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Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? Bericht im Verein „Junger Physiker“ in der 8. Klasse

Bildungsministerium der Russischen Föderation

Städtische Bildungseinrichtung „Sekundarschule mit. Solodniki.

Aufsatz

zum Thema:

Warum fällt der Mond nicht auf die Erde?

Ausgefüllt von: Schüler der 9. Klasse,

Feklistow Andrej.

Geprüft:

Mikhailova E.A.

S. Solodniki 2006

1. Einleitung

2. Das Gesetz der universellen Gravitation

3. Kann man die Kraft, mit der die Erde den Mond anzieht, als Gewicht des Mondes bezeichnen?

4. Gibt es im Erde-Mond-System eine Zentrifugalkraft, worauf wirkt sie?

5. Worum dreht sich der Mond?

6. Können Erde und Mond kollidieren? Ihre Umlaufbahnen um die Sonne kreuzen sich, und zwar sogar mehr als einmal

7. Fazit

8. Literatur

Einführung

Der Sternenhimmel beschäftigt seit jeher die Fantasie der Menschen. Warum leuchten Sterne? Wie viele von ihnen leuchten in der Nacht? Sind sie weit von uns entfernt? Hat das Sternenuniversum Grenzen? Seit der Antike denken die Menschen über diese und viele andere Fragen nach und versuchen, die Struktur der großen Welt, in der wir leben, zu verstehen und zu begreifen. Dies eröffnete ein sehr weites Feld für die Erforschung des Universums, in dem die Gravitationskräfte eine entscheidende Rolle spielen.

Unter allen Kräften, die in der Natur existieren, unterscheidet sich die Schwerkraft vor allem dadurch, dass sie sich überall manifestiert. Alle Körper haben eine Masse, die als Verhältnis der auf den Körper ausgeübten Kraft zur Beschleunigung definiert ist, die der Körper unter dem Einfluss dieser Kraft erhält. Die zwischen zwei Körpern wirkende Anziehungskraft hängt von der Masse beider Körper ab; es ist proportional zum Produkt der Massen der betrachteten Körper. Darüber hinaus zeichnet sich die Schwerkraft dadurch aus, dass sie dem Gesetz der umgekehrten Proportionalität zum Quadrat der Entfernung gehorcht. Andere Kräfte können ganz anders von der Entfernung abhängen; Viele solcher Kräfte sind bekannt.

Alle schweren Körper erfahren gegenseitig die Schwerkraft; diese Kraft bestimmt die Bewegung der Planeten um die Sonne und der Satelliten um die Planeten. Die von Newton geschaffene Theorie der Schwerkraft war die Wiege der modernen Wissenschaft. Eine weitere von Einstein entwickelte Gravitationstheorie ist die größte Errungenschaft der theoretischen Physik des 20. Jahrhunderts. Im Laufe der Jahrhunderte der menschlichen Entwicklung haben Menschen das Phänomen der gegenseitigen Anziehung von Körpern beobachtet und ihr Ausmaß gemessen; Sie versuchten, dieses Phänomen in ihren Dienst zu stellen, seinen Einfluss zu übertreffen und es schließlich, ganz neu, bei den ersten Schritten tief ins Universum mit äußerster Genauigkeit zu berechnen

Eine weithin bekannte Geschichte besagt, dass Newtons Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation dadurch ausgelöst wurde, dass ein Apfel von einem Baum fiel. Wir wissen nicht, wie zuverlässig diese Geschichte ist, aber die Frage: „Warum fällt der Mond nicht auf die Erde?“ interessierte Newton und führte ihn zur Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation. Die Kräfte der universellen Schwerkraft werden auch genannt Gravitation.

Gesetz der Schwerkraft

Newtons Verdienst liegt nicht nur in seiner brillanten Vermutung über die gegenseitige Anziehung von Körpern, sondern auch darin, dass er das Gesetz ihrer Wechselwirkung finden konnte, also eine Formel zur Berechnung der Gravitationskraft zwischen zwei Körpern.

Das Gesetz der universellen Gravitation besagt: Zwei beliebige Körper ziehen sich gegenseitig mit einer Kraft an, die direkt proportional zu ihrer Masse und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist

Newton berechnete die Beschleunigung, die die Erde auf den Mond ausübt. Die Beschleunigung frei fallender Körper an der Erdoberfläche ist gleich 9,8 m/s2. Der Mond ist in einem Abstand von etwa 60 Erdradien von der Erde entfernt. Folglich, so argumentierte Newton, beträgt die Beschleunigung in dieser Entfernung: . Der Mond, der mit dieser Beschleunigung fällt, sollte sich der Erde in der ersten Sekunde um 0,27/2 = 0,13 cm nähern

Aber der Mond bewegt sich darüber hinaus durch Trägheit in Richtung der Momentangeschwindigkeit, d.h. entlang einer geraden Linie, die an einem bestimmten Punkt seine Umlaufbahn um die Erde tangiert (Abb. 1). Durch seine Trägheit sollte sich der Mond, wie Berechnungen zeigen, in einer Sekunde um 1,3 von der Erde entfernen mm. Natürlich beobachten wir keine solche Bewegung, bei der sich der Mond in der ersten Sekunde radial zum Erdmittelpunkt und in der zweiten Sekunde entlang einer Tangente bewegen würde. Beide Bewegungen werden kontinuierlich addiert. Der Mond bewegt sich entlang einer gekrümmten Linie, fast einem Kreis.

Betrachten wir ein Experiment, aus dem wir sehen können, wie die Anziehungskraft, die durch Trägheit senkrecht zur Bewegungsrichtung auf einen Körper einwirkt, eine geradlinige Bewegung in eine krummlinige Bewegung umwandelt (Abb. 2). Nachdem der Ball die geneigte Rutsche hinuntergerollt ist, bewegt er sich aufgrund seiner Trägheit weiterhin geradlinig. Wenn Sie einen Magneten seitlich anbringen, wird die Flugbahn der Kugel unter dem Einfluss der Anziehungskraft des Magneten gekrümmt.

Ganz gleich, wie sehr Sie sich auch anstrengen, Sie können einen Korkball nicht so werfen, dass er Kreise in der Luft beschreibt, aber indem Sie einen Faden daran befestigen, können Sie den Ball im Kreis um Ihre Hand drehen lassen. Experiment (Abb. 3): Ein Gewicht, das an einem Faden hängt, der durch ein Glasrohr verläuft, zieht den Faden. Die Spannungskraft des Fadens verursacht eine Zentripetalbeschleunigung, die die Richtungsänderung der linearen Geschwindigkeit charakterisiert.

Der Mond dreht sich um die Erde, gehalten von der Schwerkraft. Das Stahlseil, das diese Kraft ersetzen würde, hätte einen Durchmesser von etwa 600 km. Trotz dieser enormen Gravitationskraft fällt der Mond jedoch nicht auf die Erde, da er eine Anfangsgeschwindigkeit hat und sich darüber hinaus durch Trägheit bewegt.

Da Newton die Entfernung von der Erde zum Mond und die Anzahl der Umdrehungen des Mondes um die Erde kannte, bestimmte er die Größe der Zentripetalbeschleunigung des Mondes.

Wir haben die gleiche Zahl erhalten – 0,0027 m/s 2

Wenn die Anziehungskraft des Mondes auf die Erde aufhört, wird er geradlinig in den Abgrund des Weltraums stürzen. Der Ball fliegt tangential ab (Abb. 3), wenn der Faden, der den Ball beim Drehen im Kreis hält, reißt. Bei der Vorrichtung in Abb. 4 einer Zentrifugalmaschine hält nur eine Verbindung (Gewinde) die Kugeln auf einer Kreisbahn. Wenn der Faden reißt, zerstreuen sich die Kugeln entlang der Tangenten. Es ist schwierig, ihre geradlinige Bewegung mit dem Auge zu erfassen, wenn sie keine Verbindung haben. Wenn wir jedoch eine solche Zeichnung erstellen (Abb. 5), folgt daraus, dass sich die Kugeln geradlinig und tangential zum Kreis bewegen.

Stoppen Sie die Bewegung durch Trägheit – und der Mond würde auf die Erde fallen. Der Sturz hätte nach Newtons Berechnung vier Tage, neunzehn Stunden, vierundfünfzig Minuten und siebenundfünfzig Sekunden gedauert.

Mit der Formel des Gesetzes der universellen Gravitation können Sie bestimmen, mit welcher Kraft die Erde den Mond anzieht: wo G-Gravitationskonstante, T 1 und m 2 sind die Massen der Erde und des Mondes, r ist der Abstand zwischen ihnen. Durch Einsetzen spezifischer Daten in die Formel erhalten wir den Wert der Kraft, mit der die Erde den Mond anzieht, und dieser beträgt ungefähr 2 · 10 · 17 N

Das Gesetz der universellen Gravitation gilt für alle Körper, was bedeutet, dass die Sonne auch den Mond anzieht. Zählen wir mit welcher Kraft?

Die Masse der Sonne beträgt das 300.000-fache der Masse der Erde, aber der Abstand zwischen Sonne und Mond ist 400-mal größer als der Abstand zwischen Erde und Mond. Daher erhöht sich in der Formel der Zähler um das 300.000-fache und der Nenner um das 400-fache, also um das 160.000-fache. Die Gravitationskraft wird fast doppelt so stark sein.

Aber warum fällt der Mond nicht auf die Sonne?

Der Mond fällt auf die Sonne auf die gleiche Weise wie auf die Erde, das heißt nur so weit, dass er beim Umlauf um die Sonne ungefähr den gleichen Abstand einhält.

Die Erde und ihr Satellit, der Mond, kreisen um die Sonne, was bedeutet, dass sich auch der Mond um die Sonne dreht.

Es stellt sich folgende Frage: Der Mond fällt nicht auf die Erde, da er sich aufgrund seiner Anfangsgeschwindigkeit durch Trägheit bewegt. Aber nach dem dritten Newtonschen Gesetz sind die Kräfte, mit denen zwei Körper aufeinander einwirken, gleich groß und entgegengesetzt gerichtet. Daher zieht der Mond mit der gleichen Kraft, mit der die Erde den Mond anzieht, die Erde an. Warum fällt die Erde nicht auf den Mond? Oder dreht es sich auch um den Mond?

Tatsache ist, dass sowohl der Mond als auch die Erde um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt kreisen, oder vereinfacht gesagt, um einen gemeinsamen Schwerpunkt. Erinnern Sie sich an das Experiment mit Kugeln und einer Zentrifuge. Die Masse einer der Kugeln ist doppelt so groß wie die Masse der anderen. Damit die durch ein Gewinde verbundenen Kugeln während der Rotation im Gleichgewicht um die Rotationsachse bleiben, müssen ihre Abstände von der Achse bzw. dem Rotationszentrum umgekehrt proportional zu den Massen sein. Der Punkt oder Mittelpunkt, um den sich diese Kugeln drehen, wird Massenschwerpunkt der beiden Kugeln genannt.

Das dritte Newtonsche Gesetz wird im Experiment mit Kugeln nicht verletzt: Die Kräfte, mit denen sich die Kugeln gegenseitig in Richtung eines gemeinsamen Massenschwerpunkts ziehen, sind gleich. Im Erde-Mond-System dreht sich der gemeinsame Massenschwerpunkt um die Sonne.

Ist es möglich, dass die Kraft, mit der die Erde Lu anzieht? Nennen wir es das Gewicht des Mondes?

