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.
Цель и задачи моей работы
Это была потрясающая идея: чтобы найти что-то, лучше провести некоторые тщательные эксперименты, чем продолжать глубокие философские аргументы. Следуя этой идее, Тихо Браге много лет изучал положения планет в своей обсерватории на острове Хвен, недалеко от Копенгагена. Он сделал объемные таблицы, которые затем изучали математик Кеплер после смерти Тичо.
Закон всемирного тяготения
Кеплер обнаружил из данных некоторые очень красивые и замечательные, но простые законы о планетарном движении. Прежде всего, Кеплер обнаружил, что каждая планета движется вокруг Солнца по кривой, называемой эллипсом, с солнцем в центре эллипса. Эллипс - это не просто овал, а очень конкретная и точная кривая, которая может быть получена с помощью двух клавиш: по одному в каждом фокусе, в петле из струны и в карандаше; более математически это локус всех точек, сумма расстояний которых от двух неподвижных точек является постоянной.
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.
Или, если хотите, это ракурс. Второе замечание Кеплера состояло в том, что планеты не обходятся вокруг Солнца с одинаковой скоростью, но движутся быстрее, когда они приближаются к солнцу и медленнее, когда они находятся дальше от Солнца именно таким образом: предположим, что планета наблюдается при любом два последовательных раза, скажем, через неделю, и что радиус-вектор тянется к планете для каждой наблюдаемой позиции. Если два аналогичных наблюдения производятся на неделю отдельно, то на части орбиты дальше от Солнца подобная же область точно такая же, как в первом случае.
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…
Таким образом, согласно второму закону, орбитальная скорость каждой планеты такова, что радиус «выметает» равные площади в равные времена. Наконец, третий закон был обнаружен Кеплером гораздо позже; этот закон отличается от других двух, потому что он касается не только одной планеты, но и связывает одну планету с другой. В этом утверждении период - это временной интервал, в течение которого планета полностью вращается вокруг своей орбиты, а размер измеряется длиной наибольшего диаметра эллиптической орбиты, технически известной как главная ось.
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.
Пока Кеплер открывал эти законы, Галилей изучал законы движения. Вы увидите, что эта теория теперь модифицирована! Оказывается, что для того, чтобы поддерживать планет вокруг, невидимые ангелы должны летать в другом направлении, и у них нет крыльев. Ньютон изменил эту идею, сказав, что единственный способ изменить движение тела - использовать силу. Если тело ускоряется, сила применяется в направлении движения. С другой стороны, если его движение изменяется на новое направление, сила применяется вбок.
Ньютон, таким образом, добавил, что требуется сила, чтобы изменить скорость или направление движения тела. Например, если камень прикреплен к веревке и крутится вокруг по кругу, он принимает силу, чтобы держать ее в круге. Нам нужно потянуть за строку. На самом деле закон состоит в том, что ускорение, создаваемое силой, обратно пропорционально массе, или сила пропорциональна массе, умноженной на ускорение. Если бы не было ничего, чтобы нарушить это, планета пошла бы по прямой. Но фактическое движение отклоняется от линии, по которой тело ушло бы, если бы не было силы, причем отклонение по существу находилось под прямым углом к движению, а не по направлению движения.
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.
7-4 Закон тяготения Ньютона
Другими словами, из-за принципа инерции сила, необходимая для управления движением планеты вокруг Солнца, не является силой вокруг солнца, а к солнцу. Из его лучшего понимания теории движения Ньютон оценил, что солнце может быть местом или организацией сил, которые управляют движением планет. Ньютон убедился в том, что тот факт, что равные площади сметены в равные сроки, - это точный знак положения о том, что все отклонения в точности являются радиальными, - что закон областей является прямым следствием идеи о том, что все силы направленный точно на солнце.
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.
Почему Луна не падает на Землю?
Затем, проанализировав третий закон Кеплера, можно показать, что чем дальше от планеты, тем слабее силы. Если сравнить две планеты на разных расстояниях от Солнца, анализ показывает, что силы обратно пропорциональны квадратам соответствующих расстояний. С учетом сочетания двух законов Ньютон пришел к выводу, что должна быть сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния, направленная в линию между двумя объектами.
