Как вы думаете чем похожи земля и луна
Ответы к § 4. Луна — спутник Земли. География, землеведение 5-6 класс, Климанова
Страница 26
Вопрос
Составьте рассказ по рисункам на тему: «Впечатления от пейзажа Луны и Земли».
Когда смотришь на поверхность Луны, то чувствуется холодок. Эта планета в темных безжизненных цветах. Тогда как на Земле огромное разнообразие контрастов цвета.
Страница 28
Вопрос 1
В какой фазе находится Луна, когда земной наблюдатель её не видит?
Вопрос 2
Как называется фаза, когда земной наблюдатель видит освещённую Солнцем Луну полностью?
Вопрос 3
Как отличить растущую Луну от «старой»?
Страница 29
Вопрос 1
В какой фазе находится Луна при полном солнечном затмении?
Вопрос 2
Попробуйте нарисовать схему возникновения полного лунного затмения. В какой фазе должна находиться луна?
Страница 30
Вопрос 1
В какой фазе находится Луна сегодня? По рисунку 12 определите, в какой точке орбиты она расположена.
Растущая Луна, четвёртый лунный день.
Вопрос 2
Про различия Земли и Луны вы прочитали в параграфе. Как вы думаете, чем похожи эти небесные тела?
Если сравнить между собой планету Земля и Луну визуально, то можно отметить, что оба этих небесных тела имеют форму шара. Кроме того, и Луна, и Земля в своей структуре имеют слои и содержат в составе минеральные вещества. Также к сходствам между ними можно отнести возраст этих планет. Ученые считают, что наша планета и ее естественный спутник появились почти одновременно. Похожи они и тем, что движутся по орбите вокруг других тел.
Вопрос 3
Составьте вопрос к каждому абзацу текста части параграфа «Как Луна влияет на Землю?». Дайте ответы на свои вопросы.
Что вызывает притяжение Луны на нашей планете?
— Притяжение Луны вызывает на нашей планете приливную волну.
Что называют отливами и приливами?
— Колебания уровня океана, когда вода в океане два раза в сутки отступает от берега, а через некоторое время вновь прибывает, называют отливами и приливами.
Какое влияние оказывает приливная волна на вращение Земли вокруг оси.
— Приливная волна тормозит вращение Земли вокруг оси.
Почему земному наблюдателю Луна и Солнце кажутся одинаковыми?
— Луна гораздо ближе к Земле, чем Солнце.
Когда происходит солнечное затмение?
— Солнечные затмения можно наблюдать, когда Земля, Луна и Солнце оказываются на одной линии.
Как появилась Луна
Почти каждую ночь мы можем видеть на небе наш естественный спутник – Луну. Но часто ли Вы задумывались, откуда она взялась? Она освещает Землю уже миллиарды лет, а когда-то была гораздо ближе. А были ли времена, когда её не было совсем? Вопрос, как появилась Луна, очень интересен.
На самом деле однозначного ответа по этому поводу у учёных пока нет. Но есть несколько версий, наверняка одна из них окажется в итоге верной. Поэтому рассмотрим самые вероятные.
Все гипотезы сводятся к одной из трёх ситуаций:
Все эти версии развития событий очень разные. Посмотрим, какая из них более близка к правде. Для этого сравним Землю и Луну в плане состава. Так можно определить, насколько правдив последний вариант.
Сходства и отличия Земли и Луны
С тех пор, как Галилео Галилей впервые увидел на Луне горы, стало ясно, что некоторое сходство с Землёй у нашего спутника есть. Тем более, там наблюдались даже «моря», которые, правда, оказались просто твёрдой пустыней. Однако у Луны с Землёй на самом деле общего довольно мало – это сходный уровень содержания в коре и мантии изотопов кислорода. Это говорит о том, что Луна и Земля образовались из одного протопланетного облака, на одном расстоянии от Солнца. Тела, образованные в других местах, сильно отличаются по этому показателю. Так что набор химических элементов в их составе более-менее похож.
