Пользовательского поиска


предыдущая главасодержаниеследующая глава

7. Влияние Луны на Землю

Давно прошло время, когда люди верили, что Луна обладает мистической силой, влияющей на нашу повседневную жизнь. Мыслящее человечество не благодарит более Луну за свои успехи и не винит её в своих неудачах. Однако Луна во многих отношениях оказывает непосредственное влияние на Землю, и это влияние всегда подчиняется простым законам физики и механики.

Луна так велика и так близка к нам, что количество солнечного света, отражаемого ею во время полной фазы, даёт ночью освещение, вполне пригодное для многих практических целей. Луна обладает достаточно большой массой для того, чтобы o оказывать влияние на форму Земли и вызывать приливы в морях и океанах. От Луны исходит главная сила, вызывающая изменение направления оси вращения Земли - предварение равноденствий. Изменение формы Земли под влиянием Луны сопровождается трением, которое медленно удлиняет продолжительность суток. Тень Луны, падающая на Землю, в некоторых местах и в некоторые моменты времени закрывает свет Солнца и производит солнечные затмения. Так наш ближайший сосед в пространстве даёт нам знать о своём существовании. Чтобы понять, как осуществляются- все эти явления, начнём с изучения движения Луны и вида её поверхности.

Период обращения Луны вокруг Земли приблизительно равен календарному месяцу. Если бы в календаре допускались дробные месяцы, то у нас должно было бы быть 12,37 месяца в году, потому что средняя длина месяца составляет 29Д 12Ч 44М 2,78С. Этот период, называемый синодическим месяцем, есть промежуток времени, в течение которого Луна проходитБею последовательность фаз, находясь сначала в новолунии, затем в первой четверти, в полнолунии, в последней четверти (рис. 58) и завершает, наконец, полное обращение, возвращаясь в прежнее положение относительно. Солнца. Поскольку Земля за это время успевает продвинуться на 30° вперёд по своей орбите, то истинный, или сидерический, месяц, характеризующий возвращение Луны в прежнее положение относительно звёзд, должен быть короче синодического месяца, причём разница составляет несколько более двух дней; средняя продолжительность сидерического месяца равна 27Д 7Ч 43М 11,47С.

Рис. 58. Фазы Луны
Рис. 58. Фазы Луны

Причину различной продолжительности синодического и сидерического месяцев легко понять из рис. 59. Будем исходить из положения новолуния, когда Солнце, Луна и Земля расположены на одной прямой; мы видим, что Луна возвращается к тому же положению относительно звёзд, раньше, чем она снова достигнет фазы новолуния, поскольку Земля за это время совершит часть своего обращения вокруг Солнца.

Рис. 59. Сидерический месяц короче синодического. В положении 'В' новолуние ещё не наступило, хотя Луна завершила  своё обращение вокруг Земли относительно звёзд
Рис. 59. Сидерический месяц короче синодического. В положении 'В' новолуние ещё не наступило, хотя Луна завершила своё обращение вокруг Земли относительно звёзд

Самой любопытной особенностью движения Луны является то обстоятельство, что Луна вращается вокруг своей оси с той же средней скоростью, с какой она совершает своё обращение вокруг Земли. Поэтому мы всегда видим одно и то же полушарие лунной поверхности и никогда не видим другого полушария. Чтобы представить себе наглядно движение Луны, держите неподвижно мячик или глобус в вытянутой руке и медленно поворачивайтесь вокруг него. Когда o вы совершите одно обращение, мячик также совершит одно обращение, но вам всё время будет видна только одна его сторона, если не вертеть его в руке.

