.

1. ПРИРОДА МІСЯЦЯ:

1) Поверхня Місяця.

2) Місячні породи.

3) Фізичні умови.

2. Фази Місяця.

3. Місячні затемнення.

4. ТЕОРІЯ РУХУ МІСЯЦЯ.

1) Чотири місячних місяця

2) Місячні нерівності

3) Від кінематики-к динаміки.

4 ) Як будувати теорію.

5. ДОСЛІДЖЕННЯ МІСЯЦЯ.

6. РОЛЬ МІСЯЦЯ ДЛЯ МЕШКАНЦІВ ЗЕМЛІ.

ПРИРОДА МІСЯЦЯ.

Навколо багатьох планет звертаються малі планети-супутники. У Меркуріяі Венери їх немає зовсім. У Землі один супутник Луна (Селена). Місяць менше
Землі по масі (у 81 разів) і по щільності. Діаметр Місяця менше земного в 4рази. Вона здається нам великий і яскравої, тому що знаходиться недалеко-384395км. Ми бачимо її не тільки вночі, а й вранці і вдень. Місяць висвітлюється Сонцем і світить відбитим світлом. З давнини відмічено, що зовнішній вигляд Місяця незмінюється. І китайці, і вавилоняни, і єгиптяни бачили на Місяці малюнок: однідивовижного звіра, інші «старця з мішком». Це означає, що Місяць завждизвернена до Землі однією стороною, тобто в період її обертання навколо осізбігається з періодами обертання навколо Землі, при чому вона то забігаєвперед і, перетинаючи орбіту Землі опиняється на її денний, освітленій
Сонцем боці, то відстає і летить позаду Землі, а потім переходить на їїнічну сторону.

ПОВЕРХНОСТЬ МІСЯЦЯ

Уже з часів Галілея почали складати карти видимої півкулі Місяцяі почати вивчення нашого природного супутника найкраще з ознайомленняc основними елементами місячного рельєфу, поступово переходячи від великихдеталей головних морів і кратерів - до дрібних. Більш темні плями місячноїповерхні названі «морями». Це низовини, в яких немає ні крапліводи. Дно їх темне і порівняно рівне. Більшу частину поверхні Місяцязаймають світліші височини-«материки». Є гірські хребти,названі за аналогією земних Кавказом, Кардільерамі, Карпатами. Висота гірдосягає 9км. (гора Курціус). Висота гір легко розраховується по довжинітіні від них. На Місяці налічується 17 гірських ланцюгів, схожих на земні, алебільшість гір має незвичайний вигляд: вони згорнуті кільцями. Ці гориназиваються кратерами-за їх віддалена схожість з кратерами земних вулканів-і цирками, тому що вони круглі, як бар'єр циркової арени. Саме слово
«Кратер» означає «чаша». Кільцевих гір на Місяці багато-більше ста тисяч.
Приблизно 20 кільцевих гір на Місяці мають у поперечнику понад стокілометрів. Цирк Птолелія досягає 185км. у діаметрі, а Клава і Грімольдідо 235 км, в них вільно вмістилася б Бельгія. Внутрішні схиликільцевих гір зазвичай круті, зовнішні пологі. У самому центрі місячного кратерависочіє один або кілька гострих піків. Дно деяких кратерівнижче поверхні Місяця, але деякі кратери заповнені речовиною доверху.
Усередині великих цирків немає центральної гірки, але там зазвичай видно маленькікратери. Маленьких кратерів на Місяці велика кількість, вони розташовуються іна дні, і на краях великих цирків. Так у південній півкулі добре видно навітьопівночі кратер. Тіло діаметром 60 км. і що розходяться від нього світліпромені. З'ясувалося, що промені освічені відміною безлічі кратерів зсвітлими стінками. Походження місячних кільцевих гір швидше за всевулканічне, вони дуже схожі на лавові озера Гавайських островів на
Землі з діаметром озер 5 - 3 км. Лава у цих озерах, піднімаючись,переливається через краї, нарощуючи стінку, стінку кратера. Так згаслийвулкан-озеро-Маунс-Неа досягає висоти 4208 м. приблизно така жвисота місячних кратерів. Коли виверження вщухає, лава в озері опускаєтьсяі застигає кіркою. Озеро приймає вид місячного цирку. У тому, що лавовіозера і гори на Місяці більше земних, немає суперечності. Місяць менше Землі, ісила тяжіння там в 6 разів слабше земного. Тому виверження може викинутина Місяці більше речовини, ніж на Землі, а підняття місячної поверхнідосягають великих висот у порівнянні з земними. Ймовірно на Землі теж буликоли-то такі-ж кільцеві гори, але під впливом текучих вод, вітру,льодовиків, снігу, повітря, газів-цих одвічних ворогів гір, вони швидкозруйнувалися і відшукати їх можна лише там, де вулканічна діяльністьтриває, дуже схожі на місячну поверхню деякі місця на
Камчатці і в околицях діючого вулкана Везувій в Італії. Чи неслід, звичайно, виключати і виникнення кратерів від ударів метеоритів про
Місяць, але воронки, утворені ударом метеоритів про Місяць, завжди мають формучаші, місячні кратери ж мають в більшості плоске дно, як у тарілки -аналогічне дну вулканічних озер на Землі. Невидима сторона Місяцяпринципово відрізняється від видимої, але на ній менше «морських» западин.
Багато на зворотному боці Місяця і кратерів. Найбільшим присвоєні іменавидатних діячів науки-Ломоносов, Джордано Бруно, Ціолковський, Жоліо,
Кюрі та інші. До теперішнього часу на Місяці побували американськікосмонавти й радянські автоматичні самохідні лабораторії-місяцеходи. Аперший політ на Місяць! Так, це велика подія, яка в історії освоєннякосмічного простору буде увічнено поряд із запуском першогоштучного супутника Землі, першим польотом Юрія Гагаріна, першим виходом
Олексія Леонова у відкритий космос, 21 липня 1969 р. в 5ч. 56 хв. Замосковським часом командир американського космічного корабля «Апполон-
2 »вперше ступив на поверхню Місяця.

