Владимир Сурдин - Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике

И вновь мы вспоминаем замечательную (по количеству ошибок) книжку С. Зигуненко «Почему Луна на Землю не падает?» (М.: АСТ, 2015). Теперь на этот вопрос мы можем ответить: «Потому что она падает на Солнце!» Действительно, Луна вместе с Землей находится в состоянии свободного падения на Солнце. Притяжение Земли лишь немного «подправляет» движение Луны так, чтобы она далеко не уходила от нашей планеты.

А как вы думаете, уникальное ли это свойство Луны, или же у других планет тоже есть спутники, которые притягиваются к Солнцу сильнее, чем к собственной планете?

С 1968 по 1972 г. к Луне было запущено девять космических кораблей с экипажем из трех астронавтов в каждом; всего 27 астронавтов. Из них шесть «Аполлонов» успешно осуществили высадку астронавтов на поверхность Луны («Аполлон-11, -12, -14, -15, -16, -17»). Остальные совершили облет Луны («Аполлон-13») или ее орбитальное исследование («Аполлон-8 и -10»). Экспедиция «Аполлон-11» осуществила первую посадку на Луну (Н. Армстронг, Э. Олдрин, 1969). Всего на Луну высаживались 12 астронавтов.

Пониженная по сравнению с земной сила тяжести на Луне действительно делает падение не столь опасным. Однако потеря равновесия при наклонах тела не связана с величиной силы тяжести: равновесие нарушается в тот момент, когда вертикальная линия, опущенная из центра масс тела, перестает пересекать поверхность опоры (т. е. ступню космонавта, если он опирается одной ногой, или площадку между ступнями, если стоит на двух). Поэтому угол максимального наклона зависит лишь от фигуры и позы космонавта, а не от силы тяжести на планете.

Более того, на планетах с пониженной (относительно Земли) силой тяжести даже легче упасть. Дело в том, что наклон своего тела мы привыкли контролировать не только визуально — по положению окружающих предметов, — но и по ощущению мышечного напряжения. Можете проверить это прямо сейчас: встаньте, закройте глаза и, не сгибаясь в пояснице, попробуйте наклониться вперед. Чувствуя напряжение мышц в стопах ног и спине, вы не позволите себе упасть. Но на планете с малой силой тяжести это «мышечное чувство» подводит. Даже вместе со скафандром человек на Луне весит в 2–3 раза меньше, чем на Земле. Поэтому ему сложнее оценить своим мышечным чувством тот критический наклон, за которым следует падение.

Грамотный любитель астрономии сразу заметит, что утверждение «на лунном небе Земля не должна перемещаться» ошибочно. Она должна перемещаться и действительно перемещается, поскольку Луна испытывает широтные и долготные либрации, т. е. с точки зрения земного наблюдателя она покачивается. Либрации вызваны тем, что Луна движется по эллиптической орбите (это вызывает либрации по долготе), и ее ось не перпендикулярна орбитальной плоскости (чем вызваны либрации по широте). И те и другие происходят с периодом в месяц, причем их размах весьма велик: около ±8° по долготе и около ±7° по широте.

Кроме этих двух наблюдается также суточная, или параллактическая, либрация, которая имеет небольшую амплитуду, около ±1°, и возникает по причине вращения Земли, перемещающей наблюдателя относительно центра планеты. Но к нашей задаче она отношения не имеет.

Итак, находясь в краевых зонах лунного диска, протянувшихся вдоль видимого с Земли лунного лимба и покрывающих примерно 15 % лунной поверхности, мы могли бы наблюдать восходы и заходы Земли, поскольку видимый с Луны размер земного диска составляет 1,8°, что намного меньше диапазона либраций. Разумеется, об этом отлично знал художник, автор сюжета марки, герой-космонавт Алексей Архипович Леонов, который в те годы интенсивно готовился к полету на Луну. Зато редактор марки оказался недостаточно подготовлен в области астрономии, что и привело к забавному филателистическому казусу. Впрочем, как любая ошибка на марках, это лишь усилило интерес филателистов к «запечатанной лунной марке» и повысило ее коммерческую стоимость.

Положение земного диска вблизи лунного горизонта сразу же говорит нам о том, что наблюдатель располагался в либрационных секторах Луны, находящихся на границе ее видимого и невидимого с Земли полушарий. Судя по полностью освещенному Солнцем земному диску, съемка проводилась в период новолуния. Между крайними кадрами Земля переместилась чуть больше, чем на свой угловой диаметр (1,8°), т. е. примерно на 2°, что вполне укладывается в амплитуду либраций Луны по долготе (около ±8°) и по широте (около ±7°). Поскольку очертания материков на Земле не видны, а значит, установить ориентацию земной оси невозможно, трудно сказать, в каком именно месте либрационных секторов Луны сделаны эти снимки. (Хотя повышенная облачность в двух местах земного диска намекает нам на то, что это полярные области. А значит, и наш наблюдатель, скорее всего, находится в высоких широтах Луны.)