Pasang surut di tubuh bulan dan orbitnya. Bulan dan pengaruhnya pada pasang surut. Pengaruh bulan pada cairan

Gaya gravitasi antara Bumi dan Bulan menyebabkan beberapa efek menarik. Yang paling terkenal di antaranya adalah pasang surut air laut. Tarikan gravitasi Bulan lebih kuat di sisi Bumi yang menghadap Bulan, dan lebih lemah di sisi yang berlawanan. Oleh karena itu, permukaan Bumi, dan terutama lautan, terbentang ke arah Bulan. Jika kita melihat Bumi dari samping, kita akan melihat dua tonjolan, dan keduanya mengarah ke Bulan, tetapi berada di sisi Bumi yang berlawanan. Efek ini jauh lebih kuat di air laut daripada di kerak padat, sehingga airnya lebih menonjol. Dan karena Bumi berputar jauh lebih cepat daripada Bulan bergerak di orbitnya, menggerakkan tonjolan di sekitar Bumi sekali sehari memberikan dua titik pasang.

Hipotesis asal

Hipotesis dan fakta

Model pembentukan Bulan apa pun yang dipertimbangkan tidak hanya harus mematuhi hukum fisika, tetapi juga menjelaskan keadaan berikut:

Kepadatan rata-rata Bulan adalah 3,3 g/cm3, jauh lebih rendah daripada kepadatan rata-rata Bumi - 5,5 g/cm3. Alasannya adalah bahwa Bulan memiliki inti besi-nikel yang sangat kecil - hanya terdiri dari 2-3% dari total massa satelit (menurut misi Lunar Prospector NASA). Inti logam Bumi membentuk sekitar 30% dari massa planet.

Selain kekurangan zat besi, Bulan memiliki kandungan unsur volatil yang sangat rendah, seperti hidrogen, nitrogen, fluor, dan gas inert, dibandingkan dengan Bumi. Sebaliknya, di Bulan terdapat beberapa kelebihan elemen yang relatif tahan api, seperti titanium, uranium, dan thorium.

Batuan di kerak bulan dan batuan di kerak dan mantel bumi hampir identik dalam hal rasio isotop oksigen stabil 16O, 17O, 18O (rasio ini kadang-kadang disebut "tanda tangan oksigen"). Sebagai perbandingan, meteorit dari berbagai bagian tata surya (termasuk yang disebut meteorit Mars) memiliki rasio isotop oksigen yang sama sekali berbeda. Identitas ini menunjukkan bahwa Bumi dan Bulan (atau setidaknya permukaan Bulan) terbentuk dari lapisan planetesimal yang sama - pada jarak yang sama dari Matahari.

Bulan memiliki kerak padat yang kuat setebal 60-80 kilometer (beberapa kali lebih tebal dari kerak bumi), terbentuk dari batuan anorthositik - produk lelehan mantel bulan. Oleh karena itu, diyakini bahwa Bulan pernah dipanaskan hingga mencair sepenuhnya. Bumi diyakini tidak pernah benar-benar cair.

Bulan dan Bumi memiliki rasio massa satelit-ke-planet yang luar biasa tinggi 1/81, dibandingkan dengan satelit-satelit lain dari planet-planet di tata surya. (Di atas - hanya Charon dan Pluto, tetapi Pluto, seperti yang Anda tahu, bukan lagi sebuah planet);

Sistem Bulan-Bumi memiliki momentum sudut yang luar biasa tinggi (kedua, sekali lagi, hanya setelah sistem Charon-Pluto).

Bidang orbit Bulan (kemiringan 5 ° ke ekliptika) tidak bertepatan dengan bidang ekuator Bumi (kecenderungan 23,5 ° ke ekliptika).

Jadi, hipotesis berikut diajukan:

Hipotesis pemisahan sentrifugal: sepotong materi dipisahkan dari proto-Bumi yang berputar cepat di bawah aksi gaya sentrifugal, dari mana Bulan kemudian terbentuk. (Hipotesis ini bercanda disebut sebagai "hipotesis putri"). Tangkap Hipotesis: Bumi dan Bulan terbentuk secara independen, di berbagai bagian tata surya. Ketika Bulan lewat dekat dengan orbit Bumi, ia ditangkap oleh medan gravitasi Bumi dan menjadi satelit Bumi. (Hipotesis ini secara bercanda disebut sebagai hipotesis "perkawinan".)

Hipotesis Co-Formation: Bumi dan Bulan terbentuk pada saat yang sama, berdekatan satu sama lain. (Lelucon, hipotesis "saudara perempuan"). Hipotesis penguapan: dari proto-Bumi cair, massa materi yang signifikan diuapkan ke luar angkasa, yang kemudian mendingin, mengembun di orbit dan membentuk proto-Bulan.

Hipotesis Banyak Bulan: Beberapa bulan kecil ditangkap oleh gravitasi Bumi, kemudian mereka saling bertabrakan, runtuh, dan Bulan saat ini terbentuk dari pecahannya.

Hipotesis tabrakan: proto-Bumi bertabrakan dengan benda langit lain, dan Bulan terbentuk dari materi yang dikeluarkan selama tabrakan.

Laut dan samudera bergerak menjauh dari pantai dua kali sehari (surut) dan dua kali mendekatinya (pasang). Di beberapa waduk praktis tidak ada pasang surut, sementara di waduk lain perbedaan antara air surut dan air pasang di sepanjang garis pantai bisa mencapai 16 meter. Pada dasarnya pasang surut adalah semi-diurnal (dua kali sehari), tetapi di beberapa tempat terjadi diurnal, yaitu perubahan muka air hanya sekali sehari (satu kali surut dan satu kali pasang).

Pasang surut paling terlihat di jalur pantai, tetapi sebenarnya mereka melewati seluruh ketebalan lautan dan badan air lainnya. Di selat dan tempat sempit lainnya, air surut dapat mencapai kecepatan yang sangat tinggi - hingga 15 km / jam. Pada dasarnya, fenomena, seperti pasang surut, dipengaruhi oleh Bulan, tetapi sampai batas tertentu Matahari juga terlibat dalam hal ini. Bulan jauh lebih dekat ke Bumi daripada Matahari, sehingga pengaruhnya terhadap planet-planet lebih kuat meskipun satelit alami jauh lebih kecil, dan kedua benda langit berputar mengelilingi bintang.

Pengaruh bulan pada pasang surut

Jika benua dan pulau tidak mengganggu pengaruh Bulan terhadap air, dan seluruh permukaan Bumi ditutupi oleh lautan dengan kedalaman yang sama, maka pasang surut akan terlihat seperti ini. Bagian lautan yang paling dekat dengan Bulan, karena gaya gravitasi, akan naik ke arah satelit alami, karena gaya sentrifugal, bagian yang berlawanan dari reservoir juga akan naik, itu akan menjadi pasang surut. Penurunan muka air akan terjadi pada garis yang tegak lurus dengan pita pengaruh Bulan, di bagian tersebut akan terjadi air surut.

Matahari juga dapat memiliki pengaruh pada lautan dunia. Pada bulan baru dan bulan purnama, ketika Bulan dan Matahari berada dalam satu garis lurus dengan Bumi, gaya tarik menarik kedua luminer bertambah, sehingga menyebabkan pasang surut yang paling kuat. Jika benda-benda langit ini tegak lurus satu sama lain sehubungan dengan Bumi, maka dua gaya tarik-menarik akan saling bertentangan, dan pasang surut akan menjadi yang terlemah, tetapi masih mendukung Bulan.

Kehadiran berbagai pulau membuat variasi pergerakan air pada saat pasang surut. Di beberapa waduk, saluran dan hambatan alam berupa daratan (pulau) memegang peranan penting, sehingga aliran air masuk dan keluar tidak merata. Perairan mengubah posisinya tidak hanya sesuai dengan gaya gravitasi bulan, tetapi juga tergantung pada medan. Dalam hal ini, ketika ketinggian air berubah, itu akan mengalir di sepanjang jalur yang paling tidak tahan, tetapi sesuai dengan pengaruh bintang malam.

Bulan adalah satu-satunya satelit alami Bumi. Massa Bulan adalah 0,0123 massa Bumi (sekitar 1/81) atau 7,6. 10 22kg. Diameter bulan sedikit lebih dari seperempat diameter bumi (0,273) atau 3.476 km. Bulan adalah satelit besar. Hanya Io, Ganymede, Callisto (satelit Jupiter) dan Titan (bulan Saturnus) yang lebih besar dan lebih berat. Tempat ke-5 di antara satelit alami ke-91 yang diketahui di tata surya - bukan keadaan yang buruk! Sangat lucu bahwa Bumi sendiri adalah yang kelima di antara planet-planet dalam hal massa dan ukuran. Harmoni yang langka.