Nein, geht nicht. Als Gewicht eines Körpers bezeichnen wir die durch die Schwerkraft der Erde verursachte Kraft, mit der der Körper auf eine Unterlage drückt: zum Beispiel auf eine Waage oder die Feder eines Dynamometers spannt. Wenn Sie einen Ständer unter dem Mond platzieren (auf der der Erde zugewandten Seite), übt der Mond keinen Druck auf ihn aus. Luna würde die Feder des Dynamometers nicht dehnen, selbst wenn sie aufgehängt werden könnte. Die gesamte Wirkung der Anziehungskraft des Mondes durch die Erde drückt sich nur darin aus, den Mond in seiner Umlaufbahn zu halten und ihm eine Zentripetalbeschleunigung zu verleihen. Über den Mond können wir sagen, dass er im Verhältnis zur Erde schwerelos ist, genauso wie Objekte in einem Raumschiff-Satelliten schwerelos sind, wenn der Motor nicht mehr funktioniert und nur die Schwerkraft in Richtung Erde auf das Schiff einwirkt, sondern diese Kraft kann nicht als Gewicht bezeichnet werden. Alle aus den Händen der Astronauten freigesetzten Gegenstände (Stift, Notizblock) fallen nicht, sondern schweben frei in der Kabine. Alle auf dem Mond befindlichen Körper sind im Verhältnis zum Mond natürlich schwer und werden auf seine Oberfläche fallen, wenn sie nicht von etwas festgehalten werden, aber im Verhältnis zur Erde sind diese Körper schwerelos und können nicht auf die Erde fallen .

Gibt es Zentrifugalkraft? System Erde - Mond, worauf wirkt es?

Im Erde-Mond-System sind die Kräfte der gegenseitigen Anziehung zwischen Erde und Mond gleich und entgegengesetzt gerichtet, nämlich zum Massenschwerpunkt hin. Beide Kräfte sind zentripetal. Hier gibt es keine Zentrifugalkraft.

Die Entfernung von der Erde zum Mond beträgt etwa 384.000 km. Das Verhältnis der Masse des Mondes zur Masse der Erde beträgt 1/81. Folglich sind die Abstände vom Massenschwerpunkt zu den Mittelpunkten von Mond und Erde umgekehrt proportional zu diesen Zahlen. 384.000 teilen km mit 81 kommen wir auf etwa 4.700 km. Das bedeutet, dass der Schwerpunkt in einem Abstand von 4.700 liegt km vom Mittelpunkt der Erde.

Der Erdradius beträgt etwa 6400 km. Folglich liegt der Massenschwerpunkt des Erde-Mond-Systems im Inneren des Globus. Wenn wir also nicht nach Genauigkeit streben, können wir über die Drehung des Mondes um die Erde sprechen.

Es ist einfacher, von der Erde zum Mond oder vom Mond zur Erde zu fliegen, weil... Es ist bekannt, dass eine Rakete eine Anfangsgeschwindigkeit von ≈ 8 haben muss, damit sie zu einem künstlichen Erdtrabanten wird km/sek. Damit die Rakete den Schwerkraftbereich der Erde verlassen kann, ist die sogenannte zweite Fluchtgeschwindigkeit von 11,2 erforderlich km/sek. Um Raketen vom Mond abzufeuern, braucht man eine niedrigere Geschwindigkeit, weil... Die Schwerkraft auf dem Mond ist sechsmal geringer als auf der Erde.

Die Körper im Inneren der Rakete werden von dem Moment an schwerelos, in dem die Triebwerke nicht mehr funktionieren und die Rakete frei im Orbit um die Erde fliegt, während sie sich im Gravitationsfeld der Erde befindet. Beim freien Flug um die Erde bewegen sich sowohl der Satellit als auch alle darin befindlichen Objekte relativ zum Massenschwerpunkt der Erde mit der gleichen Zentripetalbeschleunigung und sind daher schwerelos.

Wie bewegten sich die Kugeln, die nicht durch einen Faden verbunden waren, auf einer Zentrifugalmaschine: entlang eines Radius oder entlang einer Tangente an einen Kreis? Die Antwort hängt von der Wahl des Bezugssystems ab, d. h. relativ zu welchem Bezugskörper wir die Bewegung der Kugeln betrachten. Wenn wir die Tischoberfläche als Bezugssystem nehmen, dann bewegten sich die Kugeln entlang der Tangenten der von ihnen beschriebenen Kreise. Wenn wir das rotierende Gerät selbst als Bezugssystem nehmen, dann bewegten sich die Kugeln entlang eines Radius. Ohne Angabe eines Bezugssystems ergibt die Bewegungsfrage überhaupt keinen Sinn. Sich bewegen bedeutet, sich relativ zu anderen Körpern zu bewegen, und wir müssen unbedingt angeben, welche.

Worum dreht sich der Mond?

Betrachtet man die Bewegung relativ zur Erde, dann dreht sich der Mond um die Erde. Wenn wir die Sonne als Bezugskörper nehmen, dann - um die Sonne.

Könnten Erde und Mond kollidieren? Ihr Schrei Teile um die Sonne kreuzen sich, und zwar mehr als einmal .

Natürlich nicht. Eine Kollision wäre nur möglich, wenn die Umlaufbahn des Mondes relativ zur Erde die Erde kreuzen würde. Wenn sich die Position der Erde oder des Mondes im Schnittpunkt der dargestellten Umlaufbahnen (relativ zur Sonne) befindet, beträgt der Abstand zwischen Erde und Mond durchschnittlich 380.000 km. Um dies besser zu verstehen, zeichnen wir Folgendes. Die Erdumlaufbahn wird als Kreisbogen mit einem Radius von 15 cm dargestellt (Die Entfernung von der Erde zur Sonne beträgt bekanntermaßen 150.000.000 km). Auf einem Bogen, der einem Teil des Kreises (der monatlichen Bahn der Erde) entspricht, habe ich fünf Punkte in gleichen Abständen markiert, wobei ich die äußersten gezählt habe. Diese Punkte werden in aufeinanderfolgenden Quartalen des Monats die Mittelpunkte der Mondumlaufbahnen relativ zur Erde sein. Der Radius der Mondbahnen kann nicht im gleichen Maßstab wie die Erdumlaufbahn dargestellt werden, da er zu klein ist. Um die Mondbahnen zu zeichnen, müssen Sie den gewählten Maßstab um etwa das Zehnfache vergrößern, dann beträgt der Radius der Mondbahn etwa 4 mm. Danach zeigte die Position des Mondes in jeder Umlaufbahn an, beginnend mit dem Vollmond, und verband die markierten Punkte mit einer glatten gepunkteten Linie.

Die Hauptaufgabe bestand darin, die Referenzkörper zu trennen. Bei einem Experiment mit einer Zentrifugalmaschine werden beide Bezugskörper gleichzeitig auf die Tischebene projiziert, sodass es sehr schwierig ist, die Aufmerksamkeit auf einen von ihnen zu richten. So haben wir unser Problem gelöst. Ein Lineal aus dickem Papier (es kann durch einen Streifen aus Blech, Plexiglas usw. ersetzt werden) dient als Stab, entlang dem ein Pappkreis, der einer Kugel ähnelt, gleitet. Der Kreis ist doppelt, entlang des Umfangs geklebt, aber auf zwei diametral gegenüberliegenden Seiten befinden sich Schlitze, durch die ein Lineal gefädelt wird. Entlang der Achse des Lineals werden Löcher gebohrt. Als Referenzkörper dienen ein Lineal und ein Blatt leeres Papier, das wir mit Knöpfen an einer Sperrholzplatte befestigt haben, um den Tisch nicht zu verderben. Nachdem wir das Lineal wie auf einer Achse auf einen Stift gelegt hatten, steckten wir den Stift in das Sperrholz (Abb. 6). Wenn das Lineal in gleichen Winkeln gedreht wurde, erschienen aufeinanderfolgende Löcher auf derselben geraden Linie. Doch als man das Lineal drehte, glitt ein Kreis aus Pappe darüber, dessen aufeinanderfolgende Positionen auf Papier markiert werden mussten. Zu diesem Zweck wurde auch in der Mitte des Kreises ein Loch angebracht.

Bei jeder Drehung des Lineals wurde mit der Spitze eines Bleistifts die Position des Kreismittelpunkts auf Papier markiert. Als der Herrscher alle zuvor für ihn vorgesehenen Positionen durchlaufen hatte, wurde der Herrscher abgesetzt. Durch die Verbindung der Markierungen auf dem Papier stellten wir sicher, dass sich der Mittelpunkt des Kreises relativ zum zweiten Referenzkörper in einer geraden Linie bzw. tangential zum ursprünglichen Kreis bewegte.

Aber während ich an dem Gerät arbeitete, machte ich einige interessante Entdeckungen. Erstens bewegt sich die Kugel (Kreis) bei gleichmäßiger Drehung des Stabes (Lineal) nicht gleichmäßig, sondern beschleunigt daran entlang. Aufgrund der Trägheit muss sich ein Körper gleichmäßig und geradlinig bewegen – das ist ein Naturgesetz. Aber bewegte sich unser Ball nur durch Trägheit, also frei? Nein! Die Stange drückte ihn und gab ihm Beschleunigung. Das wird jedem klar, wenn man sich die Zeichnung (Abb. 7) anschaut. Auf einer horizontalen Linie (Tangente) mit Punkten 0, 1, 2, 3, 4 Die Positionen des Balls werden markiert, wenn er sich völlig frei bewegen würde. Die entsprechenden Positionen der Radien mit den gleichen digitalen Bezeichnungen zeigen, dass sich die Kugel mit beschleunigter Geschwindigkeit bewegt. Die Beschleunigung des Balls wird durch die elastische Kraft der Stange bewirkt. Darüber hinaus sorgt die Reibung zwischen der Kugel und der Stange für einen Bewegungswiderstand. Wenn wir davon ausgehen, dass die Reibungskraft gleich der Kraft ist, die der Kugel Beschleunigung verleiht, sollte die Bewegung der Kugel entlang der Stange gleichmäßig sein. Wie aus Abbildung 8 ersichtlich ist, ist die Bewegung des Balls relativ zum Papier auf dem Tisch krummlinig. Im Zeichenunterricht wurde uns gesagt, dass eine solche Kurve „Archimedes-Spirale“ genannt wird. Das Profil von Nocken in manchen Mechanismen wird entlang einer solchen Kurve gezeichnet, wenn sie eine gleichmäßige Rotationsbewegung in eine gleichmäßige Translationsbewegung umwandeln wollen. Legt man zwei solcher Kurven nebeneinander, erhält die Nocke eine herzförmige Form. Bei gleichmäßiger Drehung eines Teils dieser Form führt der darauf ruhende Stab eine Vorwärts- und Hin- und Herbewegung aus. Ich habe ein Modell einer solchen Nocke (Abb. 9) und ein Modell des Mechanismus zum gleichmäßigen Aufwickeln des Fadens auf eine Spule (Abb. 10) angefertigt.

Ich habe beim Erledigen der Aufgabe keine Entdeckungen gemacht. Aber ich habe bei der Erstellung dieses Diagramms viel gelernt (Abbildung 11). Es war notwendig, die Position des Mondes in seinen Phasen richtig zu bestimmen und über die Bewegungsrichtung von Mond und Erde auf ihren Umlaufbahnen nachzudenken. Es gibt Ungenauigkeiten in der Zeichnung. Ich erzähle euch jetzt davon. Der gewählte Maßstab stellt die Krümmung der Mondbahn falsch dar. Sie muss im Verhältnis zur Sonne immer konkav sein, das heißt, der Krümmungsmittelpunkt muss innerhalb der Umlaufbahn liegen. Außerdem gibt es im Jahr nicht 12 Mondmonate, sondern mehr. Aber ein Zwölftel eines Kreises lässt sich leicht konstruieren, daher habe ich herkömmlicherweise angenommen, dass ein Jahr 12 Mondmonate hat. Und schließlich dreht sich nicht die Erde selbst um die Sonne, sondern der gemeinsame Schwerpunkt des Systems Erde-Mond.

Abschluss

Eines der markanten Beispiele für die Errungenschaften der Wissenschaft, einer der Beweise für die unbegrenzte Erkenntnis der Natur war die Entdeckung des Planeten Neptun durch Berechnungen – „mit der Spitze einer Feder“.

Uranus, der Planet neben Saturn, der viele Jahrhunderte als der am weitesten entfernte Planet galt, wurde Ende des 18. Jahrhunderts von W. Herschel entdeckt. Mit bloßem Auge ist Uranus kaum zu erkennen. In den 40er Jahren des 19. Jahrhunderts. Genaue Beobachtungen zeigten, dass Uranus kaum merklich von der Bahn abweicht, der er folgen sollte, wenn man die Störungen aller bekannten Planeten berücksichtigt. Damit wurde die so strenge und präzise Theorie der Bewegung von Himmelskörpern auf die Probe gestellt.

