distância Lunar (astronomia) - Lunar distance (astronomy)


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distância lunar
apogee.png perigeu lunar
A distância lunar, 384 402  km , é a distância média da Lua para a Terra. A distância real varia ao longo de sua órbita . A imagem compara da Lua tamanho aparente quando é mais próximo e mais distante da Terra.
Informação geral
sistema de unidades astronomia
Unidade de distância
Símbolo LD ou 
conversões
1 LD em ... ... é igual a ...
   unidade de base SI    384 402 × 10 3  m
   Sistema métrico    384 402  km
   unidades inglesas    238 856  mi

Distância lunar ( LD ou ), também chamado terra-lua distância , terra-lua distância característica , ou distância da Lua , é uma unidade de medida em astronomia . É a distância média do centro da Terra ao centro da Lua . Mais tecnicamente, é significativo o semi-eixo maior do geocéntrica órbita lunar . Também pode se referir à distância média de tempo entre os centros da Terra e da Lua, ou menos comumente, o instantâneo distância Terra-Lua. A distância lunar é cerca de um quarto de milhão de milhas ( 400 000  km ).

O eixo médio semi-principal tem um valor de 384,402 km (238,856 milhas). A distância média de tempo entre os centros da Terra e da Lua é 385,000.6 km (239,228.3 mi). A distância real varia ao longo da órbita da Lua , de 356.500 km (221.500 mi) no perigeu a 406.700 km (252.700 mi) no apogeu , resultando em uma escala diferencial de 50.200 km (31.200 milhas).

Distância lunar é comumente usado para expressar a distância de objetos próximos da Terra encontros. Distância lunar é também uma importante referência astronômica; a precisão dessa medida a algumas partes em um trilhão tem implicações útil para testar teorias gravitacionais, tais como a relatividade geral , e para refinar outros valores astronómicos, como massa da Terra , o raio da Terra , e rotação da Terra. A medição é também útil para a caracterização do raio lunar , a massa do Sol e a distância para o Sol .

Millimeter- precisão medições da distância lunar são feitas através da medição do tempo necessário para a luz viajar entre LIDAR estações na terra e retrorefletores colocados na Lua. A Lua é uma espiral de distância da Terra a uma taxa média de 3,8 cm (1,5 polegadas) por ano, conforme detectado pela Experiment Variando Lunar Laser . Por coincidência, o diâmetro de cubos de canto em retrorefletores na Lua também é 3,8 cm .

Valor

Distância entre a Terra ea Lua - tamanhos e distância à escala.
distância lunar expressa em unidades seleccionadas
Unidade valor médio Incerteza Ref
metro 3,844 02 × 10 8 1,1 mm
quilômetro 384 402 1,1 mm
milha 238856 0,043 em
raio da terra 60,32
AU 1 / 388,6 = 0,002 57
segundo-luz 1.282 s 37,5  ps
  • Uma UA é algo como 390 distâncias lunares (para 150 milhões de km contra 384.402 km) ou cerca de 375 quando se utiliza 400 mil km)
  • Um ano-luz é de 23 651 321 distâncias lunares (para 400.000 km)
  • Um Parsec é de cerca de cerca de 77 141 940 distâncias lunar (por 400.000 km)
  • O raio de alfa CENTARI (4,37 anos luz) é de aproximadamente 103 285 319 distâncias Lunar (400 quilo km)

Variação

A distância lunar instantânea está mudando constantemente. Na verdade, a verdadeira distância entre a Lua ea Terra pode mudar tão rapidamente quanto 75 metros por segundo , ou mais de 1000 km em apenas 6 horas, devido à sua órbita não circular. Há outros efeitos que também influenciam a distância lunar. Alguns fatores são descritos nesta seção.

Perturbações e excentricidade

A distância para a Lua pode ser medida com uma exactidão de 2 mm ao longo de um período de amostragem de 1 hora, o que resulta em uma incerteza global de 2-3 cm para a distância média. No entanto, devido à sua órbita elíptica com excentricidade variável, a distância instantânea varia com periodicidade mensal. Além disso, a distância é perturbado pelos efeitos gravitacionais de vários corpos celestes - mais significativamente o Sol e menos Júpiter. Outras forças responsáveis por perturbações minutos são: atração gravitacional de outros planetas do sistema solar e para asteróides; forças de maré; e os efeitos relativísticos. O efeito da pressão de radiação do sol contribui com uma quantidade de ± 3,6 milímetros para a distância lunar.

Embora a incerteza instantânea é sub-milímetro, a distância lunar medido pode variar mais de 21 000  km a partir do valor médio ao longo de um mês típico. Estas perturbações são bem compreendidos e da distância lunar pode ser modelada com precisão ao longo de milhares de anos.