Перший штучний супутник Землі.

МІСЯЧНІ ПОРОДИ.

Завдяки м'яким посадкам автоматичних станцій на Місяць сталивідомі механічні властивості місячного грунту, і його хімічний склад. На
Місяці не виявилося товстого шару пилу, якого колись побоювалися багатоконструктори лунніков, але пил на Місяці є. Вона темно-сірого кольору і позовнішнім виглядом нагадує цемент. Хімічний аналіз зразків місячногоречовини показав, що породи Місяця менш різноманітні ніж земні і подібні заскладом з базальтами. До їх складу входять добре відомі на Земліхімічні елементи-алюміній, залізо, кальцій, магній. Але в місячних породахбільше, ніж земних міститься тугоплавких елементів-титану, хрому, іінших, а менше-легкоплавких-калій, натрій. Хімічний склад різнихділянок поверхні Місяця неоднаковий. У поверхневому шарі Місяця (реголіже)містяться оскільки магматичних порід шлакообразние частинки з плавленимгранями. Багато зразків як би оброблені піском. Їх вигляд свідчить проте, що вони тривалий час піддавалися своєрідною ерозії (ударівдрібних метеоритів і обробці потоками часток, безперервно виходять від
Сонця). Через відсутність води мінералів на Місяці значно менше, ніж на
Землі. Місячні породи відносяться до дуже давніх-їхній вік приблизностановить 4 млрд. років, причому самими «молодими» (трохи більше 3 млрд.років) виявилися зразки, доставлені з морських районів. Часті удариметеоритів дроблять місячні грунти в пил і дрібні осколки. В умовах вакуумупід впливом «сонячного вітру» відбуваються молекулярне зчеплення цієїпилу в пористий шлакообразний шар.

ФІЗИЧНІ УМОВИ

На Місяці немає атмосфери смягчающий пекуче сонячне випромінювання ізахищає від космічних променів і потоків мікрометеоров. Немає там ні води,ні хмар, ні туманів, ні райдуги, ні зорі на світанку. Тіні різкі ічорні. Навколишнє Місяць заряджена пилова оболонка трохи розсіюєсонячне світло. Температура соняшниковій точці Місяця дорівнює вдень 120градусів С, а в протилежній точці нічної півкулі -170 градусів С.
Помітного магнітного поля у Місяця не виявлено. Але Місяць не зовсім мертвийсвіт. Так у кратері Альфоне спостерігається іноді виділення газів і надр. Місяцьще дихає, хоча на неї поки не виявлено порід молодше 2 млрд. років і цеговорить про давнє припинення магматичної і вулканічної активності. Нанебі Місяця видно ті ж самі сузір'я, що й на небі Землі. Черезвідсутність атмосфери яскраві зірки і планети видно на Місяці і вдень і вночі.
Дослідникам Місяця необхідно мати скафандри, запас повітря для дихання,радіостанції для переговорів один з одним і кораблем, так як звуки на
Місяці без повітря не поширюються. Це світ вічного мовчання з темнимнебом і сліпучо-яскравим Сонцем, з великими не переміщуються зірками.
Скафандр і корабель повинні надійно захищати людей від розжареного «місячногодня »і крижаного холоду« місячної ночі ». Прекрасним прикрасою місячногопейзажу служить Земля. Вона як величезний блискучий куля, що висить над головою ізаливає поверхню Місяця блакитним світлом. Земля на Місяці видно в різнихфазах, залежно від освітлення Сонцем. У «полноземелье» на Місяці вночіможна спокійно читати, тому що світло Землі в Про разів яскравіше місячного світла. У
«Новоземеліе» з Місяця можна розрізнити на Землі вогні великих міст.
Дослідження Місяця дуже важливо для розуміння процесів формування планет,їх рельєфу, тому що на ній сліди давніх геологічних подій не стертіпроцесами вивітрювання і грають роль геологічного музею в часі.

