Исследовательский проект "Почему Луна не падает на Землю?". Почему луна не падает на землю

Луна моментально упала бы на Землю, если бы была неподвижной. Но Луна не стоит на месте, она вращается вокруг Земли.

Вы можете убедиться в этом сами, проведя простой эксперимент. Привяжите к ластику нитку и начните ее раскручивать. Ластик на нитке будет прямо-таки вырываться из вашей руки, но нитка его не пустит. А теперь остановите вращение. Ластик тут же упадет.

Еще более наглядный пример-аналогия - чертово колесо. Люди не выпадают из этой карусели, когда находятся в высшей точке, даже несмотря на то, что находятся вниз головой, потому что центробежная сила, которая отбрасывает их наружу (притягивает к сиденью), больше, чем сила тяготения Земли. Скорость вращения чертова колеса специально рассчитывается, и если бы центробежная сила оказалась меньше, чем сила притяжения Земли, это закончилось бы катастрофой - люди выпадали бы из своих кабин.

Точно так же обстоит дело с Луной. Сила, которая не дает Луне "убежать" при вращении - это сила притяжения Земли . А сила, которая не дает Луне упасть на Землю - это центробежная сила, которая возникает при вращении Луны вокруг Земли. Обращаясь вокруг Земли, Луна движется по орбите со скоростью 1 км/сек, то есть достаточно медленно, чтобы не покинуть свою орбиту и "улететь" в космос, но и достаточно быстро, чтобы не упасть на Землю.

Между прочим...

Вы удивитесь, но на самом деле Луна... отдаляется от Земли со скоростью 3-4 см в год! Движение Луны вокруг Земли можно представить как медленно раскручивающуюся спираль. Причиной такой траектории Луны является Солнце, которое притягивает Луну в 2 раза сильнее, чем Земля.

Почему же тогда Луна не падает на Солнце? А потому что Луна вместе с Землей вращается, в свою очередь, вокруг Солнца, и притягательное действие Солнца без остатка тратится на то, чтобы постоянно переводить оба эти тела с прямого пути на искривленную орбиту.

В ночном небе мы видим единственный спутник Земли, который сопровождает нашу планету. Обычно мы его наблюдаем только ночью. Но почему Луна не падает на Землю, что её держит в небе?

Научное объяснение вопроса «Почему Луна не падает?»

Луна не прикреплена намертво к земному шару. Она вертится вокруг нашей планеты. Поэтому в разные дни мы видим разные формы нашего естественного спутника. Иногда он появляется на безоблачном небе ещё с вечера, а иногда – поздно ночью. Мы говорим, что месяц всходит и заходит, что сегодня полнолуние, а через 20 дней будет новолуние. Но ответить на вопрос «Почему Луна не падает» сложно. Ведь по закону Ньютона на любое тело действует сила притяжения, и оно должно упасть.

Луна испытывает влияние Земли и Солнца. Они притягивают её в двух направлениях. Но притяжение от главного светила намного сильнее, чем от нашей планеты. Поэтому Луна и Земля вертятся вокруг центра Вселенной, но при этом находятся рядом друг с другом. Если бы на Луну действовало только Солнце, тогда она бы двигалась по маршруту с сильно вогнутыми точками. Но на неё влияет и наша планета. Её действие по сравнению с действием могущественного светила намного меньше, но Земля находится ближе к месяцу. Поэтому наша планета выравнивает траекторию движения своего спутника, меняя её время от времени.

Получается, что Луну притягивают два больших небесных тела. Но этого недостаточно, чтобы она не упала. Она не падает потому, что движется. Её скорость 1 км/сек. Этого достаточно, чтобы не упасть, но мало, чтобы не покинуть свою орбиту. Если ночное светило что-то сможет остановить, то оно упадёт на земную поверхность.

Ответ на вопрос «Почему Луна не падает на Землю?»

