Научно-исследовательская работа «По имени Луна»

Тема: «По имени Луна».

«Аннотация».

Бурное развитие космической техники, помноженное на имеющиеся, на Луне природные ресурсы всерьез позволяет говорить о такой цели человечества, как колонизация Луны. Цель эта достижима и оправдана. В начале XXI века Китай начал свою программу освоения Луны. Остальные космические державы, конечно, не могли промолчать. О планах будущих лунных экспедиций заявили Россия, Европа, Индия, Япония. Учёные создают объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать проекту колонизации Луны. Исходя из вышесказанного, я определил тему моей работы: «По имени Луна». Цель работы: провести наблюдения Луны, познакомиться с наиболее крупными и примечательными объектами лунного мира.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

Изучить литературу по данной теме.

Провести фотометрические наблюдения лунной поверхности, определить яркость отдельных ее участков.

Провести серию визуальных наблюдений Луны, определить видимые размеры.

Вычислить диаметр Луны и сравнить его с диаметром Земли.

Гипотеза: визуальные наблюдения Луны позволяют обозревать сразу значительные участки лунной поверхности, что способствует получению необходимой информации о данном небесном теле. Если Луна оказывает влияние на Землю, то наблюдение за ней может быть полезным.

В процессе работы я использовал следующие методы исследования: 1. проведение визуальных наблюдений; 2. работа с научной литературой; 3. проведение сравнительного анализа.

В процессе работы я понял, что Луна - это очень удобный космический объект для наблюдения с Земли. Поэтому ее исследование, я считаю, представляет собой очень увлекательный процесс.

Тема: «По имени Луна».

«План исследований».

Листок клевера, ястребиное перо, Библия, крохотная фигурка человека в космическом скафандре и маленькая металлическая пластинка с надписью «Здесь в июле 1969 года на Луну ступили люди с планеты Земля. Мы прибыли с миром от имени всего человечества». Все это было оставлено на поверхности Луны посетившими её астронавтами. На Землю они взяли с собой 382 кг лунного грунта. Бурное развитие космической техники, помноженное на имеющиеся, на Луне природные ресурсы всерьез позволяет говорить о такой цели человечества, как колонизация Луны. Цель эта достижима и оправдана. Бурное развитие космической техники, помноженное на имеющиеся, на Луне природные ресурсы всерьез позволяет говорить о такой цели человечества, как колонизация Луны. Цель эта достижима и оправдана. В начале XXI века Китай начал свою программу освоения Луны. Остальные космические державы, конечно, не могли промолчать. О планах будущих лунных экспедиций заявили Россия, Европа, Индия, Япония. Учёные создают объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать проекту колонизации Луны. Тема моей работы «По имени Луна».

Цель работы: провести наблюдения Луны, познакомиться с наиболее крупными и примечательными объектами лунного мира. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

Изучить литературу по данной теме.

Провести фотометрические наблюдения лунной поверхности, определить яркость отдельных ее участков.

Провести серию визуальных наблюдений Луны, определить видимые размеры.

Вычислить диаметр Луны и сравнить его с диаметром Земли.

Гипотеза: визуальные наблюдения Луны позволяют обозревать сразу значительные участки лунной поверхности, что способствует получению необходимой информации о данном небесном теле. Если Луна оказывает влияние на Землю, то наблюдение за ней может быть полезным.

В процессе работы я использовал следующие методы исследования: 1. проведение визуальных наблюдений; 2. работа с научной литературой; 3. проведение сравнительного анализа.

В процессе исследовательской деятельности я понял, что Луна - это очень удобный космический объект для наблюдения с Земли. Поэтому ее исследование, я считаю, представляет собой очень увлекательный процесс.

Свою работу я начал с изучения, того какое место занимала Луна в древней мифологии разных народов, как она влияет на жизнь, здоровье и настроение людей. Рассмотрел этапы исследования Луны. Выяснил, как человечество предполагает использовать Луну в будущем. Вычислил диаметр Луны и сравнил его с диаметром Земли. Провел наблюдения и определил яркость основных объектов на поверхности данного небесного тела. Кроме того, рассмотрел ряд явлений, связанных с движением и видом Луны.

