Тяготение. Всемирное тяготение

Что же еще можно понять, зная о существовании тяготения? Всем известно, что Земля круглая. А почему? Ну, это понятно: конечно, благодаря тяготению. Земля круглая просто потому, что между всеми телами существует притяжение, и все, из чего возникла Земля, тоже взаимно притягивалось до тех пор, пока было куда притягиваться! Точнее говоря, Земля не совсем шар; она ведь вращается, и центробежная сила на экваторе противодействует тяготению. Выходит, что Земля должна быть эллипсоидом, и можно даже получить правильную его форму. Итак, из закона тяготения следует, что и Солнце, и Луна, и Земля должны быть (приблизительно) шарами.

Что же еще следует из закона тяготения? Наблюдая за спутниками Юпитера, можно понять все законы их движения вокруг планеты. В этой связи стоит рассказать об одной заминке, которая вышла у закона тяготения с лунами Юпитера.

Эти спутники очень подробно изучались Рёмером, и вот он заметил, что временами они нарушают расписание: то опаздывают, то приходят в назначенное место раньше времени (расписание можно составить, понаблюдав за ними достаточно долго и подсчитав по многим оборотам средний период обращения). Более того, он заметил, что опоздания случаются, когда Юпитер удален от Земли, а когда мы от Юпитера близко, то движение лун опережает расписание. Такую вещь очень трудно было уложить в закон тяготения, и ему бы угрожала безвременная кончина, не найдись другого объяснения. Ведь если закону противоречит хотя бы один случай, то закон неверен. Но причина расхождения оказалась очень естественной и красивой: дело просто в том, что необходимо какое-то время, чтобы увидеть луну на нужном месте, ведь свет от нее до нас доходит не мгновенно. Время это небольшое, когда Юпитер находится близко к Земле, но оно затягивается, когда Юпитер удалится от нее. Вот почему кажется, что луны в среднем торопятся или отстают в зависимости от того, близко ли или далеко они находятся от Земли. Это явление доказало, что свет распространяется не мгновенно, и снабдило нас первой оценкой его скорости (было это в 1676 г.).
Если все планеты притягиваются друг к другу, то сила, управляющая, скажем, обращением Юпитера вокруг Солнца, это не совсем сила притяжения к Солнцу; ведь есть еще и притяжение, например, Сатурна. Оно невелико (Солнце куда больше Сатурна), но оно есть, и потому орбита Юпитера не может быть точным эллипсом; она чуть колеблется относительно эллиптической траектории, так что движение несколько усложняется. Были предприняты попытки проанализировать движение Юпитера, Сатурна и Урана на основе закона тяготения. Чтобы узнать, удастся ли мелкие отклонения и неправильности в движении планет полностью объяснить только на основе одного этого закона, рассчитали влияние каждой из них на остальные. Для Юпитера и Сатурна все сошло как следует, но Уран -что за чудеса! - повел себя очень странно. Он двигался не по точному эллипсу, чего, впрочем, и следовало ожидать из-за влияния притяжения Юпитера и Сатурна. Но и с учетом их притяжения движение Урана все равно было неправильным; таким образом, законы тяготения оказались в опасности (возможность эту нельзя было исключить). Двое ученых, Адаме и Леверрье, в Англии и Франции, независимо задумались об иной возможности; нет ли там еще одной планеты, тусклой и невидимой, пока еще не открытой. Эта планета, назовем ее N, могла притягивать Уран. Они рассчитали, где эта планета должна находиться, чтобы причинить наблюдаемые возмущения пути Урана. В соответствующие обсерватории они разослали письма, в которых говорилось: «Господа, направьте свои телескопы в такое-то место - и вы увидите там новую планету». Обратят ли на вас внимание или нет, часто зависит от того, с кем вы работаете. На Леверрье обратили внимание, послушались его и обнаружили планету N! Тогда и другая обсерватория поспешила начать наблюдения - и тоже увидела ее.