В действительности мы имеем возможность немного заглянуть за край "запретного" полушария Луны; происходит это, главным образом, потому, что Луна обращается по эллиптической орбите. Вследствие эллиптичности орбиты скорость обращения Луны вокруг Земли неравномерна, тогда как скорость вращения её вокруг своей оси почти равномерна. Кроме того, орбита Луны наклонена к эклиптике примерно на 5°, причём полюс её движется к западу вокруг полюса эклиптики и совершает полное обращение приблизительно за 19 лет. Таким образом мы можем заглянуть за полюсы самой Луны примерно на 5°. Эти явления, позволяющие нам видеть некоторую часть "запретного" полушария Луны, называются либрациями. В результате совместного действия всех либрации в общей сложности в то или другое время мы можем видеть 59% всей поверхности Луны, а 41% её поверхности мы не видим никогда. Только с изобретением кораблей для межпланетных перелётов мы сможем изучить эту неизвестную нам часть лунной поверхности.

Поскольку Луна является ближайшим к нам небесным телом, расстояние её до Земли известно с наибольшей точностью. Метод измерения расстояния почти такой же, каким было измерено расстояние Эроса; описание этого метода дано в главе 4. Минимальное расстояние, на которое Луна может приблизиться к центру Земли, составляет 356 334 км. Наблюдатель, находясь на поверхности Земли, может, конечно, быть ближе к Луне на 6400 км. Когда мы видим Луну над головой, она примерно на 6400 км ближе к нам, чем в моменты своего восхода или захода (рис. 60). Наибольшее расстояние, на которое Луна может удалиться от Земли, составляет 406 610 км, а среднее её расстояние равно 384 403 км.

Рис. 60. Расстояние Луны меньше для наблюдателя А, который видит Луну над головой, чем для наблюдателя В, который видит заход Луны
Рис. 60. Расстояние Луны меньше для наблюдателя А, который видит Луну над головой, чем для наблюдателя В, который видит заход Луны

Земная атмосфера вызывает удивительный эффект при наблюдениях восхода и захода Луны. Лучи света отклоняются атмосферой на такой угол, что весь даек Луны (Или Солнца)) может быть виден ещё до восхода или после захода Луны. Преломление (рефракция) света, попадающего из безвоздушного пространства в атмосферу, составляет в плоскости горизонта примерно полградуса, т. е. равно видимому угловому диаметру Луны (рис. 61). Таким образом в

Рис. 61. Рефракция в земной атмосфере приводит к тому, что мы продолжаем видеть Луну (или Солнце) над горизонтом после геометрического захода светила
Рис. 61. Рефракция в земной атмосфере приводит к тому, что мы продолжаем видеть Луну (или Солнце) над горизонтом после геометрического захода светила

тот момент, когда, при отсутствии атмосферы, верхний край лунного диска должен был бы исчезнуть из вида, вся Луна кажется поднятой над горизонтом и видна наблюдателю. По мере того как светило поднимается над горизонтом, рефракция уменьшается и падает до нуля, когда светило находится над головой наблюдателя.

Каждому, конечно, известен тот странный факт, что Луна кажется нам больше, когда она стоит низко над горизонтом, чем тогда, когда мы её видим высоко в небе. На самом деле измерение показывает, что видимый диаметр Луны меньше, когда Луна находится вблизи от горизонта, вследствие небольшой разницы в расстоянии, о которой говорилось выше, а также вследствие того, что рефракция несколько сплющивает диск. Общепринятое объяснение заключалось в том, что Луна кажется больше, когда мы её видим рядом с отдалёнными предметами на горизонте, чем тогда, когда мы её видим одну на пустом небесном своде. Однако поскольку рассматриваемый эффект одинаков как для изломанной линии горизонта какой-либо местности, так и для совершенно ровного горизонта на море, предложенное объяснение является неудовлетворительным.

Последние исследования психологов показали, что рассматриваемый эффект объясняется особым свойством человеческого мозга и глаза. Когда мы видим объект прямо перед собой, причём наши глаза сидят прямо в глазных впадинах, то объект кажется нам больше, чем тогда, когда мы смотрим на него под углом, сверху или снизу. Если наблюдатель ляжет на спину, то Луна покажется ему больше, когда она будет у него над головой, чем тогда, когда она будет стоять низко над горизонтом. Перед психологами и физиологами стоит задача объяснить, почему видимый размер предмета зависит от ориентации наших глаз. Но астроном вполне удовлетворяется готовым объяснением этого хорошо известного явления и может предоставить разрешение проблемы другим отраслям знания.