В процессе работы я использовал статью Г.П. Корнева, Л.Д. Филиогло «Измерение диаметра Луны» из журнала «Физика в школе» №1/ 1994 года. В этой статье авторы предлагают провести экспериментальное задание по вычислению диаметра Луны. Способ определения яркости различных участков лунной поверхности я узнал из книги Н.К. Андрианова, А.Д. Марленского «Астрономические наблюдения в школе». Интересные советы по наблюдению Луны без телескопа были предложены в статье В.И Фесенко «Наблюдаем Луну без телескопа» в журнале «Физика в школе» №5/ 1993 года.

Тема: «По имени Луна»

«Научная статья».

Луна с древних времен оказывает влияние на нашу жизнь. Еще в Риме жрецы дежурили на башнях, чтобы не пропустить новое рождение Луны, а после каждого новолуния они всенародно сообщали о начале нового месяца и называли даты наступления лунных фаз. Считалось, что нельзя показывать на ночное светило пальцем. Наказание за такую бесцеремонность могло последовать незамедлительно. А на севере центральных графств в Англии и вовсе полагали, что того, кто сделает это девять раз, после смерти ждет ад.

Согласно многим африканским легендам Солнце и Луна родились вместе. И это рождение двух светил чуть не обернулось трагедией для всей Земли. К счастью между двумя светилами возникло непреодолимое чувство ревности. Одно из них хитростью заманило противника в воду, лишив его света. Так из воды озера вышла Луна, затаившая обиду на Солнце. Поэтому они никогда больше не встречаются, а Луна мстит людям за то, что они радуются солнечному свету.

Наши предки считали, что опасно спать при лунном свете, поскольку это может вызвать лунатизм, безумие, слепоту или в лучшем случае искажение лица. Впрочем, Луна несла не только ужасы. Например, народившийся месяц давал возможность разбогатеть: стоило только покрутить серебряной монетой в кармане. Чтобы исполнилось заветное желание, нужно было поклониться три или девять раза и сделать полный оборот между поклонами. Во всяком случае, и сегодня не лишним было бы шепнуть «Новый месяц, новый месяц, первый раз вижу тебя. Пусть на недели что нибудь доброе произойдет для меня».

С Луной связывают определенные сезонные приметы. Полнолуние на Рождество – к плохому урожаю. Два новолуния в один месяц обычно считали предсказанием плохой погоды, на целый месяц, а в мае – дождя на целый год и один день. Некоторые предсказание погоды по Луне основываются на метеорологических наблюдениях, а другие – на чистом суеверии.

Ученые изучающие биоритмы обнаружили, что биологические часы человека заведены примерно, на 24,5 – 25 часов, то есть больше соответствуют лунным, нежели солнечным. Особенно чувствительна к перемещениям ночного светила нервная система: перепады настроения, раздражительность, беспричинная усталость. Когда-то люди думали, что сверкающая Луна непосредственно влияет на поведение людей. В полнолуние они совершали специальные ритуалы. Такие слова, как «помешанный» и «лунатизм», первоначально обозначали сумасшествие, которое менялось с фазами Луны. Известно и то, что Луна оказывает влияние на атмосферную влагу, на климат, растения, животных. Например, в результате изменения лунных фаз образуются лунные приливы и отливы. Луна замедляет скорость вращения Земли, в результате чего укорачивается время, сутки на Земле постепенно увеличиваются. Луна влияет на живые организмы, так как во всем живом на Земле присутствует вода, как важнейший элемент жизни. Луна влияет на здоровье и настроение людей.

Исследования Луны имеют длинную историю. Они начались еще до нашей эры, когда Гиппарх изучал движение Луны по звёздному небу, определил наклон лунной орбиты относительно эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения. С середины XIX века, в связи с открытием фотографии, начался новый этап исследования Луны: появилась возможность более детально анализировать поверхность Луны по подробным фотографиям. В 1881 г. Пьер Жансен составил детальный «Фотографический атлас Луны».