Bumi dan Bulan kadang-kadang disebut planet ganda, karena ukuran dan massa benda-benda ini berdekatan (lihat di atas). Menurut indikator ini, hanya Charon dan Pluto yang berada di depan Bulan dan Bumi. Diameter Charon adalah 0,51 dari diameter Pluto, dan massanya hanya tujuh kali lebih kecil. Di tempat ketiga dalam kompetisi ini dalam rasio massa, Titan jauh di belakang Bulan: 4.207 kali lebih ringan dan lebih dari 23 kali lebih kecil dari Saturnus. Tetapi dalam hal rasio ukuran, Triton mengambil perunggu: hanya 18 kali lebih kecil dari Neptunus (Saturnus "mengecewakan" kepadatannya yang rendah). Triton 4.673 kali lebih kecil dari Neptunus.

Satelit Mars, planet terestrial lain yang memilikinya, sangat kecil sehingga yang terbesar - Phobos - 59 juta kali lebih kecil daripada Mars yang tidak terlalu mengesankan! Jika kita menempatkan Phobos di tempat Bulan, kita tidak akan dapat melihat cakramnya tanpa optik. Bulan adalah satu-satunya satelit alami tata surya, yang ditarik oleh Matahari lebih kuat (2 kali!) daripada oleh planet "nya". Lebih tepatnya, lebih mungkin bahwa Bumi mendistorsi jalur Bulan mengelilingi Matahari daripada sebaliknya.
Bumi naik di atas cakrawala bulan.
Tentu saja, Bumi sebenarnya tidak terbit di Bulan, tetapi hanya bergerak sedikit ke atas dan ke bawah, ke kiri dan ke kanan. Baca halaman lebih lanjut dan cari tahu mengapa penduduk bulan akan kehilangan kesenangan melihat matahari terbit dan terbenam di bumi.

Orang-orang telah mengunjungi Bulan, jadi masuk akal untuk mengatakan tentang gaya gravitasi di permukaannya: 0,1653 gravitasi bumi, yaitu 6 kali lebih kecil. Di sana cukup mudah bagi orang biasa untuk menyerahkan mobil. Penulis tidak ingat bahwa dia harus mengangkat sesuatu yang lebih berat dari 50 kilogram (yah, itu tidak terjadi). Di bulan, sekantong gula ini tidak akan menarik seember air "duniawi".

Fase bulan. Sidereal dan bulan-bulan sinode.

Bulan berputar mengelilingi bumi. Pada posisi yang berbeda relatif satu sama lain dari Matahari, Bumi dan Bulan, kita melihat separuh satelit kita yang diterangi dengan cara yang berbeda. Bagian piringan Bulan yang kita lihat, yang diterangi, disebut fase Bulan.

Merupakan kebiasaan untuk memilih fase bulan baru(disk penuh gelap), babak pertama(Bulan sabit yang tumbuh terlihat seperti setengah piringan), bulan purnama(disk menyala penuh) dan kuartal terakhir(persis setengah dari disk menyala lagi, hanya dari sisi lain). Secara umum, fase biasanya dinyatakan dalam sepersepuluh dan seperseratus unit, dan bulan baru akan sesuai dengan fase 0, bulan purnama - 1, kuartal pertama dan terakhir - 0,5.

Bagi pemula, sangat sulit untuk membedakan bulan tumbuh dari bulan baru ke bulan purnama dari bulan memudar ke bulan baru dari bulan purnama. Di belahan bumi utara, trik terkenal digunakan: jika "tongkat" imajiner dapat dilampirkan ke bulan sabit sedemikian rupa sehingga huruf "P" diperoleh ( pertumbuhan), maka bulan bertambah, tetapi jika bulan terlihat seperti huruf "C" ( tua), kemudian berkurang.

Periode perubahan total semua fase bulan dari bulan baru ke bulan baru disebut periode sinode bulan atau bulan sinode, yaitu sekitar 29,5 hari. Selama waktu inilah bulan bergerak di sepanjang orbitnya sedemikian rupa sehingga ia memiliki waktu untuk melewati fase yang sama dua kali. Perputaran bulan mengelilingi bumi relatif terhadap bintang disebut periode sideris atau bulan sideris, berlangsung selama 27,3 hari. Mari kita menggambar, katakanlah, pada bulan purnama (1) sebuah garis imajiner yang melalui pusat Bumi dan Bulan (panah merah di sebelah kanan). Saat bulan purnama, garis ini berasal dari pusat Matahari. Perbaiki arah ini (panah hitam). Saat Bulan bergerak dalam orbitnya, arah garis Bumi-Bulan juga akan berubah. Sekali lagi, garis ini akan mengambil arah awal dalam 27,3 hari, ketika Bulan akan membuat tepat satu revolusi di orbitnya (2). Tetapi fase bulan purnama masih sesuai dengan panah merah ke arah dari pusat Matahari ke Bumi. Gambar kedua menunjukkan bahwa Bulan masih membutuhkan waktu untuk melewati orbitnya agar bulan purnama datang ke Bumi. Oleh karena itu, antara dua bulan purnama (atau fase bulan lainnya yang identik) bukanlah 27,3, tetapi 29,5 hari. Alasannya terletak pada kenyataan bahwa selama Bulan berputar sekali mengelilingi Bumi, planet kita sendiri memiliki waktu untuk menempuh beberapa cara dalam orbitnya mengelilingi Matahari.

Catatan kecil untuk paragraf sebelumnya. Faktanya, tidak sering Bulan, Matahari, dan Bumi berbaris dalam satu garis. Jarang, bahkan garis Bumi-Bulan entah bagaimana berorientasi di ruang angkasa dalam satu cara. Penyederhanaan digunakan dalam penjelasan: orbit Bulan dianggap bulat dan terletak pada bidang yang sama dengan orbit Bumi. Kami akan menemukan ini lagi nanti..

Bulan 22 Desember 1999, ini adalah bulan purnama terakhir, ditandai dengan empat digit tahun yang diawali dengan 1... . Bulan pada saat itu berada di dekat titik orbit yang paling dekat dengan Bumi dan lebih besar dari biasanya dalam ukuran yang terlihat. Foto diambil oleh Rob Gendler.

Pengamatan bulan.

Bulan berputar mengelilingi bumi. Bagi kami, ini dimanifestasikan tidak hanya dalam perubahan fase yang terlihat. Bulan bergerak cepat dengan latar belakang bintang-bintang, sekitar 12,5 ° per hari. Setiap hari baru, satelit kami muncul di atas cakrawala 49 menit lebih lambat dari hari sebelumnya. Karena itu, Bulan mencapai puncaknya pada siang hari di bulan baru, mencapai klimaksnya pada pukul 6 sore pada fase kuartal pertama, pada tengah malam pada bulan purnama, dan pada pukul 6 pagi pada kuartal terakhir. Kita melihat bulan sabit muda yang sedang tumbuh tak lama setelah matahari terbenam, di barat. Bulan tua yang memudar terlihat di pagi hari, sebelum matahari terbit, di timur. Perhatikan dalam pengamatan Anda, jika Anda tidak harus melakukan ini, bahwa bulan selalu melotot ke arah Matahari. Coba jelaskan sendiri.

Periode revolusi Bulan mengelilingi Bumi (periode sidereal) persis sama dengan periode revolusi satelit di sekitar porosnya sendiri, itulah sebabnya Bulan selalu menghadap Bumi di satu sisi. Alasan fisik untuk keadaan ini adalah kekuatan pasang surut.

Pasang surut
Pengaruh gravitasi Bumi terhadap Bulan dan sebaliknya cukup besar. Bagian yang berbeda dari, katakanlah, Bumi mengalami tarikan Bulan dengan cara yang berbeda: sisi yang menghadap ke Bulan lebih besar, sisi sebaliknya lebih kecil, karena lebih jauh dari satelit kita. Akibatnya, berbagai bagian Bumi cenderung bergerak menuju Bulan dengan kecepatan yang berbeda. Permukaan yang menghadap Bulan membengkak, pusat Bumi bergeser lebih sedikit, dan permukaan yang berlawanan tertinggal sama sekali, dan tonjolan juga terbentuk di sisi ini - karena "lag". Kerak bumi enggan untuk berubah bentuk; kita tidak melihat gaya pasang surut di darat. Tapi tentang perubahan permukaan laut, tentang pasang surut, semua orang mendengar. Air menyerah pada pengaruh bulan, membentuk punuk pasang surut di dua sisi planet yang berlawanan. Berputar, Bumi "mengganti" Bulan dengan sisi yang berbeda, dan punuk pasang surut bergerak di sepanjang permukaan. Deformasi kerak bumi seperti itu menyebabkan gesekan internal, yang memperlambat rotasi planet kita. Dulu berputar lebih cepat. Bulan bahkan lebih terpengaruh oleh gaya pasang surut, karena Bumi jauh lebih masif dan lebih besar. Kecepatan rotasi Bulan telah melambat sedemikian rupa sehingga dengan patuh beralih ke planet kita di satu sisi, dan punuk pasang surut tidak lagi berjalan di sepanjang permukaan bulan.