Притяжение двух тел, движение в Космосе – это всё можно легко моделировать. Попробуйте — и вы поймёте, почему Луна не может упасть на Землю. Ответ можно получить с небольшого и очень простого опыта. Возьмите предмет, который удобно закрепить на нитке. Хорошо привяжите его и начинайте крутить. Вот ваш предмет вращается довольно быстро. Он не падает, не летит никуда. Нить – это сила притяжения. Ваша рука – Земля. Предмет на нитке – Луна. Движение не позволяет ей упасть, выйти с орбиты, а нить – улететь далеко от вас. Если нить порвётся, то предмет отлетит. Так и с Луной. Когда сила притяжения планеты ослабнет – ночное светило улетит в далёкий Космос.

Ещё один эксперимент поможет понять способ движения спутника нашей планеты. Возьмите яблоко. Разожмите руку – оно упадёт. Действует сила Ньютона. Снова возьмите яблоко и постарайтесь бросить его параллельно поверхности. Яблоко пролетит некоторое время и упадёт. А если мы бросим яблоко на большой глобус? Потом параллельно ему? Тогда яблоко перелетит глобус и упадёт в другом месте. А если глобус будет притягивать, то яблоко будет лететь параллельно его поверхности.

Почему Луна не падает на Солнце?

Если Солнце сильнее Земли, то почему Луна не падает на ? Почему сила центра Вселенной не способна притянуть к себе это ночное светило? Способна. Солнечное притяжение в два раза сильнее земного. Но упасть Луне на Солнце не позволяет наша планета. Хотя она притягивает Луну к себе слабее, но находится рядом с ней. Эта близость компенсирует влияние Солнца. И месяц не улетает со своей орбиты, чтобы упасть на солнечную поверхность.

Уравновешивает две разные силы притяжения расстояние. Но учёные доказывают, что Луна с каждым годом становится всё дальше от нас. Месяц отдаляется от Земли за год на 3-4 см. Это незаметно в масштабах человеческой жизни. Однако чем дальше спутник будет отходить от Земли, тем меньшую силу наша планета окажет на него, а влияние Солнца будет возрастать.

Пока единственный спутник нашей планеты вращается вокруг нас, а Земля вместе со своим спутником – вокруг Солнца. Солнечная сила уходит на то, чтобы эти два тела не двигались по прямой, а шли по искривлённой орбите. На большее силы дневного светила не хватает.

Почему Луна не падает на Землю? Краткий ответ

3 пункта ответа «Почему не падает на Землю?»:

1. Её держит земное притяжение. Если не будет его, то Луна улетит в открытый Космос.

2. От падения на Землю Луну защищает солнечное притяжение. Сила этого светила в два раза сильнее, но наш спутник находится ближе к своей планете. Это уравнивает воздействие двух больших тел.

3. Движение не позволяет Луне упасть. Если она остановится, то свалится на земную поверхность.

Даже если предположить, что ночное светило остановилось и начало падать на земную поверхность, то выделится огромная энергия, которая разрушит месяц. В итоге наш спутник перестанет быть твёрдым телом.

Один древний грек, якобы Плутарх, изрёк: дескать, как только Луна замедлит свой бег, она тотчас упадёт на Землю, как камень, выброшенный из пращи. Это было сказано ещё тогда, когда падали звёзды, а не метеориты.

Веков так через семнадцать Галилей, вооружённый уже не только искусством разумных обобщений, но и телескопом, продолжил: Луна, мол, не замедляет свой бег потому, что движется по инерции, и движению этому, очевидно, ничто не препятствует. Сказал, как отрезал.

Ещё лет через двести свои три копейки вставил Ньютон: мол, уважаемые, если бы Луна двигалась только по инерции, она бы двигалась по прямой, давным-давно исчезнув в бездне Вселенной; Землю и Луну удерживает друг подле друга сила взаимного тяготения, принуждающая последнюю двигаться по окружности. Более того, говорил он, гравитация, являясь, скорее всего, первопричиной любого движения во Вселенной, способна на отдельных участках эллиптической (Кеплеровой) орбиты даже ускорять чуть замедлившийся бег Луны… Лет через сто Кавендиш с помощью свинцовых болванок и крутильных весов якобы доказал существование силы взаимного тяготения между небесными телами.

