Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Эта формулировка была выбрана неслучайно. Мы помним, что Ньютон потерпел неудачу в теоретическом определении скорости смещения лунного перигея. В 1745 году эту задачу попытались решить два замечательных французских математика Алексис Клод Клеро и Жан Лерон Даламбер. Оба они были членами Парижской академии наук, ярыми соперниками в науке, над лунной проблемой работали совершенно независимо. Решая задачу о движении лунного перигея, они оба пришли к тому же выводу, что и Ньютон: период обращения большой оси лунного эллипса теоретически должны быть в два раза больше, чем это следует из наблюдений. Оба ученых даже высказали мысль, что закон Ньютона не точен не требует проверок.

Именно это заключение столь авторитетных ученых и вызвало объявление конкурса Петербургской академии наук с приведенной выше формулировкой. Но уже за несколько месяцев до объявления конкурса в мае 1749 года, Клеро нашел причину « расхождения теории Ньютона с наблюдениями. Теория была не виновата. Дело в том, что даваемое теорией аналитическое выражение для смещения перигея представляло собой степенной ряд вида:

К 0 + К 1М + К 2М +…+ К М +…,

Где М- отношение суточных смещений Земли и Луны по их орбитам(М=1/3), К n - числительные коэффициенты. Значение М мало по сравнению с единицей, и каждый следующий член ряда много меньше предыдущего. И Ньютон, и Даламбер, и Клеро брали для вычислений значения смещения перигея, ограничивались лишь первым членом ряда. Это, как догадался Клеро, и приводило к резкому расхождению теоретически рассчитанной и реальной скорости смещения лунного перигея. Учтя в выражении для смещения второй член, Клеро получил обнадёживающий результат: расхождение теории с наблюдениями уменьшилось в три с лишним раза. Чем больше членов брал Клеро, тем ближе стремилось к нулю расхождение с данными наблюдениями. В 1752 году Клеро представил Петербургской академии наук большой мемуар , озаглавленный «Теория Луны, выведенная из единственного начала притяжения, обратно пропорционального квадратам расстояний». Эта работа была удостоена премией и издана в Петербурге. В ней Клеро решает задачу на вращающемся эллипсе , каким и является в сущности орбита Луны. В своей работе Клеро впервые показал, что лунные неравенства проявляются не только в долготе и широте Луны, но и в расстоянии от неё до Земли. В формулах теория Клеро каждая из величин выражается уже суммой из 20 членов ряда. Работа Клеро дала толчек к новым исследованиям. Даламбер решил проверить выводы Клеро и пришел к тем же результатам, хотя и другим способом. Действительный член Петербургской академии наук Леонард Эйлер установил и усовершенствовал теорию Клеро сделав её более удобной для составления таблиц движения Луны. Такие таблицы в скоре были составлены немецким астрономом Тобиасом Майером. Спустя 20 лет Эйлер вновь обратился к теории движения Луны. В 1772 году он издал труд, озаглавленный «Теория движения Луны изложенная новым способом». И действительно в этой работе был предложен принципиально новый способ построения лунной теории. Идеи, заложенные во второй лунной теории Эйлера, позволяют в принципе достичь наиболее точного описания движения Луны. Однако эти идеи определили своё время- развитие науки тогда было недостаточно, чтобы на их основе получить окончательное решение задачи. И лунные теории продолжали развиваться по старому « протоптанному пути».

КАК СТРОИТЬ ТЕОРИЮ?