Рассмотренная выше иллюзия, связанная с видимыми размерами Луны, и суточное изменение расстояния наблюдателя до Луны явились основой для популярного парадокса, что Луна кажется больше, когда она дальше. Этот парадокс верен в пределах суток, так как благодаря вращению Земли наблюдатель (находящийся не слишком близко к полюсам) отстоит дальше от Луны в моменты её восхода и захода и в это время Луна кажется ему больше вследствие рассмотренной выше иллюзии. Однако нельзя утверждать, что этот парадокс верен всегда, так как расстояние Луны гораздо больше изменяется в течение месяца вследствие эксцентриситета лунной орбиты, чем в течение суток вследствие вращения Земли.

Как ни важна Луна в качестве объекта, стимулирующего человеческую мысль, наибольшее влияние на Землю она оказывает тем, что производит приливы. Приливо-образующая сила Луны является непосредственным следствием закона всемирного тяготения. Причина возникновения приливов была давно уже открыта Ньютоном и служила подтверждением его закона всемирного тяготения. Поскольку притяжение обратно пропорционально квадрату расстояния, то часть Земли, ближайшая к Луне, притягивается с силой почти на 7% большей, чем часть, удалённая от Луны. Сила в центре равна, конечно, среднему значению, которое как раз достаточно для удержания Луны на её орбите. Разница в силе притяжения на 7% стремится вытянуть земной шар вдоль линии, соединяющей Землю и Луну (рис. 62).

Рис. 62. Приливы
Рис. 62. Приливы

Наиболее интересной особенностью этой приливообразующей силы является то, что поверхность Земли, удалённая от Луны, деформируется почти так же, как и поверхность Земли, обращенная к Луне. Мы поймём, почему происходит такое симметричное удлинение, если примем во внимание, что обращенное к Луне полушарие Земли как бы "оттягивается" от центра, а центр "оттягивается" от противоположного полушария. Когда Земля вытягивается вдоль линии, соединяющей её с Луной, окружность Земли, перпендикулярная к этой линии, естественно, сжимается. Истинная тенденция при-ливообразующей силы заключается в стремлении придать Земле форму симметричного яйца. Поперечное сечение Земли, перпендикулярное к направлению на Луну, в этом случае должно быть кругом.

Если бы Земля была абсолютно твёрдым телом и не поддавалась действующим на неё деформирующим силам, то все приливные явления происходили бы в океанах и на водных поверхностях. Если бы Земля была абсолютно упругой и не обладала никакой жёсткостью, то приливы в океанах были бы ничтожны, хотя приливные выступы всё же существовали бы. Однако сравнение океанических приливов с теоретически вычисленными значениями крайне затруднительно, так как измеренная на береговых станциях высота приливов зависит от ряда различных причин (течения, контур морского дна и т. д.). Тщательные измерения приливов в длинных трубках показывают, что на самом деле осуществляется только 70% теоретически ожидаемого действия. Следовательно, тело Земли поддаётся действию сил притяжения на остальные 30%. На основе этих измерений можно заключить, что Земля твёрже стали. Данные, полученные из наблюдения землетрясений, а также движение земных полюсов подтверждают этот результат. Вне внутреннего (возможно жидкого) ядра средняя твёрдость Земли примерно вдвое превосходит твёрдость стали.

Опыты с приливами привели ещё к одному удивительному результату, относящемуся к Земле: Земля является упругим шаром. До проведения этих опытов все были уверены, что Земля вязкая, как густая патока или стекло, т. е. считали, что если бы она деформировалась на небольшую величину, то, вероятно, и осталась бы такой или медленно приняла бы первоначальную форму благодаря действию слабых восстанавливающих сил. Опыты показали, что вся Земля мгновенно подчиняется действию приливообразующих сил, насколько ей позволяет её жёсткость, и что она немедленно возвращается к своей первоначальной форме, как только эти силы перестают действовать. Таким образом Земля не только твёрже стали, она также и более упруга.