Distância da Lua a partir dos da Terra e as fases da lua em 2014.
fases da Lua: 0 (1) - lua nova , 0,25 - primeiro trimestre, 0,5 - Lua cheia , 0,75 - no último trimestre.
Variação da distância entre os centros da Lua ea Terra mais de 700 dias.

dissipação tidal

Através da ação de forças de maré , momento angular está lentamente a ser transferido de rotação da Terra para a órbita da Lua. O resultado é que a taxa de rotação da Terra está imperceptivelmente decrescente (a uma taxa de 2,3 milissegundos / século ), e a órbita lunar está se expandindo gradualmente. A taxa atual de recessão é 3,805 ± 0,004 cm por ano . No entanto, acredita-se que esta taxa aumentou recentemente, como uma taxa de 3,8 cm / ano implicaria que a Lua é de apenas 1,5 mil milhões de anos, ao passo que o consenso científico assume uma idade de cerca de 4 bilhões de anos. Acredita-se também que esta anormalmente alta taxa de recessão pode continuar a acelerar.

Prevê-se que a distância lunar vai continuar a aumentar até que (em teoria) a Terra ea Lua se tornar tidally bloqueado . Isso ocorreria quando a duração do período orbital lunar é igual ao período de rotação da Terra. Os dois corpos seria, então, em equilíbrio, e não mais energia rotacional seria modelos exchanged.However prevêem que 50 bilhões de anos seriam necessários para alcançar esta configuração, o que é significativamente maior do que a vida útil esperada do sistema solar .

história orbital

A distância lunar média está aumentando, o que implica que a Lua estava mais próximo no passado. Há evidências de que a distância geológica lunar média foi de cerca de 52  R (ou seja, 52 x o raio da Terra, ou 205,000 milhas) durante a Era Precambriano ; 2.500 milhões de anos BP .

A hipótese do grande impacto , uma teoria amplamente aceita, afirma que a Lua foi criada como resultado de um impacto catastrófico entre a Terra e outro planeta, resultando em uma re-acumulação de fragmentos a uma distância inicial de 3,8  R (15.000 milhas). Nesta teoria, o impacto inicial é assumido como tendo ocorrido 4,5 bilhões de anos atrás.

História da medição

Até o final de 1950 todas as medições de distância lunar foram baseados em medições angulares ópticos: a medição precisa mais adiantado era por Hiparco no século 2 aC. A idade espaço marcado um ponto de viragem quando a precisão do nosso conhecimento deste valor foi muito melhor. Durante os anos 1950 e 1960, houve experimentos usando radar, lasers, nave espacial, e modelagem de computador.

Esta secção destina-se a ilustrar alguns dos métodos historicamente significativas ou de outro modo interessante de determinar a distância lunar, e não se destina a ser exaustiva ou uma abrangente lista.

Paralaxe

O método mais antigo de determinar a distância lunar envolveu a medição do ângulo entre a Lua e um ponto de referência escolhido a partir de vários locais, simultaneamente. A sincronização pode ser coordenado por fazer medições em um tempo pré-determinado, ou durante um evento que é observável a todas as partes. Antes cronômetros mecânicos precisos, o evento de sincronização foi tipicamente um eclipse lunar , ou o momento quando a Lua cruzou o meridiano (se os observadores compartilhavam a mesma longitude). Esta técnica de medição é conhecido como paralaxe lunar .

Para maior precisão, alguns ajustes devem ser feitos, como o ajuste do ângulo medido para dar conta de refração e distorção da luz que passa através da atmosfera.

Eclipse lunar

As primeiras tentativas de medir a distância até a Lua explorado observações de um eclipse lunar combinada com o conhecimento de raio da Terra e um entendimento de que o Sol é muito mais do que a Lua. Ao observar a geometria de um eclipse lunar, a distância lunar pode ser calculada usando a trigonometria .

Os primeiros relatos de tentativas de medir a distância lunar usando esta técnica foram pelo astrônomo e matemático grego Aristarco de Samos no século 4 aC e mais tarde por Hiparco , cujos cálculos produziu um resultado de 59-67  R (233,000-265,000 milhas). Este método mais tarde encontrado o seu caminho para o trabalho de Ptolomeu , que produziu um resultado de 64 1 / 6   R (253,000 milhas) no seu ponto mais distante.

cruzamento Meridian

Uma expedição pelo astrônomo francês ACD Crommelin observado lunares trânsitos através do meridiano (o momento quando a Lua atravessa um imaginário grande círculo que passa diretamente por cima e através dos pólos celestes ) na mesma noite) a partir de dois locais diferentes. Medidas cuidadosas de 1905-1910 medido o ângulo de elevação no momento em que uma cratera lunar específico ( Mösting A ) cruzou o meridiano, a partir de estações em Greenwich e no Cabo da Boa Esperança , que partilham quase a mesma longitude. A distância foi calculado com uma incerteza de 30 km , e este permaneceu o valor da distância lunar definitiva para o próximo meio século.

ocultações

Ao registar o instante em que a Lua Occults uma estrela de fundo, (ou de forma semelhante, que mede o ângulo entre a lua e uma estrela de fundo num momento pré-determinado) a distância lunar pode ser determinada, desde que as medições são feitas a partir de múltiplos locais de trabalho conhecida separação.

