луна притягивает землю с такой же силой с какой и земля притягивает к себе луну
Почему Луна не падает на Землю: пояснения
Земля и Луна: Freepick
Почему Луна не падает на Землю? Наша планета обладает колоссальной силой притяжения, которую чувствует каждый человек. Неужели этой силы недостаточно, чтобы притянуть планету-спутник? Ученым удалось разгадать секреты Луны и дать ответ на этот вопрос.
Почему Луна не падает на Землю
Рассматривая на небосклоне спутник Земли, многие спрашивают себя, как происходит движение Луны по небу и почему она не падает на нашу планету?
Другие космические тела, а также космические аппараты часто падают. Какие же секреты есть у видимой нами планеты, вращается ли Луна и как ей удается удерживать свои позиции в космосе?
Земля и Луна связаны следующим образом:
Чтобы это понять, достаточно представить аттракцион из луна-парка, в котором лодочки-карусели двигаются по кругу. Можно ли переместиться в центр карусели во время вращения? Не выйдет: человек почувствует сильное отталкивание, как от давления в грудь или сильного ветра. Такой же эффект испытывает Луна во время движения вокруг Земли.
Или, например, что будет, если мячик толкать сразу в две разные стороны? Он не сдвинется с места. Вот так же и силы, притягивающие и отталкивающие Луну, находятся в равновесии и помогают ей в течение миллионов оставаться на своей «дорожке».
В то время как многие думают, что Луна приближается к Земле, на самом деле Луна отдаляется от Земли на 3–4 см каждый год. Траекторию движения нашего спутника описывают как спираль, которая медленно раскручивается. Происходит это по нескольким причинам.
Планета Земля и ее спутник: Freepick
Во-первых, из-за воздействия главной звезды Солнечной системы (Солнца). Она действует на Луну как магнит, причем сила воздействия больше той, какую на свой спутник оказывает Земля. Рассмотрим этот процесс подробнее:
Кроме того, удаление Луны — следствие так называемого приливного ускорения. Его смысл таков:
Может ли однажды остаться Земля без Луны? Ученые на этот вопрос отвечают отрицательно, и вот почему:
Действие физических сил (притяжения и отталкивания) — главная причина, почему планеты не падают. Только остановка движения космического объекта или механизма приводит к его падению.
Почему на Землю падают небесные тела
В космосе наряду с планетами и звездами есть различные объекты:
Когда такие метеороиды попадают в гравитационное поле Земли, то это меняет их траекторию движения — их притягивает к поверхности.
Отметим, что движение космических тел происходит на огромных скоростях. На входе в атмосферу цифры колеблются от 11 до 72 км/с. При трении о воздух они загораются и начинают светиться. Большинство метеороидов сгорает, не достигнув поверхности, крупные постепенно замедляются и остывают.
Дождь из метеоров: Freepick
То, что с ними произойдет дальше, определяется массой, начальной скоростью, углом входа в атмосферу:
В среднем в течение суток на Землю попадает примерно 5–6 тонн метеоритного вещества, о есть за год около 2000 тонн. Но большая часть сгорает в атмосфере, не достигнув поверхности нашей планеты. Многие падают в океаны или приземляются в малонаселенных областях. Очень редко метеорит падает в населенной местности, и у этого события оказывается много свидетелей.
Что происходит с космическими объектами, которые в космос запускают люди? Эти искусственные спутники должны вращаться вокруг планеты на четко заданной скорости и расстоянии, чтобы удерживаться на собственной орбите. На больших скоростях они будут вырываться из гравитационного поля и улетать во Вселенную, а на меньших — сойдут с орбиты и упадут вниз.
Для последнего варианта развития событий есть множество причин. Скорость передвижения спутников замедляют:
К падению таких аппаратов приводят просчеты ученых, которые их проектируют.