Хотя из всех небесных тел Луна оказывает на Землю - наибольшее приливное действие, но Солнце также вносит в этом отношении не малую долю - до 30%. Солнце производит приливы совершенно так же, как и Луна. Когда оба эти тела находятся почти на одной прямой с Землёй, как во время новолуния или полнолуния, их приливные действия складываются (рис. 63). Когда направления на Солнце и Луну образуют прямые углы, как в первой или в последней четверти, их приливные действия стремятся уничтожить друг друга (рис. 64). В результате в новолунии и в полнолунии мы имеем сильные, наиболее высокие приливы и наиболее низкие отливы. В промежутках, в первой и последней четверти, приливы слабы, и разница между уровнями воды в моменты прилива и отлива уменьшается более чем вполовину по сравнению с сильными приливами.

Рис. 63. Наибольший прилив. В новолунии (или полнолунии) Луна и Солнце действуют   совместно, давая  наиболее высокие приливы и наиболее низкие отливы
Рис. 63. Наибольший прилив. В новолунии (или полнолунии) Луна и Солнце действуют совместно, давая наиболее высокие приливы и наиболее низкие отливы

В образовании приливов играет роль ещё один фактор. Когда Луна ближе всего к Земле, в перигее, её приливообразующая сила больше, чем когда она дальше всего от Земли, в апогее. Эта разница расстояний даёт до 30% изменения высоты лунной части приливов. Изменения величины лунных приливов, наряду с изменениями, происходящими от комбинированного действия лунных и солнечных приливов, - всё это вместе взятое даёт весьма значительные колебания высоты приливов в океанах.

Рис. 64. Наименьший прилив. В первой или последней четверти, когда влияние Солнца противоположно влиянию Луны, приливы невелики. Сравните с рис. 63
Рис. 64. Наименьший прилив. В первой или последней четверти, когда влияние Солнца противоположно влиянию Луны, приливы невелики. Сравните с рис. 63

Чтобы уяснить себе, как в действительности происходят приливы, рассмотрим сначала идеальный случай, когда прилив имеет место как раз в вершине каждого приливного выступа (рис. 62). В идеальном случае каждые сутки происходит два прилива, так как Земля вращается, и наблюдатель последовательно оказывается находящимся в вершинах обоих приливных выступов. Приливы происходят, когда Луна выше всего поднимается над головой (т. е. находится в меридиане (Меридиан есть большой круг на небесной сфере, проходящий через полюс и зенит; с горизонтом он пересекается в двух точках, которые называются точками севера и юга))) и когда она находится к противоположной точке с другой стороны Земли, а отливы происходят в промежутках между этими двумя положениями. Вследствие обращения Луны вокруг Земли приливы запаздывают каждые сутки на 50 минут.

Дважды в месяц, в новолунии и в полнолунии, происходят наибольшие приливы, когда лунный и солнечный приливы складываются. В промежутках между наибольшими приливами, в первой и в последней четвертях, происходят наименьшие приливы, когда солнечный прилив вычитается из лунного. Обычно один раз в год новолуние происходит в то время, когда Луна находится вблизи перигея, а шесть месяцев спустя вблизи перигея происходит полнолуние. Наибольшие приливы, происходящие в эти два периода, бывают особенно высокими, так как сила лунных приливов при этом значительно возрастает. Эти особенно высокие приливы каждый год запаздывают более чем на месяц, так как направление перигея обладает постоянным движением вперёд вдоль лунной орбиты с периодом около девяти лет.