Но отличий гораздо больше, как в составе, так и в строении:
Из этого можно сделать самые разные выводы. Поэтому рассмотрим гипотезы о том, как появилась Луна, существующие сейчас.
Луна оторвалась от Земли при её быстром вращении
Это еще называется «гипотезой центробежного отделения». Суть её в том, что молодая Земля вращалась очень быстро и из-за этого сильно сплющилась. В итоге под действием центробежных сил в области экватора оторвался кусок вещества, из которого затем сформировалась Луна.
Эту версию первым выдвинул в 1878 году сын знаменитого Чарльза Дарвина – Джордж Дарвин. Она вполне считалась главной еще в начале XX века. Ученые даже посчитали, что вырванный кусок находится там, где сейчас Тихий океан, по объёму он как раз подходит.
На самом деле, чтобы такое произошло, Земля должна была вращаться очень быстро, делая полный оборот вокруг оси меньше, чем за 2 часа. Но она к настоящему времени никак не смогла бы замедлиться до нынешних 24 часов. Против этой теории говорит и геология – бассейн Тихого океана образовался всего 70 миллионов лет назад, а возраст нашего спутника — более 4 миллиардов лет. Его химический состав тоже отличается от земного.
Поэтому такая теория происхождения нашего естественного спутника ныне полностью забракована, хотя в своё время была довольно популярной.
Луна была захвачена Землёй
Это «гипотеза захвата», которая появилась в 1909 году. В её пользу говорят легенды некоторых народов. В них говорится, что были времена, когда Луны не было. Но это весьма шаткая опора, на которой, конечно, нельзя строить научную гипотезу. Других фактов, подтверждающих её, пока не найдено.
Зато против этой версии есть некоторые факты:
Так что гипотеза захвата тоже выглядит маловероятной. Такую операцию мог бы провернуть, например, Юпитер, или даже Нептун. Но Земля ненамного превосходит Луну по массе, чтобы издалека затормозить её и перевести на свою орбиту. А близкий контакт закончился бы катастрофой. По крайней мере, моделирование захвата Луны не подтверждает гипотезу.
Луна и Земля образовались вместе
Это «гипотеза совместного формирования». Речь идёт о том, что Земля и Луна образовались вместе, из одного протопланетного облака. Ближе к центру туманность сжалась и получилась Земля, а на окраине из остального вещества получилась Луна.
Как ни странно, это очень старая гипотеза. Её предложил Иммануил Кант еще в 1755 году. Она прекрасно подтверждает совпадение содержания кислорода в образцах породы.
Но эта гипотеза тоже имеет много минусов. Так, непонятно различие в остальном химическом составе. Ведь, если Земля и Луна образовались из одного облака, их химический состав должен быть совершенно одинаковым. К тому же, у планеты огромное железное ядро, а спутнику досталось очень мало железа. К тому же, средняя плотность слишком разная. Наклон лунной орбиты тоже нельзя объяснить.
Так что эта теория, несмотря на кажущуюся правдоподобность, тоже имеет необъяснимые места.
Луна появилась после Земли
Это «гипотеза испарения», предложенная в 1955 году. Суть её в том, что первой образовалась Земля. Вокруг неё всё еще была масса материала из протопланетного облака, из которого камни разного размера постоянно бомбардировали Землю. Из-за этого планета разогрелась до 2000 градусов, а множество элементов из её верхних слоёв просто испарилось назад в космос, где и приняли участие в формировании Луны из остатков протопланетного облака.
Однако к моменту разогрева ядро Земли уже успело сформироваться – массивные железные породы опустились к центру. Поэтому Луне железа досталось мало.
Эта гипотеза хорошо объясняет химическое строение Луны и её отличие от Земли в этом плане. Но против неё геологические данные, которые говорят о том, что земная кора никогда не расплавлялась полностью. К тому же, не объясняются наклон лунной орбиты и другие проблемы.