ФАЗИ МІСЯЦЯ.

Місяць рухається навколо Землі в той же бік, у який Земля обертається навколосвоєї осі. Видимий рух Місяця супроводжується безперервним зміною їївиду-зміною фаз-і ми бачимо її то у формі серпа, то півкола (чверть),то повною. Час, коли Місяць не видно, назвали молодиком-народженням нової
Місяця. Зростаючий півколо-1 чверть, час, коли Місяць видно у вигляді диска -повний місяць, що спадає півколо-остання чверть. Відбувається це від того,що Місяць займає різні положення щодо висвітлює її Сонця і
Землі.
Іноді в ясну ніч, коли Місяць видно у вигляді вузького серпа, решта їїчастина світитися повним світлом. Пояснюється це тим, що Земля освітлюєнічну бік Місяця відбитим сонячним світлом. Фази Землі і Місяця взаємнопротилежні. Місячний серп і одна дванадцята частина року у нас однаковоназиваються місяцем. І це не випадково. Раніше люди не мали ні відривних,ні перекидних і ніяких-яких інших календарів. А рахунок днях треба буловісті. Тому багато народів, а також наші предки-слов'яни користувалисяфазами молодого Місяця, - значить, настав перший день місяця, що став «серпик»трохи ширше-це видно другий день. Якщо Місяць у 1-ій чверті-пройшлатиждень, а коли Місяць початку показуватися вранці і заходити вдень, --отже, місяць кінчається. Так фази Місяця замінювали в старовину календарі давали два природні міри часу, який проходить між двомамолодиками, дорівнює 29 днів 44 хвилини і 28 секунд. Це і є місячний місяць -наша колишня міра часу, але вона не зручна, тому що число діб в місячномумісяці не ціле, а дробове, і на увазі місячних місяців не 12, а 12, 5. Цяполовина сильно заважала за рахунку і наші предки ще до початку поточноготисячоліття відмовилися від відліку часу місячними місяцями. Вони розділили рікна 12 місяців, але від старого рахунку у нас залишилося слово «місяць». Легкодізнатися «росте» Місяць або «старіє», якщо до місячного серпа або чвертідодати в думках «паличку» і виходить буква Р, - місяць зростає і наНаступної ночі буде більше. Якщо виходить буква З-Місяць старіє.

місячні затемнення.

Через те, що Місяць, обертаючись навколо Землі, буває іноді на одній лінії
Земля-Місяць-Сонце, виникають сонячні або місячні затемнення -найцікавіші та ефектні явища природи, що викликали страх у минулі століття,тому що люди не розуміли, що відбувається. Їм здавалося, що якийсьневидимий чорний дракон пожирає Сонце і люди можуть залишитися у вічномутемряві. Тому літописці усіх народів ретельно заносили в свої хронікивідомості про затемнення. Так літописець Кирило з Новгородського Антонієвімонастиря 11 серпня 1124 записав: «Перед вечірньою нача убиваті
Сонця, і наиб все. Про великий страх і темрява биеть! ». Історія донесла до насвипадок, коли сонячне затемнення привело в жах борються індіанців іМедя. У 603 році до н.е. на території сучасної Туреччини та Ірану. Вояки встраху покидали зброї та припинили бій, після чого, страхіттязатемненням уклали мир і довго не воювали один з одним. Сонячнізатемнення бувають тільки в молодика, коли Місяць проходить не нижче і не вище,а саме по сонячному диску і, немов гігантська заслінка, загороджуєсобою сонячний диск, «перекриваючи Сонця шлях». Але затемнення в різних місцяхвидно по-різному, в одних Сонце повністю закривається-повне затемнення, вінших частково-неповне затемнення. Суть явища полягає в тому, що
Земля і Місяць, освітлені Сонцем, відкидають кінці тіней (що сходяться) ікінці тіні (що розходяться). Коли Місяць потрапляє на одну лінію з Сонцем і
Землею і знаходиться між ними, місячна тінь рухається по Землі із заходу насхід. Діаметр повної місячної тіні не перевищує 250 км, томуодночасно затемнення Сонця видно тільки на малій ділянці Землі. Там, де на
Землю падає півтінь Місяця, спостерігається неповне затемнення Сонця.
Відстань між Сонцем і Землею не завжди однаково: взимку в північномупівкулі Землі ближче до Сонця, а влітку далі. Місяць звертаючись навколо
Землі, теж проходить на різні відстані-то ближче, то далі від неї. Увипадку, коли Місяць відстає далі від Землі і загородити повністю диск
Сонця не може, спостерігачі бачать навколо чорної Місяця блискучий краюсонячного диска-відбувається красиве кільчасте затемнення Сонця.
Коли у стародавніх спостерігачів запису затемнень накопичилися за кількастоліть, вони помітили, що затемнення повторюються через кожні 18 років і 11 зтретю доби. Цей термін єгиптяни назвали «Сарос», що означає
«Повторення». Однак для визначення, де буде видно затемнення, необхідно,звичайно ж, зробити більш складні обчислення. У повню Місяць інодіпотрапляє у земну тінь повністю або частково, і ми бачимо, відповідноповне або часткове затемнення Місяця. Місяць набагато менша за Землю, томузатемнення триває до 1 год. 40мін. При цьому навіть при повному місячномузатемнення Місяць залишається видимою, але забарвлюється в червоний колір, щовикликає неприємні відчуття. У давнину затемнення Місяця боялися як страшногоознаки, вважали, що «місяць обливається кров'ю». Сонячні промені,заломлюючись в атмосфері Землі, потрапляють у конус земної тіні. При цьомуатмосферою активно поглинаються блакитні і сусідні з ними промені сонячногоспектру, а пропускаються всередину конуса тіні переважно червоні промені,які поглинаються слабше, вони то і додають Місяці зловісний червонуватийколір. Взагалі, місячні затемнення-досить рідкісне явище природи. Здавалосяб, що місячні затемнення повинні спостерігатися щомісячно-в кожнеповний місяць. Але так насправді не буває. Місяць прослизає абопід земною тінню, або над нею, і в молодика тінь Місяця звичайно проноситьсямимо Землі, і тоді затемнення теж не виходять. Тому затемнення не так вжечасті.