Это открытие показывает, что в солнечной системе законы Ньютона абсолютно верны. Но верны ли они на расстояниях, больших, чем относительно малые расстояния до планет? Во-первых, можно поставить вопрос: притягивают ли звезды друг друга так же, как планеты? Положительные доказательства этого мы находим в двойных звездах. На фиг. 7.6 показана двойная звезда- две близкие звезды (третья звезда нужна, чтобы убедиться, что фотография не перевернута); вторая фотография сделана через несколько лет. Сравнивая с «фиксированной» звездой, мы видим, что ось пары повернулась, т. е. звезды ходят одна вокруг другой. Вращаются ли они в согласии с законами Ньютона? Тщательные замеры относительной позиции двойной звезды Сириус даны на фиг. 7.7. Получается превосходный эллипс (измерения начаты в 1862 г. и доведены до 1904 г.; с тех пор был сделан еще один оборот). Все сходится с законами Ньютона, кроме того, что Сириус А получается не в фокусе. В чем же дело? А в том, что плоскость эллипса не совпадает с «плоскостью неба». Мы видим Сириус не под прямым углом к плоскости его орбиты, а если на эллипс посмотреть сбоку, то он не перестанет быть эллипсом, но фокус может сместиться. Так что и двойные звезды можно анализировать в согласии с требованиями закона тяготения.

Справедливость закона тяготения на больших дистанциях видна из фиг. 7.8. Нужно быть лишенным воображения, чтобы не увидеть здесь работы тяготения. Здесь показано одно из красивейших небесных зрелищ - шаровое звездное скопление. Каждая точка--это звезда. Нам кажется, будто у центра они набиты вплотную; происходит это из-за слабой чувствительности телескопа; на самом деле промежутки между звездами даже в середине очень велики, а столкновения крайне редки. Больше всего звезд в центре, а по мере удаления к краю их все меньше и меньше. Ясно, что между звездами действует притяжение, т. е. что тяготение существует и на таких гигантских расстояниях (порядка 100 000 диаметров солнечной системы).

Но отправимся дальше и рассмотрим всю галактику (фиг. 7.9). Форма ее явственно указывает на стремление ее вещества стянуться. Конечно, доказать, что здесь действует закон обратных квадратов, нельзя; видно только, что и на таком протяжении есть силы, удерживающие всю галактику oт развала. Вы можете сказать: «Ладно, все это разумно, на почему же эта штука, галактика, уже не похожа на шар?» Да потому, что она вертится, что у нее есть момент количества движения (запас вращения); если она сожмется, ей некуда будет его девать; ей остается только сплюснуться-(Кстати, вот вам хорошая задача: как образуются рукава галактики? Чем определяется ее форма? Детального ответа на эти вопросы еще нет.) Ясно, что очертания галактики определяются тяготением, хотя сложности ее структуры пока невозможно полностью объяснить. Размеры галактик - около 50 000-100 000 световых лет (Земля находится на расстоянии 8 1 / 3 световых минут от Солнца).

Но тяготение проявляется и на больших протяжениях. На фиг. 7.10 показаны какие-то скопления мелких пятен.

Это облако галактик, подобное звездному скоплению. Стало быть, и галактики притягиваются между собой на таких расстояниях, иначе бы они не собрались в «облако». По-видимому, и на расстояниях в десятки миллионов световых лет проявляется тяготение; насколько ныне известно, закон обратных квадратов действует повсюду.

Закон тяготения ведет не только к пониманию природы туманностей, но и к некоторым идеям о происхождении звезд. В большом облаке пыли и газа, подобном изображенному на фиг. 7.11, притяжение частиц пыли соберет их в комки. На фигуре видны «маленькие» черные пятнышки - быть может, начало скопления газа и пыли, из которых благодаря их притяжению начинает возникать звезда. Приходилось ли нам когда-либо видеть рождение звезды - вопрос спорный. На фиг. 7.12 дано некоторое свидетельство того, что приходилось. Слева показан светящийся газ, а внутри него - несколько звезд. Это снимок 1947. г. Снимок справа сделан через 7 лет; теперь видны уже два новых ярких пятна. Уж не скопился ли здесь газ, не вынудило ли его тяготение собраться в шар, достаточно большой, чтобы в нем началась звездная ядерная реакция, превращая его в звезду? Может быть, да, а может, я нет. Маловероятно, что нам повезло увидеть, как всего за семь лет звезда стала видимой, но еще менее вероятно увидеть рождение сразу двух звезд.