Dampak dari kedua benda ini satu sama lain akan mengarah di masa depan yang jauh ke fakta bahwa Bumi, pada akhirnya, akan beralih ke Bulan dengan satu sisi. Selain itu, gaya pasang surut yang disebabkan oleh kedekatan Bumi, serta pengaruh Matahari, memperlambat pergerakan Bulan dan orbitnya mengelilingi Bumi. Perlambatan tersebut disertai dengan pengangkatan Bulan dari pusat Bumi. Pada akhirnya, ini bisa menyebabkan hilangnya bulan...

Bagian kecil dari sisi jauh bulan terlihat karena apa yang disebut perpustakaan, osilasi piringan bulan yang terlihat. Fenomena yang diamati ini terjadi karena fakta bahwa orbit bulan bukanlah lingkaran, tetapi elips, bergerak di sepanjang itu, Bulan menunjukkan kepada kita bagian yang berbeda dari sisi sebaliknya. Secara total, kurang dari 60% permukaan bulan dapat diamati dari Bumi. Dalam ilustrasi yang menunjukkan perubahan fase bulan (di atas, di sebelah kiri), Anda juga dapat melihat librasi piringan bulan. Untuk alasan yang sama, Bumi tidak terlihat dari Bulan dari mana-mana, tetapi hanya dari sisi yang menghadap planet, dan terkadang dari area yang terlihat dari Bumi hanya karena librations. Bumi (bayangkan) beratnya tidak bergerak di atas cakrawala: tidak ada matahari terbenam, tidak ada matahari terbit. Hanya librations, kecil dan lambat, gerakan dari sisi ke sisi. Untuk setiap titik di permukaan bulan - posisinya sendiri dari Bumi di langit. Tapi mari kita kembali ke Bumi dan melihat Bulan.

Sudah dengan mata telanjang, area terang dan gelap (biru atau cyan) terlihat di Bulan. Di masa lalu, orang mengira area biru adalah laut bulan. Nama ini, menurut tradisi, tetap demikian bagi mereka. Sebenarnya, ini adalah permukaan padat, yang terkait dengan laut, mungkin, karena dulu ada lautan lava yang meletus di sini. Tetapi tidak ada letusan sekuat itu di Bulan selama beberapa miliar tahun. Ini dibuktikan dengan sampel batuan bulan yang dibawa ke Bumi oleh manusia dan stasiun otomatis.

Bahkan dengan teropong kecil, kawah terlihat di Bulan - jejak dampak meteorit. Seluruh permukaan bulan ditutupi dengan kawah dengan berbagai ukuran - dari ratusan kilometer hingga milimeter. Bola dunia dan peta Bulan yang terperinci telah dirilis oleh industri, yang dengannya dimungkinkan untuk melakukan pengamatan melalui teleskop, mencari bagian tertentu dari permukaan. Objek yang menarik bagi Anda akan terlihat lebih baik jika Anda mengamatinya di dekat tepi piringan yang menyala ( terminator). Bayangan akan lebih jelas menguraikan ketidakrataan relief. Di wilayah terminator di Bulan, Matahari terbenam atau terbit. Dan sekarang ingatlah sendiri ketika di Bumi Anda membuat bayangan terpanjang dalam cahaya Matahari.

gerhana bulan

Salah satu jenis fenomena astronomi yang paling menarik yang terkait dengan Bulan adalah gerhana.

Gerhana matahari dan bulan: dalam kasus pertama, Bulan mengaburkan Matahari, dan yang kedua, bayangan bumi menyembunyikan Bulan. Gerhana terjadi ketika Matahari, Bumi, dan Bulan berbaris dalam gerakannya. Sangat mudah untuk mengetahui bahwa ini terjadi baik pada bulan purnama atau bulan baru.

Gerhana bulan akan terjadi setiap saat pada bulan purnama, dan gerhana matahari pada bulan baru, jika bukan karena salah satu ciri pergerakan bulan. Bidang orbitnya condong ke bidang orbit sirkumsolar Bumi dengan sudut sedikit 5 °. Ini sudah cukup bagi Bulan untuk lewat sedikit di atas atau di bawah Matahari selama bulan baru, dan selama bulan purnama bayangan bumi tidak jatuh pada piringan bulan. Hanya ketika bulan purnama atau bulan baru jatuh pada saat-saat Bulan melintasi bidang orbit Bumi, yaitu. ketika memang ketiga benda yang berpartisipasi dalam fenomena tersebut berbaris, terjadilah gerhana. Misalnya, dalam situasi yang digambarkan pada gambar, gerhana tidak akan terjadi. Titik perpotongan orbit bulan dengan bidang orbit Bumi tidak terletak pada garis yang sama dengan Matahari (kedua titik orbit ini disebut simpul orbit bulan). Selain semua yang dijelaskan di atas, orientasi orbit satelit kita tidak konstan, seperti Bulan itu sendiri. Pesawat berputar atau dikatakan presesi. Akibatnya, bahkan di zaman kuno, interval waktu yang jauh dari jelas terungkap di mana urutan semua gerhana berulang. Selang waktu seperti itu disebut saro. Durasi saros adalah 18 tahun dengan sedikit (6585,32 hari). Mengetahui hal ini, kita dapat mengatakan bahwa melalui saros kita dapat mengharapkan gerhana matahari total yang diamati, katakanlah, hari ini, tetapi kita tidak dapat, hanya mengetahui tentang saro, menyatakan bahwa itu akan menjadi total, dan kita juga tidak dapat memprediksi di mana di Bumi itu akan terjadi. dapat dilihat. Ada 43 gerhana matahari dan 28 gerhana bulan selama saros. Di zaman kita, pengetahuan manusia tentang gerhana jauh melebihi kecanggihan zaman dahulu. Gerhana dan kondisi terjadinya dihitung dengan akurasi tinggi selama bertahun-tahun yang akan datang.

Secara umum, kita berhadapan dengan kebetulan alami yang mencolok: Bulan 400 kali lebih kecil dari Matahari, tetapi jumlah yang sama lebih dekat ke Bumi. Karena itu, diameter sudut Matahari dan Bulan hampir sama. Untuk informasi lebih lanjut tentang gerhana matahari, lihat bagian tentang Matahari, dan di sini kita akan membahas lebih banyak tentang gerhana bulan.

Bayangan Bumi di dekat Bulan memiliki ukuran sudut yang lebih besar daripada Bulan, sehingga bulan melintasi bayangan ini dapat memakan waktu puluhan menit. Pertama, Bulan di sebelah kiri (bila dilihat dari belahan bumi utara) disentuh oleh benda yang nyaris tidak terlihat penumbra Bumi (untuk pengamat di Bulan, berdiri di tempat teduh sebagian, Matahari sebagian terhalang oleh Bumi). Penyeberangan penumbra oleh Bulan berlangsung sekitar satu jam, setelah itu bayangan menyentuh Bulan (untuk pengamat yang sama di Bulan, berdiri di bawah bayangan, Matahari sepenuhnya terhalang oleh Bumi). Setelah sekitar 30 menit, Bulan sepenuhnya memasuki bayang-bayang, memperoleh warna merah tua, merah anggur, yang disebabkan oleh fakta bahwa sinar matahari, yang dibiaskan di atmosfer bumi, menerangi bulan dalam bayang-bayang Bumi. Seperti yang Anda ketahui, sinar biru paling baik dihamburkan, dan sinar merah, setelah dibiaskan, mencapai cakram bulan. Gerhana bulan total bisa berlangsung lebih dari satu jam. Tahapan yang berbeda dari gerhana juga disebut fase gerhana, Sebagai contoh, " fase gerhana penumbra dll. Kadang-kadang, ketika garis Matahari-Bumi-Bulan terlalu jauh dari ideal, fase gerhana total mungkin tidak terjadi sama sekali, dengan penyimpangan yang lebih besar dari idealitas ini, bayangan Bumi bahkan dapat lewat, dan hanya bulan yang akan ditutupi dengan penumbra. Tergantung pada lokasi ketiga benda langit, durasi fase tertentu dapat bervariasi. Untuk alasan yang sama, kecerahan piringan Bulan berbeda selama permulaan fase gerhana total. Bulan tidak terlihat sama sekali, dan sebaliknya, ada kasus di mana pengamat luar tidak percaya bahwa ada gerhana: bulan begitu terang.

