Влияние Луны на Землю
Выкладываю пост, написанный на яхте несколько дней назад во время перехода из Ниуэ в Американское Самоа.
На дворе полночь. А я вместо того, как примерный солнечный астроном тихо баинькать и ждать восхода солнца, стою у штурвала. Наши координаты -15.33’22.2’ южной широты и 170.27’32.4’’ восточной долготы. Вчера вечером мы вышли с Ниуэ. Держим курс на Американское Самоа, т.е. 235 градуса относительно северного магнитного полюса. Скорость ветра 13.1 узлов. Галфвинд правого галса. Оба паруса, грот и генуя, полностью расправлены. Скорость лодки 8.2 морских узлов (15 км в час). Небольшая волна. По правую руку светит убывающая луна, звезд видно мало. По левую руку можно разглядеть созвездие Скорпиона и иногда из-за облака подмигивает самая близкая к нам звезда Альфа Центавра. Я пытаюсь держать курс по старым знакомым, созвездиям северного полушария, Лира и Лебедь.
Если бы у меня были очки Гугл-физика, то даже в такую тихую ночь, они рассказали бы мне очень много. Откуда берется ветер, как появляются волны, что такое фазы Луны, что интересного есть в южных созвездиях, почему не тонет лодка, как работают паруса.
Вот например, про Луну. Спросите своих знакомых, что такое фазы Луны. И если они начнут мямлить что-то невнятное про тени от Земли, задайте наводящий вопрос про лунное затмение. Вы узнаете много нового.
Новолуние и полнолуние образуются, не потому что земля отбрасывает или не отбрасывает на кого-то тень. Просто Луна, вращаясь вокруг земли, в новолуние показывает нам свой неосвещенный солнцем бок, а в полнолуние - освещенный. Между двумя этими положениями мы видим только часть освещенной стороны Луны, которая в данный момент видна с Земли. Сама Луна ничего не излучает, а лишь отражает солнечный свет.
Схема вращение Луны вокруг земли. Полосочки справа это лучи от солнца, т.е. солнце находится далеко-далеко за пределами картинки. Положение 1 соответствует новолунию, 3 - первой четверти, 6 - полнолуние, 7 - последней четверти.
Кстати, недавно НАСА создало красивую анимацию показывающую фазы луны в 2013м году. Фазу посчитали не только используя геометрическое положение Земли и Луны, но и лунный ландшафт.
Если говорить про лунные затмения, тот тут да, во всем виновата тень от Земли. Земля отбрасывает тень на луну и вместо обычного белого цвета, луна окрашивается в красноватый. Почему в красноватый? Земная атмосфера, как во время заката солнца, рассеивает голубой цвет и дает насквозь пройти только красному цвету.
Схема лунного затмения
Если Луна находится в тени, то получается полное затмение. А если в полутени - только частичное, в красный цвет окрашен лишь край луны.
Раз уж мы заговорили про Луну, давайте проведем мысленный эксперимент и подумаем, какова была бы жизнь на Земле, если бы Луны не было.
Если бы Луны не было, то во-первых, не было бы ни лунных, ни солнечных затмений. Самая ближайшая к Земле планета после Луны, Венера, иногда бы затмевала Солнце, но поскольку расстояние до нее намного больше чем до Луны, тень получалась бы очень маленькой (см. картинку ниже) и затмение бы случалось крайне редко. Последнее прохождение Венеры по диску Солнца было летом прошлого года, а следующее будет лишь в 2117м году.
Солнечной затмение, где вместо Луны Солнце слегка закрывается Венерой.
Затмение Венерой, в отличие от покрытия солнца луной (солнечное затмение), выглядит не так красиво, но полезно для научных целей, например измерения расстояния от земли до солнца. Кстати, основная причина первого посещения Джеймса Кука Таити было именно наблюдение прохождения Венеры по диску солнца. Аборигены тогда по старой доброй традиции украли часть астрономических инструментов, но слава Богу, конфликт уладили и никто никого не сьел. (Понятие частной собственности у полинезийцев сильно отличается от западного и именно воровство служило поводом большинства конфликтов между европейцами и аборигенами).