Гравитационное влияние, однако, уменьшается, как квадрат расстояния. Расстояние Солнца от Земли в 390 раз больше, чем Луны от Земли, а 390 х 390 = 152 000. Если мы разделим 27 000 000 на это число, мы получим, что гравитационное притяжение Солнца действует на Землю в 178 раз сильнее, чем лунное.

Несмотря на то, что сила лунного притяжения, действующая на нас, составляет только 0,56 процента от силы притяжения Солнца, это все-таки намного больше, чем любое другое гравитационное воздействие на нас. Так, лунное притяжение в 106 раз больше, чем притяжение Юпитера, когда он расположен ближе всего, и в 167 раз больше, чем притяжение Венеры, когда она ближе всего. Гравитационное воздействие на Землю остальных астрономических объектов еще меньше.

Может ли гравитационное притяжение, когда оно столь велико по сравнению со всеми другими объектами, кроме Солнца, оказаться для нас источником катастрофы? На первый взгляд кажется, что нет, не может, ведь гравитационное притяжение Солнца намного сильнее, чем у Луны. И поскольку первое не вызывает у нас тревоги, то почему же должно беспокоить второе?

Отрицательный ответ был бы правильным, если бы астрономические тела реагировали на силу гравитации во всех точках одинаково. Но это не так. Давайте вернемся к вопросу приливо-отливных эффектов, о которых я упомянул в предыдущей главе, и рассмотрим его более детально в отношении Луны.

Поверхность Земли, обращенная к Луне, находится на среднем расстоянии от центра Луны в 378 026 километров. Поверхность Земли на другой стороне от Луны дальше от центра Луны на толщину Земли и, следовательно, находится на расстоянии в 390 782 километра.

Сила притяжения Луны уменьшается, как квадрат расстояния. Если расстояние от центра Земли до центра Луны принять за 1, тогда расстояние от поверхности Земли, обращенной к Луне, составит 0,983, а расстояние от поверхности, обращенной прочь от Луны, составит 1,017.

Если сила притяжения поверхности Земли, обращенной к Луне, таким образом, 1,034, то сила притяжения поверхности Земли, обращенной прочь от Луны, составляет 0,966. Это означает, что притяжение Луной ближайшей поверхности Земли на 7 процентов сильнее, чем притяжение дальней поверхности Земли.

Результатом силы притяжения Луны, изменяющейся с расстоянием, является то, что Земля тянется к Луне. Сторона, находящаяся ближе к Луне, притягивается сильнее, чем центр, а центр, в свою очередь, притягивается сильнее, чем сторона, расположенная в сторону от Луны. В результате Земля деформируется с обеих сторон. Одна деформация – стороны, обращенной к Луне, происходит, так сказать, более энергично, чем остальной структуры Земли. Другая деформация – стороны, обращенной прочь от Луны, так сказать, отстает от всего остального.

Так как Земля состоит из неэластичного камня, который особенно не поддается даже большим усилиям, деформация в твердом теле Земли невелика, но она есть. Однако вода океана более податлива и деформируется сильнее, она «выпячивается» в направлении к Луне.

При вращении Земли континенты, оказываясь, так сказать, «под Луной», испытывают накат «выпяченной» воды. Вода по инерции набегает несколько выше береговой линии, затем отступает, происходят приливы и отливы. На противоположной, обращенной в сторону от Луны стороне Земли повернувшиеся туда континенты испытывают другую деформацию воды, через 12,5 часа происходит прилив, затем отлив. (Дополнительные полчаса набегают из-за того, что Луна за это время продвигается на некоторое расстояние.) Таким образом происходят два прилива и два отлива в день.

Приливо-отливный эффект, производимый на Земле любым телом, пропорционален его массе, но уменьшается, как расстояние в кубе. Солнце (повторим) в 27 миллионов раз массивнее Луны и в 390 раз дальше от Земли. 390 в кубе составляет около 59 300 000. Если мы поделим массу Солнца (соответственно Луны) на куб его расстояния от Земли (соответственно Луны), мы обнаружим, что приливо-отливный эффект Солнца на Землю составляет лишь 0,46 от приливо-отливного эффекта Луны.