Но что бы ни происходило с рукотворными объектами, в Луне можно не сомневаться: она на Землю точно не упадет. Зная о том, почему Луна не падает на Землю, остается только восхититься тем, как точно и умело создано все в природе.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Закон всемирного тяготения
Гравитационное взаимодействие
Земля — это большой магнит. Причем на самом деле магнит, с настоящим магнитным полем. Но сейчас речь пойдет о другом явлении, которое притягивает к Земле тела — от прыгающего с дерева котика до летящего мимо астероида. Называется это явление гравитацией.Земля — это большой магнит. Причем на самом деле магнит, с настоящим магнитным полем. Но сейчас речь пойдет о другом явлении, которое притягивает к Земле тела — от прыгающего с дерева котика до летящего мимо астероида. Называется это явление гравитацией.
Возьмем два тела — одно с большой массой, другое с маленькой. Натянем гигантское полотно ткани и положим на него тело с большей массой. После чего положим туда тело с массой поменьше. Мы будем наблюдать примерно такую картину:
Маленькое тело начнет притягиваться к тому, что больше, — это и есть гравитация. По сути, Земля — это большой шарик, а все остальные предметы — маленький (даже если это вовсе не шарики).
Гравитационное взаимодействие универсально. Оно справедливо для всех видов материи. Гравитация проявляется только в притяжении — отталкивание тел гравитация не предусматривает.
Из всех фундаментальных взаимодействий гравитационное — самое слабое. Хотя гравитация действует между всеми элементарными частицами, она настолько слаба, что ее принято не учитывать. Все дело в том, что гравитационное взаимодействие зависит от массы объекта, а у частиц она крайне мала. Эту зависимость впервые сформулировал Исаак Ньютон.
Закон всемирного тяготения
В 1682 году Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Он звучит так: все тела притягиваются друг к другу, сила всемирного тяготения прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Формула силы тяготения согласно этому закону выглядит так:
Закон всемирного тяготения
F — сила тяготения [Н]
M — масса первого тела (часто планеты) [кг]
m — масса второго тела [кг]
R — расстояние между телами [м]
G — гравитационная постоянная
Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз.
Закон всемирного тяготения используют, чтобы вычислить силы взаимодействия между телами любой формы, если размеры тел значительно меньше расстояния между ними.
Если мы возьмем два шара, то для них можно использовать этот закон вне зависимости от расстояния между ними. За расстояние R между телами в этом случае принимается расстояние между центрами шаров.
Приливы и отливы существуют благодаря закону всемирного тяготения. В этом видео я рассказываю, что общего у приливов и прыщей.
Задачка раз
Две планеты с одинаковыми массами обращаются по круговым орбитам вокруг звезды. У первой из них радиус орбиты вдвое больше, чем у второй. Каково отношение сил притяжения первой и второй планеты к звезде?
Решение
По закону всемирного тяготения сила притяжения планеты к звезде обратно пропорциональна квадрату радиуса орбиты. Таким образом, в силу равенства масс отношение сил притяжения к звезде первой и второй планет обратно пропорционально отношению квадратов радиусов орбит:
По условию, у первой планеты радиус орбиты вдвое больше, чем у второй, то есть R1=2R2.
Ответ: отношение сил притяжения первой и второй планет к звезде равно 0,25.
Задачка два
У поверхности Луны на космонавта действует сила тяготения 144 Н. Какая сила тяготения действует со стороны Луны на того же космонавта в космическом корабле, движущемся по круговой орбите вокруг Луны на расстоянии трех лунных радиусов от ее центра?
Решение
По закону всемирного тяготения сила притяжения космонавта со стороны Луны обратно пропорциональна квадрату расстояния между ним и центром Луны. У поверхности Луны это расстояние совпадает с радиусом спутника. На космическом корабле, по условию, оно в три раза больше. Таким образом, сила тяготения со стороны Луны, действующая на космонавта на космическом корабле, в 9 раз меньше, чем у поверхности Луны, то есть:
Ответ: на расстоянии трех лунных радиусов от центра сила притяжения космонавта будет равна 16 Н.