Вот и всё. Стало быть, это инерция и гравитация, принуждающие Луну двигаться по замкнутой орбите, и являются причинами, не позволяющими Луне упасть на Землю. Выходит, если гравитационная масса Земли вдруг увеличится, то Луна лишь отодвинется от неё на своей более высокой орбите за счёт увеличения скорости и пропорционально возрастающего эффекта центробежности. Но…

Никаких замкнутых орбит – круговых и эллиптических – быть у спутников планет не может. Сейчас мы посмотрим на совместное «падение» Земли и Луны на Солнце и убедимся в этом.

Итак, Земля и Луна совместно «падают» в гравитационном пространстве Солнца вот уже около 4-х миллиардов лет. При этом скорость Земли относительно Солнца – примерно 30 км/с, а Луны – 31. За 30 дней Земля проходит по своей траектории 77,8 млн. км (30 х 3600 х 24 х 30), а Луна – 80,3. 80,3 – 77,8 = 2,5 млн. км. Радиус орбиты Луны равен примерно 400000 км. Стало быть, длина окружности орбиты Луны – 400000 х 2 х 3,14 = 2,5 млн. км. Только в наших рассуждениях 2,5 млн. км - это уже «кривизна» почти прямой траектории Луны.

Масштабное отображение траекторий Земли и Луны может выглядеть и так: если в одной клетке будет 1 млн. км, то путь, пройденный Землёй и Луной за месяц, не уместится и во весь разворот тетрадки в клеточку, при этом максимальное удаление траектории Луны от траектории Земли в фазах полнолуния и новолуния будет равно всего 2-м миллиметрам.

Однако можно взять произвольной длины отрезок, означающий путь Земли, и нарисовать движение Луны за месяц. Движение Земли и Луны происходит справа налево, то есть против часовой стрелки. Если Солнце у нас где-то внизу рисунка, то в правой части рисунка мы точкой обозначим Луну в фазе полнолуния. Пусть Земля в это время будет точно под этой точкой. Через 15 дней Луна будет в фазе новолуния, то есть как раз посередине нашего отрезка и как раз под Землёй на рисунке. В левой части рисунка снова обозначаем точками положение Луны и Земли в фазе полнолуния.

Луна в течении месяца дважды пересекает траекторию Земли в так называемых узлах. Первый узел будет примерно в 7,5 сутках от фазы полнолуния. С Земли в это время видна как раз половинка лунного диска. Эта фаза называется первой четвертью, так как Луна к этому времени проходит четверть своего ежемесячного пути. Второй раз Луна пересекает траекторию Земли в последней четверти, то есть примерно в 7,5 сутках от фазы новолуния. Нарисовали?

Вот, что интересно: Луна в узле первой четверти находится на 400000 км впереди Земли, а в узле последней четверти – уже на 400000 км позади неё. Выходит, Луна «по верхнему гребню волны» движется с ускорением, а «по нижнему» - с замедлением; путь Луны от узла последней четверти до узла первой четверти на 800000 км длиннее.

Конечно, Луна в своём движении по «верхней дуге» ускоряется не самопроизвольно, это Земля своей гравитационной массой захватывает её и как бы перебрасывает через себя. Именно это свойство движущихся планет – захватывать и ускорять, увлекая за собой, – и используется для ускорения космических зондов при так называемом гравитационном маневре. Если же зонд пересекает путь планеты спереди от неё, то мы имеем гравитационный маневр с замедлением зонда. Всё просто.

Кульминация полнолуния повторяется через 29 суток 12 часов и 44 минуты. Это синодический период обращения Луны. Теоретически Луна должна проходить свой путь по орбите за 27 суток 7 часов и 43 минуты. Это сидерический период обращения, которого, на самом деле просто нет, как нет и замкнутой орбиты с определённой длиной окружности. Нестыковку в двое суток в учебниках объясняют перемещением Земли и Луны за месяц относительно круглого Солнца...

Итак, Ньютон «непадение» Луны на Землю объяснял её временными ускорениями при движении по эллиптической орбите. Мы, как думается, объяснили это ещё проще. А главное - правильнее и практичнее.