В XX веке началась космическая эра, знания о Луне значительно расширились. Стал известен состав лунного грунта, учёные получили его образцы, составлена карта обратной стороны. После окончания советской космической программы «Луна» и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены.

Но в начале XXI века Китай начал свою программу освоения Луны. Она включает: доставку лунохода и отправку грунта на Землю, затем экспедицию на Луну и постройку обитаемых лунных баз. Остальные космические державы, конечно, не могли промолчать и снова развернули свои лунные программы. О планах будущих лунных экспедиций заявили Россия, Европа, Индия, Япония. Учёные создают объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать проекту колонизации Луны. К изучению Луны приступают частные компании. Был объявлен всемирный конкурс Google Lunar X PRIZE по созданию небольшого лунохода. В конкурсе участвуют несколько команд из разных стран, в том числе российская «Селеноход». Существуют планы по организации космического туризма с полётами вокруг Луны на российских кораблях «Союз», «Русь». США собираются продолжать исследования Луны автоматическими станциями. Китай планирует строительство лунной базы к 2050 году. Япония объявила о будущих исследованиях Луны роботами. Индия планирует миссию в 2017 г. своего орбитального аппарата «Чандраян-2» и небольшого лунохода, доставляемого российской АМС «Луна-Ресурс», и дальнейшие исследования Луны вплоть до пилотируемых экспедиций. Россия сначала запускает многоэтапную программу исследования Луны автоматическими станциями «Луна-Глоб» в 2015 г., «Луна-Ресурс-2» и «Луна-Ресурс-3» с луноходами в 2020 и 2022 гг., «Луна-Ресурс-4» по возврату собранного луноходами грунта в 2023 г., а затем планирует пилотируемые экспедиции в 2030-х гг.

Ученые не исключают, что на Луне может находиться не только серебро, ртуть и спирты, но и прочие химические элементы и соединения. Водяной лёд, молекулярный водород указывают на то, что на Луне действительно есть ресурсы, которые могут быть использованы в будущих миссиях. Вся эта вновь открытая лунная гонка связана с возможностью колонизации Луны. Бурное развитие космической техники, помноженное на имеющиеся, на Луне природные ресурсы всерьез позволяет говорить о такой цели человечества. Цель эта достижима и оправдана. Луна находится очень близко от Земли (всего 3 дня полета), ее ландшафт достаточно хорошо изучен, вся поверхность небесного тела была сфотографирована. Обладает Луна и целым набором промышленных металлов, которые важны для человеческой цивилизации – железо, титан, алюминий. Помимо этого в поверхностном слое лунного грунта, так называемом реголите, накоплен редкий для Земли изотоп – гелий-3. В перспективе он может стать основным источником топлива для разрабатываемых термоядерных реакторов. В настоящее время ведутся активные разработки в области промышленного получения металлов, гелия-3 и кислорода из лунного реголита, найдены здесь и запасы водяного льда. Глубокий вакуум и присутствие дешевой солнечной энергии открывают новые горизонты в развитии таких отраслей, как металлообработка, литейное производство, электроника. Условия для создания микроэлектроники и обработки металлов на нашем естественном спутнике более благоприятные, чем на Земле. На нашей планете большое количество кислорода в атмосфере ухудшает качество сварки и литья, затрудняет получение сверхчистых сплавов и подложек микросхем в больших объемах. Помимо этого Луна представляет интерес как место для размещения опасных и вредных производств. [1]

