XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Почему Луна бывает разной?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Леонович Е.А. 1

---

1МБОУ ЦО № 15 "Луч"

Коваленко И.В. 1Брянцева Т.И. 1

---

1МБОУ ЦО № 15 "Луч"

Работа в формате PDF

864.6 KB

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении всей истории люди изучают окружающий мир. И если какие-то предметы нам легко доступны для изучения, то за другими мы можем только наблюдать издалека. Солнце и Луна — именно такие далёкие объекты. С рождения мы живём под их светом, сочиняем и слушаем истории, мифы и сказки про небесные светила. Луна — пока что единственное небесное тело, на котором побывал человек. Раньше человек поднимал глаза к небу и видел тысячи мерцающих огоньков, а среди них огромный светящийся диск Луны. Древние люди наделяли Луну волшебными свойствами, с Луной связывали удачу на охоте, урожай в поле, победу на войне и так далее. Луну воспевали в стихах, ей поклонялись как божеству и изображали на боевых знамёнах.

В наше время каждый знает, что мерцающие огоньки - это другие планеты, другие галактики. А Луна – это не таинственное божество, а единственный спутник нашей планеты. Действительно, Луна находится в тесной связи с Землей. Причем Луна имеет не только самое непосредственное отношение к природным циклам, но и отчасти определяет порядок жизни всех обитателей планеты Земля.

Когда я гостила у бабушки с дедушкой летом, по вечерам мы часто рассматривали звездное небо. Казалось, оно совсем близко – только протяни руку и дотронешься до солнца или луны, поймаешь в ладошку падающую звездочку.

Иногда ночи бывают очень светлыми, так случается, когда на небе появляется круглая и яркая Луна. Наблюдая за небом несколько вечеров, я обратила внимание, что вместо круглой Луны на небе видна только ее половинка или сияющий серпик – Месяц, а иногда Луны и вовсе не видно.

Мне стало очень интересно, почему так происходит и я выдвинула гипотезу, допустим,чтоЛуна изменяется под влиянием чего-либо. Верна ли была моя гипотеза, я не знала, и передо мной стала цель: выяснить, может ли луна менять свою форму или на небе несколько лун. Для этого мне понадобилось решить целый ряд задач:

• изучить информацию о Луне;

• рассмотреть какие бывают лунные циклы;

• смоделировать смену фаз Луны;

• провести сравнительный анализ фаз луны в разных регионах нашей страны.

Актуальность работы обусловлена тем, что в науке о луне многое изучено, но не все исследовано до конца. Возможно, мы сможем раскрыть тайну луны. Бывает одна луна или их несколько. Изучая это небесное светило, человек все глубже проникает в его тайны и открывает для человечества новые перспективы. Кроме того, в будущем нам предстоит изучать курс астрономии, поэтому начать знакомство с этой наукой с такой интересной темы будет очень познавательно.

Объектом исследования стала луна, а предметом – лунные циклы.

Были выбраны следующие методы исследования:

1. Теоретический (изучение и анализ литературы по теме).

2. Эмпирический (наблюдение, синтез и анализ полученных результатов).

В работе рассматриваются:

1. Понятие «луна».

2. Рассматривается несколько предположений о возникновении ночного светила.

      3. Модель смены лунных циклов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.Теоретическая часть

1.1. Луна единственный спутник Земли

Еще до наступления эры космических исследований астрономы знали, что Луна — необычное тело. Хотя это и не самый большой спутник в Солнечной системе, но он один из крупнейших по отношению к своей планете — Земле.

Луна единственный спутник Земли и второй по яркости небесный объект после Солнца. При этом она не светится, а лишь отражает солнечные лучи. Луна достаточно большой спутник, ее диаметр всего в 4 раза меньше земного, но при этом её объем в 50 раз меньше объема Земли, а масса меньше в 80 раз.

Среднее расстояние от Земли до Луны 384467 км. Наш спутник совершенно не приспособлен для жизни, на нём нет воды, и полностью отсутствует атмосфера, поэтому небо на Луне всегда черное, а звезды видны даже днём. По этой причине, там очень большие перепады температур. Когда на Луне день её поверхность может нагреваться до +120С, а ночью остывать до -170С. Луна представляет собой холодное, скалистое шаровидное тело с твердой поверхностью, без атмосферы и воды.