Le Verrier (in Frankreich) und Adams (in England) schlugen vor, dass, wenn Störungen durch die bekannten Planeten die Abweichung in der Bewegung von Uranus nicht erklären, diese durch die Anziehungskraft eines noch unbekannten Körpers beeinflusst wird. Sie berechneten fast gleichzeitig, wo sich hinter Uranus ein unbekannter Körper befinden müsste, der mit seiner Schwerkraft diese Abweichungen hervorruft. Sie berechneten die Umlaufbahn des unbekannten Planeten, seine Masse und gaben den Ort am Himmel an, an dem sich der unbekannte Planet zu diesem Zeitpunkt hätte befinden sollen. Dieser Planet wurde 1846 durch ein Teleskop an der angegebenen Stelle gefunden. Er erhielt den Namen Neptun. Neptun ist mit bloßem Auge nicht sichtbar. So führte die Meinungsverschiedenheit zwischen Theorie und Praxis, die die Autorität der materialistischen Wissenschaft zu untergraben schien, zu ihrem Triumph.

Referenzliste:

1. M.I. Bludov – Gespräche über Physik, Teil eins, zweite Auflage, überarbeitet, Moskau „Aufklärung“ 1972.

2. B.A. Vorontsov-Velyamov – Astronomie 1. Klasse, 19. Auflage, Moskau „Aufklärung“ 1991.

3. A.A. Leonovich – Ich erkunde die Welt, Physik, Moskau AST 1998.

4. A.V. Peryshkin, E. M. Gutnik - Physik 9. Klasse, Verlag „Drofa“ 1999.

5. Ya.I. Perelman – Unterhaltsame Physik, Buch 2, 19. Auflage, Verlag Nauka, Moskau 1976.

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Kurz gesagt, seine Geschichte ist wie folgt. Schon die Alten, die die Bewegung der Planeten am Himmel beobachteten, erkannten, dass sie alle zusammen mit der Erde um die Sonne „wandern“. Später, als die Menschen vergaßen, was sie vorher wussten, machte Kopernikus diese Entdeckung erneut. Und dann stellte sich eine neue Frage: Wie genau kreisen die Planeten um die Sonne, welche Bewegung haben sie? Bewegen sie sich in einem Kreis mit der Sonne im Mittelpunkt oder bewegen sie sich entlang einer anderen Kurve? Wie schnell bewegen sie sich? Usw.

Es stellte sich heraus, dass es nicht so schnell war. Nach Kopernikus kamen erneut unruhige Zeiten und es kam zu großen Debatten darüber, ob die Planeten mit der Erde um die Sonne kreisen oder ob die Erde im Zentrum des Universums steht. Dann ein Mann namens Tycho Brahe (Tycho Brahe (1546-1601) – dänischer Astronom) Ich habe herausgefunden, wie ich diese Frage beantworten kann. Er entschied, dass er sehr sorgfältig überwachen musste, wo die Planeten am Himmel auftauchten, dies genau aufzeichnen und dann zwischen zwei feindlichen Theorien wählen musste. Dies war der Beginn der modernen Wissenschaft, der Schlüssel zum richtigen Verständnis der Natur – ein Objekt zu beobachten, alle Details aufzuschreiben und zu hoffen, dass die so gewonnenen Informationen als Grundlage für die eine oder andere theoretische Interpretation dienen. Und so stattete Tycho Brahe, ein wohlhabender Mann, der eine Insel in der Nähe von Kopenhagen besaß, seine Insel mit großen Bronzekreisen und speziellen Beobachtungsposten aus und zeichnete Nacht für Nacht die Positionen der Planeten auf. Nur durch den Preis solch harter Arbeit erhalten wir eine Entdeckung.

Als alle diese Daten gesammelt waren, fielen sie in die Hände von Kepler (Johanns Kepler (1571-1630) – deutscher Astronom und Mathematiker, war Brahes Assistent), der versuchte herauszufinden, wie sich die Planeten um die Sonne bewegen. Er suchte durch Versuch und Irrtum nach einer Lösung. Eines Tages schien es ihm, als hätte er die Antwort bereits erhalten: Er kam zu dem Schluss, dass sich die Planeten im Kreis bewegen, die Sonne jedoch nicht im Zentrum liegt. Dann bemerkte Kepler, dass einer der Planeten, es scheint der Mars, um 8 Bogenminuten von der gewünschten Position abweicht, und erkannte, dass die Antwort, die er erhielt, falsch war, da Tycho Brahe keinen so großen Fehler gemacht haben konnte. Er verließ sich auf die Genauigkeit seiner Beobachtungen, entschloss sich, seine Theorie zu überarbeiten und entdeckte schließlich drei Tatsachen.

Gesetze der Planetenbewegung um die Sonne

Kepler stellte erstmals fest, dass sich die Planeten in Ellipsen um die Sonne bewegen und dass sich die Sonne in einem der Brennpunkte befindet. Eine Ellipse ist eine Kurve, die allen Künstlern bekannt ist, da es sich um einen ausgedehnten Kreis handelt. Auch Kinder wissen es: Ihnen wurde gesagt, dass wenn man eine Schnur in einen Ring einfädelt, die Enden befestigt und einen Bleistift in den Ring steckt, sie eine Ellipse beschreibt.

Zwei Punkte A und B sind Schwerpunkte. Die Umlaufbahn des Planeten ist eine Ellipse. Die Sonne steht in einem der Brennpunkte. Es stellt sich eine weitere Frage: Wie bewegt sich der Planet entlang einer Ellipse? Ist es schneller, wenn es näher an der Sonne ist? Wird es langsamer, wenn es sich von ihm entfernt? Auch diese Frage beantwortete Kepler. Er entdeckte, dass, wenn man zwei Positionen des Planeten einnimmt, die um einen bestimmten Zeitraum, sagen wir drei Wochen, voneinander entfernt sind, man dann einen anderen Teil der Umlaufbahn nimmt und es auch zwei Positionen des Planeten gibt, die um drei Wochen voneinander getrennt sind, und Linien zeichnet (Wissenschaftler nennen sie Radiusvektoren) von der Sonne zum Planeten, dann ist die Fläche, die zwischen der Umlaufbahn des Planeten und einem Linienpaar, das drei Wochen voneinander entfernt ist, eingeschlossen ist, überall und in jedem Teil der Umlaufbahn gleich. Und damit diese Flächen gleich sind, muss sich der Planet schneller bewegen, wenn er näher an der Sonne ist, und langsamer, wenn er weiter von ihr entfernt ist.

Einige Jahre später formulierte Kepler die dritte Regel, die nicht die Bewegung eines Planeten um die Sonne betraf, sondern die Bewegungen verschiedener Planeten miteinander verband. Darin heißt es, dass die Zeit für den vollständigen Umlauf eines Planeten um die Sonne von der Größe der Umlaufbahn abhängt und proportional zur Quadratwurzel der Kubikzahl dieser Größe ist. Und die Größe der Umlaufbahn ist der Durchmesser, der den breitesten Punkt der Ellipse schneidet.

So entdeckte Kepler drei Gesetze, die zu einem zusammengefasst werden können, wenn wir sagen, dass die Umlaufbahn eines Planeten eine Ellipse ist – in gleichen Zeiträumen beschreibt der Radiusvektor des Planeten gleiche Flächen und die Zeit (Periode) des Umlaufs des Planeten um die Sonne ist proportional zur Größe der Umlaufbahn hoch drei Sekunden, d. h. der Quadratwurzel der dritten Potenz der Umlaufbahngröße. Diese drei Keplerschen Gesetze beschreiben vollständig die Bewegung der Planeten um die Sonne.

Inzwischen entdeckte Galilei das Große Prinzip der Trägheit. Dann war Newton an der Reihe, der entschied, dass ein Planet, der die Sonne umkreist, keiner Kraft bedarf, um sich vorwärts zu bewegen; Gäbe es keine Kraft, würde der Planet tangential fliegen. Tatsächlich fliegt der Planet jedoch nicht geradlinig. Sie landet immer nicht dort, wo sie gelandet wäre, wenn sie frei geflogen wäre, sondern näher an der Sonne. Mit anderen Worten, seine Geschwindigkeit, seine Bewegung wird in Richtung Sonne abgelenkt.

Es wurde klar, dass die Quelle dieser Kraft (Gravitationskraft) irgendwo in der Nähe der Sonne liegt.

Durch ein Teleskop blickten die Menschen auf Jupiter und die ihn umkreisenden Satelliten, und es erinnerte sie an ein kleines Sonnensystem. Es sah so aus, als würden die Satelliten vom Jupiter angezogen. Auch der Mond dreht sich um die Erde und wird auf genau die gleiche Weise von ihr angezogen. Natürlich entstand die Idee, dass die Schwerkraft überall wirkt. Es blieb nur noch, diese Beobachtungen zu verallgemeinern und zu sagen, dass sich alle Körper gegenseitig anziehen. Das bedeutet, dass die Erde den Mond auf die gleiche Weise anziehen muss, wie die Sonne die Planeten anzieht. Aber es ist bekannt, dass die Erde auch gewöhnliche Objekte anzieht: Man sitzt zum Beispiel fest auf einem Stuhl, obwohl man vielleicht gerne durch die Luft fliegen würde. Die Anziehungskraft von Objekten zur Erde war ein bekanntes Phänomen. Newton vermutete, dass der Mond durch dieselben Kräfte in seiner Umlaufbahn gehalten wird, die Objekte zur Erde anziehen.

Warum gibt es Gezeiten?

Erstens die Gezeiten. Gezeiten werden dadurch verursacht, dass der Mond selbst an der Erde und ihren Ozeanen zieht. Früher dachten sie das, aber Folgendes stellte sich als unerklärlich heraus: Wenn der Mond Wasser anzieht und es über die zugewandte Seite der Erde hebt, würde es nur eine Flut pro Tag geben – direkt unter dem Mond. Tatsächlich wiederholen sich Hitzewallungen bekanntlich nach etwa 12 Stunden, also zweimal am Tag. Es gab eine andere Schule, die gegensätzliche Ansichten vertrat. Seine Anhänger glaubten, dass der Mond die Erde anzieht, das Wasser jedoch nicht mithalten kann. Newton verstand als erster, was wirklich geschah: Die Schwerkraft des Mondes wirkt gleichermaßen auf die Erde und auf das Wasser, wenn sie gleich weit entfernt sind. Aber das Wasser am Punkt y ist näher am Mond als an der Erde und am Punkt x ist es weiter entfernt. Bei y wird Wasser vom Mond stärker angezogen als von der Erde, bei x ist es schwächer. Daher entsteht eine Kombination der beiden vorherigen Bilder, die einen doppelten Anstieg ergibt.

Tatsächlich macht die Erde dasselbe wie der Mond – sie bewegt sich im Kreis. Die Kraft, mit der der Mond auf die Erde einwirkt, wird ausgeglichen – aber wodurch? So wie der Mond sich im Kreis dreht, um die Schwerkraft der Erde auszugleichen, dreht sich auch die Erde im Kreis. Beide drehen sich um ein gemeinsames Zentrum, und die Kräfte auf der Erde sind so ausgeglichen, dass das Wasser in x vom Mond schwächer, in y stärker vom Mond angezogen wird und an beiden Stellen das Wasser anschwillt. So wurden die Gezeiten erklärt und warum sie zweimal täglich auftreten.

Entdeckung der Lichtgeschwindigkeit

Mit der Entwicklung der Wissenschaft wurden Messungen immer genauer und die Bestätigung der Newtonschen Gesetze wurde immer überzeugender. Die ersten präzisen Messungen betrafen die Satelliten des Jupiter. Es scheint, dass man, wenn man ihre Zirkulation genau beobachtet, davon überzeugt sein kann, dass alles nach Newton geschieht. Es stellte sich jedoch heraus, dass dies nicht der Fall war. Jupiters Satelliten erschienen an den berechneten Punkten entweder 8 Minuten früher oder 8 Minuten später, als es nach Newtons Gesetzen zu erwarten gewesen wäre. Es wurde festgestellt, dass sie dem Zeitplan voraus waren, als Jupiter sich der Erde näherte, und hinter dem Zeitplan, als Jupiter und Erde sich voneinander entfernten – ein sehr seltsames Phänomen.