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN ILMU FEDERASI RUSIA

Lembaga Pendidikan Anggaran Negara Federal

pendidikan profesional yang lebih tinggi

Universitas Dirgantara Negeri Siberia

dinamai akademisi M.F. Reshetnev"

Pusat ilmiah dan pendidikan

"Institut Penelitian Luar Angkasa dan Teknologi Tinggi"

Departemen Fisika Teknik


Laporan praktik pendidikan (pengantar)

Pengaruh Bulan sebagai satelit alami di planet Bumi

Arah: 011200.62 "Fisika"


Dilakukan:

Siswa kelas 3 grup BF12-01

Persman Kristina Viktorovna

Pengawas:

Kandidat Ilmu Fisika dan Matematika, Associate Professor

Parshin Anatoly Sergeevich


Krasnoyarsk 2014



PENGANTAR

1Asal usul Bulan

2 Gerakan bulan

3Bentuk Bulan

4Fase bulan

5 Struktur internal bulan

METODE PENELITIAN

1 pasang surut

2Gempa Bumi dan Bulan

HASIL STUDI

KESIMPULAN


PENGANTAR


Bulan, dengan pengaruhnya, memiliki pengaruh yang sangat besar di planet Bumi dan memiliki peran yang sangat besar di dalamnya, dan yang paling penting, keberadaan kita, tidak kurang dari Matahari. Untuk memahami perannya dalam kehidupan kita, mari kita kembali ke 4,5 miliar tahun yang lalu, ketika tata surya masih muda, dan Bumi belum memiliki bulan. Planet kita terbang mengelilingi Matahari sendirian, dibombardir oleh komet, asteroid, seolah-olah di biliar kosmik raksasa. Saat ini, bekas luka dari pukulan kuno seperti itu tidak lagi ditemukan. Beberapa dari triliunan puing yang terbang melintasi ruang angkasa bergabung menjadi protoplanet Theia. Orbit yang membawanya bertabrakan dengan Bumi. Dampak pada Bumi muda adalah salah satu geser. Inti planet bergabung bersama, dan massa besar batuan cair terlempar ke orbit Bumi yang rendah. Karena zat ini cair, ia dengan mudah berkumpul menjadi objek bulat, yang menjadi Bulan.

Meskipun massa Bulan 27 juta kali lebih kecil dari massa Matahari, ia 374 kali lebih dekat ke Bumi dan memiliki pengaruh yang kuat terhadapnya, menyebabkan air naik (pasang) di beberapa tempat dan surut di tempat lain. Ini terjadi setiap 12 jam 25 menit, karena Bulan membuat revolusi penuh mengelilingi Bumi dalam 24 jam 50 menit.

Bulan adalah pendamping Bumi di luar angkasa. Setiap bulan, Bulan melakukan perjalanan lengkap mengelilingi Bumi. Itu bersinar hanya dengan cahaya yang dipantulkan dari Matahari.

Bulan adalah satu-satunya satelit Bumi dan satu-satunya dunia luar angkasa yang pernah dikunjungi manusia. Dengan mempelajarinya, seseorang belajar untuk menggunakan propertinya untuk kebutuhannya sendiri, tanpa menyebabkan kerusakan pada lingkungan.



1 Asal-usul Bulan


Asal usul bulan belum ditetapkan secara pasti. Masalahnya adalah kita memiliki terlalu banyak asumsi dan terlalu sedikit fakta. Semua ini terjadi begitu lama sehingga tidak ada hipotesis yang dapat diuji.

Banyak teori telah diajukan pada waktu yang berbeda. Tiga hipotesis yang saling eksklusif dianggap paling mungkin. Salah satunya adalah hipotesis penangkapan, yang menurutnya Bulan terbentuk secara independen dari Bumi dan kemudian ditangkap oleh medan gravitasinya. Yang lainnya adalah hipotesis pembentukan bersama, yang menyatakan bahwa Bumi dan Bulan terbentuk dari satu awan gas dan debu. Dan yang ketiga adalah hipotesis pemisahan sentrifugal, yang menurutnya Bulan memisahkan diri dari Bumi di bawah aksi gaya sentrifugal.

Namun, analisis sampel tanah bulan yang disampaikan oleh astronot Amerika membuat semua hipotesis ini diragukan. Para ilmuwan harus mengajukan yang baru - hipotesis tabrakan, yang menurutnya Bulan terbentuk sebagai hasil dari tabrakan protoplanet Bumi dengan benda kosmik besar lainnya - protoplanet Theia.

Hipotesis Dampak Raksasa


Gambar 1 - Tabrakan Bumi dengan Theia

Hipotesis tumbukan diusulkan oleh William Hartman dan Donald Davis pada tahun 1975. Menurut asumsi mereka, protoplanet (itu disebut Theia ) seukuran Mars bertabrakan dengan proto-Bumi pada tahap awal pembentukannya, ketika planet kita memiliki sekitar 90% dari massa saat ini. Pukulan itu tidak jatuh di tengah, tetapi pada suatu sudut (hampir bersinggungan). Akibatnya, sebagian besar materi objek yang terkena dampak dan sebagian materi mantel bumi terlempar ke orbit dekat Bumi. Proto-bulan berkumpul dari fragmen-fragmen ini dan mulai mengorbit dengan radius sekitar 60.000 km. Sebagai hasil dari tumbukan, Bumi menerima peningkatan tajam dalam kecepatan rotasi (satu revolusi dalam 5 jam) dan kemiringan sumbu rotasi yang nyata.

Hipotesis tabrakan saat ini dianggap yang utama, karena menjelaskan dengan baik semua fakta yang diketahui tentang komposisi kimia dan struktur Bulan, serta parameter fisik sistem Bumi-Bulan. Awalnya, kemungkinan tabrakan yang sukses (benturan miring, kecepatan relatif rendah) dari benda sebesar itu dengan Bumi menimbulkan keraguan besar. Tapi kemudian diasumsikan bahwa Theia terbentuk di orbit Bumi, di salah satu titik Lagrange Sistem Matahari-Bumi. Skenario seperti itu dengan baik menjelaskan kecepatan tumbukan yang rendah, dan sudut tumbukan, dan orbit Bumi saat ini yang hampir melingkar.

Untuk menjelaskan kekurangan zat besi di Bulan, kita harus berasumsi bahwa pada saat tumbukan (4,5 miliar tahun yang lalu), diferensiasi gravitasi telah terjadi di Bumi dan Teia, yaitu, inti besi berat dilepaskan dan cahaya mantel silikat terbentuk. Konfirmasi geologis yang jelas dari asumsi ini tidak ditemukan.

Jika Bulan entah bagaimana berakhir di orbit Bumi pada waktu yang begitu jauh dan setelah itu tidak mengalami guncangan yang signifikan, maka, menurut perhitungan, lapisan debu multimeter yang mengendap dari luar angkasa diduga akan terakumulasi di permukaannya. , yang tidak dikonfirmasi selama pendaratan pesawat ruang angkasa di permukaan bulan.


2 Pergerakan Bulan


Bulan bergerak mengelilingi Bumi dengan kecepatan rata-rata 1,02 km / s dalam orbit kira-kira elips ke arah yang sama di mana sebagian besar benda lain di Tata Surya bergerak, yaitu berlawanan arah jarum jam, duduk untuk melihat Bulan. mengorbit dari sisi Kutub Utara dunia. Sumbu semi-mayor orbit Bulan, sama dengan jarak rata-rata antara pusat Bumi dan Bulan, adalah 384.400 km (sekitar 60 jari-jari Bumi). Karena elips orbit dan gangguan, jarak ke Bulan berfluktuasi antara 356.400 dan 406.800 km. Periode revolusi Bulan mengelilingi Bumi, yang disebut bulan sidereal (bintang), adalah 27.32166 hari, tetapi tunduk pada sedikit fluktuasi dan pengurangan sekuler yang sangat kecil. Pergerakan Bulan mengelilingi Bumi sangat kompleks, dan studinya adalah salah satu tugas mekanika langit yang paling sulit.

Gerakan elips hanya perkiraan kasar dan ditumpangkan oleh banyak gangguan karena daya tarik Matahari, planet, dan oblateness Bumi. Yang paling penting dari gangguan ini, atau ketidaksetaraan, ditemukan dari pengamatan jauh sebelum derivasi teoritis mereka dari hukum gravitasi universal. Daya tarik Bulan oleh Matahari adalah 2,2 kali lebih kuat daripada oleh Bumi, sehingga, secara tegas, orang harus mempertimbangkan pergerakan Bulan mengelilingi Matahari dan gangguan pergerakan ini oleh Bumi. Namun, karena peneliti tertarik pada gerakan Bulan yang dilihat dari Bumi, teori gravitasi yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan terkemuka, dimulai dengan I. Newton, menganggap gerakan Bulan persis di sekitar Bumi. Pada abad ke-20, teori matematikawan Amerika J. Hill digunakan, yang dengannya astronom Amerika E. Brown menghitung (1919) deret matematika dan menyusun tabel yang berisi garis lintang, garis bujur, dan paralaks Bulan. Argumennya adalah waktu.

Bidang orbit Bulan condong ke ekliptika pada sudut 5o843, dengan sedikit fluktuasi. Titik-titik persimpangan orbit dengan ekliptika, yang disebut node naik dan turun, memiliki gerakan mundur yang tidak merata dan membuat revolusi penuh di sepanjang ekliptika dalam 6794 hari (sekitar 18 tahun), akibatnya Bulan kembali ke titik yang sama. simpul setelah interval waktu - yang disebut bulan drakonik, - lebih pendek dari sidereal dan rata-rata sama dengan 27.21222 hari, frekuensi gerhana matahari dan bulan dikaitkan dengan bulan ini. Bulan berputar pada sumbu yang condong ke bidang ekliptika pada sudut 88 ° 28 ", dengan periode yang persis sama dengan bulan sideris, akibatnya ia selalu membelok ke Bumi di sisi yang sama.