Существует несколько предположений о возникновении ночного светила. Многие учёные до сих пор спорят, что же произошло на самом деле. Основная гипотеза гласит, что Луна — это бывший астероид, который, попав в область притяжения Земли, не смог пролететь мимо и стал спутником планеты. Другая идея утверждает, что за миллионы лет скопление пыли превратилось в твёрдое тело. Самая популярная теория рассказывает о столкновении Земли с другой молодой планетой под названием Тейя. Под действием космических сил они сблизились, и в результате сформировалось новое небесное тело. А ещё после исследований лунного грунта Луны учёные пришли к неожиданному выводу: Луна старше Земли! Эти необычные данные позволили выдвинуть ещё одну теорию: наш спутник — бывшая планета Фаэтон, которая располагалась между Марсом и Юпитером. В общем, в науке о возникновении Луны больше загадок, чем ответов на вопросы.

Первым учёным, рассмотревшим Луну в телескоп, был Галилео Галилей.

В 1610 году при помощи телескопа, который он построил сам и открыл лунные горы, моря и кратеры.

Он был физиком, математиком, механиком и астроном. В 1609 г. он построил свой первый телескоп, который имел увеличение всего в три раза. Потом ему удалось построить телескоп, дающий увеличение в 32 раза. В 1610 г. Галилео Галилей рассмотрел Луну в телескоп и сделал её описание. Поверхность Луны оказалась покрыта множеством кратеров, которые образовались от падения на Луну метеоритов.

Луна – это единственное небесное тело, на котором побывал человек. Это событие произошло 21 июля 1969 года. Командир экипажа американских астронавтов Нил Армстронг и пилот Эдвин Олдрин совершили посадку на лунном модуле корабля Аполлон 11 на поверхности Луны.

Они оставались на Луне в течение 21 часа 36 минут и 21 секунды.

Всё это время пилот их командного модуля Майкл Коллинз ждал на орбите.

Астронавты вышли один раз на лунную поверхность и пробыли на ней 2 часа 31 минуту 40 секунд. Первым человеком, который ступил на Луну, был Нил Армстронг.

Всему миру запомнились слова Нила Армстронга «Маленький шаг для человека и большой шаг для всего человечества». Через 15 минут к нему подошел второй астронавт Эдвин Олдрин. Астронавты установили в месте посадки модуля флаг США, разместили вблизи комплект научных приборов и собрали 21,5 кг образцов лунного грунта, которые были успешно доставлены на Землю. Один из астронавтов сказал, что на Луне все выглядит так, как будто там уже несколько миллиардов лет никто не вытирал пыль.

1.2. Лунные циклы

Лунные фазы

Когда мы смотрим на небо, нам кажется, что Луна почти такая же, как Солнце, только Солнце светит днем, а Луна – ночью.

В книге я прочитала, что на самом деле Луна гораздо меньше. Например, если Солнце было бы с арбуз размером, то Луна была бы – с горошину. А кажутся они нам почти одинаковыми, потому что Солнце довольно далеко, а Луна – гораздо ближе. Луна примерно в 4 раза меньше Земли. На космическом корабле до Луны можно долететь за 3 дня, если бы до Луны можно было бы долететь на самолете, время в пути заняло бы около 21 дня, но самолеты не летают в космос.

Летом, загорая на пляже, я заметила, что лучи Солнышка греют, оно освещает все небо и всю землю. А Луна вечером красиво сияет в небе, но не светит как Солнце днем и тепла не дает. Мне стало интересно, почему так происходит.

Оказывается, Луна сама не светит, она лишь отражает свет Солнца. Так и лист бумаги белый, только если он на свету, а в полной темноте он чёрный.

Я подумала, как часто меняется Луна и почему Солнце освещает разную ее часть. Учитель Ирина Викторовна посоветовала мне завести небольшой Лунный дневник (Приложение 1). В ясную погоду, когда на небе не было облаков, вечерами я рисовала Луну и следила за ее изменениями. Сначала Луна исчезла, и ее не было видно. Потом появился месяц. Потом он с каждой ночью становится всё толще и толще, превращается в полукруг, и, наконец, наступает ночь, когда Луна становится целой и круглой. После этого Луна начинает каждую ночь снова уменьшаться. Месяц делается всё тоньше, пока однажды ночью вообще не пропадает с неба.