Схема повного затемнення Місяця.

ТЕОРІЯ РУХУ МІСЯЦЯ.

ЧОТИРИ місячних місяців.

Великий інтерес завжди представляв питання про те , як рухається Місяць. Вонарухається по еліпсу, здійснюючи один оборот за 27, 3 діб. І рух цейвідбувається в суворій відповідності з законом Кеплера, що є наслідкомзакону всесвітнього тяжіння, відкритого Ньютоном. Все це вірно, - але ... Так,є одне але ... Теорія руху Місяця виявилося однією з найбільш складних завданьнебесної механіки, на вирішення якої пішло дві з половиною століття, вважаючитільки від Ньютона. У розробку цієї теорії вклали працю такічудові вчені, як Ейлес, Клеро, Даламбер. Так у чому ж булитруднощі? Як вдалося їх подолати? Рухи Місяця вивчали ще астрономи
Стародавнього Вавилону. Вони ретельно реєстрували моменти сонячних і місячнихзатемнень. За цими даними давньогрецький астроном Геппарк визначивтривалість основних періодів, що характеризують руху Місяця. Основніперіоди названі місяцями. Таких місяців з давніх часів було відомочотири. Сидеричний або зоряний місяць-це період обертання Місяця навколо
Землі, він визначається з переміщення Місяця відносно нерухомих зірок.
Синодичний місяць-проміжок часу між двома послідовнимимолодиками або повного місяця. Аномалітіческій місяць-це період між двомапослідовними проходженнями Місяця через перигей своєї орбіти. Нарешті,драгоніческій місяць - це проміжок часу між двома проходженнями Місяцячерез висхідний вузол її орбіти-точку перетину орбіти з площиноюекліптики. Це ні що інше, як площину земної орбіти, але за часів
Геппарка Земля вважалася площиною орбіти, по якій Сонце рухалосянавколо Землі. Геппарк розрахований, грунтуючись на даних спостережень затемненьстародавніми астрономами, що через кожні 345 років положення Сонця, Місяця,перигею і вузлів місячної орбіти повторюється: інакше кажучи 345 - річний циклмістить ціле число всіх чотирьох міс?? ців. Виведені з циклу Геппаркатривалість місячних місяців лише на деякі частки секунди відрізняютьсявід тих значень якими користуються астрономи тепер, нагромадивши спостереженняще за 21 сторіччя. Чому синодичний місяць довше сидеричному,пояснити неважко. Зміна місячних фаз залежить від положення Місяця відносно
Сонця. Напрям цього руху збігається з напрямком звертання Місяцянавколо Землі. У результаті руху Місяця по її «навколоземній» орбітівідбувається як би з відставанням: повторення місячних фаз відбувається не черезсидеричний місяць, а через тривалий період, що і називаєтьсясинодичним місяцем. Неважко одержати таке співвідношення міжтривалості сидеричному (S) і синодичний місяців:

1S = 1P 1 T,де Т-тривалість земного року. Той факт, що аномалітіческій місяць,довше сидеричному, по суті означає, що сама місячна орбіта якціле обертається у власній площині, і лінія, що з'єднує перигей іапогей орбіти, яка називається лінією аксід повертається в тому ж напрямку,в якому рухається Місяць. Так що Місяці доводиться постійно «наздоганяти» свійперигей. Драгоніческій місяць, навпаки коротше сидеричному. Це означає,що лінія вузлів повертається назустріч руху Місяця. Причина поворотувеликої осі місячного еліпса та лінії вузлів була знайдена лише в 18 столітті, післястворення Ньютоном теорії всесвітнього тяжіння. А ще через два століття цятеорія дозволила розрахувати траєкторію руху штучних супутників
Землі, здобула, так би мовити друга молодість.