Итак, Луна является основной причиной приливо-отливного эффекта на Земле, а Солнце значительно уступает ей. Все другие астрономические тела вообще не производят измеримого приливо-отливного эффекта на Землю.

Теперь нам следует спросить: не может ли существование приливов и отливов каким-нибудь образом привести к катастрофе?

Более длинный день

Говорить о приливах-отливах и о катастрофах, не переводя дыхания, по-видимому, было бы странно. В человеческой истории приливы и отливы существовали всегда, и они были совершенно регулярны и предсказуемы. Они всегда были полезны. Так, корабли обычно отплывали с началом прилива, когда вода поднимала их высоко над любыми скрытыми препятствиями, а отступающая вода несла корабль в нужном ему направлении.

Приливы и отливы и в будущем могут стать полезными иным образом. Так, во время прилива вода может подняться в резервуар, из которого может выйти при отливе, вращая турбину. Приливы и отливы могут таким образом дать миру неиссякаемый источник энергии. При чем же тут катастрофа?

Так вот, когда Земля поворачивается и на сушу накатывается вспучившаяся вода, двигаясь на берег и с берега, вода должна преодолеть сопротивление трения, и не только на самом берегу, но и на тех участках морского дна, где океан, случается, бывает особенно мелководен. Часть энергии вращения Земли затрачивается на преодоление этого трения.

Когда Земля поворачивается, твердое тело планеты тоже деформируется, выпячиваясь в сторону Луны, и это выпячивание составляет примерно одну треть от выпячивания океана. Тем не менее выпячивание твердого тела Земли происходит за счет, так сказать, трения камня о камень, когда кора тянется кверху и опускается, и этот процесс повторяется снова и снова. Часть энергии вращения Земли затрачивается на это тоже. Конечно, энергия на самом деле не уничтожается. Она не исчезает, а превращается в тепло. Другими словами, в результате приливов и отливов Земля приобретает немножко тепла и немного теряет в скорости вращения. День становится длиннее.

Первым шагом в изучении свойств тяготения можно считать открытие Иоганном Кеплером законов движе­ния планет вокруг Солнца.

Кеплер был первым человеком, которому удалось об­наружить, что движение планет вокруг Солнца проис­ходит по эллипсам, т. с. вытянутым окружностям. Он выяснил также закон изменения скорости движения пла­неты в зависимости от ее положения па орбите и открыл зависимость, связывающую периоды обращения планет с их расстояниями от Солнца.

Однако законы Кеплера, позволяя рассчитывать бу­дущие и прошлые положения планет, еще ничего не говорили о природе тех сил, которые связывают планеты и Солнце в стройную систему и не дают им рассеяться в пространстве. Таким образом, законы Кеплера давали, если можно так выразиться, лишь кинематографическую картину солнечной системы.

Однако вопрос о том, почему планеты движутся, и какая сила управляет этим движением, возник уже то­гда. Но получить ответ на него удалось далеко не сразу. В те времена ученые ошибочно полагали, что всякое движение, даже равномерное и прямолинейное, может происходить только под действием силы. Поэтому Кеп­лер искал в солнечной системе силу, «подталкивающую» планеты и не дающую им остановиться. Решение при­шло несколько позже, когда Галилео Галилей открыл закон инерции, согласно которому скорость тела, на ко­торое не действуют никакие силы, остается неизменной или, выражаясь более точным языком: в тех случаях, когда действующие на тело силы равны нулю, ускоре­нно этого тела также равно нулю. С открытием закона инерции стало очевидно, что в солнечной системе надо искать не силу, «подталкивающую» планеты, а силу, пре­вращающую их прямолинейное движение «по инерции» в криволинейное.

Закон действия этой силы, силы тяготения, был от­крыт великим английским физиком Исааком Ньютоном в результате изучения движения Луны вокруг Земли. Ньютону удалось установить, что все тела притягивают друг друга с силой, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Этот закон оказался поистине универсальным законом природы, действующим как в условиях Земли и нашей солнечной системы, так и в мировом простран­стве среди космических тел и их систем.