Я мечтала рассмотреть Луну поближе и больше узнать о ней. Родители познакомили меня со своим другом Антоном Сергеевичем, который увлекается астрономией. Мы дождались хорошей погоды и вечером вышли на улицу с телескопом, это такое устройство, которое помогает рассмотреть множество космических объектов и явлений. Телескоп был огромный, с меня ростом. Когда я впервые увидела Луну в телескоп, я поразилась, какая она большая и яркая, в этот вечер была освещена только половинка Луны. На освещенной стороне я увидела очень много больших глубоких ям – кратеров. Антон Сергеевич объяснил, что они получились из-за взрывов, когда на Луну падали с огромной скоростью камни из космоса. Без телескопа кратеры кажутся нам темными пятнышками на Луне. Еще в этот вечер я узнала, что на Луне никто не живет. Оказывается, жить на Луне как на Земле люди не могут. Там нет воздуха и температура не подходящая. На освещенной стороне Луны слишком жарко, а на темной – слишком холодно. На Луне совсем нет воды.

ЛУННЫЕ ФАЗЫ

Вследствие вращения Земли с запада на восток Луна восходит на востоке и заходит на западе, двигаясь вокруг Земли в направлении с запада на восток. Вращаясь вокруг нашей планеты, Луна непрерывно меняет свою видимую форму, то она видна как полностью освещенный диск, то, как узкий серп, рога которого могут быть обращены как вправо, так и влево. Все это объясняется разными положениями Луны относительно Земли и Солнца, отчего Луна и бывает по-разному освещена им. Это порождает смену лунных фаз (фазой называется доля диска небесного тела, освещенная Солнцем).

Полный цикл изменения лунных фаз проходит за 29,53 суток. Это так называемый синодический месяц, он примерно на 2,2 суток длиннее звездного месяца — промежутка времени, в течение которого Луна «облетает» Землю и возвращается в прежнее положение.

Лунный месяц делится на четыре фазы. Первая и вторая фазы — растущая Луна, третья и четвертая фазы — убывающая Луна.

ПЕРВАЯ ФАЗА ЛУНЫ

Первая фаза начинается с новолуния, когда Луна, Солнце и Земля оказываются на одной прямой линии. В этот момент Луна практически неразличима, так как она обращена к Земле своей неосвещенной - стороной. Причем период новолуния приходится на дневное время, вообще сложно наблюдать Луну. Поэтому время наступления этой фазы точно устанавливается по специальным астрологическим таблицам. Но со временем, ночью, начинает проглядывать узенький тонкий серп. Этот серп — не что иное, как освещенный край поверхности лунного диска. Луну в этот период называют «молодым месяцем», «растущей луной». 

ВТОРАЯ ФАЗА ЛУНЫ

Вторая фаза наступает после новолуния примерно через неделю. Лунный диск при этом освещен наполовину. Завершается эта фаза полнолунием. Лунный диск во время полнолуния полностью освещен. Яркость его наибольшая ведь Луна находится почти напротив Солнца. Полнолуние наступает в конце второй недели после новолуния.

ТРЕТЬЯ ФАЗА ЛУНЫ

После полнолуния освещение лунного диска постепенно снижается. К концу недели он уже будет освещен лишь наполовину. Луна начинает убывать.

ЧЕТВЕРТАЯ ФАЗА ЛУНЫ

Луна продолжает убывать. С каждым днем серп Луны становится все тоньше и тоньше, пока не сойдет на нет.

2.Практическая часть

2.1. Смоделировать смену фаз Луны

Мне очень хотелось проверить полученную информацию. Для этого я провела эксперимент, с помощью которого смоделировала смену лунных фаз в космосе.

Для эксперимента мне понадобились:

1. Лампа (фонарик), которая будет изображать Солнце.

2. Светлый шар или мяч, изображающий Луну (у меня это часть светильника в виде макета Луны).

3. Темная комната, имитирующая условия космоса.