Будучи человеком с большим чувством общности, Ньютон, конечно же, предполагал, что эта связь применяется в более общем плане, чем просто солнце, удерживающее планеты. Известно, например, что на планете Юпитер вокруг нее луны, когда луна земли идет по земле, и Ньютон был уверен, что каждая планета удерживает свои луны силой. Он уже знал о силе, удерживающей нас на земле, поэтому он предложил, чтобы это была универсальная сила, что все тянет все остальное.
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?
Следующая проблема заключалась в том, что притяжение земли к своим людям было «тем же», что и его тяга на Луне, т.е. обратно пропорционально квадрату расстояния. Можно сказать, что луна вообще не падает. Но если бы на Луне не было силы, она уходила бы по прямой линии, тогда как вместо этого она проходила бы по кругу, поэтому она действительно попадает туда, где она была бы, если бы не было никакой силы. Желая подвергнуть эту теорию гравитации испытаниям с помощью подобных расчетов, Ньютон сделал свои расчеты очень осторожно и обнаружил расхождение настолько велико, что он рассматривал теорию как противоречащую фактам и не публиковал свои результаты.
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.
Шесть лет спустя новое измерение размера земли показало, что астрономы использовали неправильное расстояние до Луны. Когда Ньютон услышал об этом, он снова сделал расчет с исправленными цифрами и получил прекрасное согласие. Аппарат для демонстрации независимости вертикальных и горизонтальных движений.
Эта идея о том, что луна «падает», несколько запутанна, потому что, как вы видите, она не приближается. Идея достаточно интересна, чтобы заслужить дальнейшее объяснение: луна падает в том смысле, что она отходит от прямой линии, которой она будет заниматься, если бы не было сил. Возьмем пример на поверхности земли. На рисунке показано устройство, которое демонстрирует это. На горизонтальной дорожке находится мяч, который будет двигаться на небольшом расстоянии. На той же высоте находится шар, который будет падать вертикально, и есть электрический выключатель, расположенный так, что в тот момент, когда первый мяч покидает дорожку, второй шар отпускается.
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...
То, что они приходят на одну и ту же глубину в то же время, засвидетельствовано тем фактом, что они сталкиваются в воздухе. Что произойдет, если мы стреляем в пулю быстрее и быстрее? Не забывайте, что поверхность земли изогнута. Он все еще падает, но земля отгибается, поэтому она падает «вокруг» Земли.
Ускорение по направлению к центру кругового пути. Любое большое открытие нового закона полезно только в том случае, если мы можем извлечь больше из того, что мы вложили. Теперь Ньютон использовал второй и третий законы Кеплера, чтобы вывести свой закон тяготения. Что он предсказал? Во-первых, его анализ движения Луны был предсказанием, потому что он связывал падение предметов на земной поверхности с поверхностью луны. Во-вторых, вопрос в том, является ли орбита эллипсом? В следующей главе мы увидим, как можно точно вычислить движение, и действительно можно доказать, что он должен быть эллипсом, поэтому для объяснения первого закона Кеплера не требуется никакого дополнительного факта.
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.
Таким образом, Ньютон сделал свое первое мощное предсказание. Закон тяготения объясняет многие явления, которые ранее не были поняты. Например, притяжение луны на земле вызывает приливы, до сих пор таинственные. Луна подтягивает под нее воду и делает приливы - люди думали об этом раньше, но они были не такими умными, как Ньютон, и поэтому они думали, что в течение дня должен быть только один прилив. Другая школа мысли утверждала, что приливы должны быть на другой стороне земли, потому что, как они утверждали, луна тянет землю подальше от воды!
Обе эти теории ошибочны. На самом деле это работает так: притяжение луны к земле и для воды «сбалансировано» в центре. Но вода, которая ближе к Луне, тянется больше, чем средняя, а вода, которая находится дальше от нее, вытягивается меньше, чем средняя. Кроме того, вода может течь, в то время как более жесткая земля не может. Истинная картина - это сочетание этих двух вещей.
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.
Система Земля-Луна с приливами. Что мы понимаем под «сбалансированным»? Если луна тянет всю землю к ней, почему земля не падает «до» до луны? Поскольку земля делает тот же трюк, что и луна, она идет по кругу вокруг точки, находящейся внутри земли, но не в ее центре. Это движение вокруг общего центра - это то, что уравновешивает падение каждого из них. Так что земля тоже не идет по прямой линии; он путешествует по кругу. Вода на дальней стороне «неуравновешена», потому что притяжение луны там слабее, чем в центре земли, где оно просто уравновешивает «центробежную силу».