С проявлениями тяготения, гравитации, мы встре­чаемся буквально на каждом шагу. Падение тел па зем­лю, лунные и солнечные приливы, обращение планет вокруг Солнца, взаимодействие звезд в звездных скоп­лениях, - все это непосредственно связано с действием сил тяготения. В связи с этим закон тяготения получил наименование «всемирного». Его открытие помогло разо­браться в целом ряде явлений, причины которых до это­го оставались неизвестными.

Количественная сторона закона тяготения получила многочисленные подтверждения в точных математиче­ских расчетах и астрономических наблюдениях. Доста­точно вспомнить хотя бы о «теоретическом открытии» Нептуна, восьмой планеты солнечной системы. Эта но­вая планета была открыта французским математиком Леверье путем математического анализа движения седь­мой планеты Урана, испы­тывавшего «возмущения» со стороны неизвестного тогда небесного тела.

История этого замеча­тельного открытия весьма поучительна. По мере увели­чения точности астрономи­ческих наблюдений было за­мечено, что планеты в своем движении вокруг Солнца заметно отклоняются от кеплеровских орбит. На пер­вый взгляд это, казалось, противоречило закону тяго­тения, свидетельствуя о сто неточности или даже неправильности. Однако далеко не всякое противоречие опровергает теорию.

Бывают такие «исключения», которые в действитель­ности сами являются прямым следствием закона. Они представляют собой одно из его проявлений, до поры до времени ускользающее от нашего внимания и только лишний раз свидетельствующее о его справедливости. На этот счет существует даже крылатое выражение: «Исключение подтверждает правило». Исследование по­добных «исключений» продвигает вперед научные зна­ния, позволяет глубже изучить то или иное явление природы.

Именно так произошло и с движением планет. Изу­чение непонятных отклонений планетных путей от кеплеровских орбит в конце концов, привело к созданию современной «небесной механики» - науки, способной предвычислять движения небесных тел.

Если бы вокруг Солнца двигалась одна единствеииая планета, ее путь в точности совпадал бы с орбитой, вы­численной на основе закона тяготения. Однако в дейст­вительности вокруг нашего дневного светила обращают­ся девять больших планет, взаимодействующих не только с Солнцем, но и друг с другом. Это взаимное притяже­ние планет и приводит к тем самым отклонениям, о ко­торых говорилось выше. Астрономы называют их «воз­мущениями».

В начале XIX в. астрономам было известно лишь семь планет, обращающихся вокруг Солнца. Но вот в движении седьмой планеты Урана были обнаружены страшные «возмущения», которые нельзя было, объ­яснила, притяжением со стороны известных шести планет. Оставалось предположить, что на Уран действует неиз­вестная «заурановая» планета. Но где она расположена? В какой точке неба ее искать? Ответить на эти вопросы, и взялся французский математик Леверье.

Новую планету, восьмую по счету от Солнца, еще никогда не наблюдал ни один человек. Но, несмотря на это, Леверье не сомневался в том, что она существует. Много долгих дней и ночей провел ученый над своими расчетами. Если раньше астрономические открытия со­вершались только в обсерваториях, в результате наблю­дений звездного неба, то Леверье искал свою планету, не выходя из кабинета. Он ясно видел се за стройными рядами математических формул, и когда по его указа­ниям Галле действительно обнаружил восьмую планету, названную Нептуном, Леверье, говорят, даже не захо­тел взглянуть на нее в телескоп.

Родившись, небесная механика быстро завоевала по­четное место в космических исследованиях. Она являет­ся сегодня одним из самых точных разделов астрономи­ческой пауки.

Достаточно упомянуть хотя бы о предвычислении мо­ментов солнечных и лунных затмений. Известно ли вам, например, когда в Москве произойдет ближайшее пол­ное затмение Солнца? Астрономы могут дать совершен­но точный ответ. Это затмение начнется около 11 часов 16 октября 2126 г. Небесная механика помогла ученым заглянуть па 167 лет в будущее и точно определить мо­мент, когда Земля, Луна и Солнце займут такое поло­жение друг относительно друга, при котором лунная тень упадет на территорию Москвы. А расчеты движения космических ракет, искусственных небесных тел, создан­ных руками человека? В их основе опять-таки лежит закон тяготения.