МІСЯЧНІ НЕРІВНОСТІ.

З ім'ям давньогрецького Клавдія Птолемея зазвичай перш за все пов'язуютьйого геоцентричну систему світу, проти якої боролися Коперник,
Джордано Бруно, Галілей, Кеплер.

МІСЯЧНІ Місяці.

29, 53059 діб Синодичний (від слова synodion-зустріч).

27, 55455 діб АНОМАЛІТІЧЕСКІЙ ( кутова відстань Місяця від їїперигею називали аномалією).

27, 32166 діб Сидеричний (siderium-зірковий)

27, 21222 діб драконічний (вузли орбіти позначають значкомсхожими на дракона).

Але Птолемей вніс великий внесок у розвиток астрономії, зокрема, втеорію руху Місяця, правда в той період мова могла йти тільки прокінематичної теорії, бо причини та істинні закони руху небесних тілвідомі не були. Протягом тривалого розвитку астрономічної наукивважалося, що небесні тіла можуть рухатися тільки рівномірно поколами. Якщо рух виглядало більш складним, то його можна булопредставити комбінацією рухів за кількома колами. Саме такпоступив Птолемей з Місяцем. Рух Місяця по небу було нерівномірним. Щобпредставити його комбінацією Рівномірний рух по колу, треба булоспочатку визначити величину відхилень від рівномірного руху, або такзваних нерівностей. І за часів Птолемея, і навіть за часів Кеплера ібагато пізніше було прийнято називати нерівностями окремі компонентивідхилення положення Місяця від положення уявної точки, що рухається поекліптики рівномірно з періодом, що дорівнює сидеричному місяця. Таким чином,слово «нерівність» в астрономії означало зовсім не те, що воно означає вматематики. Втім, в сучасній науці ми зустрічаємося з подібнимиприкладами буквально на кожному кроці. Так, слово «елемент» означає в хіміїодне, а в електроніці зовсім інше. Ніхто не сплутає ядро политі, ядроживої клітини і ядро атома. Всі положення на небі Місяця, Сонця, зірок іпланет вже за часів Птолемея вимірювалися в системі координат нагадувалигеографічну довгота і широта. І називалися ці координати майже так само:астрономічна довгота і широта астрономічна. Тільки широта небеснихсвітил відраховувати від площини екліптики, що в ті часи так називаласяплощину, в якій лежала орбіта Сонця, що обертається навколо Землі, адовгота від точки весняного рівнодення, в якій Сонце раз на рікперетинає небесний екватор. Взявшись за визначення місячних нерівностей,
Птолемей розглядав в основному на поділ у довготі, виводячи на широтуколону місячної орбіти, рівному 5 градусів, саме таким визначив цей кут
Гепарк «чоловік працьовитості і шанувальник істини» як називав його Птолемей. Засучасними даними Гепарк помилився всього на 8 хвилин дуги. Загальна нерівність Еруху Місяця по довготі Птолемей представив такою формулою:

Е = 6 15 sin Z + 1 18 sin (2D + Z) 19 sin 2 Z
Тут Z-кутова відстань Місяця від середнього перигею її орбіти, D-кутовевідстань Місяця від Сонця. З формули Птолемея випливало, що місячнінерівності періодично і є як би сумою декількох окремихнерівностей. Так перший і третій члени правій частині формули залежать відположення Місяця відносно перигею своєї орбіти. Їх сума виходить іносить назву головного еліптичного нерівності. Але ця назва буладано не Птолемеєм, а вченим в 17 столітті, коли вже було відомо, що Місяцьрухається по еліпсу.