Хотя иредвычисление теоретических приливов несколько сложно, предсказание действительных приливов, происходящих на какой-либо заданной станции, представляет собой ещё более трудную задачу. Если бы вся Земля подчинялась действию приливной силы, то высота теоретического приливного выступа составляла бы около 1,2 м. Действительные приливы на береговых станциях имеют высоту, равную нескольким метрам. Это расхождение объясняется тем, что приливы измеряются на мелководье, у берегов океанов. Вследствие вращения Земли приливные выступы, изображённые на рис. 62, превращаются в приливные волны, которые нагромождаются у отлогого дна океанов вблизи берегов, так же как мёртвая зыбь в океане может дать высокие волны при приближении к слегка отлогому берегу. В заливе Фунди, где этот эффект ещё усиливается наличием воронкообразной береговой линии, высота прилива часто достигает 15 м и более.

В открытом море, вдали от суши, приливные явления должны довольно хорошо согласовываться с теорией и приливы должны происходить вскоре после того, как Луна пересечёт меридиан вверху или внизу. Однако в любом месте берега время, в течение которого приливная волна достигает своей максимальной величины, целиком зависит от контуров дна океана. Во многих местах поэтому прилив запаздывает на несколько часов. Это запаздывание известно под названием "прикладного часа" данного пункта и им пользуются при предсказании приливов. Если нам известны фаза Луны и прикладной час пункта, где мы находимся, то мы легко можем определить время приливов и отливов с ошибкой, не превышающей часа. Во время новолуний и полнолуний прикладной час представляет собой просто число часов после полдня (Истинного полдня. Пользуйся солнечным или даже поясным, но не декретным временем)) или полночи, через которое наступает прилив. В первой и последней четверти такой же расчёт даёт время отлива. Добавляя поправку в 50 минут за каждые сутки, истекшие со времени ближайшей предшествовавшей фазы Луны, мы получим время приливов в любой день.

Наклон эклиптики оказывает заметное влияние на приливные явления на станциях, удалённых от экватора. Благодаря тому, что земная ось наклонена к плоскости лунной орбиты, два суточных прилива могут сильно отличаться по высоте. Обращаясь к рис. 65, мы видим, что прилив в точке (А) будет больше, чем прилив в точке (В), происходящий на полсуток позже. На некоторых станциях часто отмечается один, а не два прилива за сутки.

Рис. 65. Неодинаковые приливы. Прилив в А превосходит прилив в В
Рис. 65. Неодинаковые приливы. Прилив в А превосходит прилив в В

Для береговых областей приливы, конечно, очень важны; они играют весьма существенную роль в повседневной жизни мореходных народов. Но для большинства прочих обитателей нашей планеты приливы представляют просто интересное явление, связанное с морем. Во всяком случае мы склонны принимать их как нечто данное и забываем о том, что они производятся Луной. С другой стороны, ни одно живое существо не может остаться равнодушным к другому замечательному явлению, производимому Луной, - к полному солнечному затмению. Через длительные промежутки времени, благодаря исключительному стечению обстоятельств, Луна оказывается в таком положении, что её тень закрывает солнечный свет в какой-либо точке Земли.

На рис. 66 показана тень Луны, падающая на Землю. Наблюдатель, находящийся внутри тёмного конуса (конуса полной тени), не видит прямых солнечных лучей; он может видеть только корону - внешнюю часть атмосферы Солнца. Вне конуса тени, в области полутени закрыта часть солнечного диска. По мере того как тень

Рис. 66. Полное солнечное затмение. Чёрное пятно - зона полной тени (полного солнечного затмения), а заштрихованная область - зона полутени (частного затмения). Относительные размеры сильно преувеличены
Рис. 66. Полное солнечное затмение. Чёрное пятно - зона полной тени (полного солнечного затмения), а заштрихованная область - зона полутени (частного затмения). Относительные размеры сильно преувеличены