Правильно говорить не «на тело действует сила тяготения», а «Земля притягивает тело с силой тяготения».
Ускорение свободного падения
Чтобы математически верно и красиво прийти к ускорению свободного падения, нам необходимо сначала ввести понятие силы тяжести.
Сила тяжести — сила, с которой Земля притягивает все тела.
Сила тяжести
F — сила тяжести [Н]
m — масса тела [кг]
g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]
На первый взгляд сила тяжести очень похожа на вес тела. Действительно, в состоянии покоя на поверхности Земли формулы силы тяжести и веса идентичны. Вес тела в состоянии покоя численно равен массе тела, умноженной на ускорение свободного падения, разница состоит лишь в точке приложения силы.
Сила тяжести — это сила, с которой Земля действует на тело, а вес — сила, с которой тело действует на опору. Это значит, что у них будут разные точки приложения: у силы тяжести к центру масс тела, а у веса — к опоре.
Также важно понимать, что сила тяжести зависит исключительно от массы и планеты, на которой тело находится. А вес зависит еще и от ускорения, с которым движется тело или опора.
Например, в лифте вес зависит от того, куда и с каким ускорением двигаются его пассажиры. А силе тяжести все равно, куда и что движется — она не зависит от внешних факторов.
На второй взгляд сила тяжести очень похожа на силу тяготения. В обоих случаях мы имеем дело с притяжением — значит, можем сказать, что это одно и то же. Практически.
Мы можем сказать, что это одно и то же, если речь идет о Земле и каком-то предмете, который к этой планете притягивается. Тогда мы можем даже приравнять эти силы и выразить формулу для ускорения свободного падения:
Приравниваем правые части:
Делим на массу левую и правую части:
Это и будет формула ускорения свободного падения. Ускорение свободного падения для каждой планеты уникально.
Закон всемирного тяготения
g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]
M — масса планеты [кг]
R — расстояние между телами [м]
G — гравитационная постоянная
Ускорение свободного падения характеризует то, как быстро увеличивается скорость тела при свободном падении.
Свободное падение — это ускоренное движение тела в безвоздушном пространстве, при котором на тело действует только сила тяжести.
Но разве это не зависит еще и от массы предмета?
Нет, не зависит. На самом деле все тела падают одинаково вне зависимости от массы. Если мы возьмем перо и мяч, то перо, конечно, будет падать медленнее, но не из-за ускорения свободного падения. Просто из-за небольшой массы пера сопротивление воздуха оказывает на него большее воздействие, чем на мяч. А вот если бы мы поместили перо и мяч в вакуум, они бы упали одновременно.
Третий закон Ньютона
Третий закон Ньютона обобщает огромное количество опытов, которые показывают, что силы — результат взаимодействия тел.
Он звучит так: тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
Если попроще — сила действия равна силе противодействия.
Если вам вдруг придется объяснять физику во дворе, то можно сказать и так: на каждую силу найдется другая сила. 🙈
Третий закон Ньютона
F1 — сила, с которой первое тело действует на второе [Н]
F2 — сила, с которой второе тело действует на первое [Н]
Так вот, для силы тяготения третий закон Ньютона тоже справедлив. С какой силой Земля притягивает тело, с той же силой тело притягивает Землю.
Задачка для практики
Земля притягивает к себе подброшенный мяч с силой 5 Н. С какой силой этот мяч притягивает к себе Землю?
Решение
Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой Земля притягивает мяч, равна силе, с которой мяч притягивает Землю.
Ответ: мяч притягивает Землю с силой 5 Н.
Поначалу это кажется странным, потому что мы ассоциируем силу с перемещением: мол, если сила такая же, то на то же расстояние подвинется Земля. Формально это так, но у мяча масса намного меньше, чем у Земли. И Земля смещается на такое крошечное расстояние, притягиваясь к мячу, что мы его не видим, в отличие от падения мяча.