Во-вторых, если бы Луны не было, то океанские приливы и отливы уменьшили бы свою амплитуду и определялись бы только солнцем. Основная причина приливов и отливов на Земле - гравитационные силы Луны и Солнца. Из-за близости Луны к Земле, именно Луна является главной причиной приливов и отливов. Если бы Луны и Солнца не было, то уровень океана везде был бы одинаковым, его уровень бы определялся равновесием между силой тяготения и центробежной силой. Однако из-за Луны и Солнца, та часть океана, которая находится ближе всего к Луне, испытывает самую большую силу тяготения и в результате образуется водный горб (см. картинку ниже). С вращением Луны вокруг Земли и Земли вокруг собственной оси, этот горб двигается по поверхности Земли, в результате чего уровень океана в данной конкретной точке Земли постоянно меняется - во время прохождения горба наблюдается прилив, а в остальное время - отлив.
Вода с противоположной от Луны стороны на Земле (см. картинку выше) тоже образует горб (прилив), но на этот раз причина образования горба совсем иная. Дело в том, что и Луна, и Земля и Солнце вращаются вокруг общего центра, т.н. центра масс. В точке, противоположной от Луны, центробежная сила оказывается больше силы тяготения и океан образует горб, направленный в противоположном от Луны направлении. Здесь в голову приходит аналогия: представьте, что вы с тяжелой на вытянутой руке сумкой вращаетесь вокруг собственной оси. Тогда, чтобы не упасть, вам придется откинуть все тело назад, а центр масс будет где-то между вами и сумкой. Так же и океан с противоположной стороны откидывается в противоположную сторону.
Солнце тоже влияет на уровень океанов на земле, но влияние ее сильно меньше чем лунное, поскольку Солнце находится в среднем в 400 раз дальше Луны. Таким образом, чтобы точно рассчитать приливы и отливы на земле, надо учитывать положение друг относительно друга и Земли, и Луны и Солнца. Самые большие приливы и отливы происходят, когда Земля, Луна и Солнца находятся на одной прямой, т.е. во время полнолуния и новолуния (Spring Tide, см картинку ниже). А самые небольшие изменения в уровне океана случаются, когда Солнце-Земля-Луна образуют прямой угол, т.е. во время первой и последней четвертей (Neap Tide).
Схема, показывающая, когда приливы и отливы самые большие - когда Луна, Земля и Солнце находятся на одной оси.
В течение месяца амплитуда приливов и отливов может меняться из-за изменения расстояния от Земли до Луны. Когда Луна приближается к Земле, сила притяжения может увеличиться на 50 процентов, что приводит к более высоким приливам, в случае отдаления приливы наоборот становятся менее заметными.
Приливы и отливы обычно случаются по два раза в день. Причем, из-за того, что Луна вращается вокруг Земли, время приливов и отливов запаздывает ежесуточно примерно на 50 минут.
График уровня воды в столице западного Самоа, Апиа, через которую проходит наш маршрут. Уровень меняется ненамного, всего лишь на метр.
Самые высокие приливы в мире наблюдают там, где имеется доступ к океану, в бухтах, открытых морях, например, в бухте Фанди в Новой Шотландии в Канаде. Там разница уровней составляет 14 метров. В России самые высокие приливы случаются в Охотском море, они же являются самыми высокими в Тихом океане.
Во время прилива, особенно если есть сужающийся залив или мелководье, и где уровень воды меняется очень сильно, иногда наблюдается очень интересное явление, приливная волна или бор (волна). То есть внезапно после начала прилива, образуется гигантская волна. Эти волны способные подниматься вверх по-течению рек на большие расстояния. Самые известные волны: река Амазонка (высота волну 4 метра, скорость 25 км в час), река Фучуньцзян (Ханяжоу, Китай, высота волны достигает 9 метров, скорость 40 км в час), залив Кука (на Аляске, высота 2 метра, скорость 20 км в час). Из мест близких к России, такие волны можно наблюдать на севере Франции и в Великобритании.
Кстати, еще один любопытный факт. Приливы и отливы каждый раз тормозят Землю и если бы их не было, Земные сутки длились 6-8 часов. Так что Луна нам очень нужна, помимо романтичного Лунного света во время темных ночей.