Управление образования администрации Кемеровского муниципального района
X районная научно-практическая конференция
«Мир открытий»
Секция « География, геология »
Почему Луна не падает на Землю?
Семенов Лавр Юрьевич,
обучающийся 1 класса «Б»
Результатом этого дисбаланса является то, что вода поднимается вверх, от центра земли. С ближней стороны притяжение с луны сильнее, а дисбаланс находится в противоположном направлении в пространстве, но снова вдали от центра Земли. Конечным результатом является то, что мы получаем два приливных выпуклости.
Что еще мы можем понять, когда мы понимаем гравитацию? Всем известно, что земля круглая. Это просто; это связано с гравитацией. Землю можно рассматривать как круглую, потому что все привлекает все остальное, и поэтому она притягивает себя, насколько это возможно! Если мы идем еще дальше, земля не является сферой, потому что она вращается, и это приводит к центробежным эффектам, которые склонны противостоять гравитации вблизи экватора. Оказывается, земля должна быть эллиптической, и мы даже получим правильную форму для эллипса.
МБОУ «Ягуновская СОШ»
Руководитель:
Калистратова
Светлана Борисовна,
учитель начальных классов
МБОУ «Ягуновская СОШ»
2016
Содержание
Введение …………………………………………………………………………. 3
Глава 1. Луна как предмет исследования …………………………………........ 5
1.1. Изучение источников ……………………………..………………………… 5
Таким образом, мы можем заключить, что солнце, луна и земля должны быть сферами, как раз из закона тяготения. Что еще вы можете сделать с законом тяготения? Если мы посмотрим на луны Юпитера, мы сможем понять все, что они двигают вокруг этой планеты. Кстати, когда-то была определенная трудность с лунами Юпитера, о которых стоит упомянуть. Эти спутники были очень тщательно изучены Рёмером, который заметил, что луны иногда казались впереди графика, а иногда и позади. Теперь они были впереди, когда Юпитер был особенно близок к земле, и они были позади, когда Юпитер был дальше от земли.
1.2. Наблюдения за Луной ...................................................................................... 7
Глава 2. Организация и результаты исследования ……………………………...9
Заключение……………………………………………………………………….. 13
Список литературы и Интернетресурсов……………………………………….. 14
Введение
Мне очень нравится все, что связано с космосом. Я люблю наблюдать за звёздами, находить созвездия, поэтому мы выбрали данную тему для исследования.
В Кемеровском Государственном Университете есть удивительное место – планетарий. Он включен в список планетариев России, которых всего 26, а также в список планетариев мира. "Основатель" нашего планетария, преподаватель, кандидат физико-математических наук Кемеровского Государственного Университета, Кузьма Петрович Мацуков лучше, чем кто-либо, разбирается "в делах звездных". В планетарии проводятся экскурсии, которые раскрывают загадки космоса, рождения Вселенной и звезд. Здесь можно увидеть картину настоящего звездного неба! С помощью проектора звездного неба под куполом планетария мы можем видеть около пяти тысяч звезд, планеты, солнце и луну .
У одних планет спутников много, у других нет совсем. Мы решили разобраться, что же такое спутник. Нас, конечно, заинтересовала Луна, так как она является спутником нашей Земли.
Спросив Кузьму Петровича, почему Луна висит всегда в небе и никуда не улетает, выяснили, что Земля обладает удивительным свойством: она все притягивает к себе. А вот Луна висит в небе и почему-то не падает на Землю. Почему? Попробуем найти ответ на этот вопрос.
Цель исследования: выявить, почему Луна не падает на Землю.
Задачи исследования:
1. Изучить различные источники по данной проблеме (энциклопедии, интернет), посетить планетарий Кемеровского Государственного Университета.
2. Узнать, как образовалась Луна, как Луна влияет на Землю, что связывает Луну с Землей.
3. Провести исследование и на основании полученных данных выяснить, почему Луна не падает на Землю.