Roemer (Olaf Roemer (1644-1710) – dänischer Astronom), überzeugt von der Richtigkeit des Gesetzes der Schwerkraft, kam zu dem interessanten Schluss, dass das Licht eine gewisse Zeit braucht, um von den Satelliten des Jupiter zur Erde zu gelangen, und wenn wir die Satelliten des Jupiter betrachten, sehen wir sie nicht dort, wo sie sind jetzt, aber dort, wo sie vor einigen Minuten waren – so viele Minuten, bis das Licht uns erreicht. Wenn Jupiter näher bei uns ist, kommt das Licht schneller, und wenn Jupiter weiter weg ist, breitet sich das Licht länger aus; daher musste Roemer seine Beobachtungen um diesen Zeitunterschied korrigieren, d.h. Bedenken Sie, dass wir diese Beobachtungen manchmal früher und manchmal später machen. Von hier aus konnte er die Lichtgeschwindigkeit bestimmen. Dies war das erste Mal, dass festgestellt wurde, dass sich Licht nicht augenblicklich ausbreitet.

Entdeckung des Planeten

Ein weiteres Problem trat auf: Die Planeten sollten sich nicht in Ellipsen bewegen, da sie nach Newtons Gesetzen nicht nur von der Sonne angezogen werden, sondern sich auch gegenseitig anziehen – schwach, aber dennoch anziehend, was ihre Bewegung geringfügig verändert. Die großen Planeten waren bereits bekannt – Jupiter, Saturn, Uranus – und es wurde berechnet, wie stark sie aufgrund der gegenseitigen Anziehung von ihren perfekten Kepler-Ellipsen abweichen sollten. Als diese Berechnungen abgeschlossen und durch Beobachtungen verifiziert waren, stellte sich heraus, dass sich Jupiter und Saturn völlig im Einklang mit den Berechnungen bewegten, mit Uranus geschah jedoch etwas Seltsames. Es scheint, dass es immer noch einen Grund gibt, an Newtons Gesetzen zu zweifeln; Aber die Hauptsache ist, nicht den Mut zu verlieren! Zwei Menschen, John Couch Adams (1819–1892) – englischer Mathematiker und Astronom; Urbain Le Verrier (1811–1877) – französischer Astronom, der diese Berechnungen unabhängig und fast gleichzeitig durchführte, schlug vor, dass die Bewegung von Uranus von einem unsichtbaren Planeten beeinflusst wird. Sie schickten Briefe an die Observatorien mit dem Vorschlag: „Richten Sie Ihr Teleskop dorthin, und Sie werden einen unbekannten Planeten sehen.“ „Was für ein Unsinn“, sagten sie in einem der Observatorien, „irgendein Junge hat Papier und einen Bleistift in die Hände bekommen und sagt uns, wo wir nach einem neuen Planeten suchen sollen.“ An einem anderen Observatorium war die Leitung flexibler – und dort wurde Neptun entdeckt!

Jede Nacht, ohne Trauer zu kennen,

Der Mond läuft wie ein Uhrwerk.

(aus dem Lied, Text von N. Matveev)

Reis. 1 Mond. Hemisphäre X ist immer der Erde zugewandt.S – Strahlung der Sonne, E – Strahlung der Erde, M – Strahlung des Mondes (bedingt dargestellt).

Traditionellen Berechnungen zufolge ist die Anziehungskraft zwischen Erde und Mond 2,2-mal schwächer als die Anziehungskraft zwischen Sonne und Mond. Diese Berechnung führt zu einer paradoxen Schlussfolgerung: Der Mond sollte ein Planet sein, aber kein Satellit der Erde. Im vorherigen Artikel konnte ich dieses Paradoxon teilweise verstehen. Die Berechnung fiel nicht zugunsten der Erde aus, daher möchte ich in diesem Artikel einige warme Beziehungen zwischen der Erde und dem Mond hinzufügen und dabei die Selenphysik, die Logik und einfach den gesunden Menschenverstand berücksichtigen.

Der Wechsel der Mondphasen beträgt etwa 29,5 Tage (synodischer Monat). Während der gesamten Bewegung wird eine Mondhalbkugel von der Sonne beleuchtet und die zweite liegt im Schatten ( Reis. 1). Der Tag geht in die Nacht über, genau wie auf der Erde, allerdings mit einem längeren Zeitraum, etwa zwei Wochen. Wir wissen auch, dass der Mond ein unausgeglichener Körper ist, der der Erde immer mit einer massereicheren Halbkugel zugewandt ist, die eine größere Oberfläche hat.

Wenn wir den Neumond beobachten, befindet sich der Mond zu diesem Zeitpunkt in seiner größten Entfernung von der Sonne und ist ihr mit einer hellen Hemisphäre „Y“ zugewandt. Bei Vollmond ist der Mond am weitesten von der Sonne entfernt und ist der Sonne und der Erde mit einer schweren „X“-Halbkugel zugewandt.

Darüber hinaus unterscheidet sich die Mondlandschaft deutlich zwischen der sichtbaren und der unsichtbaren Seite des Mondes. Selbst mit bloßem Auge sind auf dem Mond riesige dunkle Bereiche sichtbar – die Mondmaria. Erdlinge beobachteten dieses Bild besonders deutlich während des jüngsten Supermondes vom 14. bis 15. November 2016. Mondmeere sind weite Gebiete mit einer ziemlich flachen Oberfläche, sie sind mit erstarrter Lava gefülltes Tiefland, das oben mit Regolith und Staub bedeckt ist und durch eine gekennzeichnet ist dunklere Farbe ( Reis. 2). Die dunkle Oberfläche der Meere weist auf ihre Eigenschaft hin – diese Oberfläche reflektiert weniger Sonnenenergie. Verwenden wir den wissenschaftlichen Begriff „Albedo“ oder Weißgrad, der bedeutet, wie viel Licht, das auf eine Oberfläche fällt, von dieser in die gleiche Richtung reflektiert wird. Der Mond reflektiert etwa 10 % der Sonnenenergie, die restlichen 90 % werden in Wärme umgewandelt. Wenn man bedenkt, dass die Schwerkraft von Photonen und Craphonen getragen wird, verringert allein diese Tatsache die Anziehungskraft der Sonne um 10 %.

Auf der anderen Seite des Mondes gibt es nur zwei Meere (das Moskauer Meer und das Meer der Träume) und sie sind relativ klein. Auf der sichtbaren Seite des Mondes nehmen Meere mehr als 30 % der gesamten Oberfläche der Hemisphäre ein und auf der anderen Seite etwa 2,5 %, d. h. Der Unterschied beträgt mehr als eine Größenordnung. Darauf konzentriere ich mich besonders, weil... Dies ist ein weiterer wichtiger Punkt zum Verständnis des Ungleichgewichts der Mondhalbkugeln.

Aus dem Physiklehrplan der Schule erinnern wir uns, dass ein schwarzer Körper durch die Sonnenstrahlen immer stärker erhitzt wird als ein weißer. Ein schwarzer Körper strahlt wiederum mehr Energie ab als ein heller. Diese Regel gilt auch für die Mondoberfläche. Die dunklen Bereiche der Meere erwärmen sich während des zweiwöchigen Mondtages stärker und strahlen in der Mondnacht auch stärker. Der Tag in der sichtbaren Hemisphäre tritt bei Vollmond ein, wenn der Mond von der Sonne außerhalb der Erdumlaufbahn entfernt ist, und die Nacht tritt auf, wenn der Mond bei Neumond nahe an der Sonne ist. Durch die ungleichmäßige Erwärmung beider Mondhalbkugeln ergibt sich folgendes Bild: 1) Der Mond bei Neumond – die Strahlung von seiner Nachtoberfläche zur Erde ist maximal; 2) Mond bei Vollmond – die Strahlung von der Tageshalbkugel zur Erde ist ebenfalls maximal; 3) In Vierteln ist die Strahlung im Gleichgewicht.

Daher das Zwischenfazit: Obwohl der Mond bei Neumond mit seiner dunklen Seite der Erde zugewandt ist, sendet er ihr mehr Gravitationsenergie, als wenn er in diesem Moment mit der gegenüberliegenden Seite gedreht wäre. Dies wird auch durch die große Oberfläche der „X“-Halbkugel erleichtert. Dies ist ein weiteres Argument, warum der Mond ein Satellit und kein Planet ist.

Warum gibt es einen solchen Unterschied zwischen scheinbar zwei identischen Hemisphären? Warum gibt es auf der sichtbaren Seite so viel Lava? Offensichtlich ist dies die Wirkung der Gezeitenkräfte der Erde. Die Gezeitenkräfte des Mondes sollen wiederum auch auf die Erde wirken. In der Wissenschaft ist die Theorie fest verankert, dass Flutwellen in den Meeren und Ozeanen durch die Schwerkraft des Mondes entstehen. Hier besteht, ebenso wie bei der Anziehungskraft des Mondes zur Sonne und des Mondes zur Erde, ein offensichtlicher Widerspruch, der darüber hinaus noch kritischer ist. Berechnungen zufolge beeinflusst die Sonne die Erdoberfläche 170-mal stärker als der Mond. Bei Gezeitenanstiegen des Wassers wird jedoch der Mond bevorzugt. Ich wiederhole, der Mond hat ein schwaches Leuchten bei reflektiertem Licht, daher die schwache Anziehungskraft, die nicht in der Lage ist, eine so hohe Welle von gegenüberliegenden Seiten des Globus auszulösen. Das Thema terrestrischer Beifang wird in diesem Artikel nicht behandelt; es bedarf einer gesonderten Untersuchung.

Mascones

A B

Reis. 2. Sichtbar (a) und invers (b) Seiten des Mondes. 1-Meer der Regenfälle, 2-Meer der Klarheit, 3-Meer der Krisen.

Ich beginne mit einem Zitat: „1968, ein Jahr bevor der Mensch auf dem Mond landete, untersuchten die amerikanischen Wissenschaftler P. Muller und U. Sjögren die Radialbeschleunigungen des ISL Lunar Orbiter-5. Sie entdeckten, dass es in den Meeren, in denen es negative Gravitationsanomalien geben sollte, tatsächlich große positive Anomalien gibt, die durch nichts anderes als die Konzentration schwerer Massen erklärt werden können. Sie nannten solche Strukturen Mascons (Massenkonzentrationen). In der Flughöhe des Satelliten (100 km) erreichten die Gravitationsanomalien 200 mGal oder mehr. Insbesondere über dem Meer des Regens (1) beträgt die Schwerkraftanomalie 250 mGal, über dem Meer der Klarheit (2) – 220 mGal, über dem Meer der Krisen (3) – 130 mGal. . Gleichzeitig wird über den Apenninkämmen eine negative Schwerkraftanomalie von -100–120 mGal beobachtet. Die Länge des Apennins beträgt mehr als 600 km entlang der südöstlichen Küste des Regenmeeres, glatte Bergrücken mit seltenen Kreuzungen von Schluchten und Tälern. Dies sind lange und hohe Berge, die die Küste mit 15 bis 30 Kilometer langen Hängen einrahmen. Einige Gipfel erreichen Höhen von bis zu 5400 Metern und dürfen daher zu Recht als die höchsten Berge auf der sichtbaren Seite des Mondes bezeichnet werden.