На дворе полночь. А я вместо того, как примерный солнечный астроном тихо баинькать и ждать восхода солнца, стою у штурвала. Наши координаты -15.33’22.2’ южной широты и 170.27’32.4’’ восточной долготы. Вчера вечером мы вышли с Ниуэ. Держим курс на Американское Самоа, т.е. 235 градуса относительно северного магнитного полюса. Скорость ветра 13.1 узлов. Галфвинд правого галса. Оба паруса, грот и генуя, полностью расправлены. Скорость лодки 8.2 морских узлов (15 км в час). Небольшая волна. По правую руку светит убывающая луна, звезд видно мало. По левую руку можно разглядеть созвездие Скорпиона и иногда из-за облака подмигивает самая близкая к нам звезда Альфа Центавра. Я пытаюсь держать курс по старым знакомым, созвездиям северного полушария, Лира и Лебедь.
Если бы у меня были очки Гугл-физика, то даже в такую тихую ночь, они рассказали бы мне очень много. Откуда берется ветер, как появляются волны, что такое фазы Луны, что интересного есть в южных созвездиях, почему не тонет лодка, как работают паруса.
Вот например, про Луну. Спросите своих знакомых, что такое фазы Луны. И если они начнут мямлить что-то невнятное про тени от Земли, задайте наводящий вопрос про лунное затмение. Вы узнаете много нового.
Новолуние и полнолуние образуются, не потому что земля отбрасывает или не отбрасывает на кого-то тень. Просто Луна, вращаясь вокруг земли, в новолуние показывает нам свой неосвещенный солнцем бок, а в полнолуние - освещенный. Между двумя этими положениями мы видим только часть освещенной стороны Луны, которая в данный момент видна с Земли. Сама Луна ничего не излучает, а лишь отражает солнечный свет.
Схема вращение Луны вокруг земли. Полосочки справа это лучи от солнца, т.е. солнце находится далеко-далеко за пределами картинки. Положение 1 соответствует новолунию, 3 - первой четверти, 6 - полнолуние, 7 - последней четверти.
Кстати, недавно НАСА создало красивую анимацию показывающую фазы луны в 2013м году. Фазу посчитали не только используя геометрическое положение Земли и Луны, но и лунный ландшафт.
Если говорить про лунные затмения, тот тут да, во всем виновата тень от Земли. Земля отбрасывает тень на луну и вместо обычного белого цвета, луна окрашивается в красноватый. Почему в красноватый? Земная атмосфера, как во время заката солнца, рассеивает голубой цвет и дает насквозь пройти только красному цвету.
Схема лунного затмения
Если Луна находится в тени, то получается полное затмение. А если в полутени - только частичное, в красный цвет окрашен лишь край луны.
Раз уж мы заговорили про Луну, давайте проведем мысленный эксперимент и подумаем, какова была бы жизнь на Земле, если бы Луны не было.
Если бы Луны не было, то во-первых, не было бы ни лунных, ни солнечных затмений. Самая ближайшая к Земле планета после Луны, Венера, иногда бы затмевала Солнце, но поскольку расстояние до нее намного больше чем до Луны, тень получалась бы очень маленькой (см. картинку ниже) и затмение бы случалось крайне редко. Последнее прохождение Венеры по диску Солнца было летом прошлого года, а следующее будет лишь в 2117м году.
Солнечной затмение, где вместо Луны Солнце слегка закрывается Венерой.
Затмение Венерой, в отличие от покрытия солнца луной (солнечное затмение), выглядит не так красиво, но полезно для научных целей, например измерения расстояния от земли до солнца. Кстати, основная причина первого посещения Джеймса Кука Таити было именно наблюдение прохождения Венеры по диску солнца. Аборигены тогда по старой доброй традиции украли часть астрономических инструментов, но слава Богу, конфликт уладили и никто никого не сьел. (Понятие частной собственности у полинезийцев сильно отличается от западного и именно воровство служило поводом большинства конфликтов между европейцами и аборигенами).
