact o dată în jurul propriei axe. Prin urmare, în afară de abaterile minore, luna se întoarce întotdeauna pe aceeași parte a mișcărilor libraționale ale pământului.

Reflux și inundații Refuzul și inundațiile de la granițele dintre mare și continent au fost fenomene bine cunoscute omului din cele mai vechi timpuri și cursul lor este adesea modelat de particularitățile coastei. Oamenii au realizat curând că există o legătură între lună și maree. Cu toate acestea, de mult timp nu este clar de ce valurile apar de două ori pe zi, în timp ce Pământul face o singură revoluție în același timp. Relația este prezentată mai jos.

Sistemul cu două corpuri reflux și flux Corpurile observate se deplasează ambele în jurul centrului de greutate comun (+). În cazul celei mai mari, pe lângă atracția celei mai mici, are și efectul forței centrifuge cauzate de excentricitate: în timpul unei revoluții pământul se rotește de aproximativ 29 de ori. Prin urmare, în timpul unei rotații a pământului, trebuie să se întoarcă sub munții apei de aproximativ două ori pe zi

x Masele de apă de pe suprafața pământului simt potențialele generate de gravitație (lună/soare) și forța centrifugă și curg în direcția respectivă. Pământul se rotește sub acești munți de apă și împiedică revărsarea directă prin suprafața sa. Acest lucru duce la o serie de efecte secundare:

Efecte secundare ale mareelor I Marea de primăvară și Nipp Forțele de maree ale soarelui sunt de aproximativ 46% din cele ale lunii. Cu luna plină și cu luna nouă, adică atunci când pământul, luna și soarele se află pe o linie dreaptă, forțele de maree ale soarelui și lunii se adaugă la o maree deosebit de mare, cea de primăvară, cu o semilună, cu toate acestea, soarele și luna formează acum un unghi drept față de pământ, are ca rezultat o maree deosebit de mică, mareea nipp. Forțele mareelor deosebit de mari și, astfel, mareele de primăvară rezultă atunci când luna se află și în zona orbitei sale lângă pământ.

Efecte secundare ale mareelor I fază lunară lună nouă - maree de primăvară

Efecte secundare ale mareei I faza lunii jumătate de lună - maree nipp

Efecte secundare ale mareei I fază lunară lună plină - maree de primăvară

Efecte secundare ale mareei I faza lunii jumătate de lună - maree nipp

Efecte secundare ale mareelor II Accelerarea lunii: Un fenomen interesant este accelerarea lunii prin interacțiunea cu munții de maree. Datorită rezistenței pe care apa o opune rotației, respectivii munți de maree nu sunt direct sub lună, ceea ce înseamnă că luna este accelerată puțin de fiecare dată în direcția mișcării. Această energie este convertită în energie potențială, adică distanța dintre pământ și lună crește aproape continuu.

Efecte secundare ale mareelor II + III x

Efecte secundare ale mareelor II Accelerarea lunii: Ca parte a misiunilor Apollo, prismele au fost lăsate pe lună ca reflectoare pentru măsurători, care permit verificarea regulată a distanței de la pământ la lună. Efectul menționat mai sus a fost confirmat foarte precis. Luna se îndepărtează de pământ cu 3,8 cm anual. Pentru noi acest lucru nu este dramatic, dar peste 550 de milioane de ani umbra lunii nu va mai ajunge pe pământ, cu rezultatul că nu mai putem observa o eclipsă totală de soare.

Efecte secundare ale mareelor III Decelerarea pământului: Deoarece pământul se rotește sub muntele apei inundației, trebuie să depășească rezistența la curgere pe care suprafața sa o opune apei, prin care pierde energia de rotație. Într-un secol, lungimea zilei crește deci cu aproximativ 0,002 s. Faptul că cunoaștem această valoare aparent minimă destul de precis, deși am putut face observații astronomice cu precesiunea necesară doar pentru o perioadă scurtă de timp, se datorează documentării bune a eclipselor solare de către astronomi în Babilon. Mai multe despre asta în legătură cu eclipsa de soare

Eclipsele Observații preliminare: Pentru a putea observa o eclipsă lunară sau solară, soarele, pământul și luna trebuie să fie pe o singură linie. Dacă pământul se află între soare și lună, există o eclipsă de lună, în cazul în care luna este între pământ și soare, este o eclipsă de soare. Rezultă că pot exista eclipse de Lună numai atunci când există o lună plină și eclipse de Soare numai atunci când există o lună nouă. Datorită înclinației orbitei lunii împotriva eclipticii și a diferitelor momente orbitale ale pământului-soare și ale pământului-lună, eclipsele nu au loc la intervale regulate, ci aproximativ aceeași frecvență.

Observații preliminare: Eclipsele Pentru a putea observa o eclipsă lunară sau solară, soarele, pământul și luna trebuie să fie pe o singură linie. Dacă pământul este între soare și lună, există o eclipsă de lună, în cazul în care luna este între pământ și soare, este o eclipsă de soare. Rezultă că eclipsele lunare pot apărea numai atunci când există o lună plină, iar eclipsele solare numai atunci când există o lună nouă. Datorită înclinației orbitei lunii spre ecliptică și a diferitelor momente orbitale ale pământului-soare și ale pământului-lună, eclipsele nu au loc la intervale regulate, ci cam la aceeași frecvență. Deoarece diametrul umbrei pământului, pe unde trece luna prin el, este mai mare decât cel al lunii, eclipsele lunare pot fi întotdeauna văzute pe întreaga parte întunecată a pământului. Discul umbrei lunii care lovește pământul este, totuși, mult mai îngust (aproximativ 180 km lățime). În plus, acestea sunt adesea vizibile numai în zonele nepopulate (corpuri de apă din oceane), motiv pentru care apare impresia că apar mai rar decât eclipsele de Lună.

Predicții ale eclipselor de Lună Ciclul Saros, perioada Saros sau perioada caldeeană este un ciclu de 18 ani și 11,3 zile (corespunzător la 6585 zile și 8 ore sau 242 luni draconite sau 223 luni sinodice) cauzate de mișcarea înapoi a nodurilor lunare. După această perioadă, luna ocupă din nou aceeași poziție față de soare, pământ și linia nodală, motiv pentru care eclipsele solare și lunare se repetă odată cu această perioadă. Restul este muncă de observare. Predicțiile despre viitoarele eclipse de Lună pot fi făcute cu o anumită acuratețe.

Columb și eclipsa de lună Columb și-a folosit cunoștințele despre o eclipsă de lună iminentă în 1504 pentru a se supune nativilor din Jamaica, care au refuzat să-l ajute cu reparațiile necesare ale navei

Decelerarea pământului: Pe lângă schimbările foarte regulate ale perioadei de rotație din cauza mareelor, există și influențe neregulate datorate deplasării în masă datorită formării de gheață și schimbări datorate formării de munte, de exemplu. Efectele pot fi văzute în următoarele benzi de totalitate. Sursa Sternstunden de la Kippenhahn a fost publicată de Kosmos Verlag în 2006