Das Gesetz der universellen Gravitation auf dem Mond weist eine erstaunliche Inkonsistenz auf: Wo Berggipfel sind und große Massen vorhanden sein sollten, ist die Anziehungskraft schwächer, dort ist die Anziehungskraft stärker, wo Tiefland und mit Lava gefüllte Meere sind. Ich werde ein Beispiel aus dem Buch von M.W. geben. Sagitov schreibt er: „Die außergewöhnliche Formation, das Ostmeer, unterscheidet sich von ähnlichen Mascons auf der sichtbaren Seite. Im zentralen Teil weist es eine positive Anomalie auf, umgeben von einem Ring negativer Anomalien. Die Besonderheit des Ostmeeres könnte dadurch erklärt werden, dass sich diese Formation in einer Hochgebirgsregion weit entfernt von Meeresformationen befindet, oder vielleicht liegt der Grund darin, dass es in diesem Teil des Mondes eine dünnere Kruste gibt.“ (Zitat beenden)

Darüber hinaus konzentriert sich der Autor auf Mascons, „interessante Formationen auf dem Mond“, bei denen es sich um „Oberflächenformationen wie materielle Scheiben“ handelt. Da überschüssige Massen in der Größenordnung von 800 kg/cm2 isostatisch nicht kompensiert sind, erzeugen sie Spannungen in den oberen Schichten der Mondkruste.“ Ein Link zur Quelle wird bereitgestellt (ich gebe ihn auch). Hier sehe ich die Zweifel des Autors, der, nachdem er diese Nummer geschrieben hat, ihre Absurdität versteht, den Leser daher im Wesentlichen in die Hölle schickt, die Pfeile bewegt und sich die Hände wäscht. Der Klarheit halber übersetzen wir die „Übermassen“ von Mascons in das SI-System und erhalten 8.000.000 kg/m 2 oder 8.000 t/m 2 . Was ist dieser kosmische Druck (Spannung) auf der oberen Schicht der Kruste? Ohne spezielle Pressen ist es auf der Erde unmöglich, solche Drücke zu erreichen, aber hier auf dem Mond ist die Schwerkraft sechsmal geringer als auf der Erde, von wo aus solche Massen entstehen können, die die Umlaufbahn der ISL senken oder anheben.

Was unternimmt die Wissenschaft, um Anomalien der Mondgravitation im Rahmen des Gesetzes der universellen Gravitation irgendwie zu erklären? Darüber hinaus wurde früher davon ausgegangen, dass diese Mascons in Form kompakter Massen in Tiefen von etwa 50 km liegen, doch nun wurden sie tatsächlich auf die Mondoberfläche gehoben.

Als ich den Plan für diesen Artikel skizzierte, hatte ich nicht vor, mich lange mit Maskottchen zu befassen, denn ... Für mich waren die anomalen Gravitationsflecken in den lokalen geologischen Feldern des Mondes sofort klar. Als wir das Material zu diesem Thema studierten, stellte sich heraus, dass Mascons für die wissenschaftliche Welt wie Freimaurer für unwissende Menschen sind.

Im Jahr 2012 gab die NASA bewusst eine halbe Milliarde Dollar aus, um diese Maskottchen zu untersuchen und zu entschlüsseln. Am 1. Januar 2012 wurden zwei Satelliten „Ebb“ und „Flow“ mit dem Codenamen GRAIL (The Gravity Recovery and Interior Laboratory) in die Mondumlaufbahn gebracht (Abb. 3). Die Satelliten umkreisten den Mond auf Umlaufbahnen im Abstand von 175 bis 225 km voneinander. Der Abstand zwischen den Satelliten wurde mit hoher Genauigkeit gemessen. Basierend auf Entfernungsänderungen wurden die Merkmale des Gravitationsfeldes des Mondes und seine innere Struktur enthüllt.

Der Zweck dieser Weltraummission bestand darin, die Mondkruste detaillierter zu scannen, um diese Maskottchen zu entdecken und weiter zu entschlüsseln.

Die GRAIL-Satelliten waren bis Dezember 2012 in Betrieb und fielen, nachdem ihnen der Treibstoff ausgegangen war, im Bereich des Goldschmidt-Kraters auf die Mondoberfläche. Die erhaltenen Missionsdaten werden bis heute weiter verarbeitet.

Reis. 3. GRAL

Anomale Schwerkraft des Mondes

Welche Erklärung wurde für das Vorhandensein dieser Anomalien gegeben? Es ist einfach! Alle Forscher haben das Gesetz der Schwerkraft vor Augen, und was ist darin für die Schwerkraft verantwortlich? Nun, natürlich gibt es eine Menge! „Müller und Sjögren selbst glaubten, dass die positive Anomalie durch einen Eisen-Nickel-Meteoriten verursacht wurde, der auf den Mond fiel und in der Mondkruste verblieb.“ Etwas später wurde durch die Arbeit einer größeren Anzahl von Wissenschaftlern der Natur und der Gesellschaft die Hypothese vorgelegt, dass ein Asteroid auf den Mond prallt und eine „Meeressenke“ bildet. Die Senke erzeugt für einige Zeit eine negative Anomalie, aber die geschmolzene Lava steigt nach oben und füllt alle Risse und Hohlräume bis zum vollständigen isostatischen Ausgleich. Die Kruste verhärtet sich, das Becken füllt sich mit Regolith und Staub, auf diese Weise entsteht überschüssige Masse, die eine positive Gravitationsanomalie ergibt. Stimmt, wie dieselbe Quelle betont: „Moderne Daten deuten darauf hin, dass Lavaausbrüche nicht sofort, sondern nach 0,5 Milliarden Jahren auftraten.“ Aber es ist in Ordnung, der hochentwickelte Verstand der Wissenschaftler hat eine neue Erklärung gefunden: „Die isostatisch nicht kompensierte Kruste weist positive Anomalien auf, die auf die Einführung dichterer Massen aus den Eingeweiden des Mondes zurückzuführen sind.“

Na ja, wo sonst? Aber es stellt sich wieder eine andere Frage: Wie suchten und fanden dichte Massen ihre Zuflucht gerade unter den Mondmeeren und nicht unter den Kontinenten, von denen es noch viel mehr gibt? Und woher kommt dann so viel dichte Masse im dünnen Mond? Warum ich so beiläufig über unseren Satelliten gesprochen habe, liegt daran, dass Sie sich wahrscheinlich an die in Nachschlagewerken angegebene Dichte der Mondmaterie erinnern (3346 kg/m³).

Ich mache die Leser noch einmal darauf aufmerksam, dass an der Gravitationsanziehung Energie beteiligt ist und die Masse nur ein Akkumulator dieser Energie ist. Daher gibt es weder auf dem Mond noch in der Natur im Allgemeinen Mascons zusammen mit Isostasie! Was passiert dann, wenn mehr Energie von der Oberfläche der Meere und Ozeane abgegeben wird? Genau so! Es bleibt nur noch die Erklärung des Phänomens der Gravitationsanomalien, die auf dem Erdtrabanten auftreten.

Gravitationsanomalien hängen nicht mit der Masse zusammen, sondern mit der ungleichmäßigen Temperaturerwärmung der Mondlandschaft. Linsen der Meere „pumpen“ mehr Sonnenenergie ein als lockeres, hügeliges, zerklüftetes Gelände mit zahlreichen schattigen Bereichen, wo es unter Vakuumbedingungen zu einer schnellen Abkühlung kommt. Auf flachen Linsen der Meere ist der elektromagnetische Fluss von Absorptions- und Strahlungskraphonen intensiver, was eine zusätzliche Anziehungskraft erzeugt, daher die positiven Gravitationsanomalien.

An den Polen ist die Situation umgekehrt. Viel weniger Sonnenenergie erreicht die Pole, daher ist die Anziehungskraft dort geringer als in anderen Territorialgürteln des Satelliten. Im Gegensatz zum Mond ist die Erde an den Polen stärker abgeflacht. Aus diesem Grund liegen die Pole der Erde näher am heißen Mantel und Kern. Obwohl die Sonne auch seltener auf die Erdpole blickt, ist die Craphon-Strahlung aus dem Erdinneren intensiver als in der Äquatorzone.

Zu welchen Schlussfolgerungen kamen Spezialisten des Goddard Institute for Space Research unter der Leitung von Maria Zuber: „Der Anstieg der Dichte und Schwerkraft im Mascon-Ziel wird durch Mondmaterial verursacht, das durch die Hitze längst gefallener Asteroiden geschmolzen ist.“

„Wenn wir über Mascones Bescheid wissen, beginnen wir endlich, die geologischen Folgen großer Einschläge zu verstehen“, sagte Meloche. „Unser Planet erlitt in seiner fernen Vergangenheit ähnliche Auswirkungen und wir gehen davon aus, dass die Mascones unser Wissen über die antike Erd- und Plattentektonik und die Entstehung der ersten Erzvorkommen bereichern werden.“

Solche vagen Schlussfolgerungen stören niemanden.

Ich kann auch angesehenen Wissenschaftlern nicht zustimmen, wenn sie schreiben: „Die Daten zeigen auch, dass die Schwerkraftregion des Mondes anders ist als die jedes anderen terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem.“ Dies kann nicht passieren, da solche Meere auf fast allen Planeten und Satelliten dieser Planeten außerhalb der Erdumlaufbahn zu finden sind. Das einzige ist, dass der Unterschied in der Schwerkraft aufgrund des geringeren Temperaturunterschieds nicht groß sein wird. Auch auf Merkur reichen solche Landschaften völlig aus, allerdings ist dort die Umgebungstemperatur so hoch, dass sie die Wärmestrahlung zwischen Berg- und Meeresoberfläche praktisch ausgleicht.

Zum Abschluss dieses Absatzes möchte ich ein Zitat anführen, das wörtlich von einem Computer von der NASA-Website übersetzt wurde: „Die Überwachung durch Mascons erfolgt unterhalb der Mondoberfläche und kann von normalen optischen Kameras nicht gesehen werden.“ In diesem Fall übersetzt es wie ein Kind, was es sieht. Was können Sie tun, wenn die Optik wie ein Röntgengerät nicht in der Lage ist, den Kortex zu beleuchten und das Unerkennbare zu erkennen? Es bleibt nur noch, Astronauten mit leistungsstarken Röntgengeräten zum Mond zu schicken und, wenn sie nicht entdeckt werden können, eine ultratiefe Mondbohrung zu bohren. Probieren Sie es aus, wenn Ihnen das Geld nichts ausmacht!

Reis. 4. Ostsee

Kommen wir zum Ostmeer und seinen Anomalien. Das Meer liegt im Osten, aber das bedeutet nicht, dass es im Osten liegt. Der Name des Meeres wurde 1906 vom deutschen Astronomen Julius Heinrich Franz gegeben, doch 1961 änderte die Internationale Astronomische Union die Himmelsrichtungen auf dem Mond neu, und das Ostmeer landete am westlichen Rand der sichtbaren Hemisphäre des Mondes. Das Ostmeer besteht aus drei konzentrischen Gebirgsringen, die ein zentrales Lavatal umgeben. Dieses Becken (der Durchmesser des Beckens beträgt 960 km) entstand vor etwa 3,8 Milliarden Jahren durch die Kollision des Mondes mit einem riesigen Asteroiden. Der Aufprall verursachte Vibrationen in der Mondkruste, wodurch drei konzentrische Kreise entstanden.

Astronomen nennen dieses Objekt ein „Volltreffer“; diese Ähnlichkeit spiegelt sich in Fotografien von Satellitenbildern wider. Das Ostmeer, ein weiteres Rätsel für Astronomen: Warum gibt es an den Randringen dieses Beckens eine negative Gravitationsanomalie und in der Mitte eine positive? Astronomen assoziieren einen der größten Maskottchen einer konzentrischen Struktur mit einer genau definierten zentralen positiven Gravitationsanomalie mit dem Ostmeer.

Zur Analyse sollten Sie sich zwei Fotos (Abb. 4) genauer ansehen, auf denen das Ostmeer von vorne und im Profil zu sehen ist. Die Fotos zeigen deutlich eine flache, dunkle zentrale Arena und drei ringförmige Bergketten.

Was ist die zentrale Arena? Vielleicht ähnelt es einer alten, umgedrehten Räucherpfanne. Das Bild zeigt eine Bratpfanne, die auf Gasbrennern erhitzt wurde, sodass ihre Mitte ungeräuchert blieb, was sie von den Lavameeren des Mondes unterscheidet. Retuschieren wir es im Geiste und stellen wir uns vor, dass diese Bratpfanne einen Durchmesser von 500 km hat und zwei Wochen lang den sengenden Strahlen der Sonne ausgesetzt war. Hier ist der Vergleich zutreffender, wenn die Bratpfanne über einem brennenden Gasbrenner steht.