Во-вторых, если бы Луны не было, то океанские приливы и отливы уменьшили бы свою амплитуду и определялись бы только солнцем. Основная причина приливов и отливов на Земле - гравитационные силы Луны и Солнца. Из-за близости Луны к Земле, именно Луна является главной причиной приливов и отливов. Если бы Луны и Солнца не было, то уровень океана везде был бы одинаковым, его уровень бы определялся равновесием между силой тяготения и центробежной силой. Однако из-за Луны и Солнца, та часть океана, которая находится ближе всего к Луне, испытывает самую большую силу тяготения и в результате образуется водный горб (см. картинку ниже). С вращением Луны вокруг Земли и Земли вокруг собственной оси, этот горб двигается по поверхности Земли, в результате чего уровень океана в данной конкретной точке Земли постоянно меняется - во время прохождения горба наблюдается прилив, а в остальное время - отлив.
Вода с противоположной от Луны стороны на Земле (см. картинку выше) тоже образует горб (прилив), но на этот раз причина образования горба совсем иная. Дело в том, что и Луна, и Земля и Солнце вращаются вокруг общего центра, т.н. центра масс. В точке, противоположной от Луны, центробежная сила оказывается больше силы тяготения и океан образует горб, направленный в противоположном от Луны направлении. Здесь в голову приходит аналогия: представьте, что вы с тяжелой на вытянутой руке сумкой вращаетесь вокруг собственной оси. Тогда, чтобы не упасть, вам придется откинуть все тело назад, а центр масс будет где-то между вами и сумкой. Так же и океан с противоположной стороны откидывается в противоположную сторону.
Солнце тоже влияет на уровень океанов на земле, но влияние ее сильно меньше чем лунное, поскольку Солнце находится в среднем в 400 раз дальше Луны. Таким образом, чтобы точно рассчитать приливы и отливы на земле, надо учитывать положение друг относительно друга и Земли, и Луны и Солнца. Самые большие приливы и отливы происходят, когда Земля, Луна и Солнца находятся на одной прямой, т.е. во время полнолуния и новолуния (Spring Tide, см картинку ниже). А самые небольшие изменения в уровне океана случаются, когда Солнце-Земля-Луна образуют прямой угол, т.е. во время первой и последней четвертей (Neap Tide).
Схема, показывающая, когда приливы и отливы самые большие - когда Луна, Земля и Солнце находятся на одной оси.
В течение месяца амплитуда приливов и отливов может меняться из-за изменения расстояния от Земли до Луны. Когда Луна приближается к Земле, сила притяжения может увеличиться на 50 процентов, что приводит к более высоким приливам, в случае отдаления приливы наоборот становятся менее заметными.
Приливы и отливы обычно случаются по два раза в день. Причем, из-за того, что Луна вращается вокруг Земли, время приливов и отливов запаздывает ежесуточно примерно на 50 минут.
График уровня воды в столице западного Самоа, Апиа, через которую проходит наш маршрут. Уровень меняется ненамного, всего лишь на метр.
Самые высокие приливы в мире наблюдают там, где имеется доступ к океану, в бухтах, открытых морях, например, в бухте Фанди в Новой Шотландии в Канаде. Там разница уровней составляет 14 метров. В России самые высокие приливы случаются в Охотском море, они же являются самыми высокими в Тихом океане.
Во время прилива, особенно если есть сужающийся залив или мелководье, и где уровень воды меняется очень сильно, иногда наблюдается очень интересное явление, приливная волна или бор (волна). То есть внезапно после начала прилива, образуется гигантская волна. Эти волны способные подниматься вверх по-течению рек на большие расстояния. Самые известные волны: река Амазонка (высота волну 4 метра, скорость 25 км в час), река Фучуньцзян (Ханяжоу, Китай, высота волны достигает 9 метров, скорость 40 км в час), залив Кука (на Аляске, высота 2 метра, скорость 20 км в час). Из мест близких к России, такие волны можно наблюдать на севере Франции и в Великобритании.
Кстати, еще один любопытный факт. Приливы и отливы каждый раз тормозят Землю и если бы их не было, Земные сутки длились 6-8 часов. Так что Луна нам очень нужна, помимо романтичного Лунного света во время темных ночей.