Гипотеза исследования: вероятно, что Луна упадет в том случае, если приблизится к Земле. Но, может быть, существует что-то, что удерживает Луну с Землей на расстоянии, поэтому Луна и не падает на Землю.
Глава 1. Луна как предмет исследования
1.1 Изучение источников
Прежде, чем мы будем искать ответ на вопрос «Что же такое, собственно, Луна?», проведем небольшой опрос среди взрослых (5чел.) и детей (5чел.), и выясним, насколько глубоки их познания в данной области.
2чел. – прав.;3чел. – неправ.
4чел. – прав.;
1чел. – неправ.
Граждане какой страны впервые побывали на Луне? (американцы)
0чел. – прав.;
5чел. – неправ.
5чел. – прав.;
0чел. – неправ.
Как назывался самоходный аппарат, совершивший путешествие по поверхности Луны? («Луноход»)
3чел. – прав.;
2чел. – неправ.
5чел. – прав.;
0чел. – неправ.
Мы знаем, что Земля – магнит. Почему Луна – спутник Земли – не падает на Землю? (Она вращается вокруг Земли)
1чел. – прав.;
4чел. – неправ.
4чел. – прав.;
1чел. – неправ.
Откуда на Луне появились кратеры? (От столкновений с метеоритами)
2чел. – прав.;
3чел. – неправ.
5чел. - прав.;
0чел. - неправ.
Проведя опрос, выяснили, что взрослые могут ответить на вопросы о Луне, а дети нет. Поэтому мы продолжили исследования.
Слово «луна» обозначает «светлая». В древности люди считали Луну богиней – покровительницей ночи.
Луна – единственный естественный спутник Земли. Второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца. В настоящее время астрономы с помощью современных приборов с лазерным лучом могут определять расстояние между Землей и Луной с точностью до нескольких сантиметров. Луна удалена от Земли на расстояние 384 400 км. Путешествие туда пешком заняло бы девять лет! На автомобиле нам потребовалось бы ехать на Луну без остановки больше полугода.
Лунный шар гораздо меньше земного: в диаметре - почти в 4 раза, а по объему - в 49 раз. Из вещества земного шара можно сделать 81 шар, каждый из которых весил бы столько же, сколько Луна.
Мы можем всегда видеть только одну сторону Луны. Этакий "небольшой" диск, диаметр которого 3480 км. Примерно в половину площади всей России. Период вращения Луны вокруг оси совпадает с периодом обращения Земли, что составляет 28 с половиной дней, поэтому Луна всегда обращена к Земле одной стороной.
Луна вращается вокруг Земли не строго по окружности, а по приплюснутому кругу - эллипсу. И когда Луна максимально приближается расстояние между Землей и Луной сокращается 356 400 километров . Такое минимальное приближение Луны к Земле называется перигей . А максимальное расстояние называется апогей и равняется целым 406 700 километрам .
Атмосфера отсутствует, поэтому люди не могут на Луне дышать. Температура на поверхности от −169 °C до +122 °C.
Серые пятна на Луне в старину считали морями. Сейчас известно, что на Луне нет ни капли воды, нет и воздушной оболочки - атмосферы. Лунные «моря» представляют собой глубокие впадины, покрытые серыми вулканическими породами. Некоторые из лунных кратеров образовались при падении на Луну из межпланетного пространства железных или каменных тел - метеоритов. Светлые части Луны - это ее горные районы.
На Луне побывали американские астронавты. Много интересного о ней рассказали и наши луноходы, управляемые с Земли. Автоматы и астронавты доставили на Землю лунный грунт. Луна очень мала, и поэтому сила тяжести на ней тоже невелика. Астронавты на Луне весили примерно 1/6 от своего обычного веса на Земле.
Луне 4,5млрд. лет - примерно столько же, сколько Земле. Она образовалась в результате столкновения Земли с одной из маленьких планет. Планета была разрушена, а из ее обломков сформировалась Луна и начала постепенно удаляться от Земли. Расстояние между ней и Землей увеличивается примерно с той же скоростью, с какой растут ногти.
Вращаясь вокруг Земли, Луна воздействует на наши моря силой тяжести. Это притяжение вызывает приливы и отливы.
1.2 Наблюдения за Луной.