Перемещение любого небесного тела, в конечном счете, полностью определяется действующей на него силой тяготения и той скоростью, которой оно обладает. Мож­но сказать, что в современном состоянии системы не­бесных тел однозначно заключено ее будущее. Поэтому основная задача небесной механики и состоит в том, чтобы, зная взаимное расположение и скорости каких-либо небесных тел, рассчитать их будущие перемещения в пространстве. В математическом отношении задача эта весьма сложна. Дело в том, что в любой системе движущихся космических тел происходит постоянное перераспределение масс, а благодаря этому изменяет­ся величина и направление сил, действующих на каждое тело. Поэтому даже для простейшего случая движения трех взаимодействующих тел до сих пор не существуем полного математического решения. Точное решение этой проблемы, известной в «небесной механике» под назва­нием «задачи трех тел», удается получить лишь в опре­деленных случаях, когда имеется возможность ввести из­вестное упрощение. Подобный случай имеет место, в частности, тогда, когда масса одного из трех тел ни­чтожна по сравнению с массами других.

Но именно так обстоит дело при расчете ракетных орбит, например, в случае полета к Луне. Масса косми­ческого корабля настолько мала в сравнении с массами Земли и Лупы, что ее можно не принимать во внимание. Это обстоятельство делает возможным точные расчеты ракетных орбит.

Итак, закон действия сил тяготения нам хорошо из­вестен, и мы с успехом пользуемся им для решения це­лого ряда практических задач. Но какими природными процессами обусловливается притяжение тел друг к другу?

Меркурий, Венера, Земля и Марс представляют внутренний пояс малых планет, состоящих из твёрдых пород - силикатов, они имеют атмосферу: - На Меркурии атмосфера отмечается лишь в виде атомарного состояния.

Венера по своим размерам почти равна Земле. Однако атмосфера на Венере в 90 раз плотнее Земной, а температура на её поверхности на уровне +400 С. - Марс меньше Земли и в 10 раз легче. Атмосфера очень разряжённая = 0,6%

От Земной. На поверхности Марса есть вулканы.

Во внутреннем поясе солнечных планет, Земля самая крупная и самая плотная.

Более дальние от Солнца планеты, - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон, являются планетами гигантами и состоят они из застывших газов, - водород, гелий, амиак, метан и азот.

Сатурн .

Потухшая звезда.

Сатурн, самая медленная и тяжелая планета в солнечной системе.

В 763 раза больше Земли.

В 95 раз тяжелее Земли.

Подобно Солнцу и Юпитеру, имеет астероидные кольца, спутники.

Имеет 62 спутника. 17 отвечают статусу - Малые Планеты.

Снимок Сатурна, сделанный космическим аппаратом Кассини-Гюйгенс.

Теория про Фаэтон.

Не так давно астрономы нашли доказательство того, что в Солнечной Системе между Юпитером и Марсом была еще одна планета.

Доказательством является то, что сейчас там находится так называемый пояс астероидов (состоит примерно из 400 000 астероидов), и вот на них найдены следы органических молекул, а это значит, что астероиды откололись от планеты. По одной из гипотез – это планета Фаэтон.

Это подтверждает и известное правило Тициуса-Боде. Правило Тициуса - Боде представляет собой эмпирическую формулу, приблизительно описывающую расстояния между планетами Солнечной системы и Солнцем (средние радиусы орбит). Правило не привлекало большого внимания до тех пор, пока в 1781 году не был открыт Уран, который почти точно лёг на предсказанную последовательность. А затем Фаэтон представили как недостающую по этой формуле планету. Когда-то давно во время парада планет она столкнулась с Марсом, и после этого, Марс стал безжизненным. Подобная участь ожидала и Землю, но большую часть энергии погасил Марс.

Противники этой теории утверждают, что каждая планета имеет ядро, которое среди астероидов не обнаружили. Соответственно, нет ядра – а, значит, и планеты не было.