Другий член, до якого входить кутова відстань Місяця від Сонця, пов'язанийз впливом Сонця на рух Місяця. Значно пізніше, вже в 17 столітті, він отримавназва евекціі, а в кінці того ж століття Ньютон дав йому вичерпнепояснення. Але про це трохи пізніше. Микола Коперник, використовуючи свої більшточні спостереження, втім, він, як і Гіппарк і Птолемей, спостерігавнеозброєним оком, уточнив коефіцієнти формули Птолемея визначивкрайні і середні значення відстані від Землі до Місяця, причому помилка всередній відстані становила лише 0, 1% проти сучасного значення.
Новий крок вперед у створенні кінематичної теорії руху місяця зробивчудовий датський астроном-Тихо Браге. Він відкрив третій за рахункомнерівність, що одержало назву варіації. У формулі для Е, цедодатковий член виду 40 sin 2 D. Потім Тихо Браге виявив ще одне,четверте місячне нерівність, що виражається членом (-11 sin 2), де Z-кутовевідстань Сонця від перигею земної орбіти (Земля проходить перигей своєїорбіти 1-2 січня). Так як період останнього нерівності дорівнює року, воноотримало назву годіческого рівняння. Тут ми знову зустрічаємося зприкладом іншого вживання всім звичного терміну. Словом «рівняння» підчаси Тихо Браге і аж до початку наших днів астрономи називалидеякі математичні величини. Так, до цих пір в астрономії зберігсятермін «рівняння часу», що означає різниця середнього і щирогосонячного часу. Тихо Браге відкрив так само, що кут нахилу місячноїорбіти і екліптики може змінюватися в межах + - 9, 5 від середнього значення
5,8, причому найбільшого значення нахил орбіти досягає, колинапрям Земля-Сонце співпадає з лінією вузлів місячної орбіти, анайменшого-коли вони перпендикулярні. Істинну формулу місячної орбітивстановив Іоганн Кеплер що довів, що Місяць, як і планети рухається поеліпсу. На основі трьох законів планетних рухів, відкритих Кеплером,
Ісаак Ньютон вивів закон всесвітнього тяжіння, знайшов ту силу, яказмушує небесні тіла рухатися по еліптичних чи інших орбітах.

ВІД Кінематика - До ДИНАМІКИ.

Розвиток небесної механіки, заснованої на теорії тяжіння Ньютона,вселяло надію, що і теорія руху Місяця буде побудована без особливогопраці і всі місячні нерівності отримають просте пояснення. І дійсно,
Ньютон домігся в цій області чималих успіхів. Він показав, що нерівностіє наслідком впливу Сонця на Місяць, так званих сонячнихзбурень. З аналізу цих впливів він набув значення основних місячнихнерівностей. Ньютон кількісно пояснив рух вузлів місячної орбіти іперіодичну зміну її нахилу до екліптики. Але коли він спробуваввивести швидкість зсуву місячного перигею, то отримав результат, вдвічіменше спостерігається. Так, теорія руху Місяця виявилася міцним горішком ідля самого Ньютона, і для довгого ряду його послідовників. У чому жполягала головна трудність? Ми знаємо, що основна сила, яка діє напланети, - тяжіння Сонця. Під дією цієї сили планета маєописувати Кеплером еліпс. Тяжіння інших планет, маси яких утисячі, сотні тисяч і мільйони разів менша за масу Сонця, призводить доневеликим відхиленням від кеплерова еліпса, які прийнято називатизбуреннями. Ці обурення невеликі і їх неважко вирахувати. Наприкладвідомо, що за збурень руху Урана астрономи Дж. Адамс і Лівернезалежно вирахували положення і орбіту невідомої до того планети,що викликає ці обурення, нею виявився Нептун. У разі Місяця справа йдезовсім інакше. Місяць у своєму зверненні навколо Землі постійнопіддається обурення з боку самого масивного тіла сонячноїсистеми - Сонця. До того ж ці обурення змінюються протягоманомалістіческого місяця, зі зміною відстані від Землі до Сонця.

Минуло три чверті століття з часу публікації безсмертного праці
Ньютона «Математичні начала натуральної філософії». І хоча сам Ньютоннамагався розробити теорію руху Місяця, його теорія не давала необхідноїточності. Адже в ті роки теорія руху Місяця мала практичне значення
, За астрономічноюдовготі Місяця визначали географічну довготу місяця на Землі. Оскільки
Місяць пересувалася по небу в середньому на 13 градусів на добу, її положення нанебі в даний час залежить від довготи місця. мореплавці і мандрівникикористувалися цим для визначення довгот. І ось в 1750 році Петербурзькаакадемія наук оголосила конкурс на краще дослідження по темі: «Показатичи згодні всі нерівності, які спостерігаються в русі Місяця, зньютонівської теорією, і якою має бути справжня теорія всіх цихнерівностей, щоб по ній можна було з усією точністю визначати місце Місяцяв будь-який час ».

Це формулювання була обрана не випадково. Ми пам'ятаємо, що Ньютон зазнавневдачі в теоретичному визначенні швидкості зміщення місячного перигею. У
1745 це завдання спробували вирішити два чудових французькихматематика Алексіс Клод Клеро і Жан Лерон Даламбер. Обидва вони були членами
Паризької академії наук, затятими суперниками в науці, над місячною проблемоюпрацювали абсолютно незалежно. Вирішуючи задачу про рух місячного перигею,вони обидва прийшли до того ж висновку, що і Ньютон: період обігу великої осімісячного еліпса теоретично повинні бути в два рази більше, ніж це слідзі спостережень. Обидва вчених навіть висловили думку, що закон Ньютона не точнийне вимагає перевірок.