Понаблюдаем за Луной, и мы увидим, что вид ее меняется каждый день. Сначала узенький серп, затем Луна полнеет и через несколько дней становится круглой. Еще через несколько дней полная Луна постепенно становится все меньше и меньше и снова делается похожей на серп. Серп Луны часто называют месяцем. Если серп повернут выпуклостью влево, как буква "С", то говорят, что Луна "стареет". Через 14 суток и 19 часов после полнолуния старый месяц исчезнет совсем. Луна не видна. Такую фазу Луны называют "новолунием". Потом постепенно Луна, из узкого серпа, повернутого вправо (если мысленно провести прямую линию через концы серпа, получится буква "Р", т.е. месяц "растет"), превращается снова в полную Луну. Иногда во время новолуния Луна заслоняет Солнце. В такие минуты происходит солнечное затмение. Если Земля во время полнолуния отбрасывает тень на Луну, то наступает лунное затмение. Чтобы Луна снова "выросла", требуется такой же промежуток времени: 14 суток и 19 часов. Изменение вида Луны, т.е. изменение лунных фаз, от полнолуния до полнолуния (или от новолуния до новолуния) происходит каждые четыре недели, точнее, за 29 с половиной суток. Это лунный месяц. Он послужил основой для составления календаря. Можно заранее рассчитать, когда и как будет видна Луна, когда будут темные ночи, а когда светлые. Во время полнолуния Луна повернута к Земле освещенной стороной, а во время новолуния - неосвещенной. Луна - твердое, холодное небесное тело, своего собственного света не излучает, светит на небе только потому, что отражает своей поверхностью свет Солнца. Обращаясь вокруг Земли, Луна поворачивается к ней то полностью освещенной поверхностью, то частично освещенной поверхностью, то темной. Вот поэтому в течение месяца непрерывно меняется вид Луны.
Глава 2. Организация и результаты исследования
На сегодняшний день астрономы представляют себе строение Солнечной системы таким: в центре ее располагается Солнце, а вокруг него кружат, словно привязанные, планеты. Всего их восемь – Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран. Почему же, все-таки, планеты бегают вокруг Солнца, как привязанные? Они и в самом деле привязаны, только связь эта невидимая. Исаак Ньютон сформулировал очень важный закон - закон всемирного тяготения. Он доказал, что все тела Вселенной - Солнце, планеты с их спутниками, отдельные звезды и звездные системы - притягиваются друг к другу. Сила этого притяжения зависит от размеров небесных тел и от расстояний между ними. Чем меньше расстояние, тем притяжение сильнее. Чем больше расстояние, тем притяжение слабее. Проведем ряд опытов.
Опыт 1. Попробуем подпрыгнуть на месте. Что из этого получилось? Правильно, мы подлетели на несколько сантиметров и опустились снова на землю. Почему мы, подпрыгнув, не улетаем высоко в небо, а затем и в Космос? Да потому, что мы тоже привязаны к нашей планете все той же силой притяжения.
Опыт 2. Возьмем мяч. Он никуда не летит, находится в состоянии покоя, в нашей руке. Мы стоим на полу. Выпускаем мяч из рук, он падает на пол.
Опыт 3. Берем в руки бумажный лист, подкидываем вверх, но он тоже плавно опускается на пол.
Наблюдаем земное притяжение в природе. Видим снег, капли дождя падают на землю. Даже сосульки растут не вверх, а вниз, к земле.
Вывод. Земля действительно мощным притяжением удерживает на своей поверхности все, что на ней находится. Удерживает не только нас с вами и все живущее на Земле, но и все предметы, камни, скалы, пески, воду океанов, морей и рек, атмосферу, окружающую Землю.
Тогда почему же Луна не падает на Землю?
Для начала мы провели опрос среди ребятишек и их родителей на сайте «Кемдетки». Был задан вопрос: «Как Вы думаете, почему Луна не падает на Землю?» Вот некоторые из ответов:
1. Даша, 7 лет: "Потому, что в небе воздух, и он Луну держит".
2. Аня, 7 лет: «Потому, что в невесомости нет притяжения, это ж планета!».
3. Оля, 9 лет: «Потому, что Луна вертится вокруг Земли по своей орбите и не может с нее сойти».
4. Матвей, 5 лет: «Луна – спутник Земли. А в Земле есть ядро-магнит и оно притягивает».