Die Mondmeere in Küstennähe haben eine ziemlich dicke Regolithschicht, aber je weiter von den Rändern entfernt, desto dünner ist ihre Schicht. Im Zentrum gehe ich davon aus, dass es überhaupt nicht vorhanden ist. Regolith leitet die Wärme nicht gut, daher erwärmen sich die Ausläufer bis in eine geringe Tiefe. Aber die Zirkusse der Meere, die eine glatte Oberfläche haben, erwärmen sich tagsüber und bis in beträchtliche Tiefe sehr stark. Der zentrale Teil des Meeres gleicht einer Eislaufbahn, leicht mit grauem Staub bedeckt, unter dem sich hartgefrorene Basaltlava befindet. Eine solche Beschichtung schafft hervorragende Bedingungen für die Erwärmung der Mondkruste durch die Sonnenstrahlen.

Der Zentralzirkus absorbiert und emittiert intensiv Energie, daher die positive Gravitationsanomalie. Die peripheren Ringberge erwärmen sich weniger und dementsprechend ist auch die Anziehungskraft über ihnen schwächer. Die ausgedehnten Täler zwischen den Ringbergen haben eine ziemlich entwickelte Oberfläche, sind mit einer dicken Regolithschicht bedeckt und speichern daher im Vergleich zum Hauptmeer weniger Energie. Ein weiteres wichtiges Detail sollte in der ungewöhnlichen Anziehungskraft des Ostmeeres hervorgehoben werden. In der Regel erfolgt die Absorption und insbesondere die Strahlung von Energie von einer flachen Oberfläche entlang der Normalen zur gegebenen Oberfläche, und die Strahlung von einer rauen, gebirgigen Oberfläche erfolgt spontan in alle Richtungen, daher wird mehr Energie reflektiert und gestreut. Wenn ein Satellit über ein solches Meer fliegt, wird seine Umlaufbahn von einem starken Strom thermischer (Gravitations-)Energie von der Meeresoberfläche durchzogen, der die Raumsonde zum Abtauchen zwingt. Über dem Grat und der Bergoberfläche herrscht ein schwächerer Energiefluss, der Satellit steigt wieder nach oben.

Zusammenfassung: Anstelle nicht vorhandener Mascons tritt elektromagnetische Strahlung in Form von Craphons auf, die diese positiven Anomalien erzeugen. Solche Pseudo-Mascons sind ein zusätzlicher Fluss von Gravitationsenergie, der zur Gravitationsbeziehung zwischen dem Planeten und dem Satelliten beiträgt.

Die wissenschaftliche Welt weiß seit langem, dass die Oberflächentemperatur der sichtbaren Hemisphäre des Mondes viel höher ist als die der gegenüberliegenden Hemisphäre. Dies belegen massenspektrometrische Analysedaten. Die Erklärung für dieses Phänomen liegt darin, dass auf der sichtbaren Seite eine große Menge an Brennelementen (Uran und Thorium) vorhanden ist, was auf vulkanische Aktivität zurückzuführen ist.

Auch hier muss ich der Schlussfolgerung der Wissenschaftler widersprechen. Wie viel radioaktive Substanz muss auf der Sichtseite verstreut werden, um sie vollständig zu erhitzen? Der Grund für den Temperaturunterschied liegt nicht in der Radioaktivität, sondern in der unterschiedlichen von der Sonne empfangenen Energie. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Dicke des Regoliths mehr oder weniger über die Oberfläche beider Hemisphären verteilt ist, was jedoch nicht der Fall ist. Ich habe bereits zuvor festgestellt, dass es in den zentralen Regionen der Meere fast keinen Regolith gibt, was zu einer Erwärmung dieser Gebiete bis in große Tiefen führt, daher der Unterschied in der gepumpten Energie. Dieser Umstand ist ein weiterer Grund, warum der Mond ein Satellit und kein Planet ist.

Die Gesamtwirkung aller in diesem und dem vorherigen Artikel beschriebenen Gravitationseffekte erlaubt es dem Mond nicht, sich von der Erde zu lösen. Der Mond ist zu Recht ein Satellit der Erde.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Schwerkraftbereiche des Mondes denen auf der Erde nicht ähneln. Dies liegt zum einen daran, dass es auf der Erde erstens keine derart trockenen Meere gibt und zum anderen die Temperatur auf der Erde aufgrund der dichten Atmosphäre stabil ist.

Der Mond wird vom Kern aus leicht erwärmt, sodass seine Energie hauptsächlich von der Sonne und teilweise von der Erde aufgefüllt wird.

Schlussfolgerungen

Warum ist der Mond trotz Berechnungen nach dem Gesetz der universellen Gravitation ein Satellit und kein Planet?

Es werden vier Schlussfolgerungen vorgestellt, hier jedoch nur Schlussfolgerungen zum fünften Punkt: Ungleichgewicht und anomale Schwerkraft des Mondes.

Die massereichere Mondhalbkugel, die immer der Erde zugewandt ist, sammelt aufgrund von drei Faktoren mehr Sonnenenergie:
- aufgrund größerer Masse und Oberfläche;
- aufgrund der größeren Fläche, die von Meeren bedeckt ist;
- aufgrund des Unterschieds in der Albedo. Die Lichtstreuung bei der Reflexion gleicht das Relief aus,
  und die Absorption von Licht schafft eine Erleichterung.
Berechnungen mit der Gravitationskonstante in der Formel des Gesetzes der universellen Gravitation sind nicht korrekt. Die Masse der Sonne wird um eine Größenordnung überschätzt und die Masse des Mondes etwas unterschätzt.
Herkömmliche Berechnungen berücksichtigen nicht die Energie und Geschwindigkeit der Schwerkraftübertragung (sie ist unendlich groß). Tatsächlich hängt die Schwerkraft vollständig von der Energie gravitierender Körper ab, und die Gravitationswechselwirkung erfolgt mit Hilfe diskreter Impulse, deren Träger Photonen und Craphons sind, die sich mit Lichtgeschwindigkeit im Vakuumraum bewegen.
Geheimnisvolle Maskottchen – es gibt sie nicht.
Durch die Addition aller oben beschriebenen Argumente können wir näher an die Abbildung 2-2.5 herankommen, d.h. Der Mond sollte etwa doppelt so stark von der Erde angezogen werden wie von der Sonne.

Basierend auf dem Gesagten wird der physische und „gesunde“ Sinn der Rotation des Mondes um die Erde nicht verletzt. Der Mond ist kein Planet, der Mond ist ein Satellit!

Quellen

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45 Jahre seit der ersten Verfilmung der Rückseite des Mondes / Astrogalaxie, URL: http://www.astrogalaxy.ru/142.html

13. Bewegung von Himmelskörpern unter dem Einfluss von Gravitationskräften

1. Raumgeschwindigkeiten und Form der Umlaufbahnen

Basierend auf Beobachtungen der Mondbewegung und der Analyse der von Kepler entdeckten Gesetze der Planetenbewegung stellte I. Newton (1643-1727) das Gesetz der universellen Gravitation auf. Nach diesem Gesetz werden, wie Sie bereits aus Ihrem Physikstudium wissen, alle Körper im Universum mit einer Kraft zueinander angezogen, die direkt proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist:

hier sind m 1 und m 2 die Massen zweier Körper, r ist der Abstand zwischen ihnen und G ist der Proportionalitätskoeffizient, der als Gravitationskonstante bezeichnet wird. Sein Zahlenwert hängt von den Einheiten ab, in denen Kraft, Masse und Weg ausgedrückt werden. Das Gesetz der universellen Gravitation erklärt die Bewegung von Planeten und Kometen um die Sonne, die Bewegung von Satelliten um Planeten, Doppel- und Mehrfachsterne um ihren gemeinsamen Massenschwerpunkt.

Newton hat bewiesen, dass sich Körper unter dem Einfluss der gegenseitigen Schwerkraft relativ zueinander entlang bewegen können Ellipse(insbesondere gem Kreis), Von Parabel und von Hyperbel. Newton hat das herausgefunden Die Art der Umlaufbahn, die ein Körper beschreibt, hängt von seiner Geschwindigkeit an einem bestimmten Punkt der Umlaufbahn ab(Abb. 34).

Ab einer bestimmten Geschwindigkeit beschreibt der Körper Kreis in der Nähe des attraktiven Zentrums. Diese Geschwindigkeit wird als erste kosmische oder kreisförmige Geschwindigkeit bezeichnet; sie wird Körpern verliehen, die als künstliche Erdsatelliten auf kreisförmigen Umlaufbahnen gestartet werden. (Die Herleitung der Formel zur Berechnung der ersten kosmischen Geschwindigkeit ist aus einem Physikkurs bekannt.) Die erste kosmische Geschwindigkeit nahe der Erdoberfläche beträgt etwa 8 km/s (7,9 km/s).

Wenn dem Körper eine Geschwindigkeit verliehen wird, die doppelt so groß ist wie die Kreisgeschwindigkeit (11,2 km/s), die sogenannte zweite kosmische oder parabolische Geschwindigkeit, dann wird sich der Körper für immer von der Erde entfernen und kann ein Satellit der Sonne werden. In diesem Fall erfolgt die Bewegung des Körpers entsprechend Parabel relativ zur Erde. Bei einer noch höheren Geschwindigkeit relativ zur Erde fliegt der Körper in einer Hyperbel. Bewegung entlang einer Parabel oder Hyperbel, der Körper umkreist die Sonne nur einmal und entfernt sich für immer von ihr.

Die durchschnittliche Geschwindigkeit der Erdumlaufbahn beträgt 30 km/s. Die Erdumlaufbahn ist nahezu kreisförmig, daher ist die Geschwindigkeit der Erdbewegung in der Umlaufbahn in der Entfernung der Erde von der Sonne nahezu kreisförmig. Die parabelförmige Geschwindigkeit im Abstand der Erde von der Sonne beträgt km/s≈42 km/s. Mit einer solchen Geschwindigkeit relativ zur Sonne verlässt ein Körper aus der Erdumlaufbahn das Sonnensystem.

2. Störungen in der Bewegung der Planeten

Die Keplerschen Gesetze werden nur dann strikt eingehalten, wenn die Bewegung zweier isolierter Körper unter dem Einfluss ihrer gegenseitigen Anziehung betrachtet wird. Es gibt viele Planeten im Sonnensystem, alle werden nicht nur von der Sonne angezogen, sondern ziehen sich auch gegenseitig an, sodass ihre Bewegungen nicht genau den Keplerschen Gesetzen gehorchen.

Abweichungen von der Bewegung, die streng nach den Keplerschen Gesetzen auftreten würden, werden Störungen genannt. Im Sonnensystem sind Störungen gering, da die Anziehungskraft jedes Planeten durch die Sonne viel stärker ist als die Anziehungskraft anderer Planeten.

Die größte Störung im Sonnensystem wird vom Planeten Jupiter verursacht, der etwa 300-mal massereicher als die Erde ist. Jupiter hat einen besonders starken Einfluss auf die Bewegung von Asteroiden und Kometen, wenn diese ihm nahe kommen. Insbesondere wenn die Beschleunigungsrichtungen des Kometen, die durch die Anziehungskraft von Jupiter und Sonne verursacht werden, übereinstimmen, kann der Komet eine so hohe Geschwindigkeit entwickeln, dass er bei seiner Bewegung entlang der Hyperbel das Sonnensystem für immer verlässt. Es gab Fälle, in denen die Schwerkraft des Jupiter den Kometen zurückhielt, die Exzentrizität seiner Umlaufbahn kleiner wurde und die Umlaufzeit stark abnahm.

Bei der Berechnung der scheinbaren Positionen von Planeten müssen Störungen berücksichtigt werden. Jetzt helfen elektronische Hochgeschwindigkeitscomputer bei solchen Berechnungen. Beim Start künstlicher Himmelskörper und bei der Berechnung ihrer Flugbahnen wird die Bewegungstheorie von Himmelskörpern, insbesondere die Störungstheorie, verwendet.