Саме цей висновок настільки авторитетних вчених і викликало оголошенняконкурсу Петербурзької академії наук з наведеної вище формулюванням. Алевже за кілька місяців до оголошення конкурсу в травні 1749 року, Клерознайшов причину «розбіжності теорії Ньютона з спостереженнями. Теорія була невинна. Справа в тому, що дається теорією аналітичний вираз длязміщення перигею являло собою степеневий ряд виду:

К 0 + К 1М + К 2М + ... + К М + ...,
Де М-ставлення добових зсувів Землі і Місяця по їх орбітах (М = 1/3), К n
- Числівники коефіцієнти. Значення М мало в порівнянні з одиницею, ікожен наступний член ряду багато менше попереднього. І Ньютон, і Даламбер,і Клеро брали для обчислень значення зміщення перигею, обмежувалися лишепершим членом ряду. Це, як здогадався Клеро, і призводило до різкогорозбіжності теоретично розрахованої і реальної швидкості зміщення місячногоперигею. Врахувавши у виразі для зсуву другий член, Клеро отримавобнадійливий результат: розбіжність теорії зі спостереженнями зменшилася втри з лишком рази. Чим більше членів брав Клеро, тим ближче прагнуло донулю розбіжність з даними спостереженнями. У 1752 році Клеро представив
Петербурзької академії наук великий мемуари, має назву «Теорія Місяця,виведена з єдиного початку тяжіння, назад пропорційногоквадратах відстаней ». Ця робота була удостоєна премією і видана в
Петербурзі. У ній Клеро вирішує завдання на обертовому еліпси, яким іє по суті орбіта Місяця. У своїй роботі Клеро вперше показав, щомісячні нерівності проявляються не тільки в довготою і широтою Місяця, але і ввідстані від неї до Землі. У формулах теорія Клеро кожна з величинвиражається вже сумою з 20 членів ряду. Робота Клеро дала поштовх до новихдослідженням. Даламбер вирішив перевірити висновки Клеро і прийшов до тих жерезультатами, хоча і в інший спосіб. Дійсний член Петербурзькоїакадемії наук Леонард Ейлер встановив і вдосконалив теорію Клерозробивши її більш зручною для складання таблиць руху Місяця. Такі таблиців скоре були складені німецьким астрономом Тобіасом Маєром. Через 20 років
Ейлер знову звернувся до теорії руху Місяця. У 1772 році він видав працю,має назву «Теорія руху Місяця викладена новим способом». Ідійсно в цій роботі був запропонований принципово новий спосібпобудови місячної теорії. Ідеї, закладені в другій місячної теорії Ейлера,дозволяють у принципі досягти найбільш точного опису руху Місяця.
Однак ці ідеї визначили свій час-розвиток науки тоді булонедостатньо, щоб на їх основі отримати остаточне рішення задачі. Імісячні теорії продовжували розвиватися за старим «протоптаною шляху».

ЯК БУДУВАТИ ТЕОРІЮ?

Теорії Клеро, Даламбера, і перша місячна теорія Ейлера належали докласу аналітичних. У цих теоріях вирази для координат небесного тілавиводяться як рішення рівнянь руху даються теорією Ньютона.
Побудова таких теорій вимагало тоді величезної праці. Творець однієїз кращих аналітичних теорій французький астроном Шарль Делоне витративна неї 20 років непрериваемой роботи. Зате теорія Делоне може бути застосованане тільки до Місяця, але і до будь-якого іншого супутника планети, у тому числі і доштучного супутника Землі. У численних теоріях цілий ряд елементіворбіти береться з спостережень, а потім уточнюється вході розрахунків. Краще зчисельних теорій руху Місяця була теорія німецького астронома Ганзена, наоснові якої були складені таблиці руху Місяця, що служили астрономаммайже півстоліття-до початку двадцятих років нашого століття. Найбільший успіхвипав на долю чисельно-аналітичної теорій, початку яким було покладенодругий місячної теорією Ейлера. При цьому лише деякі величини беруться зспостережень і підставляються в рівняння руху до їх вирішення. У 1888 роціамериканський астроном Джордж Хілл використовував ідеї Ейлера для побудовисвоєї теорії руху Місяця. Йому вдалося отримати швидкість руху перигеюмісячної орбіти аналітично. Всі нерівності руху Місяця були розділені їмна класи, залежно від того, які величини входили в те або іншенерівність. Тим самим вся задача була як би «розшарувати» на кількаокремих завдань, кожна з яких вирішувалася окремо. Теорію Хілла довів докінця американський астроном Ернест Браун. Йому вдалося подолати одну заодною всі залишилися труднощі теорії і досягти точності, достатньої длязадоволення спостережень початку і середини двадцятого століття. Вирази длядовготи Місяця в теорії Брауна містило 552 члена, для широти-487, длярадіуса вектора Місяця-304. Були враховані не тільки сонячні обурення, але йвплив несферічності Землі, притягання планет, невелика релятівлетскаяпоправка. І все ж теорія Брауна виявляла дивні неузгодженості, давалахоча і дуже малі, але помітні розбіжності зі спостереженнями. Уже в 40-хроки нашого століття було встановлено, що теорія тут знову невинна,а має місце нерівномірність обертання Землі, а значить, і нерівномірністьчасу, який визначається за обертанню нашої планети. З переходом доефемерідному часу, поточному рівномірно, усі неузгодженості відпали. Розвитоккосмічних польотів, у тому числі до Місяця, встановлена на поверхні Місяцяуголкових відбивачів для лазерної локації істотно підвищили вимогидо точності місячної теорії. Тепер відстані до Місяця ми можемо визначити зточністю до 25 см. Удосконалення ЕОМ відкрило нові можливості. Групафранцузьких вчених зуміла за допомогою ЕОМ перевірити теорії Делоне і Ліллі-
Брауна і отримала всі потрібні величини з приголомшливою точністю до 1 по кутахі з «лазерної» точністю по відстані. Для цього довелося брати врозкладання вже багато тисяч членів. Втім для ЕОМ це особливих труднощів несклало. Створена в такий спосіб теорія була потім з успіхом застосована ідо вивчення руху штучних супутників Землі. Так завершиласябагатовікова історія побудови теорії руху Місяця. Тепер ми знаємо, щоховається за такий, здавалося б, простий фразою: «Місяць рухається навколо
Землі по еліпсу ... »