И тут у ученых появляется объяснение – Луна и есть то самое ядро. Оказывается, во многих хрониках, мифах и преданиях говорится, что как раз Луны-то на небе не было. А появилась она после Всемирного потопа. Вспомним о том, что приливами и отливами на нашей планете «управляет» Луна. Тогда можно предположить какой силы мог быть прилив, когда ядро Фаэтона появилось так близко от поверхности Земли. Массы воды, в том числе, которые были под землей, приливными силами были подняты на поверхность. Это и был потоп.

Известно также, что более чем 12 тысяч лет назад год равнялся 360 дням. Увеличение года на пять дней ученые объясняют так: масса Земли увеличилась за счет присутствия Луны, планета отошла дальше от Солнца, орбита стала больше, и год увеличился на пять дней.

Но отметим, что далеко не все согласны с теорией про Фаэтон и Луну. Некоторые считают, что пояс астероидов является не разрушенной планетой, а планетой, которая так и не смогла сформироваться ввиду гравитационного влияния Юпитера и отчасти других планет-гигантов.

Что сильнее притягивает Луну: Земля или Солнце?

Возможно, вы удивитесь, но Солнце притягивает Луну в 2,5 раза сильнее , чем Земля . И этот факт можно подтвердить простым расчётом, доступном школьнику.

Почему же тогда Солнце не отрывает Луну от Земли?

В теоретической космонавтике используется понятие сферы действия тела М1 относительно тела М2. Это область пространства вокруг тела М1, в которой третье тело m свободно движется в соответствии с задачей двух тел, а тело М2 оказывает только возмущающее действие на это движение. Оно выражается в том, что тело М2 стремится разорвать гравитационную связь между телами m и М1, придавая им разные ускорения ‑ соответствующие их расстояниям до М2. Внутри сферы действия тела М1 разность ускорений тел m и М1, сообщаемых им телом М2, меньше, чем ускорение тела m в поле тяготения тела М1. Поэтому тело М2 не может оторвать тело m от тела М1.

Пусть тело М1 - Земля, тело М2 - Солнце, а тело m- Луна. Простые расчеты показывают, что максимальная РАЗНОСТЬ ускорений Луны и Земли, создаваемых Солнцем, в 90 раз меньше среднего ускорения Луны по отношению к Земле.

Поэтому Солнце не отрывает Луну от Земли, а только деформирует ее орбиту .

Ваши комментарии и статьи на данном сайте не остаются без внимания. Они воспринимаются, как добросовестный бескорыстный труд целеустремлённого человека. И обязательно будут оценены не только близкими Вам людьми.

Ваш высокий образовательный уровень вызывает уважение.

Простой и исчерпывающий ответ на поставленный вопрос можно найти у корифея астрономии Константина Владиславовича Холшевникова .

При всём уважении к Константину Владиславовичу Холшевникову (к сожалению, его имя известно сейчас только профессиональным астрономам), ответ воспринимается далеко не просто молодым поколением. Но Ваша ссылка очень полезна для тех, кому необходимо докапываться до сути.

Почему же Солнце не отрывает Луну от Земли?

(«Повторение - мать учения»)

Это происходит оттого, что Солнце притягивает не только Луну, но и Землю. Чтобы разорвать связь между Луной и Землей, Солнце должно придать этим телам сильно отличающиеся друг от друга ускорения.

Но в действительности разность ускорений Земли к Солнцу и Луны к Солнцу не так уж велика. Она ведь зависит от разности расстояний Луны и Земли от Солнца, а эти расстояния отличаются не более, чем на 380 000 км. В результате ускорение Луны к Земле оказывается больше разности ускорений, сообщаемых Солнцем Земле и Луне, в 90 раз. В этом состоит условие «неотрыва» Луны от Земли.

Луна находится в сфере действия Земли относительно Солнца. Определение понятия «сфера действия» дано в начале изложения этой темы.

