Материал: Влияние Луны как естественного спутника на планету Земля

Наибольшие отливы и приливы бывают на океанских берегах. В нашей стране - на берегах Северного Ледовитого и Тихого океанов. Менее значительные приливы и отливы характерны для внутренних морей. Еще слабее это явление наблюдается в озерах или реках. Но даже на берегах океанов в одно время года приливы бывают мощнее, а в другое - слабее. Это уже связано с удаленностью Луны от Земли. Чем ближе Луна к поверхности нашей планеты, тем сильнее будут отливы и приливы. Чем дальше - тем, естественно, слабее. На водные массы оказывает влияние не только Луна, но и Солнце. Только расстояние от Земли до Солнца значительно больше, поэтому мы не замечаем его гравитационной активности. Зато давно известно, что иногда приливы и отливы становятся очень сильными. Это случается всякий раз, когда бывает новолуние или полнолуние. Вот тут как раз и включается в действие сила Солнца. В этот момент все три планеты - Луна, Земля и Солнце - выстраиваются по прямой. На Землю уже действуют две силы притяжения - и Луна, и Солнце. Естественно, высота подъема и спада вод увеличивается. Наиболее сильным будет совместное влияние Луны и Солнца, когда обе планеты оказываются по одну сторону от Земли, то есть когда Луна стоит между Землей и Солнцем. И сильнее вода будет подниматься со стороны Земли, обращенной к Луне.

Применительно к планете Земля причиной приливов является нахождение планеты в гравитационном поле, создаваемом Солнцем и Луной. Поскольку создаваемые ими эффекты независимы, то воздействие этих небесных тел на Землю можно рассматривать по отдельности. В таком случае для каждой пары тел можно считать, что каждое из них обращается вокруг общего центра гравитации. Для пары Земля - Солнце этот центр находится в глубине Солнца на расстоянии 451 км от его центра. Для пары Земля-Луна он находится в глубине Земли на расстоянии 2/3 её радиуса.

Каждое из этих тел испытывает действие приливных сил, источником которых являются сила гравитации и внутренние силы, обеспечивающие целостность небесного тела, в роли которых выступает сила собственного притяжения, далее называемая самогравитацией. Наиболее наглядно возникновение приливных сил прослеживается на примере системы Земля - Солнце.

Приливная сила представляет собой результат конкурирующего взаимодействия силы тяготения, направленной к центру гравитации и убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния от него, и фиктивной центробежной силы инерции, обусловленной обращением небесного тела вокруг этого центра. Эти силы, будучи противоположными по направлению, совпадают по величине только в центре масс каждого из небесных тел. Благодаря действию внутренних сил Земля обращается вокруг центра Солнца как целое с постоянной угловой скоростью для каждого элемента составляющей её массы. Поэтому по мере удаления этого элемента массы от центра гравитации действующая на него центробежная сила растёт пропорционально квадрату расстояния. Более детальное распределение приливных сил в их проекции на плоскость, перпендикулярную плоскости эклиптики, приведены на (рис.3).

Рисунок 3 - схема распределения приливных сил в проекции на плоскость, перпендикулярную Эклиптике. Тяготеющее тело либо справа, либо слева.

Достигаемое в результате действия приливных сил воспроизводство изменений формы подвергаемого их действию тел может, в соответствие с ньютонианской парадигмой, быть достигнуто лишь в том случае, если эти силы полностью скомпенсированы иными силами, в число которых может входить и сила Всемирного тяготения.

Рисунок 4 - деформация водной оболочки Земли как следствие баланса приливной силы, силы самогравитации и силы реакции воды на усилие сжатия

В результате сложения этих сил и возникают симметрично по обе стороны земного шара приливные силы, направленные в разные стороны от него. Приливная сила, направленная к Солнцу, имеет гравитационную природу, а направленная от Солнца есть следствие фиктивной силы инерции.

Эти силы крайне слабы и не идут ни в какое сравнение с силами самогравитации (создаваемое ими ускорение в 10 миллионов раз меньше ускорения свободного падения). Однако они вызывают сдвиг частиц воды Мирового океана (сопротивление сдвигу в воде при малых скоростях движения практически равно нулю, в то время как сжатию - чрезвычайно велико), до тех пор, пока касательная к поверхности воды не станет перпендикулярной результирующей силе.