ДОСЛІДЖЕННЯ МІСЯЦЯ.

Можливості наукових експериментів з вивчення Всесвіту за межамиатмосфер?? Землі воістину вичерпані. Однак для тривалого перебуваннялюдини в космічному просторі доводиться долати безлічважких проблем на його життєзабезпечення. Набагато простіше йде справа зневибагливими роботами.

Фотографування зворотною, ніколи не видимим із Землі боку Місяця ідетальної зйомки всій її поверхні, м'яка посадка з доставкоювисокоточної наукової апаратури та збір зразків місячного грунту для їхавтоматичного повернення на Землю, маршрутні дослідження по трасіруху місяцеходу і експерименти на штучних супутниках Місяця-осьдалеко не повний список цілей запуску до Місяця космічних роботів. Задесятиліття з 1966 по 1976рр. для вивчення Місяця в СНД і США було запущено вцілому близько 40 автоматичних космічних станцій. Зібраніавтоматами відомості дозволили здійснити політ на Місяць людини. У 1990р.до двох сторін, що досліджували Місяць за допомогою космічних автоматів,приєдналася третя-Японія. Першу м'яку посадку на Місяць зробила влютому 1966 року радянська місячна станція «Луна-9», ніби пелюстки квіткирозгорнулися антени станції, і вона взялася за свій перший телевізійнийрепортаж з поверхні Місяця. «Луна-92 поклала кінець гіпотезі, ніби місячніморя покриті шаром пилу. Американці Ф. Борман, Дж. Ловелл і У. Андерсзустрів Різдво 1969р. в космічному кораблі «Апполон-8» на трасі
«Земля-Місяць-Земля». Це був перший пілотований обліт Місяця. Політ першогоамериканської експедиції для висадки на Місяць на космічному кораблі «Апполон-
11 »розпочався сонячним ранком 16 липня 1969р. Контакт з місячною поверхнеюстався 20 липня. Командир екіпажу Н. Армстронг повільно спустивсяхиткою сходах, немов купальник, пробуючи холодну воду, з великоюобережністю встав на Місяць. «Один невеликий крок для людини, і такийвеличезний стрибок для всього людства », - перші слова сказані ним на
Місяці. Незабаром до нього приєднався Б. Олдрін. Сліди від їх черевиків будутьзбережуться в умовах Місяця мільйони років. Третій член екіпажу М. Коллінзтерпляче чекав своїх товаришів на навколомісячній орбіті, черпаючи новини проних з розповідей із Землі. З липня 1969 року по грудень 1972р. в США булоздійснено 6 успішних експедицій на Місяць, в ході яких на поверхніпобувало 12 космонавтів, які провели там попарно в цілому 12 зполовиною діб. За час виконання програми «Апполон» ще 12космонавтів працювали в навколомісячного простору. Космонавти Дж. Янг, Ю.
Олень і Дж. Ловелл літали до Місяця по 2 рази, нопоследній з них, ім'яякого носить одна з Місячних кратерів, так жодного разу і не вийшов наповерхню. Дж. Ловелл був командиром екіпажу «Апполон-13», посадкаякого на Місяць із-за аварії була скасована. У завершальних з американськихекспедицій на космічному кораблі «Апполон-17» брав участьпрофесійний геолог Шмітт. Всього за 6 експедицій американці доставилина Землю близько 400 кг. Образцов місячних порід. У трьох заключнихекспедиції на Місяць американські космонавти використовували електричнийавтомобіль конструйованого спе