Помнится, Кеплер и Галилей дружно смеялись над "одержимостью округлённостью" орбит своих продвинутых современников: дескать, посмеёмся, мой Кеплер, великой глупости людской... Однако хорошо смеётся только тот, кто смеётся последним. Правда, смеяться над глупостью, попавшей в учебники, как-то не принято. И мы не будем.

Теперь - самое время ответить на непростой вопрос "Почему Луна к Земле всегда одним боком?". Ответ прост: потому что траектория движения Луны представляет собой не волну, а спираль с осью, находящейся на Земле.

Если один самолёт просто летит, а другой делает вокруг него "бочку", то с первого самолёта всегда видно только "брюхо" второго. При этом второй самолёт поочерёдно подставляется солнечным лучам всеми своими сторонами, если солнце где-то сбоку от них. Таким образом, смена светлого и тёмного времени суток происходит на Земле благодаря её суточному вращению, а на Луне день и ночь сменяются благодаря её движению по спиральной траектории.

В статье рассказывается о том, почему Луна не падает на Землю, причины движения ее вокруг Земли и некоторые другие аспекты небесной механики нашей Солнечной системы.

Начало космической эры

Естественный спутник нашей планеты всегда привлекал к себе внимание. В древние времена Луна была предметом культа некоторых религий, а с изобретением примитивных телескопов первые астрономы не могли оторваться от созерцания величественных кратеров.

Чуть позже, с открытием в других областях астрономии, стало ясно, что подобный небесный спутник есть не только у нашей планеты, но и у ряда других. А у Юпитера, их целых 67 штук! Но наш лидирует по размеру во всей системе. Но почему Луна не падает на Землю? С чем связано ее движение по одной и той же орбите? Об этом мы и поговорим.

Небесная механика

Для начала, нужно разобраться с тем, что такое движение по орбите и почему оно происходит. Согласное определению, которым пользуются физики и астрономы, орбита — это движение в другого, значительно превосходящего по массе, объекта. Долгое время считалось, что орбиты планет и спутников имеют круговую форму как самую естественную и совершенную, но Кеплер после безуспешных попыток применить эту теорию на движение Марса, отверг ее.

Как известно из курса физики, любые два объекта испытывают взаимные так называемую гравитацию. Те же самые силы влияют на нашу планету и Луну. Но если они притягиваются, то почему Луна не падает на Землю,как было бы логичней всего?

Все дело в том, что и Земля не стоит на месте, а движется вокруг Солнца по эллипсу, как бы постоянно «убегая» от своего спутника. А тот, в свою очередь, имеют инерционную скорость, из-за чего путешествует по опять-таки эллиптической орбите.

Наиболее простой пример, который может объяснить данное явление, это мячик на веревке. Если раскрутить его, то будет удерживать объект в той или иной плоскости, а если сбавить обороты, то ее будет недостаточно и мячик упадет. Такие же силы воздействуют и на Луну. Гравитация Земли увлекает ее за собой, не давая стоять на месте, а центробежная сила, развитая в результате вращения, удерживает, не давая приблизиться на критическое расстояние.

Если на вопрос о том, почему Луна не падает на Землю, привести еще более простое объяснение, то причина этому — равное взаимодействие сил. Наша планета притягивает спутник, заставляя вращаться, а центробежная сила как бы отталкивает.

Солнце

Подобные законы действуют не только на нашу планету и спутник, им подчиняются и все остальные Вообще, гравитация — очень интересная тема. Движение планет вокруг часто сравнивают с часовым механизмом, настолько оно точное и выверенное. И главное, нарушить его крайне сложно. Даже если убрать из нее несколько планет, то остальные с очень большой вероятностью, перестроятся на новые орбиты, и коллапса с падением на центральную звезду не произойдет.

Но если наше светило оказывает такое колоссальное гравитационное воздействие даже на самые удаленные объекты, то почему Луна не падает на Солнце?Конечно, звезда находится на гораздо более далеком расстоянии, чем Земля, но и масса его, а значит и гравитация, на порядок выше.