Луна появилась из нескольким маленьких спутников
Мы уже рассмотрели «гипотезу захвата» и выяснили её невероятность. Земля не смогла бы захватить такое большое тело, как Луна, тем более перевести его на круговую околоземную орбиту. Но она запросто смогла бы захватить несколько мелких тел, наподобие крупных астероидов. Эти астероиды могли бы сталкиваться друг с другом на земной орбите, а потом из их обломков могло бы сформироваться одно большое тело.
Но эта гипотеза происхождения Луны имеет массу недостатков. Во-первых, она не объясняет сходство содержания кислорода. Если бы Луна образовалась из прилетевших извне астероидов, состав отличался бы очень сильно, а он более-менее схож с земным.
Во-вторых, очень маловероятно, что Земля смогла бы захватить столько астероидов, чтобы их хватило на формирование Луны. Венера за миллиарды лет ни одного не смогла захватить, а у Марса всего пара маленьких, хотя астероидный пояс рядом.
В-третьих, вряд ли все захваченные астероиды стали бы сталкиваться и формировать один спутник, тем более за короткое время. У того же Марса миллиарды лет имеются Фобос и Деймос, но сталкиваться они не собираются. У планет-гигантов десятки спутников, и они тоже не сталкиваются друг с другом.
Луна появилась из-за столкновения Земли с планетой
Такая версия появилась в 1975 году, и сейчас она считается одной из самых вероятных. Согласно ей, Луна появилась благодаря столкновению молодой Земли с другой молодой планетой – Тейей. Эта Тейя ударила Землю по касательной, из-за чего в космос было выброшено много земного вещества из мантии. Туда же попали остатки Тейи. Из этого вещества образовалась в дальнейшем Луна. Её первоначальное удаление составляло всего 60000 км.
Эта гипотеза хорошо объясняет как сходство химии Луны с Землёй, так и некоторые отличия. Так как из-за удара Земля несколько наклонилась, то это объясняет наклон лунной орбиты. Малое количество железа на Луне также можно объяснить тем, что земное вещество было выброшено из верхних слоёв и из мантии, а ядро уже было сформировано.
Чтобы эта версия стала правдоподобной, нужно допустить, что Тейя ударила Землю на небольшой скорости и по касательной. Такое возможно, если эта планета сформировалась также на земной планете, в одной из точек Лагранжа. По сути, это был близнец нашей Земли, на той же орбите.
Так как эта версия выглядит довольно правдоподобной и позволяет объяснить многие вещи, она считается основной. Но требуется еще множество исследований для её подтверждения. Ведь это столкновение, если оно было, произошло примерно 4.5 миллиардов лет назад, поэтому найти доказательства непросто. К тому же, требует объяснения такой факт – при столкновении с Тейей Земля должна была сильно разогреться и потерять всю свою воду, но этого не произошло.
Луна появилась из земного вещества, выброшенного метеоритами
Это новая версия, которая появилась в 2007 году. Согласно ей, молодая Земля подвергалась активной бомбардировке множеством метеоритов, размеры которых достигали от десятков до сотен километров. Из-за этого в космос выбрасывалось большое количество земного вещества, в том числе воды. Из этого вещества и образовалась Луна.
Такая гипотеза просто заменяет одно столкновение с большой планетой Тейей на тысячи мощных, но локальных. При этом Земля не раскалилась бы и не потеряла свою воду, что служит плюсом этой версии. К тому же, на Луне есть вода в виде льда — таким образом она вполне могла бы сохраниться.
Такая гипотеза образования Луны тоже пока является рабочей и изучается. За неё есть отдельные факты, но узких мест тоже хватает.
Так как появилась Луна?