Луны проходит по поверхности Земли и приближается к данному пункту, солнечный свет начинает медленно тускнеть, и это потускнение продолжается в течение часа или более. Когда солнечный свет ослабевает и остаётся видным только узкий серп солнечного диска, в воздухе разливается прохлада и воцаряется необычайная тишина. Оставшийся серп ещё настолько ярок, что на него можно смотреть только через закопчённое стекло. Как раз перед полной фазой, когда последние лучи Солнца светят сквозь долины неровной лунной поверхности, серп распадается на ряд кружков. Эти кружки, так называемые чётки Бэйли (Точнее "чётки Вильямса", так как Вильяме наблюдал и описал их на много лет раньше, чем Бэйли)), сверкают только в течение нескольких секунд. К этому времени Луна оказывается полностью окружённой сияющим кольцом и если, как это иногда бывает, ещё остаётся видна одна яркая капля, то получается впечатление сияющего бриллиантового кольца (рис. 67).

Рис. 67. Бриллиантовое кольцо. Снимок сделан во время затмения 24 января 1925 г
Рис. 67. Бриллиантовое кольцо. Снимок сделан во время затмения 24 января 1925 г

Небо мгновенно становится тёмным, как вечером, в сумерки. В этот момент кажется, что корона вспыхивает по всем направлениям вокруг Солнца (рис. 68). Длинные языки света, иногда протяжением в несколько диаметров Солнца, выступают из сияющего ореола и простираются в тёмной синеве неба. Иногда бывает видно несколько ярких звёзд или планет. Тишина и похоло-дание становятся пугающими, а великолепие серебристой короны не может быть выражено никакими словами.

Рис. 68. Силнечная корона. Затмение 19 июня 1936 г. в Ак-Булаке, СССР
Рис. 68. Силнечная корона. Затмение 19 июня 1936 г. в Ак-Булаке, СССР

Очень скоро вся картина нарушается благодаря появлению ослепительных лучей от чёток, показавшихся на западном краю Солнца. После полной фазы свет чёток кажется гораздо более ярким и более режущим глаза, чем до полной фазы, так как глаз привык к полутьме. Вскоре серп Солнца освещает ландшафт, и частные фазы затмения повторяются в обратном порядке, пока Солнце не откроется окончательно.

Полное затмение не может длиться более 7 минут, обычно же оно бывает более коротким, но всё же зрелище с избытком вознаграждает наблюдателя за его путешествие в зону полного затмения. Астрономам затмение даёт случай наблюдать до сих пор ещё загадочную корону, которая представляет собой далеко простирающуюся, но исключительно разреженную оболочку газа (и пыли?) вокруг центрального тела Солнца. Во время затмения можно также видеть солнечные протуберанцы - вырывающиеся из солнечной поверхности гигантские вихри или облака водорода и газообразного кальция это (рис. 69). В настоящее время протуберанцы (И солнечную корону. (Прим. ред.))) можно наблюдать и вне затмения. Во время затмения астрономы пользуются также возможностью измерить положения звёзд вблизи Солнца, так как обычно в этой области нельзя производить измерений вследствие яркости солнечного света, рассеянного земной атмосферой. Проведённые измерения показали, что свет от отдалённых звёзд несколько отклоняется массой Солнца, в согласии с положениями теории относительности Эйнштейна. Этот экспериментальный факт, а также аномальное движение перигелия Меркурия представляют собой два из трёх астрономических доказательств справедливости теории относительности.

Рис. 69. Солнечные протуберанцы. Фотоснимки сделаны с интервалом в Ю минут. За этот короткий промежуток времени отдельные детали переместились на расстояния, во много раз большие земного диаметра. Протуберанцы представляют собой гигантские облака раскалённого водорода, кальция и других газов
Рис. 69. Солнечные протуберанцы. Фотоснимки сделаны с интервалом в Ю минут. За этот короткий промежуток времени отдельные детали переместились на расстояния, во много раз большие земного диаметра. Протуберанцы представляют собой гигантские облака раскалённого водорода, кальция и других газов