Сегодня мы знаем о Луне больше, чем о каком-либо другом космическом теле. Это самое близкое к нам небесное тело, расположенное на среднем расстоянии 384404,377 км от Земли. Луна долго была любимым объектом наблюдений в небольшие телескопы, с помощью которых можно видеть множество деталей. Когда Галилей впервые навел свой телескоп на Луну, он по ошибке принял увиденные им большие темные области за водное пространство и назвал их морями. Лунные моря, часто имеющие примерно круговую форму, на самом деле являются застывшими лавовыми излияниями. Можно увидеть, то, что Луна просто усеяна кратерами, которые были созданы в результате метеоритных дождей, которым Луна часто подвергалась в возрасте 1 млрд. лет. Самые древние лунные породы, доставленные из материковых районов, имеют возраст около 4,3 млрд. лет, а самые молодые образцы из морских районов образовались примерно 3,1 млрд. лет назад. Стоит упомянуть, что ширина Лунной коры примерно равна 60 км, в то время как мантия 1000 км, а ядро 700 км. [2] Используя справочный материал, я составил таблицу №1 «Основные характеристики Луны». (Приложение №1) [3]

В результате наблюдений я заметил, что Луна каждый день, восходит на востоке, двигается по небу в западном направлении и заходит на западе. Это происходит вследствие суточного вращения Земли. Я вычислил диаметр Луны. Объясню, как я это сделал. На чертеже №1 (Приложение №2) изображена принципиальная схема опыта. В полнолуние, когда Луна видна в светлую часть дня, можно с помощью миллиметровой линейки «закрыть» диаметр Луны. Для этого берут линейку, держат ее на расстоянии вытянутой руки. Начало линейки совмещают с краем диска Луны, а затем большим пальцем руки отмечают на линейке деление, которое приходиться на второй край светила. Измеряют расстояние от линейки до глаза наблюдателя. Для вычисления диаметра Луны необходимо знать расстояние от глаза наблюдателя до Луны. Я воспользовался для этого таблицами величин.

Треугольник КСД и треугольник КАВ подобны. Из теоремы о подобии следует:

АВ/СД=КВ/КД; откуда находим АВ, то есть диаметр Луны

АВ=СД*КВ/КД= 5*10-3 м * 3,8*108 м / 0,55м= 3,45 *106 м

Простые расчеты приводят к ответу, значение которого близко табличному. Диаметр Луны получается 3,45•106 м.

Далее я сравнил размеры Луны с размером Земли.

Диаметр Луны = 3476 км.

Диаметр Земли = 13000км.

Dл / Dз = 3476км/13000км=1/4

Таким образом, я выяснил, что диаметр Луны равен примерно 1/4 земного. [3]

Из всех небесных светил Луна - наиболее благодарный объект для систематических наблюдений невооруженным глазом. В течение месяца я вел визуальные наблюдения Луны. Какие выводы я получил в результате наблюдений. Луна предстает перед нами в различных обличьях (смена фаз), она дает нам возможность любоваться ее пепельным светом, а находясь у горизонта, поражает огромными размерами. Луну мы можем увидеть и очень яркой (в полнолуние), и совершенно черной (в момент солнечного затмения), и красноватого цвета. Ниже я кратко рассмотрю ряд явлений, связанных с видом Луны, которые я наблюдал.

Пепельный свет. Причиной этого явления служит свет Солнца, отразившийся от Земли и осветивший ночное полушарие Луны. После отражения от земного шара он становиться голубоватым. Между фазами Луны и фазами Земли существует “обратная” зависимость. Поэтому пепельный свет бывает наиболее ярким, когда лунный серп очень узок. Вероятно, человек с хорошим острым зрением смог бы в это время увидеть на ночном полушарии Луны ее моря. Они хорошо различимы даже в небольшой бинокль. Вращаясь вокруг оси, Земля поочередно поворачивается к Луне разными частями своей поверхности, которые имеют различную отражательную способность. Это тоже влияет на яркость пепельного света.

Яркость Луны. Поверхностная яркость дневного полушария нашего спутника, наблюдаемая с Земли, возрастает от новолуния к полнолунию, затем убывает к моменту очередного новолуния. При этом в полнолуние она в среднем в 6 раз больше, чем в первой и третьей четвертях. В полнолуние земной наблюдатель не может видеть на Луне тени от неровностей рельефа и микрорельефа, тогда как при других фазах тени занимают значительную часть лунной поверхности, уменьшая ее яркость. Следует еще помнить, что наблюдаемая с Земли яркость Луны зависит от прозрачности атмосферы и высоты Луны над горизонтом. [5]

С помощью школьного телескопа я провел наблюдения поверхности Луны. Что я видел?