Теории Клеро, Даламбера, и первая лунная теория Эйлера принадлежали к классу аналитических. В этих теориях выражения для координат небесного тела выводятся как решения уравнений движения даваемых теорией Ньютона. Построение таких теорий требовало тогда громадного труда. Создатель одной из лучших аналитических теорий французский астроном Шарль Делоне затратил на неё 20 лет непрерываемой работы. Зато теория Делоне может быть применена не только к Луне, но и к любому другому спутнику планеты, в том числе и к искусственному спутнику Земли. В численных теориях целый ряд элементов орбиты берется из наблюдений, а затем уточняется входе расчетов. Лучше из численных теорий движения Луны была теория немецкого астронома Ганзена, на основе которой были составлены таблицы движения Луны, служившие астрономам почти полвека- до начала двадцатых годов нашего столетия. Наибольший успех выпал на долю численно- аналитической теорий , начала которым было положено второй лунной теорией Эйлера. При этом лишь немногие величины берутся из наблюдений и подставляются в уравнение движения до их решения. В 1888 году американский астроном Джордж Хилл использовал идеи Эйлера для построения своей теории движения Луны. Ему удалось получить скорость движения перигея лунной орбиты аналитически. Все неравенства движения Луны были разделены им на классы, в зависимости от того, какие величины входили в то или иное неравенство. Тем самым вся задача была как бы «расслоена» на несколько отдельных задач, каждая из которых решалась отдельно. Теорию Хилла довел до конца американский астроном Эрнест Браун. Ему удалось преодолеть одну за другой все оставшиеся трудности теории и достичь точности, достаточной для удовлетворения наблюдений начала и середины двадцатого века. Выражения для долготы Луны в теории Брауна содержало 552 члена, для широты- 487, для радиуса вектора Луны-304. Были учтены не только солнечные возмущения, но и влияние несферичности Земли, притяжение планет, небольшая релятивлетская поправка. И все же теория Брауна обнаруживала странные неувязки, давала хотя и очень малые, но заметные расхождения с наблюдениями. Уже в 40-х годах нашего столетия было установлено, что теория здесь опять невиновата, а имеет место неравномерность вращения Земли, а значит, и неравномерность времени, которое определяется по вращению нашей планеты. С переходом к эфемеридному времени, текущему равномерно, все неувязки отпали. Развитие космических полетов, в том числе к Луне, установлена на поверхности Луны уголковых отражателей для лазерной локации существенно повысили требования к точности лунной теории. Теперь расстояния до Луны мы можем определить с точностью до 25 см. Совершенствование ЭВМ открыло новые возможности. Группа французских ученых сумела с помощью ЭВМ проверить теории Делоне и Лилла- Брауна и получила все нужные величины с потрясающей точностью до 1 по углам и с «лазерной» точностью по расстоянию. Для этого пришлось брать в разложениях уже много тысяч членов. Впрочем для ЭВМ это особого труда не составило. Созданная таким образом теория была затем с успехом применена и к изучению движения искусственных спутников Земли. Так завершилась многовековая история построения теории движения Луны. Теперь мы знаем, что скрывается за столь, казалось бы, простой фразой: «Луна движется вокруг Земли по эллипсу…»

ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУНЫ.

Возможности научных экспериментов по изучению Вселенной за пределами атмосферы Земли поистине исчерпаны. Однако для длительного пребывания человека в космическом пространстве приходится преодолевать множество трудных проблем по его жизнеобеспечению. Гораздо проще обстоит дело с неприхотливыми роботами.