«Полученные оценки относительных величин сил (или, что то же, ускорений) описывают их влияние на траекторию Луны в инерциальной или близкой к ней гелиоцентрической системе отсчета. Но чаще всего нас интересует геоцентрическое движение. Сила, приводящая к ускорению даже в парсек за квадратную секунду, никак не отразится на движении Луны относительно Земли, если это ускорение одинаково для обоих тел, иными словами, если силовое поле однородно. Эффекты в геоцентрическом движении вызываются разностью ускорений поля в точках, где находятся центры масс Луны и Земли…

Более того, даже если бы Луна вдруг полетела в сторону Солнца, она все равно бы не упала на него. Она была бы отклонена солнечным ветром и оказалась на вытянутой орбите, пролетев в непосредственной близости от Солнца, как комета Лавджоя…

Все. Ответ будет с запозданием, интернет в палате запрещен…

guryan пишет:

С шуткой согласен. Спутник может долго и устойчиво летать только на круговой орбите с 1-й, для данной высоты космической скоростью. И при условии, что высота орбиты такова, что влияние сопротивления атмосферы исключено.

Что касается эллиптической орбиты, я просмотрел это несколько десятков раз, получается, что орбита не может быть эллиптической. Или точка фокуса эллипса не может совпадать с центром тяжести земли.

Я тоже оценил Ваш юмор. Особенно после того, как , как движутся реальные , а не математически «неточные» и «абстрактные» спутники.

guryan пишет:

Я могу прокручивать движение голове, как в объемном кино, вперед и назад.

Явление интересное, но само по себе оно доказательством истинности не является. Пациенты некоторых больниц видят и не такое кино, да ещё и озвученное. :) Пока это Ваше «кино» не проверено логикой и экспериментом, это - не более, чем Ваша вера , пусть и образная. Об этом я уже писал. Только после такой проверки вера становится надёжным знанием , или отбрасывается, как суеверие.

guryan пишет:

Случилось это в далеком детстве, и я напишу об этом на Вашем сайте «Солярис». С Вашего, конечно, разрешения.

Если Вы будете себя вести корректно по отношению к собеседникам, я не против. Это интересное психологическое явление, почему бы его не обсудить. Создайте в разделе «Психология» форума Соляриса новую тему и опишите в заголовке темы эту Вашу способность.

guryan пишет:

Дело в том, что если центр тяжести земли совпадает с точкой фокуса эллипса, то часть траектории спутника (в правой части рисунка, который вы правили), представляет собой часть окружности. При движении по ней, силы, действующие на спутник, уравновешены. Радиус орбиты на этом участке постоянен. Скорость совпадает с 1-й космической. То есть спутник движется по эквипотенциальной кривой, и никакой разности потенциалов на него не дейстствует. Тогда с какой радости, он начинает двигаться по эллипсу? То есть, по сути, увеличивать высоту.

В точках апогея и перигея центробежная сила и сила гравитации не уравновешены друг другом и скорости не равны первым космическим для данных расстояний. В апогее сила гравитации больше центробежной силы, скорость меньше первой космической и поэтому спутник стремится упасть на Землю, но вследствие наличия тангенциальной скорости, «пролетает мимо» неё. А в перигее центробежная сила больше силы гравитации, скорость больше первой космической и спутник стремится улететь от Земли.

RMR_astra пишет:

Диаметр сферы действия Земли всего 1 миллион километров, но расстояние Луны от Земли еще меньше - 0,38 миллиона километров, т.е. Луна находится внутри сферы действия Земли относительно Солнца.

Радиус действия гравитационных полей, бесконечен. Сила притяжения между Солнцем и Луной, в 80 раз меньше, чем между Солнцем и Землей, так как они находятся практически на одинаковом расстоянии от Солнца, а масса Луны в 80 раз меньше. А так как расстояние от Луны до Солнца, в 400 больше, чем от Луны до Земли, то сила притяжения Луны к Земле в 160000 раз больше, чем к Солнцу... В полном согласии с законом всемирного тяготения старика Ньютона...

В школьном учебнике была такая задача:

Во сколько раз сила притяжения Луны к Солнцу отличается от силы притяжения Луны к Земле?

Перед решением я нисколько не сомневалась, что притяжение Луны к Земле, конечно же, больше. И была очень удивлена, что получилось "с точностью наоборот".

Спасибо, RMR astra за привлечение к такому действительно необычному вопросу. Возможно, кто-то заинтересуется и проверит.