Die Fähigkeit, automatische interplanetare Stationen entlang gewünschter, vorberechneter Flugbahnen zu schicken und sie unter Berücksichtigung von Bewegungsstörungen zum Ziel zu bringen – all dies sind anschauliche Beispiele für die Erkennbarkeit der Naturgesetze. Der Himmel, der nach Ansicht der Gläubigen der Wohnsitz der Götter ist, ist ebenso wie die Erde zu einem Schauplatz menschlicher Aktivitäten geworden. Die Religion hat sich immer gegen die Erde und den Himmel gestellt und den Himmel für unzugänglich erklärt. Zwischen den Planeten bewegen sich nun vom Menschen geschaffene künstliche Himmelskörper, die er per Funk aus großer Entfernung steuern kann.

3. Entdeckung von Neptun

Uranus, der Planet neben Saturn, der viele Jahrhunderte als der am weitesten entfernte Planet galt, wurde Ende des 18. Jahrhunderts von W. Herschel entdeckt. Mit bloßem Auge ist Uranus kaum zu erkennen. In den 40er Jahren des 19. Jahrhunderts. Genaue Beobachtungen haben gezeigt, dass Uranus unter Berücksichtigung der Störungen aller bekannten Planeten kaum merklich von der Bahn abweicht, der er folgen sollte. Damit wurde die so strenge und genaue Theorie der Bewegung von Himmelskörpern auf die Probe gestellt.

4. Gezeiten

Unter dem Einfluss der gegenseitigen Anziehung von Partikeln neigt der Körper dazu, die Form einer Kugel anzunehmen. Die Form der Sonne, der Planeten, ihrer Satelliten und Sterne ist daher nahezu kugelförmig. Die Rotation von Körpern (wie Sie aus physikalischen Experimenten wissen) führt zu deren Abflachung und Kompression entlang der Rotationsachse. Daher wird der Globus an den Polen leicht komprimiert, und die schnell rotierenden Jupiter und Saturn werden am stärksten komprimiert.

Aber auch die Form der Planeten kann sich aufgrund der Kräfte ihrer gegenseitigen Anziehung verändern. Ein kugelförmiger Körper (Planet) bewegt sich als Ganzes unter dem Einfluss der Anziehungskraft eines anderen Körpers, als ob die gesamte Schwerkraft auf seinen Mittelpunkt einwirken würde. Allerdings sind einzelne Teile des Planeten unterschiedlich weit vom anziehenden Körper entfernt, sodass auch die Erdbeschleunigung in ihnen unterschiedlich ist, was zur Entstehung von Kräften führt, die dazu neigen, den Planeten zu verformen. Der Beschleunigungsunterschied, der durch die Anziehung eines anderen Körpers an einem bestimmten Punkt und im Zentrum des Planeten verursacht wird, wird Gezeitenbeschleunigung genannt.

Betrachten Sie zum Beispiel das Erde-Mond-System. Das gleiche Massenelement im Erdmittelpunkt wird vom Mond weniger angezogen als auf der dem Mond zugewandten Seite und stärker als auf der gegenüberliegenden Seite. Dadurch wird die Erde und vor allem die Wasserhülle der Erde entlang der Verbindungslinie zum Mond leicht in beide Richtungen gedehnt. In Abbildung 35 ist der Klarheit halber dargestellt, dass der Ozean die gesamte Erde bedeckt. An Punkten, die auf der Linie Erde – Mond liegen, ist der Wasserstand am höchsten – es gibt Gezeiten. Entlang des Kreises, dessen Ebene senkrecht zur Richtung der Linie Erde – Mond steht und durch den Mittelpunkt der Erde verläuft, ist der Wasserstand am niedrigsten – es herrscht Ebbe. Durch die tägliche Erdrotation gelangen abwechselnd verschiedene Orte auf der Erde in den Gezeitenbereich. Es ist leicht zu verstehen, dass es pro Tag zwei Flut- und zwei Ebbezeiten geben kann.

Die Sonne verursacht auch auf der Erde Ebbe und Flut, aber aufgrund der großen Entfernung zur Sonne sind diese kleiner als die Mondschwankungen und weniger auffällig.

Riesige Wassermengen bewegen sich mit den Gezeiten. Derzeit beginnen sie, die enorme Energie des Wassers zu nutzen, das bei den Gezeiten an den Küsten der Ozeane und offenen Meere entsteht.

Die Achse der Gezeitenvorsprünge sollte immer auf den Mond gerichtet sein. Wenn sich die Erde dreht, neigt sie dazu, die Wassergezeitenwölbung zu drehen. Da sich die Erde viel schneller um ihre Achse dreht als der Mond um die Erde, zieht der Mond den Wasserhügel zu sich heran. Zwischen dem Wasser und dem festen Meeresboden entsteht Reibung. Infolgedessen ist das sogenannte Gezeitenreibung. Es verlangsamt die Rotation der Erde und der Tag wird mit der Zeit länger (früher waren es nur 5-6 Stunden). Starke Gezeiten, die die Sonne auf Merkur und Venus verursacht, scheinen der Grund für ihre extrem langsame Rotation um ihre Achse zu sein. Die von der Erde verursachten Gezeiten haben die Rotation des Mondes so stark verlangsamt, dass er immer mit einer Seite der Erde zugewandt ist. Somit sind Gezeiten ein wichtiger Faktor in der Entwicklung der Himmelskörper und der Erde.

5. Masse und Dichte der Erde

Das Gesetz der universellen Gravitation ermöglicht es uns auch, eine der wichtigsten Eigenschaften von Himmelskörpern zu bestimmen – die Masse, insbesondere die Masse unseres Planeten. Tatsächlich basiert die Beschleunigung des freien Falls auf dem Gesetz der universellen Gravitation

Wenn also die Werte der Erdbeschleunigung, der Gravitationskonstante und des Radius der Erde bekannt sind, kann ihre Masse bestimmt werden.

Wenn wir den Wert g = 9,8 m/s 2 , G = 6,67 * 10 -11 N * m 2 / kg 2 , R = 6370 km in die angegebene Formel einsetzen, finden wir, dass die Masse der Erde M = 6 * 10 24 beträgt kg.

Wenn Sie die Masse und das Volumen der Erde kennen, können Sie ihre durchschnittliche Dichte berechnen. Sie beträgt 5,5 * 10 3 kg/m 3. Aber die Dichte der Erde nimmt mit der Tiefe zu und beträgt Berechnungen zufolge in der Nähe des Zentrums, im Erdkern, 1,1 * 10 4 kg/m 3. Eine Zunahme der Dichte mit der Tiefe erfolgt durch einen Anstieg des Gehalts an schweren Elementen sowie durch einen Druckanstieg.

(Im Rahmen der Physischen Geographie wurden Sie in die innere Struktur der Erde eingeführt, die mit astronomischen und geophysikalischen Methoden untersucht wurde.)

Übung 12

1. Wie groß ist die Dichte des Mondes, wenn seine Masse 81-mal und sein Radius 4-mal kleiner als der der Erde ist?

2. Wie groß ist die Masse der Erde, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Mondes 13,2° pro Tag beträgt und die durchschnittliche Entfernung zu ihm 380.000 km beträgt?

6. Bestimmung der Massen von Himmelskörpern

Newton hat bewiesen, dass eine genauere Formel für das dritte Keplersche Gesetz lautet:

wobei M 1 und M 2 die Massen aller Himmelskörper sind, a m 1 bzw. m 2 die Massen ihrer Satelliten. Daher gelten die Planeten als Satelliten der Sonne. Wir sehen, dass sich die verfeinerte Formel dieses Gesetzes von der Näherungsformel unterscheidet, wenn ein Faktor vorhanden ist, der Massen enthält. Wenn wir mit M 1 = M 2 = M die Masse der Sonne meinen und mit m 1 und m 2 die Massen zweier verschiedener Planeten, dann das Verhältnis wird kaum von Eins abweichen, da m 1 und m 2 im Vergleich zur Masse der Sonne sehr klein sind. In diesem Fall wird die genaue Formel nicht merklich von der ungefähren abweichen.

Um die Massen der Erde und eines anderen Planeten, zum Beispiel Jupiter, zu vergleichen, muss in der ursprünglichen Formel Index 1 der Bewegung des Mondes um die Erde mit der Masse M 1 und 2 der Bewegung eines Satelliten um Jupiter mit zugeschrieben werden Masse M 2.

Die Massen von Planeten ohne Satelliten werden durch die Störungen bestimmt, die ihre Anziehung bei der Bewegung benachbarter Planeten sowie bei der Bewegung von Kometen, Asteroiden oder Raumfahrzeugen hervorruft.

Übung 13

1. Bestimmen Sie die Masse des Jupiter, indem Sie das Jupiter-System mit einem Satelliten mit dem Erde-Mond-System vergleichen, wenn der erste Jupiter-Satellit 422.000 km von ihm entfernt ist und eine Umlaufzeit von 1,77 Tagen hat. Die Daten für den Mond sollten Ihnen bekannt sein.

2. Berechnen Sie, in welcher Entfernung von der Erde auf der Erde-Mond-Linie die Punkte liegen, an denen die Anziehungskräfte der Erde und des Mondes gleich sind, wobei Sie wissen, dass der Abstand zwischen Mond und Erde 60 Erdradien entspricht. und die Masse der Erde beträgt das 81-fache der Masse des Mondes.

Student . Eine weithin bekannte Geschichte besagt, dass Newtons Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation dadurch ausgelöst wurde, dass ein Apfel von einem Baum fiel. Wir wissen nicht, wie zuverlässig diese Geschichte ist, aber Tatsache bleibt, dass die Frage, die wir heute hier diskutieren wollen: „Warum fällt der Mond nicht auf die Erde?“ Newton interessierte und ihn zur Entdeckung des Gesetzes führte der Schwerkraft. Newton argumentierte, dass zwischen der Erde und allen materiellen Körpern eine Gravitationskraft besteht, die umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung ist.

Newton berechnete die Beschleunigung, die die Erde auf den Mond ausübt. Die Beschleunigung frei fallender Körper in der Nähe der Erdoberfläche beträgt g=9,8 m/s 2 . Der Mond ist in einem Abstand von etwa 60 Erdradien von der Erde entfernt. Folglich, so argumentierte Newton, beträgt die Beschleunigung in dieser Entfernung: . Der Mond, der mit dieser Beschleunigung fällt, sollte sich der Erde in der ersten Sekunde um 0,0013 m nähern. Darüber hinaus bewegt sich der Mond aufgrund seiner Trägheit in Richtung der Momentangeschwindigkeit, d. h. entlang einer geraden Linie, die an einem bestimmten Punkt seine Umlaufbahn tangiert um die Erde (Abb. 25).

Durch seine Trägheit sollte sich der Mond, wie Berechnungen zeigen, in einer Sekunde um 1,3 mm von der Erde entfernen. Natürlich gibt es eine solche Bewegung, bei der sich der Mond in der ersten Sekunde radial zum Erdmittelpunkt bewegt und in der zweiten Sekunde – entlang einer Tangente, tatsächlich nicht. Beide Bewegungen werden kontinuierlich addiert. Dadurch bewegt sich der Mond entlang einer gekrümmten Linie, nahezu einem Kreis.

Führen wir ein Experiment durch, bei dem wir sehen können, wie die Anziehungskraft, die im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung eines Körpers wirkt, eine geradlinige Bewegung in eine krummlinige umwandelt. Nachdem der Ball die geneigte Rutsche hinuntergerollt ist, bewegt er sich aufgrund seiner Trägheit weiterhin geradlinig. Wenn Sie einen Magneten seitlich anbringen, wird die Flugbahn der Kugel unter dem Einfluss der Anziehungskraft des Magneten gekrümmt (Abb. 26).

Der Mond dreht sich um die Erde, gehalten von der Schwerkraft. Ein Stahlseil, das den Mond in der Umlaufbahn halten könnte, müsste einen Durchmesser von etwa 600 km haben. Trotz dieser enormen Gravitationskraft fällt der Mond jedoch nicht auf die Erde, da er sich aufgrund seiner Anfangsgeschwindigkeit durch Trägheit bewegt.