В итоге на поверхности мирового океана возникает волна, занимающая постоянное положение в системах взаимно тяготеющих тел, но бегущая по поверхности океана совместно с суточным движением его дна и берегов. Таким образом (в пренебрежении океаническими течениями) каждая частица воды дважды совершает в течение суток колебательное движение вверх-вниз.

Горизонтальное движение воды наблюдается лишь у берегов как следствие подъёма её уровня. Скорость движения тем больше, чем более полого расположено морское дно.

Приливные явления происходят не только в водной, но и в воздушной оболочке Земли. Они называются атмосферными приливами и отливами. Приливы происходят также в твердом теле Земли, поскольку Земля не является абсолютно твердой. Вертикальные колебания поверхности Земли вследствие приливов достигают нескольких десятков сантиметров.

.2 Землетрясения и Луна

луна фаза прилив

Луна может вызывать на Земле не только приливы, но и является причиной землетрясений. Приближение спутника Земли каждый день поднимает поверхность нашей планеты на 30 см. Большие землетрясения не столь зависимы от влияния Луны, поскольку они происходят на сдвигах пород на большой глубине под огромным напряжением. В любом случае лунный эффект гораздо слабее, чем это представляется. Тектонические плиты копят напряжение веками. Если бы землетрясения напрямую зависели от “лунных приливов”, то они происходили бы каждый день, когда притяжение спутника достигало бы максимума.

Объясняется землетрясение наличием гравитационных связей Земли и Луны, приливов их твердой коры, взаимного вращения тел. Если учесть, что колебания твердой коры происходят упруго, в определенные моменты времени из-за наличия дефектов в твердой коре, в разломах, возникают пики «дребезга», - аналогичные «дребезгу» металлического прута. Если мы имеем металлический прут без дефектов и возбудим в нем механические колебания, - в каждой его точке мы будем наблюдать колебания, которые мы возбудили. Если в этом пруте имеются дефекты, трещины «дребезг» возникающий в трещине наложится на синусоидальные колебания. В тот момент, когда волна, несущая «дребезг» со всех сторон придет к соответствующей трещине, произойдет выделение энергии в месте расположения трещины.

Аналогичная картина развития землетрясения в земной коре. Незатухающие колебания земной коры создаются вращением Земли и гравитационными силами Луны, Солнца и проходят упруго по поверхности Земли. Дребезг возникает в местах «живых трещин», где колебания приливной волны в Земле не передается плавно, упруго, а происходят смещения. Направление гравитационной силы между Землей и Луной определяет направление линии связи волны дребезга от Земли до Луны (до Солнца). Во время существования и развития гравитационной связи две основные силы действуют на породы Земли. Это сила притяжения Земли и сила притяжения Луны. Когда Луна уходит и происходит разрыв связи, остается только притяжение Земли. Вся разность энергий притяжения Земли и Луны, направляется в место расположения будущего эпицентра землетрясения. В момент «разрыва» этой связи при вращении планет, возникает волна, направленная к месту зарождения дребезга. В этой волне, названной "KaY"-волной, характерно, что она возникает из-за возникновения гравитационной резонансной связи "дребезжащих зон" на Луне и Земле. При движении Луны происходит смещение этой линии связи, при балансе гравитационных сил планет. При потере связи с Луной, происходит разрыв линии и появляются обратные "KaY"волны ("Kay" - Kozyrev and Yagodin ) на Земле и на Луне, несущие энергию в сторону будущих эпицентров землетрясения. Так как эта волна идет к одной точке с площади, энергия ее возрастает и к моменту прихода к точке она обладает огромной энергией, вызывая в том месте землетрясение. Очень часто можно наблюдать, как «дребезг» возникает на волне и засекается датчиком в виде «группы пиков». Им соответствует не одно землетрясение, а целая группа землетрясений на большом участке в разное время. При этом каждому пику соответствует толчок в этих землетрясениях и частное от деления расстояния от датчика до эпицентров этих землетрясений на время, прошедшее от появления пика на датчике до начала соответствующих землетрясений, является константой.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью данной работы являлось расчет градиента силы Луны с которой он действует на планету Земля ( сравним с Солнечным) :

Сила гравитационного притяжения пропорциональна массе M притягивающего тела и обратно пропорциональная квадрату расстояния R до него. Соответственно, на поверхности Земли сила притяжения к самой Земле (MЗемли = 6·1027 г. RЗемли = 6378 км) составляет 1 g, к Солнцу (MСолнца = 2· 1033 г. RСолнца = 150 · 106 км) - 0,00058g, а к Луне (MЛуны = 7· 1025 г. Луны = 384 · 103 км) - всего 0,0000031g, т. е. в 190 раз слабее, чем к Солнцу. Очевидно также, что в однородном силовом поле никаких приливов не будет.