Как видим, пока точно на этот вопрос не сможет ответить никто. Существуют разные версии, но наиболее вероятными пока выглядят две последние. Это столкновение Земли с крупной протопланетой Тейей или столкновение с множеством крупных метеоритов. В любом из этих случаев Луна образовалась в основном из земного вещества с примесью других тел, участвовавших в столкновении. Это объясняет сходство химического состава с Землёй и некоторые отличия, а также наклон лунной орбиты и быстрое вращение Земли на раннем этапе.
Конечно, на самом деле всё могло произойти не так, а как-нибудь по-другому. Но однозначно пока известно одно – Луна и Земля появились вместе, хотя и не одновременно. Луна – «кровь и плоть» Земли, а не что-то инородное, прилетевшее издалека.
Земля и Луна. Родственники или нет?
Группа исследователей предполагает, что Земля и Луна вовсе не так уж и похожи, как считает современная наука.
Земля и Луна не похожи. И это хорошо!
Так что же считает современная наука? Наиболее распространенная теория говорит о том, что около 4,5 миллиарда лет назад объект, похожий размерами на Марс (Тейя), столкнулся с нашей планетой. И из материала, выброшенного в результате этого удара в космос через какое-то время образовалась Луна. В пользу этой, безусловно самой популярной гипотезы, говорит тот факт, что Земля и Луна имеют практически одинаковый состав. Тем не менее в исследованиях, проведенных до этого, неоднократно отмечались противоречия. Если бы это действительно было так, Луна должна была бы совсем другой.
Именно об этом противоречии и идет речь в новым исследования. В результате него был сделан вывод, что Земля и Луна не так и похожи, как предполагалось первоначально.
Вообще, идея о том, что Земля и Луна имеют общее происхождение, далеко не нова. Она возникла еще в 19 веке. Однако лишь результаты анализа образцов, доставленных с Луны в ходе выполнения миссии Аполлон, позволили окончательно убедится, что два эти тела сформировались вместе. Это стало возможным благодаря лунным камням, собранным астронавтами.
Оказалось, что на Луне меньше железа и меньше легких элементов. Это вполне соответствует гипотезе о гигантском воздействии. Железо — это тяжелый элемент. И он просто не смог улететь в космос. А вот легкие элементы тепло и сила удара выбросили (или испарили) в космос. Остальная часть материала, как с Земли, так и из Тейи, перемешалась и охладилась. Так образовались Земля и Луна.
Теория поведения Луны
Теория гигантского удара также позволяет нам понять скорость и характер орбиты, которую имеет Луна вокруг Земли. Становится понятно, почему Луна всегда показывает нам одно и то же полушарие. А так же то, почему так много времени занимает вращение Луны вокруг своей оси и один оборот вокруг нашей планеты. Однако в опубликованных исследованиях было отмечено, что приблизительно 80% материала на нашем спутнике должны были быть получены из Тейи.
Вот из этого места и вытекает одна из великих дилемм в отношении существующих гипотезы образования Луны. Потому что наблюдаемая разница между составом Луны и Земли не так уж и велика. Одним из возможных объяснений этого факта является то, что Тейя просто была очень похожа по составу на Землю. Или что после столкновения материал двух тел просто сильно перемешался. До такой степени, что и Луна, и Земля сохранили примерно равные пропорции состава столкнувшихся тел. Однако эти объяснения противоречат всему тому, что мы наблюдаем в других местах Солнечной системы.
Исследователи рассмотрели детали, которые они считают ключевыми. При изучении пород, привезенных экспедициями Аполлона, было обнаружено, что соотношение некоторых изотопов на Луне идентично соотношению таких же на Земле. Если гипотеза воздействия верна, то это указывает на то, что оба объекта изначально имели одинаковую пропорцию этих изотопов. Но, в то же время, анализ других лунных пород показал более высокую концентрацию легких изотопов кислорода, чем на Земле.
Нет, они не похожи друг на друга
Ученые считают, что Тейя, вероятно, образовался дальше от Солнца, чем наша планета. Кроме того, различия в составе исследуемых изотопов показывают, что материалы столкнувшихся тел полностью не смешивались.