5. Оля, 5 лет: «Держится за воздух».
6. Алиса, 7 лет: «Потому, что ее небо держит и она не может оттолкнуться…».
7. Рома, 6 лет: «Потому, что она прилипла к ночи…».
8. Маша, 6 лет: «А куда здесь ей падать? У нас тут и так места мало».
Изучив статьи в энциклопедиях и Интернете, выяснили, что Луна моментально упала бы на Землю, если бы была неподвижной. Но Луна не стоит на месте, она вращается вокруг Земли. При вращении же образуется сила, которую ученые называют центростремительной, то есть, стремящейся к центру, и центробежная, бегущая от центра. Мы можем убедиться в этом сами, проведя ряд простых экспериментов.
Опыт 1. Привяжем к обычному фломастеру нитку и начнем его раскручивать. Фломастер на нитке будет, прямо-таки, вырываться из нашей руки, но нитка его не отпустит. На фломастер действует центробежная сила, стараясь откинуть его подальше от центра вращения. Так и на Луну действуют центробежная сила, которая не дает упасть ей на Землю. Вместо этого она движется вокруг Земли по постоянному пути. Если мы будем вращать фломастер очень сильно, то нить порвется, а если медленно, то фломастер упадет. Следовательно, если бы Луна двигалась еще быстрее, то она преодолела бы притяжение Земли и улетела в Космос, если бы Луна двигалась медленнее, сила тяжести притянула бы ее к Земле.
F 1 – центробежная сила (бегущая от центра)
F 2- центростремительна сила (ищущая центр)
Опыт 2. Возьмем папу за руки, как в хороводе. Не отпуская его рук, начнем бегать вокруг папы, смотря ему в лицо, а папа пусть поворачивается вслед за нами. Папа - это , а мы будем Луной. Если кружиться совсем-совсем быстро, то можно даже летать, не касаясь пола ногами. И чтобы мы не улетели к стене, папе нас придется держать очень крепко. Вот так же и на небе. Руки папы - Земли сильно схватили Луну и не отпускают ее.
Опыт 3. Также можно привести пример с аттракционом «Карусель», который находится в Городском саду Кемерова. Скорость вращения «Карусели» специально рассчитывается, и, если бы центробежная сила оказалась меньше, чем сила натяжения цепи, иначе это закончилось бы катастрофой.
Опыт 4. Стиральная машина – автомат тоже будет являться примером. Белье, которое в ней стирается, притягивается к стенкам ее барабана, когда он движется с ускорением, происходит отжим белья, и падает только в том случае, когда барабан останавливается.
Вывод. Вот так и Луна. Если бы она не вращалась вокруг Земли, то, наверняка, упала бы на нее. Но центробежные силы не дают ей сделать этого. И убежать Луна тоже не может – сила тяготения Земли удерживают ее на орбите.
Заключение
Итак, изучив литературу по данной проблеме и посетив планетарий Кемеровского Государственного Университета, выяснили:
Что Луна – это единственный естественный спутник Земли. Луне 4,5млрд. лет - примерно столько же, сколько Земле.
С помощью наблюдений мы заметили, что вид Луны меняется каждый день. Такие изменения формы Луны называются фазами.
Также мы сделали выводы, что Луна удерживается Землей силой притяжения между телами. Сила, которая не дает Луне "убежать" при вращении – это сила притяжения Земли (центростремительная) . А сила, которая не дает Луне упасть на Землю – это центробежная сила , которая возникает при вращении Луны вокруг Земли. Если бы Луна двигалась быстрее, то она преодолела бы притяжение Земли и улетела в Космос, если бы Луна двигалась медленнее, сила притяжения притянула бы ее к Земле. Вращаясь 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.
Литература и Интернетресурсы
Новая школьная энциклопедия «Небесные тела», М., Росмен, 2005г.
«Почемучка» Детская энциклопедия, М., Росмен, 2005г.
«Почему Луна на Землю не падает?» Зигуненко С.Н., Почемучкины книжки, 2015г.
Ранцини. Ж. «Космос. Сверхновый атлас Вселенной», М.:Эксмо, 2006г.
- «Детки!» сайт для родителей Кемеровской области.
Википедия
Сайт «Для детей. Почемучка»
Сайт «Астрономия и законы космоса»
«Как просто!»