1. Кратеры — самые распространенные образования на лунной поверхности. Они получили своё название от греческого слова, обозначающего «чаша». В своём большинстве лунные кратеры имеют ударное происхождение, т.е. образовались вследствие удара космического тела о поверхность нашего спутника.

2.Лунные Моря — темные участки, отчетливо выделяющиеся на лунной поверхности. По своей сути моря — это низины, которые занимают 40% от всей площади видимой с Земли поверхности.

3.Борозды — лунные долины, достигающие в длину сотен километров. Нередко ширина борозд достигает 3.5 км, а глубина 0,5–1 км.

4.Складчатые жилы — по внешнему виду напоминают верёвки и, по-видимому, являются результатом деформации и сжатия, вызванных опусканием морей.

5.Горные цепи — лунные горы, высота которых колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч метров. [7]

Кроме того я провел фотометрические наблюдения лунной поверхности. В частности наблюдение кратеров Архимед, Платон, Птолемей и Гримальди, а также лучевых систем кратеров Тихо, Кеплер, и Аристарх. Яркость различных участков лунной поверхности можно оценить глазомерным способом в условной 11- бальной шкале, в которой балл 10 соответствует самой яркой точке (центральная горка в кратере Аристарх), а балл 0 – черной тени на поверхности Луны. Результаты глазомерных оценок фотометрирования лунной поверхности представлены в таблице №2 (Приложение № 3) [6]

Периодически сближаясь с Землей, Луна меняет свои видимые (угловые) размеры. Так в перигее ее угловой диаметр в 1,12 раз больше чем в апогее. Однако вблизи горизонта Луна представляется нам в несколько раз больше, чем тогда, когда находится вдали от него. Чтобы убедиться в иллюзорности этого явления, я измерил поперечные угловые диаметры Луны в разных ее положениях (вертикальный диаметр может быть искажен из-за атмосферы). Для этого я воспользовался спичкой, отмечая тот ее отрезок, который на расстоянии вытянутой руки точно соответствует диаметру Луны. Иллюзорное возрастание углового размера вблизи горизонта объяснил еще Птолемей. Оно связано с особенностью восприятия человеком удаленных объектов, расположенных у горизонта. [5]

Листок клевера, ястребиное перо, Библия, крохотная фигурка человека в космическом скафандре и маленькая металлическая пластинка с надписью «Здесь в июле 1969 года на Луну ступили люди с планеты Земля. Мы прибыли с миром от имени всего человечества». Все это было оставлено на поверхности Луны посетившими её астронавтами. На Землю они взяли с собой 382 кг лунного грунта. [3]

Человек во все времена интересовался Луной, ведь это очень удобный космический объект для наблюдения с Земли. Поэтому ее исследование, я считаю, представляет собой очень увлекательный процесс.

Список литературы.

1. Школьная энциклопедия ency.info›earth/izuchenie-kosmosa…izuchenie-luny

2. Луна — изученная и загадочная. tainy.net›19003-luna-izuchennaya…zagadochnaya.html

3. Д. Моше «Астрономия» /Книга для учителя// М. «Просвещение» 1985

4. Г.П. Корнев, Л.Д. Филиогло «Измерение диаметра Луны» Журнал «Физика в школе» №1/ 1994г.

5. В.И Фесенко «Наблюдаем Луну без телескопа» Журнал «Физика в школе» №5/ 1993г.

6.Н.К. Андрианов, А.Д. Марленский «Астрономические наблюдения в школе»/Книга для учителя//М. Просвещение1987г.112с.

7. Луна и как её наблюдать. realsky.ru›book/59-whatobserve/215-the-moon-and-… Приложение №1.

Основные характеристики Луны.

Приложение №2.

Схема эксперимента.

Чертеж №1.

Приложение №3.

Таблица яркости лунных объектов.