Kebetulan periode rotasi aksial dan revolusi orbit seperti itu bukan kebetulan, tetapi disebabkan oleh gesekan pasang surut, yang dihasilkan Bumi di kulit Bulan yang padat atau cair. Namun, kombinasi rotasi seragam dengan gerakan yang tidak merata di sepanjang orbit menyebabkan penyimpangan periodik kecil dari arah konstan ke Bumi, mencapai 7 ° 54" dalam garis bujur, dan kemiringan sumbu rotasi Bulan ke bidang orbitnya menyebabkan penyimpangan. hingga 6 ° 50" di garis lintang, akibatnya dalam waktu yang berbeda dari Bumi dapat dilihat hingga 59% dari seluruh permukaan Bulan (meskipun area di dekat tepi cakram bulan hanya terlihat di perspektif yang kuat); penyimpangan seperti itu disebut libration of the moon. Bidang ekuator Bulan, ekliptika dan orbit Bulan selalu berpotongan dalam satu garis lurus (hukum Cassini).


1.3 Bentuk Bulan


Bentuk Bulan sangat dekat dengan bola dengan jari-jari 1737 km, yang sama dengan 0,2724 jari-jari khatulistiwa Bumi. Luas permukaan bulan adalah 3,8 * 107 km2, dan volumenya 2,2 * 1025cm3. Penentuan sosok Bulan yang lebih rinci sulit dilakukan karena di Bulan, karena tidak adanya lautan, tidak ada permukaan yang dinyatakan dengan jelas dalam kaitannya dengan ketinggian dan kedalaman yang dapat ditentukan; selain itu, karena Bulan menghadap Bumi di satu sisi, jari-jari titik di permukaan belahan Bulan yang terlihat dari Bumi tampaknya dapat diukur (kecuali untuk titik-titik di tepi piringan bulan) hanya berdasarkan efek stereoskopik yang lemah karena librasi.

Studi tentang librasi memungkinkan untuk memperkirakan perbedaan antara semi-sumbu utama elipsoid Bulan. Sumbu kutub kurang dari sumbu khatulistiwa, diarahkan ke Bumi, sekitar 700 m dan kurang dari sumbu khatulistiwa, tegak lurus terhadap arah Bumi, dengan 400 m Jadi, Bulan, di bawah pengaruh gaya pasang surut, agak memanjang ke arah Bumi. Massa bulan paling akurat ditentukan dari pengamatan satelit buatannya. Ini 81 kali lebih kecil dari massa bumi, yang setara dengan 7,35 * 1025g. Massa jenis rata-rata Bulan adalah 3,34 g cm3 (0,61 rapatan rata-rata Bumi). Percepatan gravitasi di permukaan Bulan 6 kali lebih besar dari di Bumi, yaitu 162,3 cm.sec2 dan berkurang 0,187 cm.sec2 ketika naik 1 kilometer. Kecepatan kosmik pertama adalah 1680 m.s, yang kedua adalah 2375 m.s. Karena daya tarik yang kecil, Bulan tidak dapat menyimpan cangkang gas di sekitarnya, serta air dalam keadaan bebas.


1.4 Fase bulan


Perubahan fase Bulan disebabkan oleh perubahan kondisi iluminasi Matahari terhadap bola gelap Bulan saat bergerak pada orbitnya. Dengan perubahan posisi relatif Bumi, Bulan dan Matahari, terminator (batas antara bagian piringan Bulan yang diterangi dan yang tidak) bergerak, yang menyebabkan perubahan garis besar bagian Bulan yang terlihat.

Durasi perubahan lengkap dalam fase bulan (yang disebut bulan sinodik) tidak konstan karena elips orbit bulan, dan bervariasi dari 29,25 hingga 29,83 hari matahari Bumi. Rata-rata bulan sinodik adalah 29,5305882 hari (29 hari 12 jam 44 menit 2,82 detik).

Pada fase bulan yang dekat dengan bulan baru (pada awal kuartal pertama dan pada akhir kuartal terakhir), dengan bulan sabit yang sangat sempit, bagian yang tidak terang membentuk apa yang disebut. cahaya pucat bulan - cahaya yang terlihat dari permukaan yang tidak diterangi oleh sinar matahari langsung dengan warna abu-abu yang khas.

Bulan melewati fase iluminasi berikut:

.bulan baru - keadaan ketika bulan tidak terlihat.

.bulan muda adalah penampakan bulan pertama di langit setelah bulan baru berupa sabit sempit.

.kuartal pertama adalah keadaan saat separuh bulan diterangi.

.bulan lilin

.bulan purnama - keadaan ketika seluruh bulan menyala.

bulan memudar

.kuartal terakhir - keadaan ketika separuh bulan kembali diterangi.

bulan tua


1.5 Struktur internal Bulan

Gambar 2 - struktur internal bulan


Bulan, seperti Bumi, terdiri dari lapisan yang berbeda: kerak, mantel dan inti. Struktur seperti itu diyakini telah terbentuk segera setelah pembentukan Bulan - 4,5 miliar tahun yang lalu. Ketebalan kerak bulan diyakini 50 km. Gempa bulan terjadi pada ketebalan mantel bulan, tetapi tidak seperti gempa bumi, yang disebabkan oleh pergerakan lempeng tektonik, gempa bulan disebabkan oleh gaya pasang surut Bumi. Inti bulan, seperti inti bumi, terbuat dari besi, tetapi ukurannya jauh lebih kecil dan radiusnya 350 km. Massa jenis rata-rata Bulan adalah 3,3 g/cm3.


PERNYATAAN MASALAH PENELITIAN


Untuk mencapai tujuan ini, perlu untuk menyelesaikan tugas-tugas berikut:

untuk mempelajari Bulan dan pengaruhnya terhadap Bumi;

membandingkan kekuatan dan proses yang mempengaruhi Bumi di bawah pengaruh Bulan dan planet lain;

menganalisis gempa bumi yang dihubungkan oleh Bulan dengan planet Bumi;

Di masa depan, pekerjaan akan berlanjut pada topik "Pengaruh Bulan sebagai satelit alami di planet Bumi" dengan mempelajari fenomena aktif Bulan. Analisis data yang diterima akan dilakukan, sesuai dengan hasil yang akan kami terima dalam proses menghitung dan mempelajari interaksi satelit dengan planet.


2. METODE PENELITIAN


1 pasang surut


Pengaruh Bulan di dunia duniawi ada, tetapi tidak diucapkan. Hampir tidak mungkin untuk melihatnya. Satu-satunya fenomena yang secara nyata menunjukkan efek gravitasi bulan adalah efek bulan terhadap pasang surut. Nenek moyang kita menghubungkan mereka dengan Bulan. Dan mereka benar sekali. Pasang surut sangat kuat di beberapa tempat sehingga air surut ratusan meter dari pantai, memperlihatkan dasar, di mana orang-orang yang tinggal di pantai mengumpulkan makanan laut. Namun dengan ketepatan yang tak terhindarkan, air yang surut dari pantai kembali menggelinding. Jika Anda tidak tahu seberapa sering air pasang terjadi, Anda bisa berada jauh dari pantai dan bahkan mati di bawah massa air yang bergerak maju. Masyarakat pesisir sangat mengetahui jadwal kedatangan dan keberangkatan perairan. Fenomena ini terjadi dua kali sehari. Apalagi pasang surut tidak hanya ada di laut dan samudera. Semua sumber air dipengaruhi oleh bulan. Tetapi jauh dari laut, ini hampir tidak terlihat: terkadang air naik sedikit, lalu turun sedikit. Fluida adalah satu-satunya elemen alami yang bergerak di belakang bulan, membuat osilasi. Sebuah batu atau rumah tidak dapat tertarik ke bulan karena mereka memiliki struktur yang kokoh. Air yang lunak dan plastik dengan jelas menunjukkan efek dari massa bulan.

Bulan paling kuat mempengaruhi perairan laut dan samudera dari sisi Bumi itu, yang saat ini berhadapan langsung dengannya. Jika Anda melihat Bumi pada saat ini, Anda dapat melihat bagaimana Bulan menarik air lautan ke arahnya sendiri, mengangkatnya, dan kolom air membengkak, membentuk "punuk", atau lebih tepatnya, dua "punuk" muncul - tinggi dari sisi di mana Bulan berada , dan kurang menonjol di sisi yang berlawanan. "Humps" justru mengikuti pergerakan Bulan mengelilingi Bumi. Karena lautan dunia adalah satu kesatuan dan air di dalamnya berkomunikasi, punuk-punuk itu bergerak dari pantai, lalu ke pantai. Karena Bulan melewati dua kali melalui titik-titik yang terletak pada jarak 180 derajat dari satu sama lain, kami mengamati dua pasang naik dan dua pasang surut.