После многих месяцев, потраченных на конструирование и изготовление инструментов, после длительного путешествия в какую-либо отдалённую часть земного шара, где должно произойти затмение, и после трудной и обычно очень спешной окончательной установки инструментов на выбранном пункте наблюдения астроном считает себя поистине счастливым, если ему повезёт и в течение нескольких минут в критический момент небо будет ясным. Хотя солнечные затмения довольно часты - от двух до пяти каждый год, - но такие экспедиции необходимы, потому что площадь Земли, покрываемая тенью, очень мала; ширина полной тени составляет лишь несколько десятков километров. В каждом данном месте полное солнечное затмение бывает видимо в среднем только раз в 360 лет. Бывает, что только полутень Луны касается Земли, и тогда происходит частное затмение; иногда Луна так далека от Земли, что её диск не полностью покрывает Солнце. В последнем случае затмение является кольцеобразным: края солнечного диска в виде кольца видны вокруг тёмного диска Луны (рис. 70).

Рис. 70. Кольцеобразное затмение. Фотоснимок сделан с самолёта. На правом краю начинают образовываться чётки Бэйли
Рис. 70. Кольцеобразное затмение. Фотоснимок сделан с самолёта. На правом краю начинают образовываться чётки Бэйли

Лунные затмения, во время которых Луна входит в конус земной тени, не так часты, как солнечные (Бывают годы, когда не происходит ни одного лунного затмения, максимальное же число их в году равно трём. Максимальное число затмений в одном календарном году равно семи: пять солнечных и два лунных или четыре солнечных и три лунных)), но каждое из них можно наблюдать более чем на половине всей поверхности Земли (рис. 71). Поэтому в каждой данной точке земного шара лунное затмение можно видеть довольно часто. Однако лунное затмение вовсе не представляет собой эффектного зрелища и не имеет большой ценности для астрономов (Акад. В. Г. Фесенков показал, что наблюдения лунных затмений являются одним из средств изучения свойств верхних слоев земной атмосферы. (Прим. ред.))). Когда Луна полностью входит в конус земной тени, она обычно приобретает тусклый меднокрасный оттенок вследствие того, что некоторое количество солнечного света преломляется в земной атмосфере; явление производит впечатление захода Солнца (рис. 73). В редких случаях затмеваемая Луна бывает очень тёмной, потому что земная атмосфера в сумеречной зоне совершенно закрыта облаками.

Рис. 71. Лунное затмение в инфракрасном свете. Хотя Луна находится полностью внутри земной тени, её можно сфотографировать в инфракрасном свете благодаря преломлению лучей в земной атмосфере. Сравните с рис. 72 и 16
Рис. 71. Лунное затмение в инфракрасном свете. Хотя Луна находится полностью внутри земной тени, её можно сфотографировать в инфракрасном свете благодаря преломлению лучей в земной атмосфере. Сравните с рис. 72 и 16

Старинные наблюдения солнечных затмений сослужили неоценимую службу, показав, что Луна стремится увеличить длину суток, действуя как тормоз на вращение Земли. Отсутствие точных приборов для измерения времени в древности не служило помехой при этом исследовании, так как место, где могло наблюдаться полное затмение Солнца, являлось, конечно, само по себе хорошим мерилом времени и указывало положение Луны в момент затмения. Для того чтобы тень от Луны упала на определённое место земного шара, Земля должна была повернуться на определённый угол, а Луна должна была занимать совершенно определённое положение. Вычисления, основанные на наблюдениях затмений, происходивших в древности, показали, что продолжительность суток возрастает примерно на одну тысячную секунды в каждые сто лет. Это небольшое изменение продолжительности суток почти в точности равно значению, которое было предсказано на основе учёта приливного трения.