Newton kannte die Entfernung von der Erde zum Mond und die Anzahl der Umdrehungen des Mondes um die Erde und bestimmte die Zentripetalbeschleunigung des Mondes. Das Ergebnis ist eine Zahl, die wir bereits kennen: 0,0027 m/s2.
Wenn die Anziehungskraft des Mondes auf die Erde nachlässt, stürzt der Mond geradlinig in die Abgründe des Weltraums. Bei dem in Abbildung 27 gezeigten Gerät fliegt die Kugel also tangential weg, wenn der Faden, der die Kugel auf dem Kreis hält, reißt. Bei der Vorrichtung, die Sie von einer Zentrifugalmaschine kennen (Abb. 28), hält nur eine Verbindung (Gewinde) die Kugeln auf einer Kreisbahn.

Wenn der Faden reißt, zerstreuen sich die Kugeln entlang der Tangenten. Es ist schwierig, ihre geradlinige Bewegung mit dem Auge zu erfassen, wenn sie keine Verbindung haben, aber wenn wir eine Zeichnung anfertigen (Abb. 29), werden wir sehen, dass sich die Kugeln geradlinig bewegen, tangential zum Kreis.

Hätte die Trägheitsbewegung aufgehört, wäre der Mond auf die Erde gefallen. Der Sturz hätte nach Newtons Berechnung vier Tage, neunzehn Stunden, vierundfünfzig Minuten und siebenundfünfzig Sekunden gedauert.

Ein Lehrer ist bei einer Zirkelstunde anwesend. Der Bericht ist fertig. Wer hat Fragen?

Frage . Mit welcher Kraft zieht die Erde den Mond an?

Student . Dies kann durch die Formel bestimmt werden, die das Gesetz der Schwerkraft ausdrückt: , wobei G die Gravitationskonstante ist, M und m die Massen der Erde und des Mondes sind und r der Abstand zwischen ihnen ist. Ich hatte diese Frage erwartet und die Berechnung im Voraus durchgeführt. Die Erde zieht den Mond mit einer Kraft von etwa 2 * 10 20 N an.

Frage . Das Gesetz der universellen Gravitation gilt für alle Körper, was bedeutet, dass die Sonne auch den Mond anzieht. Ich frage mich, mit welcher Kraft?

Antwort . Die Masse der Sonne beträgt das 300.000-fache der Masse der Erde, aber der Abstand zwischen Sonne und Mond ist 400-mal größer als der Abstand zwischen Erde und Mond. Daher erhöht sich in der Formel der Zähler um das 300.000-fache und der Nenner um das 400-fache, also um das 160.000-fache. Die Gravitationskraft wird fast doppelt so stark sein.

Frage . Warum fällt der Mond nicht auf die Sonne?

Antwort . Der Mond fällt auf die Sonne auf die gleiche Weise wie auf die Erde, das heißt nur so weit, dass er beim Umlauf um die Sonne ungefähr den gleichen Abstand einhält.

- Um die Welt!

– Falsch, nicht um die Erde, sondern um die Sonne. Die Erde und ihr Satellit, der Mond, kreisen um die Sonne, was bedeutet, dass sich auch der Mond um die Sonne dreht.

Frage . Der Mond fällt nicht auf die Erde, da er sich aufgrund seiner Anfangsgeschwindigkeit durch Trägheit bewegt. Aber nach dem dritten Newtonschen Gesetz sind die Kräfte, mit denen zwei Körper aufeinander einwirken, gleich groß und entgegengesetzt gerichtet. Daher zieht der Mond mit der gleichen Kraft, mit der die Erde den Mond anzieht, die Erde an. Warum fällt die Erde nicht auf den Mond? Oder umkreist es den Mond?

Lehrer . Tatsache ist, dass sowohl der Mond als auch die Erde um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt kreisen. Erinnern Sie sich an das Experiment mit Kugeln und einer Zentrifuge. Die Masse einer der Kugeln ist doppelt so groß wie die Masse der anderen. Damit die durch ein Gewinde verbundenen Kugeln während der Rotation im Gleichgewicht um die Rotationsachse bleiben, müssen ihre Abstände von der Achse bzw. dem Rotationszentrum umgekehrt proportional zu den Massen sein. Der Punkt, um den sich diese Kugeln drehen, wird als Massenschwerpunkt der beiden Kugeln bezeichnet.

Das dritte Newtonsche Gesetz wird im Experiment mit Kugeln nicht verletzt: Die Kräfte, mit denen sich die Kugeln gegenseitig in Richtung eines gemeinsamen Massenschwerpunkts ziehen, sind gleich. Der gemeinsame Schwerpunkt von Erde und Mond dreht sich um die Sonne.

Frage . Kann man die Kraft, mit der die Erde den Mond anzieht, als Gewicht des Mondes bezeichnen?

Student . Nein, geht nicht! Als Gewicht eines Körpers bezeichnen wir die durch die Schwerkraft der Erde verursachte Kraft, mit der der Körper auf eine Unterlage, zum Beispiel eine Waage, drückt oder die Feder eines Dynamometers spannt. Wenn Sie einen Ständer unter dem Mond platzieren (auf der der Erde zugewandten Seite), übt der Mond keinen Druck auf ihn aus. Der Mond würde die Feder des Dynamometers nicht dehnen, wenn wir ihn aufhängen könnten. Die gesamte Wirkung der Anziehungskraft des Mondes durch die Erde drückt sich nur darin aus, den Mond in seiner Umlaufbahn zu halten und ihm eine Zentripetalbeschleunigung zu verleihen. Über den Mond können wir sagen, dass er im Verhältnis zur Erde schwerelos ist, genauso wie Objekte in einem Raumschiff-Satelliten schwerelos sind, wenn der Motor nicht mehr funktioniert und nur die Schwerkraft in Richtung Erde auf das Schiff wirkt.

Frage . Wo liegt der Massenschwerpunkt des Erde-Mond-Systems?

Antwort . Die Entfernung von der Erde zum Mond beträgt 384.000 km. Das Verhältnis der Masse des Mondes zur Masse der Erde beträgt 1:81. Die Abstände vom Massenschwerpunkt zu den Mittelpunkten von Mond und Erde sind umgekehrt proportional zu diesen Zahlen. Wenn wir 384.000 km durch 82 teilen, erhalten wir ungefähr 4.700 km. Das bedeutet, dass der Schwerpunkt in einer Entfernung von 4700 km vom Erdmittelpunkt liegt.

– Wie groß ist der Radius der Erde?

– Ungefähr 6400 km.

– Folglich liegt der Schwerpunkt des Systems Erde-Mond innerhalb des Globus (Abb. 30, Punkt O). Wenn wir also nicht nach Genauigkeit streben, können wir über die Drehung des Mondes um die Erde sprechen.

Frage . Was ist einfacher: von der Erde zum Mond oder vom Mond zur Erde zu fliegen?

Antwort . Damit eine Rakete zu einem künstlichen Erdsatelliten wird, muss ihr eine Anfangsgeschwindigkeit von etwa 8 km/s verliehen werden. Damit die Rakete der Schwerkraftsphäre der Erde entkommen kann, ist die sogenannte zweite Fluchtgeschwindigkeit von 11,2 km/s erforderlich. Um Raketen vom Mond aus starten zu können, ist eine geringere Geschwindigkeit erforderlich: Schließlich ist die Schwerkraft auf dem Mond sechsmal geringer als auf der Erde.

Frage . Ich verstehe nicht ganz, warum die Körper in der Rakete kein Gewicht haben. Vielleicht ist es erst an diesem Punkt auf dem Weg zum Mond, an dem die Schwerkraft des Mondes durch die Schwerkraft der Erde ausgeglichen wird?

Lehrer . Nein. Die Körper im Inneren der Rakete werden schwerelos, sobald die Triebwerke aufhören zu arbeiten und die Rakete einen freien Flug im Orbit um die Erde beginnt, während sie sich im Gravitationsfeld der Erde befindet. Beim freien Flug um die Erde bewegen sich sowohl der Satellit als auch alle darin befindlichen Objekte relativ zum Massenschwerpunkt der Erde mit der gleichen Zentripetalbeschleunigung und sind daher schwerelos.

1. Frage. Wie bewegten sich die Kugeln, die nicht durch einen Faden verbunden waren, auf einer Zentrifugalmaschine: entlang eines Radius oder entlang einer Tangente an einen Kreis?

Die Antwort hängt von der Wahl des Bezugssystems ab, also von der Wahl des Körpers, relativ zu dem wir die Bewegung der Kugeln betrachten. Wenn wir die Tischoberfläche als Bezugssystem nehmen, dann bewegten sich die Kugeln entlang der Tangenten der von ihnen beschriebenen Kreise. Wenn wir das rotierende Gerät selbst als Bezugssystem nehmen, dann bewegten sich die Kugeln entlang eines Radius. Ohne Angabe des Bezugssystems ergibt die Frage nach der Art der Bewegung keinen Sinn. Sich bewegen bedeutet, sich relativ zu anderen Körpern zu bewegen, und wir müssen unbedingt angeben, welche.

2. Frage. Worum dreht sich der Mond?

Betrachtet man die Bewegung relativ zur Erde, dann dreht sich der Mond um die Erde. Wenn wir die Sonne als Bezugskörper nehmen, dann wird sie sich um die Sonne drehen. Lassen Sie mich das Gesagte anhand einer Zeichnung aus dem Buch „Entertaining Astronomy“ von Perelman erklären (Abb. 31). Sagen Sie mir, relativ zu welchem Körper hier die Bewegung der Himmelskörper dargestellt wird.

– In Bezug auf die Sonne.

- Rechts. Es ist jedoch leicht zu erkennen, dass der Mond seine Position relativ zur Erde ständig ändert.

Lehrer . Natürlich können sie das nicht. An der Position der Erde oder des Mondes (beachten Sie, dass ich „oder“ und nicht „und“ sage) am Schnittpunkt der gezeigten Umlaufbahnen beträgt die Entfernung zwischen Erde und Mond 380.000 km. Um dies besser zu verstehen, zeichnen Sie für Ihre nächste Lektion ein Diagramm dieser komplexen Bewegung. Zeichnen Sie die Erdumlaufbahn als Kreisbogen mit einem Radius von 15 cm (die Entfernung von der Erde zur Sonne beträgt bekanntlich 150.000.000 km). Markieren Sie auf einem Bogen, der einem Zwölftel eines Kreises entspricht (dem monatlichen Weg der Erde), fünf Punkte in gleichen Abständen, einschließlich der äußeren. Diese Punkte werden in aufeinanderfolgenden Quartalen des Monats die Mittelpunkte der Mondumlaufbahnen relativ zur Erde sein. Der Radius der Mondbahnen kann nicht im gleichen Maßstab wie die Erdumlaufbahn dargestellt werden, da er zu klein ist. Um die Mondbahnen zu zeichnen, müssen Sie den gewählten Maßstab um etwa das Zehnfache vergrößern, dann beträgt der Radius der Mondbahn etwa 4 mm. Geben Sie die Position des Mondes in jeder Umlaufbahn an, beginnend mit dem Vollmond, und verbinden Sie die markierten Punkte mit einer glatten gepunkteten Linie.

In der nächsten Unterrichtsstunde zeigte einer der Schüler das erforderliche Diagramm (Abb. 32).

Geschichte eines Schülers, der ein Diagramm zeichnet: „Ich habe beim Zeichnen dieses Diagramms viel gelernt. Es war notwendig, die Position des Mondes in seinen Phasen richtig zu bestimmen und über die Bewegungsrichtung von Mond und Erde auf ihren Umlaufbahnen nachzudenken. Es gibt Ungenauigkeiten in der Zeichnung. Ich erzähle euch jetzt davon. Der gewählte Maßstab stellt die Krümmung der Mondbahn falsch dar. Sie muss im Verhältnis zur Sonne immer konkav sein, das heißt, der Krümmungsmittelpunkt muss innerhalb der Umlaufbahn liegen. Außerdem gibt es im Jahr nicht 12 Mondmonate, sondern mehr. Aber ein Zwölftel eines Kreises lässt sich leicht konstruieren, daher habe ich herkömmlicherweise angenommen, dass ein Jahr 12 Mondmonate hat. Und schließlich ist es nicht die Erde selbst, die sich um die Sonne dreht, sondern der gemeinsame Schwerpunkt des Systems Erde-Mond.“

Typ