Pasang surut terbesar terjadi di pantai laut. Di negara kita - di tepi Samudra Arktik dan Pasifik. Pasang surut yang kurang signifikan merupakan karakteristik laut pedalaman. Bahkan lebih lemah fenomena ini diamati di danau atau sungai. Tetapi bahkan di tepi lautan, pasang surut lebih kuat pada satu waktu dalam setahun dan lebih lemah pada waktu lain. Ini sudah terhubung dengan keterpencilan Bulan dari Bumi. Semakin dekat Bulan ke permukaan planet kita, semakin kuat pasang surutnya. Lebih jauh -, secara alami, lebih lemah. Massa air dipengaruhi tidak hanya oleh Bulan, tetapi juga oleh Matahari. Hanya jarak dari Bumi ke Matahari yang jauh lebih besar, jadi kami tidak memperhatikan aktivitas gravitasinya. Namun sudah lama diketahui bahwa terkadang air pasang menjadi sangat kuat. Ini terjadi setiap kali ada bulan baru atau bulan purnama. Di sinilah kekuatan Matahari berperan. Pada saat ini, ketiga planet - Bulan, Bumi dan Matahari - berbaris dalam garis lurus. Dua kekuatan tarik-menarik sudah bekerja di Bumi - Bulan dan Matahari. Secara alami, ketinggian pasang surut air meningkat. Yang paling kuat adalah pengaruh gabungan Bulan dan Matahari, ketika kedua planet berada di sisi Bumi yang sama, yaitu ketika Bulan berada di antara Bumi dan Matahari. Dan lebih banyak air akan naik dari sisi Bumi yang menghadap Bulan.

Dalam kaitannya dengan planet Bumi, penyebab pasang surut adalah adanya planet dalam medan gravitasi yang diciptakan oleh Matahari dan Bulan. Karena efek yang mereka ciptakan bersifat independen, dampak benda-benda angkasa ini di Bumi dapat dipertimbangkan secara terpisah. Dalam hal ini, untuk setiap pasangan benda, kita dapat mengasumsikan bahwa masing-masing benda berputar di sekitar pusat gravitasi yang sama. Untuk pasangan Bumi-Matahari, pusat ini terletak di kedalaman Matahari pada jarak 451 km dari pusatnya. Untuk pasangan Bumi-Bulan, terletak jauh di dalam Bumi pada jarak 2/3 dari jari-jarinya.

Masing-masing benda tersebut mengalami aksi gaya pasang surut, yang sumbernya adalah gaya gravitasi dan gaya internal yang menjamin keutuhan benda angkasa, yang berperan sebagai gaya tariknya sendiri, yang selanjutnya disebut self- gravitasi. Munculnya gaya pasang surut paling jelas terlihat pada contoh sistem Bumi-Matahari.

Gaya pasang surut adalah hasil dari interaksi persaingan gaya gravitasi yang diarahkan ke pusat gravitasi dan menurun secara terbalik dengan kuadrat jarak darinya, dan gaya sentrifugal fiktif dari inersia karena rotasi benda langit di sekitar pusat ini. . Gaya-gaya ini, dengan arah yang berlawanan, bertepatan besarnya hanya di pusat massa masing-masing benda angkasa. Karena aksi gaya internal, Bumi berputar mengelilingi pusat Matahari secara keseluruhan dengan kecepatan sudut konstan untuk setiap elemen massanya. Oleh karena itu, ketika elemen massa ini bergerak menjauh dari pusat gravitasi, gaya sentrifugal yang bekerja padanya tumbuh sebanding dengan kuadrat jarak. Distribusi gaya pasang surut yang lebih rinci dalam proyeksinya ke bidang yang tegak lurus terhadap bidang ekliptika ditunjukkan pada (Gbr. 3).


Gambar 3 adalah diagram distribusi gaya pasang surut dalam proyeksi pada bidang yang tegak lurus terhadap ekliptika. Benda yang sedang gravitasi berada di kanan atau di kiri.

Menurut paradigma Newton, reproduksi perubahan bentuk benda yang dikenai aksinya, yang dicapai sebagai akibat aksi gaya pasang surut, hanya dapat dicapai jika gaya-gaya ini dikompensasikan sepenuhnya oleh gaya lain, yang mungkin termasuk gaya gaya gravitasi universal.


Gambar 4 - deformasi cangkang air bumi sebagai akibat dari keseimbangan gaya pasang surut, gaya gravitasi sendiri dan gaya reaksi air terhadap gaya tekan


Sebagai hasil dari penambahan gaya-gaya ini, gaya pasang surut muncul secara simetris di kedua sisi dunia, diarahkan ke arah yang berbeda darinya. Gaya pasang surut yang diarahkan ke Matahari adalah gaya gravitasi, sedangkan gaya pasang surut yang menjauhi Matahari adalah konsekuensi dari gaya inersia fiktif.

Gaya-gaya ini sangat lemah dan tidak dapat dibandingkan dengan gaya gravitasi sendiri (percepatan yang mereka ciptakan 10 juta kali lebih kecil daripada percepatan jatuh bebas). Namun, mereka menyebabkan pergeseran partikel air di lautan (resistensi terhadap geser dalam air pada kecepatan rendah praktis nol, sementara kompresi sangat tinggi), sampai garis singgung ke permukaan air menjadi tegak lurus terhadap gaya yang dihasilkan.

Akibatnya, gelombang muncul di permukaan lautan, menempati posisi konstan dalam sistem benda-benda yang saling gravitasi, tetapi mengalir di sepanjang permukaan laut bersama dengan pergerakan harian dasar dan pantainya. Jadi (mengabaikan arus laut) setiap partikel air membuat gerakan osilasi naik dan turun dua kali di siang hari.

Pergerakan horizontal air diamati hanya di dekat pantai sebagai akibat dari kenaikan levelnya. Kecepatan gerakan semakin besar, semakin lembut dasar laut berada.

Fenomena pasang surut terjadi tidak hanya di air, tetapi juga di cangkang udara Bumi. Mereka disebut pasang surut atmosfer. Pasang surut juga terjadi di benda padat Bumi, karena Bumi tidak sepenuhnya padat. Osilasi vertikal permukaan bumi akibat pasang surut mencapai beberapa puluh sentimeter.


2 Gempa dan Bulan

pasang surut fase bulan

Bulan dapat menyebabkan tidak hanya pasang surut di Bumi, tetapi juga penyebab gempa bumi. Pendekatan satelit Bumi setiap hari menaikkan permukaan planet kita sebesar 30 cm.Gempa bumi besar tidak begitu bergantung pada pengaruh Bulan, karena terjadi pada pergeseran batuan pada kedalaman yang sangat dalam di bawah tekanan besar. Bagaimanapun, efek bulan jauh lebih lemah daripada yang terlihat. Lempeng tektonik telah mengumpulkan ketegangan selama berabad-abad. Jika gempa bumi berhubungan langsung dengan pasang surut bulan , maka mereka akan terjadi setiap hari ketika daya tarik satelit akan mencapai maksimum.

Gempa bumi dijelaskan oleh adanya hubungan gravitasi antara Bumi dan Bulan, pasang surut kerak padat mereka, dan rotasi timbal balik benda-benda. Jika kita memperhitungkan bahwa getaran kerak padat terjadi secara elastis, pada titik-titik waktu tertentu, karena adanya cacat pada kerak padat, pada patahan, puncak "pantulan" muncul - mirip dengan "pantulan" batang logam . Jika kita memiliki batang logam tanpa cacat dan membangkitkan getaran mekanis di dalamnya, kita akan mengamati getaran yang telah kita eksitasi di setiap titiknya. Jika ada cacat pada batang ini, retakan “pantulan” yang terjadi pada retakan tersebut akan ditumpangkan pada getaran sinusoidal. Pada saat itu, ketika gelombang yang membawa "pantulan" dari semua sisi datang ke retakan yang sesuai, energi akan dilepaskan di lokasi retakan.

Gambaran serupa tentang perkembangan gempa di kerak bumi. Osilasi kerak bumi yang tidak teredam diciptakan oleh rotasi bumi dan gaya gravitasi bulan, matahari dan bergerak secara elastis di sepanjang permukaan bumi. Pemantulan terjadi di tempat-tempat "retak hidup", di mana osilasi gelombang pasang di Bumi tidak ditransfer dengan lancar, secara elastis, tetapi terjadi perpindahan. Arah gaya gravitasi antara Bumi dan Bulan menentukan arah jalur komunikasi gelombang pantul dari Bumi ke Bulan (ke Matahari). Selama keberadaan dan perkembangan hubungan gravitasi, dua gaya utama bekerja pada batuan Bumi. Ini adalah gaya gravitasi Bumi dan gaya gravitasi Bulan. Ketika Bulan pergi dan koneksi terputus, hanya daya tarik Bumi yang tersisa. Seluruh perbedaan antara energi daya tarik Bumi dan Bulan diarahkan ke lokasi episentrum gempa di masa depan. Pada saat "pecahnya" koneksi ini selama rotasi planet, sebuah gelombang muncul, diarahkan ke tempat asal pantulan. Dalam gelombang ini, yang disebut gelombang "KaY", karakteristiknya muncul karena munculnya koneksi resonansi gravitasi "zona berderak" di Bulan dan Bumi. Ketika Bulan bergerak, jalur komunikasi ini bergeser, dengan keseimbangan gaya gravitasi planet-planet. Ketika komunikasi dengan Bulan terputus, garis putus dan membalikkan gelombang "KaY" ("Kay" - Kozyrev dan Yagodin) muncul di Bumi dan di Bulan, membawa energi menuju pusat gempa di masa depan. Karena gelombang ini menuju satu titik dari daerah tersebut, energinya meningkat dan pada saat tiba di titik itu memiliki energi yang luar biasa, menyebabkan gempa bumi di tempat itu. Sangat sering Anda dapat mengamati bagaimana "pantulan" terjadi pada gelombang dan dideteksi oleh sensor dalam bentuk "kelompok puncak". Mereka tidak sesuai dengan satu gempa bumi, tetapi dengan seluruh kelompok gempa bumi di wilayah yang luas pada waktu yang berbeda. Dalam hal ini, setiap puncak sesuai dengan guncangan dalam gempa bumi ini, dan hasil bagi membagi jarak dari sensor ke episentrum gempa bumi ini dengan waktu yang berlalu dari munculnya puncak pada sensor hingga awal gempa yang sesuai. adalah sebuah konstanta.