Рис. 72. То же затмение в синем свете. Сравните с рис. 71. Земная атмосфера поглощает синий свет больше, чем инфракрасный. Одна сторона Луны совершенно тёмная благодаря облакам на соответствующей стороне Земли
Рис. 72. То же затмение в синем свете. Сравните с рис. 71. Земная атмосфера поглощает синий свет больше, чем инфракрасный. Одна сторона Луны совершенно тёмная благодаря облакам на соответствующей стороне Земли

Энергия приливов превращается в тепло вследствие трения при движении воды. Эта энергия берётся из запаса энергии Луны и Земли. В результате мы имеем замедление как скорости вращения Земли, так и скорости обращения Луны. Эта теория и её подтверждение данными о затмениях представляют собой замечательный пример научного достижения, полученного в результате сотрудничества учёных в четырёх различных областях знания - истории, геологии, физики и астрономии.

Рис. 73. Луна видима во время лунного затмения, так как лучи Солнца загибаются в область тени вследствие рефракции в земной атмосфере
Рис. 73. Луна видима во время лунного затмения, так как лучи Солнца загибаются в область тени вследствие рефракции в земной атмосфере

Точные наблюдения Луны, Меркурия, Венеры и Солнца за последнее столетие более ярко выявили неправильные изменения продолжительности суток. Во всех задачах астрономии, так же как и в повседневной жизни, наилучшими доступными нам часами является Земля. Если часы спешат, - наблюдения покажут, что небесные тела солнечной системы отстают от теоретически предсказанных для них положений; если часы отстают, - небесные тела будут опережать эти заранее вычисленные положения. Поскольку наблюдения всех четырёх тел - Луны, Меркурия, Венеры и Солнца - лучше согласуются с теорией, если ввести поправку на время, то нет сомнений, что наше время ошибочно. Но ошибка во времени означает неправильность хода часов, а нашими часами является Земля. На рис. 74 отклонения наблюдённых положений Меркурия, Венеры и Солнца от их теоретических положений приведены в эквивалентной ошибке времени в положении Луны. Поскольку все кривые почти тождественны (Наблюдения Солнца наиболее сложны, и потому соответствующая кривая менее точна, чем другие)), следует заключить, что Земля - плохие часы. В конце XIX в. Земля спешила более чем на секунду в год. После 1900 г. она отставала несколько менее чем на секунду в год. Начиная с 1920 г., она снова стала спешить.

Рис. 74. Земля не является абсолютно верными часами. Кривые, полученные Спенсером Джонсом, представляют собой наблюденные ошибки в движениях Луны, Солнца, Венеры и Меркурия. Поскольку эти тела вряд ли могут отклоняться одинаковым образом, времена наблюдения должны быть ошибочными. Следовательно, Земля вращается неравномерно
Рис. 74. Земля не является абсолютно верными часами. Кривые, полученные Спенсером Джонсом, представляют собой наблюденные ошибки в движениях Луны, Солнца, Венеры и Меркурия. Поскольку эти тела вряд ли могут отклоняться одинаковым образом, времена наблюдения должны быть ошибочными. Следовательно, Земля вращается неравномерно

Неправильность хода, составляющая одну секунду в год, примерно соответствует точности лучших маятниковых часов. Это - огромная величина для Земли, если рассматривать её как твёрдое тело. С другой стороны, если бы радиус Земли равномерно укорачивался и удлинялся всего на несколько сантиметров, то наблюдаемые ошибки могли бы быть объяснены. Имеются некоторые предварительные данные, указывающие на то, что изменения скорости связаны с глубокими землетрясениями. Это предположение не покажется нам странным, так как изменение скорости вращения Земли должно вызываться какими-то происходящими в цей процессами.

Таким образом на основе этой и предыдущей глав мы можем заключить, что Земля представляет собой подверженное изменениям тело, находящееся под дейтствием как внешних, так и внутренних сил. Как отличается наше современное представление о Земле от представления древних!

предыдущая главасодержаниеследующая глава



Рейтинг@Mail.ru Rambler's
Top100

© Елисеева Людмила Александровна, автор статей; Карнаух Лидия Александровна, подборка материалов, оцифровка; Злыгостева Надежда Анатольевна, дизайн; Злыгостев Алексей Сергеевич, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://adeva.ru "Adeva.ru: Энциклопедия небесных тел"