Все дело в том, что и его спутник двигаются также по орбите вокруг Солнца, и последнее воздействует не по отдельности на Луну и Землю, а на их общий центр масс. И на Луну оказывается двойное влияние гравитации, — звезды и планеты, а вслед за ним и центробежной силы, которая уравновешивает их. А иначе все спутники и прочие объекты давно бы сгорели в жарком светиле. Именно таков ответ на частый вопрос о том, почему Луна не падает.

Движение Солнца

Еще стоит упомянуть такой факт, что Солнце также движется! А вместе с ним, и вся наша система, хотя мы и привыкли считать, что космическое пространство стабильное и неизменное, за исключением орбит планет.

Если смотреть более глобально, в рамках систем и целых их скоплений, то можно увидеть, что они также перемещаются по своим траекториям. В данном случае Солнце со своими «спутниками» вращается вокруг центра галактики Если условно представить эту картину сверху, то выглядит она как спираль со множеством ответвлений, которые называются галактические рукава. В одном из таких рукавов вместе с миллионами других звезд, движется и наше Солнце.

Падение

Но все же, если задаться таким вопросом и пофантазировать? Какие нужны условия, при которых Луна врежется в Землю или отправится в путешествие к Солнцу?

Произойти это может, если спутник перестанет вращаться вокруг главного объекта и пропадает центробежная сила, также если его орбиту что-то сильно изменит и добавит скорости, к примеру, столкновение с метеоритом.

Ну а к звезде она отправится, если целенаправленно каким-то образом остановить ее движение вокруг Земли и придать начальное ускорение к светилу. Но вероятнее всего, Луна просто постепенно встанет на новую искривленную орбиту.

Подведем итоги: Луна не падает на Землю, потому что, помимо притяжения нашей планеты, на нее воздействует и центробежная сила, которая ее как бы отталкивает. В результате два этих явления уравновешивают друг друга, спутник не улетает и не врезается в планету.

При созерцании ночного неба невольно задумываешься, почему на Землю не падает Луна, которая в несколько раз меньше самой планеты. Спутник предстает нашему взору в разных обличьях – в виде месяца, диска, полукруга, но продолжает оставаться на небе. В чем же секрет?

Наша планета – не единственный притягивающий объект

Ночное светило не улетает в открытый по причине земного притяжения. Согласно закону Ньютона, тело под воздействием этой силы падает. Однако со спутником нашей планеты этого не происходит потому, что на него влияет и другой объект – .

Получается, что планета и главное светило действуют на «промежуточное» космическое тело в двух противоположных направлениях. При этом сила, исходящая от Солнца, гораздо больше. Кроме этого, падение естественного спутника становится невозможным по причине его движения. Скорость немалая – 1 км/сек.

Если наша звезда сильней, почему Луна не падает на него

Неужели могущественное светило не может окончательно притянуть к себе сравнительно маленький объект? Может. Но решающую роль играет расстояние. Луна расположена гораздо ближе к нашей планете, чем к Солнцу. Разница в расстоянии уравновешивает притяжение двух космических тел.

Таково объяснение, почему на Землю не падает Луна. К слову, ученые выяснили, что ночное светило понемногу отдаляется от планеты, где мы живем. Расстояние между этими телами увеличивается незначительно – примерно на 4 см в год, которые ничтожно малы относительно человеческой жизни. Но с каждым сантиметром воздействие Земли на Луну уменьшается, а Солнце притягивает ее к себе все сильнее.

Из всего, можно сделать вывод, на ночное светило действует несколько сил (притяжения и центробежная), что приводит к уравновешиванию сил, от этого наш спутник не падает на нас и не улетает в космос. Впрочем, такие силы действуют на все объекты Солнечной системы, что приводит к «гармонии», которую довольно сложно сломать.

А пока мы можем легко наблюдать ночью и вечером привычный желтый диск. Царица ночи неизменно вращается вокруг нашего общего дома. Вместе же эта пара описывает траекторию вокруг центрального светила.