3. HASIL STUDI


Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk menghitung gradien gaya Bulan yang bekerja di planet Bumi (sebanding dengan Matahari):

Gaya tarik-menarik gravitasi sebanding dengan massa M dari benda yang menarik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak R ke benda tersebut. Dengan demikian, di permukaan Bumi, gaya tarik ke Bumi itu sendiri (M Bumi = 6 1027 g. R Bumi = 6378 km) adalah 1 g, ke Matahari (M Matahari = 2 1033 g. R Matahari = 150 106 km) - 0,00058 g, dan ke Bulan (M Bulan = 7 1025 Bulan = 384 103 km) - hanya 0,0000031g, yaitu 190 kali lebih lemah dari Matahari. Juga jelas bahwa tidak akan ada pasang surut dalam medan gaya yang seragam.

Namun, medan gravitasi tidak seragam, tetapi memiliki pusat pada massa tarik M. Oleh karena itu, untuk setiap benda dengan dimensi terbatas, akan ada perbedaan gaya gravitasi pada tepi yang berlawanan, yang disebut gaya pasang surut. Gaya pasang surut akan sebanding dengan turunan pertama dari gaya gravitasi. Gaya gravitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, dan turunan dari 1/r2 adalah -2/r3, yaitu berbanding terbalik dengan pangkat tiga jarak.

Oleh karena itu, Bulan, yang jauh lebih dekat ke Bumi, meskipun massanya kecil, menciptakan gaya pasang surut hampir 2 kali lebih besar dari Matahari.

Dan Anda juga perlu menjelaskan mengapa tidak ada gempa bumi di kutub.

Gempa bumi terjadi di persimpangan lempeng litosfer. Batas lempeng sesuai dengan rak laut pada peta geografis. Tidak ada lempeng tektonik di kutub utara, ada satu di kutub selatan, tetapi tidak bergerak kemana-mana. Kami menemukan bahwa Bulan tidak menciptakan gempa bumi itu sendiri, secara langsung, oleh karena itu, tidak ada gempa bumi di kutub. Tentu saja, gaya pasang surut tidak bekerja di kutub.

Gambar 5 - lokasi lempeng litosfer


Bumi dan Bulan berputar di sekitar pusat gravitasi umum (barycenter) dari sistem Bumi - Bulan dengan periode sideris (relatif terhadap bintang-bintang) 27,3 hari (hari). Bumi menggambarkan orbit yang merupakan bayangan cermin dari orbit Bulan, tetapi dimensinya 81 kali lebih kecil dari orbit bulan. Barycenter selalu terletak di dalam Bumi, pada jarak sekitar 4670 km dari pusatnya. Tubuh Bumi berputar tanpa rotasi (secara terjemahan) di sekitar barycenter "tetap" (dalam sistem Bumi-Bulan). Sebagai hasil dari rotasi bulanan Bumi, semua partikel terestrial dipengaruhi oleh gaya sentrifugal yang sama persis seperti di pusat massa Bumi. Jumlah vektor gaya sentrifugal dan gaya gravitasi bulan disebut gaya pasang surut bulan. Gaya pasang surut Matahari ditentukan dengan cara yang sama. Besarnya gaya pasang surut merupakan fungsi dari deklinasi dan jarak geosentris Bulan (atau Matahari). Amplitudo fluktuasi bulanan dalam deklinasi Bulan berubah dengan periode 18,61 tahun dari 29° hingga 18°, karena presesi sumbu (regresi simpul) orbit bulan. Perigee orbit bulan bergerak dengan periode 8,85 g. Deklinasi dan jarak geosentris Matahari berubah dengan periode 1 tahun. Bumi berputar pada porosnya sendiri dengan periode harian. Akibatnya, amplitudo fluktuasi gaya pasang surut lunisolar berubah dalam waktu dengan periode: 18,61 tahun, 8,85 tahun, 6,0 tahun, 1 tahun, 0,5 tahun, bulanan, setengah bulanan, mingguan, harian, semidiurnal, dan banyak periode kurang penting lainnya. .

Statistik gempa bumi dan tsunami paling berbahaya dari tahun 1960 - 2011

Gempa Besar Chili - mungkin gempa bumi terkuat dalam sejarah pengamatan, besarnya - dari 9,3 hingga 9,5, terjadi pada 22 Mei 1960 pukul 19:11 UTC.

Lokasi pusat gempa - 39°30? Yu. SH. 74°30? H. D.

Bulan: fase 6% sebelum bulan baru, jarak 396679 km; bulan baru astronomi pada tanggal 25 Mei 1960 12:27, jarak dari pusat bumi ke pusat bulan adalah 403567 km, tetapi sebelum itu bulan purnama pada tanggal 11 Mei 1960 05:41 UTC, 362311 km, adalah supermoon.

Kekuatan gempa (menurut momen) -9.2.

Kekuatan gempa (oleh gelombang permukaan) - 8.4

Garis Lintang 61° 2" 24" N Bujur 147° 43" 48" W

Bulan: fase 0% - bulan purnama, jarak 393010 km.

Gempa Tashkent pada 26 April 1966 pukul 5:23 pagi. - bencana gempa bumi (magnitudo 5.2).

Garis Lintang. 41° 12" 0" N Garis bujur. 69° 6" 0" BT

Bulan: fase 27%, jarak 371345 km;

Gempa bumi Tangshan pada tanggal 28 Juli 1976 pukul 3:42 waktu setempat (27 Juli 1976 19:48 UTC) merupakan gempa dahsyat dengan kekuatan 8,2.

Lintang 39° 39" 50" LU Bujur 118° 24" 4" BT

Bulan: fase 1% - bulan baru, jarak 376365 km.

Gempa Spitak pada tanggal 7 Desember 1988 pukul 10:41 WIB (7:41 UTC) merupakan gempa bencana dengan magnitudo 7,2.

Garis Lintang. 40° 59" 13" N Garis bujur. 44° 11" 6" BT

Bulan: fase 4% SM (2 hari), jarak 394161 km;

Gempa di Kobe. Gempa bumi terjadi pada pagi hari Selasa 17 Januari 1995 pukul 05:46 waktu setempat (16 Januari 1995 20:46 UTC). Kekuatan guncangannya mencapai 7,3 skala richter.

84° Lintang Utara dan 143.08° Bujur Timur.

Bulan: fase 100% - bulan purnama, jarak 395878 km, bulan baru sebelumnya 1 Januari 1995 10:55 UTC, jarak ke Bulan 362357 km. bulan purnama.

Gempa bumi di Neftegorsk - gempa bumi dengan konsekuensi tragis berkekuatan 7,6 skala Richter, terjadi pada malam 28 Mei 1995 pukul 1:03 (27 Mei 1995 13:03 UTC).

Pusat gempa berada pada 55° Lintang Utara dan 142° Bujur Timur.

Bulan: fase 3% sebelum bulan baru, jarak 402328 (bulan baru - 29 Mei 1995 09:28), tetapi sebelum itu: bulan purnama 14 Mei 1995 20:47 UTC, jarak 358563 km. bulan purnama.

Gempa Izmit adalah bencana gempa bumi (berkekuatan 7,6) yang terjadi pada 17 Agustus 1999 di Turki pada 03:01 waktu setempat (UTC 00:01:39).

Lintang 40° 44" 53" LU Bujur 29° 51" 50" BT

Bulan: fase 30% setelah bulan baru (5 hari), jarak 400765 km;

Gempa bumi Sichuan adalah gempa dahsyat berkekuatan 7,9 SR yang terjadi pada 12 Mei 2008 pukul 14:28:01 waktu setempat (06:28:01 UTC) di Tiongkok.

Lintang 31° 0" 7" LU Bujur 103° 19" 19" BT

Bulan: fase 51%, 7 hari setelah bulan baru, jarak 379.372 km: bulan baru 5 Mei 2008 10:55 UTC, jarak ke Bulan 358,184 km. bulan purnama.