4. Телефон для съемки.

В темной комнате я зажгла лампу – источник солнечного света, вытянула руку с шаром- Луной, в другой руке держала телефон для съемки эксперимента на видео.

Я представила, что я – это Земля и стала медленно вращаться против часовой стрелки, держа шар на вытянутой руке, как будто это Луна. И увидела, как менялась «Луна», в зависимости от того, как на нее светило «Солнце» (https://disk.yandex.ru/d/I_IrqubDnriIYw).

После проведенного эксперимента, я убедилась, что мы видим только освещенную Солнцем часть Луны. А так, как она вращается, то удаляясь от Солнца, то приближаясь, поверхность, которую мы видим, изменяется. Сама по себе Луна свою форму никогда не меняет.

Если мы несколько раз поставим видео на паузу, то увидим, что тот бок шара – «Луны», что обращён к лампе, залит светом, другой – в тени. Если свет падает на шар спереди, то он освещен весь, как полная Луна.

Также и мы с Земли видим, как меняется Луна, потому что она вращается вокруг нашей планеты и по-разному освещается Солнцем. Сторона Луны, которая повёрнута к Земле тёмная и совершенно теряется в лучах Солнца, в этой фазе Луна не видна на небе. Эта фаза называется - новолунием.

Следующая фаза имеет название - первая четверть, и Луна проходит четвёртую часть своего пути, тогда мы видим на половину освещённый диск Луны.

Третья фаза Луны, называется полнолунием, Луна находится с противоположной стороны от Солнца, и мы видим весь диск Луны освещённый солнечными лучами. Завершающей фазой является последняя четверть, и диск Луны тоже освещён наполовину.

Чтобы правильно определить в какой фазе находится Луна, нужно знать одно интересное правило. Если её серп похож на дужку от буквы «Р», значит Луна, растущая. Когда её дужка смотрит в противоположную сторону и напоминает букву «С», тогда Луна, стареющая.

Вывод: я убедилась, что мы видим только освещенную Солнцем часть Луны. А, так как она вращается, то удаляясь от Солнца, то приближаясь, поверхность, которую мы видим, изменяется.

Второй эксперимент.

Чтобы еще лучше понять процесс смены фаз Луны я провела еще один эксперимент, для которого мне понадобились:

1. Небольшая прямоугольная коробка (например, из-под обуви).

2. Мячик для пинг-понга.

3. Небольшой фонарик

4. Листы черной бумаги.

5. Фольга

6. Канцелярские принадлежности: линейка, карандаш, циркуль, клей, канцелярский нож.

7. Иголка и леска.

Я взяла коробку. Внутреннюю часть оклеила черной матовой бумагой. На двух противоположных сторонах коробки вырезала по три отверстия, распределив их равномерно. На одной из торцевых сторон коробки по центру вырезала одно отверстие такого же размера. На противоположной данной стороне коробки вырезала отверстие для фонарика. Фонарик будет выполнять функцию Солнца. В середине коробки, на высоте отверстий, вырезанных вдоль сторон, я закрепила мячик для пинг-понга, обёрнутый в фольгу – это Луна. Поместила фонарик в вырезанное для него место и включила. Заглянув в каждое отверстие, я увидела разное освещение Луны Солнцем.

Вывод: Луна всегда одна и та же и имеет форму шара. Луна самостоятельно не светится, а светлой бывает лишь та ее часть, которую освещает Солнце. Освещенная поверхность меняется в зависимости от положения Солнца, Земли и Луны в данный момент.

2.2. Сравнительный анализ фаз луны в различных городах России

В ходе исследования у меня возник еще один вопрос: «Во всех ли регионах нашей страны в одно и то же время одинаковые фазы Луны?».

Сначала я сравнила лунные календари городов, расположенных в западной (Белгород), центральной (Омск) и восточной (Петропавловск–Камчатский) частях России. Для получения данных я использовала интернет-портал https://voshod-solnca.ru/moon/. Для сравнения я использовала следующие данные: местное время восхода Луны, освещенность, возраст Луны (лунные сутки), а также время наступления каждой фазы Луны (выделено жирным шрифтом). Анализ данных проводился от Новолуния, до Новолуния.