Если каждый брошенный мяч смещает Землю на какое-то расстояние, пусть даже крошечное, возникает вопрос — как она еще не слетела с орбиты из-за всех этих смещений. Но тут как в перетягивании каната: если его будут тянуть две равные по силе команды, канат никуда не сдвинется. Так же и с нашей планетой.
Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Наука
Forskning (Норвегия): почему Луна не падает на Землю?
Из-за силы тяготения у нас все норовит упасть на землю. Так почему же в нас никак не врежется Луна?
Благодаря гравитации мы крепко стоим ногами на земле.
Эта немного загадочная сила придает вещам вес. Вот почему мяч падает обратно, как бы высоко вы его ни подбросили.
У больших объектов гравитация больше, чем у маленьких. Но, например, гравитация планеты по мере удаления от нее все больше ослабевает.
Земля очень велика, и гравитация у нее огромная. Именно благодаря этому вокруг нее и держатся газы нашей атмосферы, и нам есть чем дышать. Благодаря силе притяжения Земли вы можете подпрыгнуть и не улететь при этом невесть куда. В большинстве случаев вы просто снова приземляетесь на ноги.
Земля притягивает к себе все вокруг.
Почему же тогда Луна, которая меньше Земли, продолжает вращаться вокруг земного шара по маршруту, который мы называем орбитой? Разве она не должна была упасть на Землю так же, как мы после прыжка?
Луна падает на Землю, просто промахивается
На самом-то деле Луна и правда все время свободно падает на Землю. Просто она постоянно промахивается.
Ученый Исаак Ньютон первым сообразил, что одна и та же сила заставляет и яблоки падать на землю, и луны с планетами вращаться по орбитам.
Он провел мысленный эксперимент.
Если вы возьмете камень и отпустите его, он упадет прямо вниз. Если вы бросите камень перед собой, из-за силы тяжести он все равно упадет на землю. Но в этом случае он будет лететь не только вниз, но и вперед. Он будет падать по дуге.
Представьте себе очень высокую гору. Вы стреляете с нее из пушки, ядро летит далеко вперед и в конце концов падает на землю.
А еще можно представить себе фантастическую пушку, которая стреляет с просто ужасающей силой. Ядро улетает очень далеко вперед по очень слабой дуге. Да и Земля под ней изгибается, ведь она круглая.
Если пушечное ядро будет лететь с достаточно большой скоростью, оно никогда не упадет на поверхность из-за изгиба Земли.
Таким образом пушечное ядро окажется на орбите вокруг Земли.
Не падает, потому что мы идем на хорошей скорости
А что произойдет, если выстрелить пушечным ядром с еще большей силой и разогнать его до еще большей скорости?
Оно вырвется из зоны действия гравитации Земли и продолжит свой путь в космос.
Контекст
Какой была бы Земля без Луны?
А если Луна разрушится?
Луну на ее орбите удерживает сочетание расстояния от Земли и ее скорости, пишет Европейское космическое агентство.
Точно так же и Земля вращается вокруг Солнца. Ее скорость составляет 108 тысяч километров в час. Это очень много. Благодаря скорости Земли мы и движемся по стабильной орбите.
«Если бы Земля внезапно остановилась, она бы упала прямо на Солнце», — рассказывал профессор Кафедры теоретической астрофизики в Университете Осло Вигго Ханстеен (Viggo Hansteen) ранее в Forskning.
Спутники вокруг земли
Знания об орбитах и гравитации очень важны для отправки в космос искусственных спутников. Спутники — это космические аппараты, которые вращаются вокруг Земли. Благодаря им мы можем фотографировать Землю, пользоваться мобильными телефонами и много чего еще.
Спутники должны вращаться вокруг Земли, а не уходить в открытый космос или падать обратно на поверхность нашей планеты.