Gempa bumi dan tsunami di Samudra Hindia 26 Desember 2004 pukul 00:58 UTC - gempa bumi paling kuat kedua dalam sejarah pengamatan (kekuatan 9,2) dan yang paling mematikan dari semua tsunami yang diketahui.

30° Lintang Utara dan 95° 87" Bujur Timur.

Bulan: fase 100%, bulan purnama 404408 km, tetapi sebelum bulan baru itu 12 Desember 01:28, 364922 km. bulan purnama.

2 April 2007, tsunami, Kepulauan Solomon (kepulauan). Disebabkan oleh gempa berkekuatan 8 yang melanda Pasifik Selatan pada 07:39. Gelombang setinggi beberapa meter mencapai New Guinea.

Bulan: fase 0%, bulan purnama, jarak 404000 km, bulan baru sebelumnya 19 Maret 2007 pukul 02:44, 364311 km. bulan purnama.

Gempa dan tsunami Jepang, Honshu, 9.0, terjadi pada 11 Maret 2011 pukul 14:46 waktu setempat (05:46 UTC). Lintang 38.30N dan Bujur 142.50E. Sumber gempa berada di kedalaman 32 km.

Bulan: 32% fase setelah bulan baru (5 hari), jarak 393837. Bulan baru astronomi 4 Maret 2011 20:47, jarak 404793 km; tapi bulan purnama terdekat adalah 19 Maret 2011 20:46. bulan purnama.

Di atas adalah bencana gempa bumi dan tsunami selama 50 tahun terakhir. Statistik menunjukkan bahwa semuanya terjadi selama bulan purnama atau bulan baru (dengan pengecualian Tashkent dan Izmit, yang secara tidak langsung menunjukkan sifat teknogenik mereka). Selain itu, hampir 80% dari mereka terkait dengan supermoon dalam satu atau lain cara. Berdasarkan analisis ini, kita dapat menyimpulkan bahwa selama periode supermoon, bahaya bencana dari unsur alam benar-benar meningkat.


Gambar 6 - diagram distribusi gempa bumi tergantung pada fase bulan dan posisinya di orbit


Saat membangun diagram, kami sepenuhnya mengabstraksikan semua ketidaksetaraan gerakan Bulan. Nilai rata-rata dari sinodik (29,5 hari) dan bulan anomalistik (27,5 hari) diambil. Diagram menunjukkan posisi rata-rata syzygies dan quadratures, dan apogee (A) ditampilkan sebagai momen rata-rata antara perigee yang berdekatan (P). Untuk setiap gempa bumi, jarak dalam waktu ke terdekat, ditandai pada diagram, fase Bulan dan saat berlalunya Bulan melalui perigee atau apogee ditentukan. Ketidakpastian konstruksi yang timbul dari penyederhanaan yang dibuat hampir tidak mencapai satu hari. Pada diagram yang dibangun, setiap gempa ditandai dengan sebuah titik. Gempa bumi yang menghantam bingkai diagram ditandai di sebelahnya, di dalam diagram, dan berulang di setiap sisi bingkai yang berlawanan.
Diagram yang dibangun dengan jelas menunjukkan bahwa di dekat perigee, gempa bumi paling sering terjadi di syzygies, mis. pada bulan purnama dan bulan baru, dan pada saat itu hampir tidak ada kuadrat dekat. Fitur diagram kedua yang terdefinisi dengan baik adalah pengelompokan gempa bumi di sepanjang arah yang membentuk sudut 45 derajat. dari syzygies hingga perigee. Arah ini mewakili urutan hari dari bulan-bulan di mana bulan baru atau bulan purnama bertepatan dengan perigee. Akibatnya, yang menguntungkan untuk gempa bumi bukan hanya hari-hari pasang maksimum kerak bumi, tetapi juga hari-hari segera setelahnya. Dengan demikian, pasang surut maksimum mengganggu keadaan lapisan luar bumi sedemikian rupa sehingga untuk waktu sekitar satu bulan, kondisi yang menguntungkan untuk gempa bumi tetap ada.


KESIMPULAN


Selama pekerjaan ini, satelit alami planet Bumi - Bulan dipelajari.

Efek Bulan di Bumi telah dipelajari.

Berdasarkan pengamatan ini, kita dapat menyimpulkan bahwa Bulan benar-benar memiliki pengaruhnya terhadap planet Bumi, baik menguntungkan maupun tidak. Jika kita mempertimbangkan pengaruh fase bulan pada seseorang, ada asumsi bahwa itu juga dapat meningkatkan atau memperburuk kesejahteraannya dan dengan demikian memengaruhi aktivitasnya. Studi tentang satelit dan dampaknya belum sepenuhnya dipahami. Namun, manusia telah belajar menggunakan properti seperti gaya gravitasi. Pembangkit listrik tenaga air pasang surut adalah jenis khusus pembangkit listrik tenaga air yang menggunakan energi pasang surut, tetapi sebenarnya energi kinetik dari rotasi bumi. Pembangkit listrik pasang surut dibangun di tepi laut, di mana gaya gravitasi Bulan dan Matahari mengubah ketinggian air dua kali sehari. Fluktuasi ketinggian air di dekat pantai bisa mencapai 18 meter. Pembangkit listrik tenaga air pasang surut dianggap paling ramah lingkungan. Oleh karena itu, studi tentang topik ini memiliki peran besar. Itu sebabnya saya menganggap topik yang dipilih cukup relevan.


DAFTAR SUMBER YANG DIGUNAKAN


Frish S. A., Timoreva A. V. // Kursus Fisika Umum, Buku Teks Fisika dan Matematika dan Departemen Fisika dan Teknologi Universitas Negeri 1957. Vol. 1, no. 2. S.312

Belonuchkin V. // Gaya pasang surut Kvant. 1989.Jil.12, no. 3. S.435.

Markov A. Jalan ke Bulan // Dalam jurnal. "Penerbangan dan Astronautika". ? 2002.? No.3 - S.34.

Kursus umum astronomi / Kononovich E.V., Moroz V.I.

Ed., Pdt. - M.: Editorial URSS, 2004. - 544 hal.

Ranzini D.M. // Luar Angkasa, 2002. - S. 320.

Bintang dan planet. / Ubi. Ridpath / Atlas Langit Berbintang, 2004. - S.400.

V.D. Krotikov, V.S. Trinitas. Emisi radio dan sifat Bulan // Uspekhi fizich. Nauk, 1963. V.81. Edisi 4. hal.589-639

A.V. Khabakov. Tentang pertanyaan utama tentang sejarah perkembangan permukaan bulan. M, 1949, 195 hal.


Bimbingan Belajar

Butuh bantuan untuk mempelajari suatu topik?

Pakar kami akan memberi saran atau memberikan layanan bimbingan belajar tentang topik yang Anda minati.
Kirim lamaran menunjukkan topik sekarang untuk mencari tahu tentang kemungkinan mendapatkan konsultasi.

Alam (dalam hal benda memiliki muatan listrik, diam atau bergerak relatif terhadap sumber medan).

Jadi, dalam medan gravitasi dengan intensitas yang meningkat (yaitu, dengan gradien konstan dari modulus gravitasi), pegas spiral akan jatuh bebas dalam garis lurus dengan percepatan yang meningkat , membentang ke arah jatuh dengan nilai konstan sehingga gaya elastis akan menyeimbangkan gradien intensitas medan gravitasi.

Sifat fisik gaya pasang surut di medan gravitasi

Untuk benda yang diperpanjang yang terletak di medan gravitasi dari massa gravitasi, gaya gravitasi berbeda untuk sisi dekat dan jauh tubuh. Dan perbedaan gaya-gaya ini menyebabkan deformasi tubuh ke arah gradien medan. Adalah penting bahwa kekuatan medan ini, jika dibuat oleh massa titik, berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari massa ini. Bidang isotropik spasial seperti itu adalah bidang pusat. Ukuran kekuatan medan gravitasi adalah percepatan jatuh bebas.

Karena kenyataan bahwa prinsip superposisi medan ternyata berlaku dalam rentang nilai kekuatan yang luas, kekuatan medan selalu dapat ditemukan dengan penjumlahan vektor dari medan yang dibuat oleh masing-masing bagian dari sumber medan jika, menurut dengan kondisi masalah, itu tidak dapat dianggap sebagai sumber titik. Yang tidak kalah pentingnya adalah fakta bahwa dalam hal kerapatan benda bulat yang diperpanjang seragam, adalah mungkin untuk mewakili medan yang diciptakan olehnya sebagai bidang sumber titik dengan massa yang sama dengan massa benda yang diperpanjang yang terkonsentrasi di dalamnya. pusat geometris.

Dalam kasus yang paling sederhana, untuk massa titik gravitasi M (\gaya tampilan M) pada jarak R (\gaya tampilan R) percepatan jatuh bebas (yaitu, intensitas medan gravitasi yang diciptakan bersama oleh benda-benda ini)

a = G M R 2 , (\displaystyle a=(\tfrac (GM)(R^(2))),)

Gaya pasang surut dalam mekanika teknis