Все вышеописанное, кроме того, может быть связано с другим недавно опубликованным исследованием. Это результат работы другой группы исследователей. Они пришли к выводу, что Земля была большим магматическим шаром, когда столкнулась с Тейей. Материал, который в результате удара улетел в космос, образовал Луну. А Тейя навсегда погрузилась внутрь Земли.
В ближайшие годы планируются новые полеты на Луну с целью получения образцов со спутника нашей планеты. Этот новый материал поможет вам лучше понять, насколько Луна отличается от Земли.
Ведь пока что вопросов больше, чем ответов…
Гипотеза планеты-«юлы» объясняет сходство пород Земли и Луны
Сара Стюарт (Sarah Stewart) из Гарвардского университета (США) и ее коллега Матия Чук (Matija Cuk) из института проблем поиска внеземных цивилизаций SETI в городе Маунтин-Вью (США) попытались адаптировать гипотезу Тейи под новые данные об изотопном составе лунных пород. Свои выводы ученые представили на планетологической конференции Американского астрономического общества в городе Рено (США).
Стюарт и Чук проанализировали ряд сценариев формирования Луны и Земли после столкновения двух протопланетных тел, оценивая их реалистичность с точки зрения теории образования планет.
Оказалось, что наиболее правдоподобной выглядела модель, описывающая столкновение быстро вращающегося «зародыша» Земли и Тейи. Прото-Земля в такой модели совершала один оборот всего за два часа и по своей форме напоминала не шар, а мяч для регби или юлу.
В некоторый момент времени эта планета-«юла» столкнулась с относительно крупным протопланетным телом-Тейей, массой с половину современного Марса. По расчетам ученых, Тейя проникла глубоко в недра будущей Земли, достигнув его ядра и выбросив огромное количество материи в окружающее космическое пространство.
Благодаря высокой скорости вращения Земли, часть этой материи была выброшена на достаточно далекое расстояние и не была захвачена притяжением нашей планеты. По своему химическому составу она была неотличима от той части «сплава» Земли и Тейи, которая осталась на поверхности «зародыша» нашей планеты. Через несколько тысяч лет облако горячей материи на орбите остыло, и из него образовалась Луна.
В последствие гравитационное взаимодействие новорожденных Луны, Земли и Солнца привело к снижению скорости вращения нашей планеты до ее современных значений.
Стюарт и Чук считают, что их теория имеет право на жизнь, так как им удалось объяснить то, как Земля и Луна оказались идентичными по своему химическому составу. Тем не менее, их работа должна выдержать проверку критикой до того, как представленные выводы получат полное признание в научном сообществе.
Разница в размерах Земли и Луны
Луна — это один из крупнейших объектов на небосводе, который можно наблюдать невооруженным глазом, и самое близкое к Земле космическое тело. По этой причине люди с давних времен уделяли ей большое внимание — придумывали легенды о ее происхождении, о том, как появились пятна на поверхности. Особый интерес вызывал вопрос, что больше — Луна или Земля. Благодаря космическим исследованиям, сейчас есть точные данные о размерах Луны и Земли, расстоянии между ними.
Диаметры планеты и спутника
Луна является естественным спутником Земли, ее диаметр меньше земного почти в 4 раза. Диаметр у Земли составляет 12742 км, а лунный — 3474 км. Разница между данными величинами — 3,6 раза. Диаметр спутника составляет 3/11 этой характеристики планеты.
По сравнению с другими космическими телами, лунные размеры небольшие:
Величина диаметра примерно в 2 раза меньше, чем длина дороги от Москвы до Владивостока.
Сравнение размеров Луны и Земли
Луна меньше Земли по размеру площади в 13,5 раз. Если сравнивать лунную поверхность только с земной сушей, то размеры спутника будут меньше в 4 раза.