Однако, поле тяготения не является однородным, а имеет центр в притягивающей массе M. Соответственно, для любого тела с конечными размерами будет существовать разница сил тяготения на противоположных краях, которая и называется приливной силой. Приливная сила будет пропорциональна первой производной от силы тяготения. Сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния, а производная от 1/r2 равна -2/r3, то есть обратно пропорциональна кубу расстояний.

Поэтому Луна, которая находится к Земле существенно ближе, несмотря на свою малую массу, создаёт приливную силу почти в 2 раза большую, чем Солнце.

А так же нужно объяснить, почему землетрясений нет на полюсах.

Землетрясения возникают на стыке литосферных плит. Границы плит соответствуют океаническим шельфам на географических картах. На северном полюсе нет тектонических плит, на южном - есть одна, но она никуда не движется. Мы выяснили, что Луна не создает землетрясения сама, на прямую, следовательно, землетрясения на полюсах отсутствуют. Разумеется, приливные силы не действуют на полюсах.

Рисунок 5 - расположение литосферных плит

Земля и Луна обращаются вокруг общего центра тяжести (барицентра) системы “Земля - Луна” с сидерическим (относительно звезд) периодом 27,3 суток (сут). Земля описывает орбиту, которая является зеркальным отображением орбиты Луны, но размеры ее в 81 раз меньше лунной орбиты. Барицентр всегда располагается внутри Земли, на расстоянии примерно 4670 км от её центра. Тело Земли обращается без вращения (поступательно) вокруг «неподвижного» (в системе Земля-Луна) барицентра. В результате такого месячного обращения Земли на все земные частицы действует точно такая центробежная сила, как в центре масс Земли. Сумма векторов центробежной силы и силы притяжения Луны называется приливной силой Луны. Аналогично определяется приливная сила Солнца. Величина приливной силы есть функция склонения и геоцентрического расстояния Луны (или Солнца). Амплитуда месячных колебаний склонения Луны изменяется с периодом 18,61 г. от 29° до 18°, из-за прецессии оси (регрессии узлов) лунной орбиты. Перигей лунной орбиты движется с периодом 8,85 г. Склонение и геоцентрическое расстояние Солнца изменяются с периодом 1 год. Земля вращается вокруг собственной оси с суточным периодом. В итоге амплитуда колебаний лунно-солнечных приливных сил изменяется во времени с периодами: 18,61 г., 8,85 г., 6,0 г., 1 г., 0,5 г., месячным, полумесячным, недельным, суточным, полусуточным и многими другими менее значимыми периодами.

Статистика наиболее опасных землетрясений и цунами с 1960 - 2011 г.

Великое Чилийское Землетрясение - вероятно, самое сильное землетрясение в истории наблюдения, магнитуда - от 9,3 до 9,5, произошло 22 мая 1960 года в 19:11 UTC.

Расположение эпицентра - 39°30′ ю. ш. 74°30′ з. д.

Луна: фаза 6% перед новолунием, расстояние 396679 км; астрономическое новолуние 25 мая 1960 года 12:27, расстояние от центра Земли до центра Луны 403567 км, но перед этим полнолуние 11 мая 1960 года 05:41 UTC, 362311 км, суперлуние.

Аляскинское землетрясение и цунами - 28 марта 1964 года 3:36 UTC.

Сила землетрясения (по моменту) -        9.2.

Сила землетрясения (по поверхностным волнам) - 8.4

Широта     61° 2' 24" с.ш. Долгота         147° 43' 48" з.д.

Луна: фаза 0% - полнолуние, расстояние 393010 км.

Ташкентское землетрясение 26 апреля 1966 года в 5 часов 23 минуты. - катастрофическое землетрясение (магнитуда 5,2).

Широта. 41° 12' 0" с.ш. Долгота. 69° 6' 0" в.д.