Те, кто запускает спутники в космос, должны проделать много расчетов, чтобы космический аппарат набрал на высоте правильную скорость. По данным британского Института физики (IOP), только так они могут оказаться на орбите.
Международная космическая станция также вращается вокруг Земли. Там живут астронавты. Хотя они находятся достаточно близко от Земли, чтобы подвергаться сильному воздействию ее гравитации, они испытывают невесомость. Все потому, что они вместе с космической станцией фактически оказались в ловушке свободного падения вокруг Земли, как и Луна.
Другой взгляд на гравитацию
Но что же такое гравитация на самом деле?
Альберт Эйнштейн пришел к выводу, что гравитация вовсе не притягивает предметы друг к другу.
На самом деле тяжелые объекты искривляют пространство вокруг себя. Если упростить, можно представить себе, как тяжелый большой шар прогибает под собой ткань батута. Запустите рядом маленький шарик, и он начнет кататься вокруг большого как планета вокруг звезды.
Маленький шарик замедляется из-за трения о воздух и ткань, и потому в конце концов скатывается к центру. Но в космосе такого не произойдет.
Можно сказать, что планеты на самом деле движутся прямо — а вот пространство искривлено.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Лучшие
Все комментарии
Free Thinker
KalikP
Alex_61
lena.shpak.reznik
Pax Amᴱricana
Voland
Бокорез
Жэка доктор
Сергей из Сибири
Сергей из Сибири
авыдокажите
zwaan
в ответ ( Показать комментарий Скрыть комментарий)
Популярное
На Западе признали: придется просить Россию о спасении (Forbes)
Parlamentní listy: Европа забыла, что в войнах Россия всегда побеждала
Newsweek Polska: Россия рухнет, как карточный домик, при одном условии
Жэньминь жибао: Россия приготовила для американцев настоящий ад
Британцы отказались воевать против России: «Крым вернулся домой, и точка» (The Telegraph)
Newsweek Polska: Россия рухнет, как карточный домик, при одном условии
Parlamentní listy: Европа забыла, что в войнах Россия всегда побеждала
FP: необъяснимые действия России у границ Украины озадачили США
TNI: названы признаки подготовки России к войне с Украиной
На Западе признали: придется просить Россию о спасении (Forbes)
При полном или частичном использовании материалов ссылка на ИноСМИ.Ru обязательна (в интернете — гиперссылка).
Использование переводов в коммерческих целях запрещено
Ошибка
Произошла ошибка. Пожалуйста, повторите попытку позже.
Факт регистрации пользователя на сайтах РИА Новости обозначает его согласие с данными правилами.
Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.
Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.
Публикуются комментарии только на русском языке.
Комментарии пользователей размещаются без предварительного редактирования.
Комментарий пользователя может быть подвергнут редактированию или заблокирован в процессе размещения, если он:
В случае трехкратного нарушения правил комментирования пользователи будут переводиться в группу предварительного редактирования сроком на одну неделю.
При многократном нарушении правил комментирования возможность пользователя оставлять комментарии может быть заблокирована.
Пожалуйста, пишите грамотно – комментарии, в которых проявляется неуважение к русскому языку, намеренное пренебрежение его правилами и нормами, могут блокироваться вне зависимости от содержания.
«Луна покидает нас»: ученые рассказали о новой угрозе человечеству
Согласно одним теориям, удаление Луны от Земли будет продолжаться до тех пор, пока она не перестанет быть нашим ближайшим соседом по космосу. Другие астрономы, однако, полагают, что Луна в какой-то момент начнет сближаться с нашей планетой.
Астрономы предупреждают, что Луна скорее всего будет и дальше отдаляться от Земли со средней скоростью 3,78 см в год. Процесс расхождения будет, по их мнению, продолжаться до тех пор, пока расставание не станет, как говорится, окончательным и бесповоротным.