Различия в размерах влияют на разницу силы тяготения — на лунной поверхности она в 6 раз меньше, чем на нашей планете. При таких условиях 100 кг превращаются в 7,6 кг. Как следствие, у человека на Луне появилась бы способность высоко прыгать.
Подвержен ли спутник изменениям
Физические параметры спутника Земли не меняются, но его видимые размеры при наблюдении с поверхности земного шара неодинаковы. Одна из причин этих изменений заключается в том, что лунная орбита имеет форму эллипса. Вследствие этого в разное время спутник находится на неодинаковом расстоянии от планеты. Положение в самой дальней точке называется апогеем, а при нахождении в самой ближней точке орбиты, перигее — Луна с Земли выглядит крупнее, чем в другие дни.
Отдельно описано явление суперлуния — оно возникает, когда перигей совпадает с полнолунием.
Такой ночью можно наблюдать спутник на 14% больше и 30% ярче, чем в другие дни. Разница в видимом диаметре Луны не настолько большая, чтобы неподготовленный наблюдатель обратил внимание на изменения. Суперлуние повторяется 1 раз в 414 дней.
Положение ближе всего к Земле — не единственная ситуация, когда Луна выглядит больше. Существует оптическая иллюзия, которой пока нет единого и точного объяснения. Она заключается в том, что Луна в положении низко над горизонтом воспринимается зрительно более крупной, чем при нахождении высоко в небе. По этой причине многие космические тела при наблюдении с Земли выглядят больше во время восхода и заката. О существовании лунной иллюзии люди знали с древности — это подтверждают записи в старинных летописях.
Как оценить разницу наглядно
Оценить наглядно разницу между Луной и Землей можно разными способами. Например, взять для сравнения монету номиналом в 5 руб. и горошину. Точнее всего пропорцию между небесными телами демонстрируют баскетбольный и теннисный мячи. Разница в диаметре стандартных мячей, использующихся при игре в баскетбол (24 см) и теннис (6,7 см), составляет 3,6 раза — так же, как и между Луной и нашей планетой.
Пример со спортивными мячами позволяет зрительно оценить разницу не только в величине 2 небесных тел, но и расстояние между ними. Оно равняется 30 земным диаметрам или в примере — 30 баскетбольным мячам, что составляет чуть больше 7 м. Расположив теннисный и баскетбольный мячи на расстоянии 7,2 м, можно наглядно отобразить разницу в размерах Земли и Луны и то, как далеко они находятся друг от друга.
Как Земля выглядит с Луны
Оценить вид нашей планеты с лунной поверхности позволяют фото, полученные от малых спутников и космонавтов. Первый подобный снимок был сделан в 1968 г. экипажем корабля «Аполлон-8», который совершал облет Луны. Фотография получила название «Восход Земли». Находясь на лунной поверхности, невозможно увидеть восход или закат нашей планеты, по аналогии, как люди наблюдают восход и закат Солнца. Причина в том, что Луна всегда одной и той же стороной повернута к Земле.
Увидеть восход и закат нашей планеты можно только с некоторых участков лунной поверхности. Это явление повторяется примерно 1 раз в месяц по земным меркам.
В 2015 г. НАСА опубликовало фото, демонстрирующее вид Земли с лунной поверхности. Для конечного результата были совмещены несколько кадров и отредактированы цвета. Съемка проводилась в черно-белых тонах, цветокоррекция была произведена с целью приблизить картинку к тому, как человек мог бы увидеть нашу планету, находясь на Луне.
Если наблюдать за Землей с лунной поверхности, то она будет выглядеть в 13 раз больше и в 43 раза ярче, чем Луна, видимая с нашей планеты. Разница в яркости объясняется тем, что лунная каменистая поверхность отражает меньше света, чем растительность, вода, лед, пустыни. Когда Земля покрыта облаками, а Солнце освещает крупные пустыни и полярные шапки, наша планета может выглядеть ярче в 55 раз, чем ее спутник.