Astrônomos O'Keefe e Anderson calculou a distância lunar, observando quatro ocultações de nove locais em 1952. Eles calcularam uma distância média de 384 407 0,6 ± 4,7 km ; no entanto, este valor foi refinado em 1962 por Irene Fischer , que incorporou actualização geodésicas de dados para produzir um valor de 384 403 0,7 ± 2 km .

Radar

Um experimento foi realizado em 1957 no Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA que usou o eco de sinais de radar para determinar a distância Terra-Lua. Impulsos de radar com duração de 2 mS foram transmitidos a partir de um 50 pés prato rádio diâmetro. Depois das ondas de rádio ecoado fora da superfície da Lua, o sinal de retorno foi detectado e o tempo de atraso medido. Desde que a medição, a distância pode ser calculado. Na prática, contudo, a proporção sinal-para-ruído era tão baixo que uma medição precisa não poderia ser produzida de forma fiável.

O experimento foi repetido em 1958 no Royal Radar Establishment , na Inglaterra. Impulsos de radar duradouros 5 mS foram transmitidos com uma potência de pico de 2 MW, a uma taxa de repetição de 260 impulsos por segundo. Depois das ondas de rádio ecoado fora da superfície da Lua, o sinal de retorno foi detectado e o tempo de atraso medido. Múltiplos sinais foram adicionadas conjuntamente para se obter um sinal fiável por meio da sobreposição vestígios osciloscópio no filme fotográfico. A partir das medições, a distância foi calculada com uma incerteza de 1,25 km .

Estas experiências iniciais foram destina-se a ser experiências prova de conceito e durou apenas um dia. Siga-on experimentos com duração de um mês produziu um valor médio de 384 402 ± 1,2 km , que foi a medida mais precisa da distância lunar no momento.

Laser variando

Lunar Laser Ranging Experiment da missão Apollo 11

Um experimento que mediu o round-trip de tempo de voo de pulsos de laser refletido diretamente na superfície da Lua foi realizado em 1962, por uma equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts , e uma equipe Soviética no Astrophysical Observatory da Criméia .

Durante as missões Apollo, em 1969, os astronautas colocado retrorefletores na superfície da Lua com o propósito de aperfeiçoar a precisão desta técnica. As medidas estão em curso e envolvem múltiplas instalações laser. A precisão instantânea das experiências Variando lunar laser pode exceder resolução sub-milímetros, e é o método mais fiável para determinar a distância lunar, até à data.

Amador astrônomos e cientistas do cidadão

Devido à acessibilidade moderna de dispositivos precisos de tempo, câmeras digitais de alta resolução, GPS receptores, poderosos computadores e de comunicação quase instantânea, tornou-se possível para astrônomos amadores para fazer medições de alta precisão da distância lunar.

Em 23 de maio de 2007 fotografias digitais da Lua durante um quase ocultação de Regulus foram retirados de dois locais, na Grécia e Inglaterra. Ao medir a paralaxe entre a Lua ea estrela de fundo escolhido, a distância lunar foi calculado.

Um projeto mais ambicioso chamado "Campanha Aristarco" foi realizado durante o eclipse lunar de 15 de Abril de 2014. Durante o evento, os participantes foram convidados a gravar uma série de cinco fotografias digitais de lua até culminar (o ponto de maior altitude).

O método se aproveitou do fato de que a Lua é realmente mais próximo para um observador quando ele está em seu ponto mais alto no céu, em comparação com quando se está no horizonte. Embora pareça que a Lua é maior quando está perto do horizonte, o oposto é verdadeiro. Este fenômeno é conhecido como a ilusão da lua . A razão para a diferença de distância é que a distância do centro da Lua ao centro da Terra é quase constante durante toda a noite, mas um observador na superfície da Terra é realmente raio de 1 terra do centro da Terra. Esse deslocamento lhes traz mais perto da lua quando ela está em cima.

As câmeras modernas já atingiu um nível de resolução capaz de capturar a Lua com precisão suficiente para perceber e mais importante para medir esta pequena variação no tamanho aparente. Os resultados desta experiência foram calculados como LD = 60,51 3,91
-4,19
  R . O valor aceito para que a noite era 60,61, o que implicou uma precisão de 3%. A vantagem deste método é que o equipamento só medição necessário é uma câmera digital moderna (equipado com um relógio preciso, e um receptor GPS).

Outros métodos experimentais para medir a distância lunar que pode ser executada por amadores astrônomos envolvem:

  • Tirar fotografias da Lua antes de entrar na penumbra e depois é completamente eclipsado.
  • Medir, tão precisamente quanto possível, o tempo dos contatos eclipse.
  • Tirar boas fotografias do eclipse parcial quando a forma eo tamanho da sombra da Terra são claramente visíveis.
  • Tirar uma fotografia da Lua, incluindo, no mesmo campo de visão, Spica e Marte - a partir de vários locais.

Veja também

links externos

Referências