Трудно сказать, когда начался процесс расхождения Земли и Луны, но не исключено, что с первого дня «знакомства». Считается, что Луна образовалась приблизительно 4,5 млрд лет назад после столкновения Земли с огромной планетой Теей размером с Марс. В космос отправилось колоссальное количество обломков разных размеров. Постепенно они сблизились и образовали небесное тело шаровидной формы диаметром 3475 км.
«Ветреная» Луна уже давно покинула бы орбиту Земли, если бы ее не удерживала сила тяжести нашей планеты. Но у Луны, как у всякого небесного тела, есть собственная сила тяжести. Достаточно хорошо известно, но все же можно напомнить, что именно благодаря ей у нас на Земле есть приливы и отливы.
Силы гравитации и инерции действуют на противоположных сторонах планеты. На той стороне Земли, которая находится напротив Луны, сила гравитации Луны притягивает воды морей и океанов. На другой стороне противоположная картина, там отлив. Земля вращается со скоростью почти тысяча километров в час, и приливное утолщение, вызванное силой тяжести Луны, всегда располагается прямо перед ней.
Часть энергии утолщения передается Луне и постепенно меняет ее орбиту и отдаляет от Земли. Согласно одним теориям, удаление Луны от Земли будет продолжаться до тех пор, пока она не перестанет быть нашим ближайшим соседом по космосу.
Другие астрономы, однако, полагают, что Луна в один прекрасный день начнет сближаться с нашей планетой. Причем, этот процесс тоже будет необратимым, как и нынешнее «расставание», но приведет он не к столкновению, а к более сложному сценарию.
Орбита Луны является не идеальным кругом, а имеет форму эллипса. Это значит, что каждые сутки она то приближается к нам, то удаляется. Тем не менее, принято, что среднее расстояние между центрами Земли и Луны составляет около 385 тыс. км. Оно было известно издавна, но в наше время астрономы измерили его при помощи лучей лазера, отправляемых на отражающие панели, оставленных на поверхности Луны американскими астронавтами.
Лучи запускали из нескольких обсерваторий: в Нью-Мексико, Франции, Италии и Германии, после чего ученые замеряли время возвращения луча обратно. Эти данные помогли определить расстояние до Луны и скорость ее вращения. По мере удаления Луны от Земли скорость вращения, очевидно, будет замедляться.
Ученые Планетологического института США (PSI) считают, что отливы и приливы забирают у Земли энергию и замедляют ее вращение. В результате, когда пройдет порядка миллиарда лет, Земля начнет вращаться приблизительно с такой же скоростью, что и Луна. Когда скорости вращения сравняются, они будут все время повернуты друг к другу одной и той же стороной.
«Это приведет к существенным погодно-климатическим изменениям,- объясняют американские ученые.- Например, ночная сторона Земли без солнечного света значительно охладится, а дневная – нагреется».
Ученые также полагают, что «новая» Земля станет непригодной для проживания человека. Возможно, тогда-то и наступит конец света в том виде, как мы его себе представляем.
Сценарий, конечно, страшнее самого страшного «ужастика». Впрочем, есть и в нем ложка меда. Все эти ужасы произойдут не скоро, время ожидания измеряется миллиардами лет.
Если к тому времени на нашей планете останутся люди, то они будут видеть у себя над головами совсем другое ночное небо. Ученые PSI считают, что как только скорости вращения Луны и Земли сравняются, Луна перестанет удаляться от Земли и начнет с ней медленно сближаться. По мере сближения гравитация разрушит наш спутник. Возникшее в результате этого гигантское облако обломков образует вокруг нашей планеты нечто, похожее на кольца вокруг Сатурна.
Это не плод больного воображения астрономов. Ученые уже наблюдают что-то подобное с одним из спутников Марса – Фобосом.
«Что касается системы Земля-Луна, — говорится в заявлении PSI, — то через несколько миллиардов лет Луна настолько приблизится к Земле, что сила тяготения разорвет ее в клочья».