Фотографирование обратной, никогда не видимой с Земли стороны Луны и детальной съемки всей её поверхности, мягкая посадка с доставкой высокоточной научной аппаратуры и сбор образцов лунного грунта для их автоматического возвращения на Землю, маршрутные исследования по трассе движения лунохода и эксперименты на искусственных спутниках Луны- вот далеко не полный список целей запуска к Луне космических роботов. За десятилетие с 1966 по 1976гг. для изучения Луны в СНГ и США было запущено в общей сложности около 40 автоматических космических станций. Собранные автоматами сведения позволили осуществить полет на Луну человека. В 1990г. к двум сторонам, исследовавшим Луну с помощью космических автоматов, присоединилась третья- Япония. Первую мягкую посадку на Луну совершила в феврале 1966 года советская лунная станция «Луна-9» , будто лепестки цветка развернулись антенны станции, и она принялась за свой первый телевизионный репортаж с поверхности Луны. «Луна-92 положила конец гипотезе, будто лунные моря покрыты слоем пыли. Американцы Ф. Борман, Дж. Ловелл и У. Андерс встретил рождество 1969г. в космическом корабле «Апполон-8» на трассе «Земля- Луна- Земля». Это был первый пилотируемый облет Луны. Полет первой американской экспедиции для высадки на Луну на космическом корабле «Апполон-11» начался солнечным утром 16 июля 1969г. Контакт с лунной поверхностью произошел 20 июля. Командир экипажа Н. Армстронг медленно спустился по шаткой лестнице, словно купальщик, пробуя холодную воду, с великой осторожностью встал на Луну. «Один небольшой шаг для человека, и такой огромный скачок для всего человечества»,- первые слова сказанные им на Луне. Вскоре к нему присоединился Э. Олдрин. Следы от их башмаков будут сохранятся в условиях Луны миллионы лет. Третий член экипажа М. Коллинз терпеливо поджидал своих товарищей на окололунной орбите, черпая новости о них из рассказов с Земли. С июля 1969 года по декабрь 1972г. в США было осуществлено 6 успешных экспедиций на Луну, в ходе которых на поверхности побывало 12 космонавтов, проведших там попарно в общей сложности 12 с половиной суток. За время выполнения программы « Апполон» ещё 12 космонавтов работали в окололунном пространстве. Космонавты Дж. Янг, Ю. Сернан и Дж. Ловелл летали к Луне по 2 раза, нопоследний из них, имя которого носит один из Лунных кратеров, так ни разу и не вышел на поверхность. Дж. Ловелл был командиром экипажа «Апполон- 13», посадка которого на Луну из-за аварии была отменена. В завершающих из американских экспедиций на космическом корабле «Апполон- 17» принимал участие профессиональный геолог Шмитт. Всего за 6 экспедиций американцы доставили на Землю около 400 кг. Образцов лунных пород. В трех заключительных экспедициях на Луну американские космонавты использовали электрический автомобиль конструированный специально для перемещения в условиях лунного бездорожья, который резко расширил возможности полевых обследований местности. Автомобиль мог развивать скорость до 14 км\ч. Геолог Шмитт и Ю. Сернан проехали по Луне на этом автомобиле около 35 км. Ракета- носитель «Сатурн- 5», обеспечившая успешные полеты космонавтов США на Луну, до сих пор остается самой крупной ракетой в мире. Её высота достигает 40- этажного дома, а при запуске в ней сгорает ежесекундно 15 тонн горючего. Вряд ли когда- ни будь сконструирует ещё более крупные ракеты, поскольку после полетов на Луну стало ясно, что даже для существования гиганта « Сатурн- 5» - нет больше никаких разумных задач. Производство этих ракет было прекращено. Подсчитано, что все перспективные задачи космических работ выгоднее решать другими средствами. В порядке редчайшего отступления от традиций 12 лунными кратерам были присвоены имена живых, здравствующих людей. Шесть были названы в честь советских первопроходцев космических трасс- Титова, Николаева, Терешковой, Леонова, Феоктистова и Шаталова. Ещё шесть названы именами экипажей «Апполона- 8» и «Апполона- 11».

РОЛЬ ЛУНЫ ДЛЯ ЖИТЕЛЕЙ ЗЕМЛИ.

В одной из книг посвященных путешествиям, описано такое грандиозное явление: в часы приливов в лагуну одного из островов Альдабра( эти острова лежат в заливе Индийского океана у восточных берегов Африки) устремляются мощные потоки воды: в проливе соединяющим лагуну с океаном, скорость течения достигает 15 км\ч, а масса втекающей воды составляет несколько миллиардов тонн. В часы отливов вода устремляется назад, в океан, дно лагуны обнажается почти на две трети, и на отмели бродят тысячи птиц, выискивающих добычу. Какие же колоссальные силы « выплескивают» воду из лагуны в часы отлива и поднимают её в часы прилива? Это силы всемирного тяготения.

Часто говорят, что Ньютон пришел к мысли о существовании сил притяжения между всеми телами природы, наблюдая падения яблока на Землю. Но открытие и изучение силы тяготения имеет сложную историю. Много замечательных имен мы встретим изучая историю становления учения о всемирном тяготении. Это и Тихо Браге, в течении 20- ти лет наблюдавший планеты солнечной системы, и Иоганн Кеплер, установивший на основе этих данных законы движения планет и выказавший мысль о том, что причиной вращения Луны вокруг Земли является притяжение. Но все- таки закон всемирного тяготения был открыт. Он сыграл огромную роль в развитии науки и техники. С его помощью были открыты две планеты Солнечной системы- Нептун и Плутон, его используют при расчете скорости необходимой для запуска космических кораблей и спутников. Но вернемся к лагуне на островах Альдабра, к приливам и отливам. Причина возникновения приливов и отливов- всемирное тяготение, а «главный виновник этого явления- наш спутник Луна. Будем считать, что вода распределена по Земле тонким слоем. Так как сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами, вода, находящаяся вблизи А, притягивается Луной сильнее, чем вода, находящаяся вблизи точки В.

Характеристики

Список файлов реферата