Все фазы Луны, которые я увидела в Белгороде, совпали с фазами Луны, в Омске и Петропавловск-Камчатском. А новолуние прошло в одинаковые дни.

Полнолуние в Белгороде было 21 июля в 13ч. 17 мин., в Омске - 21 июля в 16ч. 17 мин., в Петропавловске-Камчатском 21 июля в 22 ч. 17 мин. Лунное и солнечное затмение в наблюдаемый мною период отсутствовали.

Разница во времени обусловлена тем, что города расположены в различных часовых поясах, фактически смена фаз Луны происходила в одно и то же время. Это обусловлено тем, что Земля вращается вокруг своей оси намного быстрее, чем Луна движется по ее орбите.

Сравнивая лунные календари, я заметила еще одну особенность: лунные дни для разных городов отличаются. Лунные дни - это промежутки времени между последовательными восходами Луны. Только первый лунный день не отвечает этому правилу, он начинается в момент Новолуния. В это время Луна находится между Землёй и Солнцем примерно на одной линии с ними. (Если они находятся точно на одной прямой, происходит солнечное затмение).

Новолуние происходит одновременно во всех точках Земли, поэтому первый Лунный день везде начинается в одно и то же время.

Продолжительность первого Лунного дня будет зависеть от того, когда произойдёт следующий после Новолуния восход Луны.

Если Новолуние происходит сразу перед восходом Луны, первый Лунный день будет очень коротким, поскольку с восходом Луны он сменится вторым.

Если же Новолуние происходит сразу после восхода Луны, первый Лунный день будет почти обычным по продолжительности и только через сутки сменится вторым.

Восход Луны – это время, когда верхняя конечность Луны появляется над горизонтом. Время восхода Луны зависит от географических координат места наблюдения.

Полученные данные я внесла в таблицу 1 (Приложение 2).

Я также решила сравнить календарь лунных фаз Белгорода с календарями самого южного города страны: Дербента и самого северного города страны: Певека. Краткие данные я внесла в таблицу 2 (Приложение 2).

По Таблице 2 можно увидеть, что, так как Белгород и Дербент находятся в одном часовом поясе, местное время смены лунных фаз для них одинаковое, однако время восхода Луны отличается. Из данных для Певека можно увидеть, что в некоторые дни Луна не заходит или не всходит, это связано с тем, что он находится за полярным кругом.

Также я заметила, что Полнолуние в Белгороде и Дербенте наступило на 14-ые лунные сутки, а в Певеке – на 13-ые.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, в ходе исследования мы узнали, что Луна единственный спутник Земли и рассматривается несколько предположений о возникновении ночного светила. Нам стало известно о лунных циклах.

Важной частью работы было моделирование смен фаз Луны, проведение экспериментов и сравнительный анализ фаз луны в разных регионах нашей страны.

Наблюдения показали, что Луна, как объект всегда одна и та же, меняются лишь ее фазы в зависимости от ее освещения Солнцем, поэтому с Земли мы наблюдаем ее по-разному. Фазы Луны в разных регионах России сменяются примерно в одно и то же время, при этом время восхода Луны отличается. Проведенные эксперименты показали, что мы добились той цели, которую ставили перед собой в начале исследования – выяснить, может ли луна менять свою форму или на небе несколько лун.

И моя гипотеза подтвердилась, потому что на основе проведенных исследований можно сделать вывод, что Луна всегда одна, имеет форму шара. Луна самостоятельно не светится, а светлой бывает лишь та ее часть, которую освещает Солнце. Освещенная поверхность меняется в зависимости от положения Солнца, Земли и Луны в данный момент.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. А. Левитан. Астрономия – М. «Просвещение», 1998. – 207 с.

2. Энциклопедия для детей Т.8 Астрономия. Под ред. М.Д. Аксёнова. – Авента плюс, 1997. – 688 с.

3. Электронные ресурсы:

• • • http://astramir.ru/moon_phases.php#ixzz2hsw6NgMh

    • https://iqsha.ru/ilove/post/interesnye-fakty-o-lune-dlia-detei

    • https://umnazia.ru/blog/all-articles/detjam-o-lune

Приложение 1

Приложение 2 Таблица 1

Таблица 2