Луна: фаза 27%, расстояние 371345 км;

новолуние 20 апреля 20:36, Луна на расстоянии 394878 км.

Землетрясение в Таншане 28 июля 1976 года в 3:42 по местному времени (27 июля 1976 19:48 UTC) - катастрофическое землетрясение, магнитудой 8,2.

Широта 39° 39' 50" с.ш. Долгота 118° 24' 4" в.д.

Луна: фаза 1% - новолуние, расстояние 376365 км .

Спитакское землетрясение 7 декабря 1988 года в 10 часов 41 минуту MCK (7:41 UTC) катастрофическое землетрясение магнитудой 7,2 балла.

Широта. 40° 59' 13" с.ш. Долгота. 44° 11' 6" в.д.

Луна: фаза 4% до нов (2 дня), расстояние 394161 км;

новолуние 9 декабря 05:35, расстояние 385398 км

Землетрясение в Кобе. Землетрясение произошло утром во вторник 17 января 1995 года в 05:46 местного времени (16 января 1995 20:46 UTC). Сила толчков доходила до 7,3 магнитуд по шкале Рихтера.

,84° северной широты и 143,08° восточной долготы.

Луна: фаза 100% - полнолуние, расстояние 395878 км, предыдущее новолуние 1 января 1995 10:55 UTC, расстояние до Луны 362357 км. Суперлуние.

Землетрясение в Нефтегорске - землетрясение с трагическими последствиями магнитудой 7,6 балла по шкале Рихтера, произошло ночью 28 мая 1995 в 1:03 (27 мая 1995 13:03 UTC).

Эпицентр - 55° северной широты и 142° восточной долготы.

Луна: фаза 3% до новолуния, растояние 402328 (новолуние - 29 мая 1995 09:28), но перед этим: полнолуние 14 мая 1995 года 20:47 UTC, расстояние 358563 км. Суперлуние.

Широта 40° 44' 53" с.ш. Долгота 29° 51' 50" в.д.

Луна: фаза 30% после новолуния (5 дней), расстояние 400765 км;

Сычуаньское землетрясение - разрушительное землетрясение, магнитудой 7,9 балла, произошедшее 12 мая 2008 года в 14:28:01 по местному времени (06:28:01 UTC) в Китае.

Широта 31° 0' 7" с.ш. Долгота 103° 19' 19" в.д.

Луна: фаза 51%, 7 дней после новолуния, расстояние 379372 км: новолуние 5 мая 2008 года 10:55 UTC, расстояние до Луны 358184 км. Суперлуние.

Землетрясение и цунами в Индийском океане 26 декабря 2004 в 00:58 UTC - второе по мощности в истории наблюдений землетрясение (магнитуда 9,2) и самое смертоносное из всех известных цунами.

°30' северной широты и 95°87' восточной долготы.

Луна: фаза 100%, полнолуние 404408 км, но перед этим новолуние 12 декабря 01:28, 364922 км. Суперлуние.

Цунами 2 апреля 2007, Соломоновы острова (архипелаг). Вызвано землетрясением магнитудой 8 баллов, произошедшим в южной части Тихого океана в 07:39. Волны в несколько метров высотой достигли и Новой Гвинеи.

Луна: фаза 0%, полнолуние, расстояние 404000 км, предыдущее новолуние 19 марта 2007 в 02:44, 364311 км. Суперлуние.

Землетрясение и цунами Япония, Хонсю, 9,0, произошло 11 марта 2011 года в 14:46 по местному времени (05:46 UTC). Широта 38.30N и долгота 142.50E. Очаг землетрясения был расположен на глубине 32 км.

Луна: фаза 32% после новолуния (5 дней), расстояние 393837. Астрономическое новолуние 4 марта 2011 года 20:47, расстояние 404793 км; но ближайшее полнолуние 19 марта 2011 20:46. Суперлуние.

Выше приведены катастрофические землетрясения и цунами за последние 50 лет. Статистка показывает, что все они случились во время полнолуния или новолуния (за исключением Ташкентского и Измитского, что косвенно указывает на их техногенный характер). Кроме того, почти 80% из них так или иначе связаны с суперлунием. По данному анализу можно сделать вывод, что в периоды суперлуний опасность катастроф от природных стихий, действительно, возрастает.