Измерить расстояние Земля-Луна с помощью лазера сложнее, чем вы думаете

Как измерить расстояние Земля-Луна? Какие результаты измерений и зачем их вообще делать? Вот ответы на эти интересные вопросы.

Одним из аргументов, используемых для опровержения теории о ложной посадке на наш естественный спутник, является информация об измерении расстояния Земля-Луна лазерным лучом. Для сторонников теории заговора нет таких свидетельств, как фотогалерея Аполлона, но научное значение измерений очень важно.

Напомним, первые геометрические попытки оценить расстояние Земля-Луна, хотя и ошибочные из-за несовершенства методов измерения, были предприняты Аристархом Самосским более 2000 лет назад.

Но вернемся в наше время. Лазерный луч излучается в специальные световозвращатели, оставленные на Луне миссиями Аполлон 11 , 14 и 15, а также Луноходами 1 и 2, установленными на советских луноходах. Благодаря этим измерениям мы знаем, например, что наш космический спутник удаляется от Земли со скоростью примерно 3,8 сантиметра в год. За это ответственны приливные силы, те же силы, которые вызывают приливы и отливы в земных морях и океанах.

Чем дальше Луна от Земли, тем длиннее наш день

За время жизни одного человека Луна удалится на 3 метра от Земли. Это немного. Когда мы начнем накапливать эти знания, они станут более важными. С началом эпохи великих географических открытий расстояние увеличилось на 20 метров. С момента появления на Земле первых гоминидов прошло 152 километра. Конечно, мы говорим о среднем расстоянии Земля-Луна, потому что из-за эллиптической орбиты мгновенное расстояние от Земли до Луны изменяется примерно на 50 000 километров в течение месяца. В настоящее время это в среднем 386 тысяч километров.

Изменение расстояния также влияет на Землю. Чем дальше находится Луна, тем медленнее Земля вращается вокруг своей оси. Продолжительность земного дня увеличивается. Конечно, в ходе человеческой жизни и даже существования нашей цивилизации изменения очень незначительны. За столетие день увеличивается всего на 2 миллисекунды. Это изменение не следует путать с расхождениями, возникающими в результате измерения времени с использованием атомных и астрономических часов — оно является результатом дополнительной секунды и не связано с замедлением скорости вращения Земли вокруг своей оси.

Мы не можем рассчитывать на 25 часов в нашей жизни. Есть модели, которые предполагают, что около 1,4 миллиарда лет назад, когда жизнь на Земле достигала уровня отдельных клеток, сутки длились 18 часов. Они также показывают, что темпы удаления изменчивы, поэтому трудно экстраполировать 3,8 сантиметра в год на геологическую шкалу времени.

Измерения расстояний и внутреннее строение Луны

Изменения продолжительности земных суток — не единственное ценное заключение, которое следует из измерений расстояний. Сегодня мы знаем, что у Луны, скорее всего, жидкое ядро. Теперь цель исследования — уточнить результаты и ответить на вопрос, является ли внутренняя часть ядра твердой, как Земля. Вся эта информация окажется бесценной для отслеживания истории лунного магнитного поля. Оно когда-то существовало и было сильным, а сегодня находится в зачаточном состоянии.

Как работает измерение расстояния Земля-Луна?

Самая большая светоотражающая панель, которую оставили позади астронавты Аполлона-15, имеет размеры 105 х 65 сантиметров. Это не плоское зеркало, а поверхность, покрытая угловыми отражателями, используемыми в лазерных измерениях (первые два имеют 100 таких отражателей, третье 300). Одиночные такие рефлекторы также размещаются на марсоходах, но они используются только для измерений с орбиты Марса.

Они работают так, что независимо от направления, с которого свет падает на панель, наблюдатели имеют гарантию, что он будет отражен обратно в направлении, параллельном направлению прихода. В случае обычного зеркала только свет, падающий прямо перед собой, мог бы вернуться к наблюдателю, и такое точное размещение объекта на поверхности Луны относительно передатчика на Земле было бы чудом.

В направлении зеркал излучается лазерный луч, который после отражения возвращается на Землю и регистрируется. Измеряется задержка, оценивается расстояние.
Почему все кажется простым, а на самом деле это не так?

В настоящее время измерения расстояния от Земли до Луны производятся с точностью до одного миллиметра. Сигнал, отправленный на Луну, отраженный от рефлектора, возвращается на Землю через 2,5 секунды. Возвращается, но не всегда! И неудивительно, ведь все это измерение расстояний очень сложно.

Первая проблема — это когерентность пучка. Относительно сфокусированный лазерный луч, который даже на Земле довольно большой, потому что он должен быть достаточно сильным, чтобы проникнуть в атмосферу Земли (дважды), на расстоянии Луны он даже 2 километра в ширину. Если его можно будет направить на отражатель, несколько фотонов в луче попадут в него, и еще меньше, вероятно, будет зарегистрировано обратно на Землю.

По данным НАСА, вероятность того, что одиночный фотон, излучаемый с Земли в направлении отражателя, оставленного Аполлоном 11. Вероятность того, что каждый из этих счастливых фотонов вернется на Землю и будет зарегистрирован, составляет 1/25 000 000, составляет 1/25 000 000. .

Поэтому, хотя измерения проводятся регулярно, это сложная задача. Есть еще одна проблема. На Земле принимается только 1/10 ожидаемого сигнала обратной связи. Предполагается, что панели каким-то образом загрязнились. Кажется, что на Луне сложно найти пыльную бурю, ведь ее атмосфера похожа на лучший вакуум, когда-либо созданный на Земле. Действительно, пыльной бури масштаба Марса не будет. Однако пыль, поднятая с поверхности, например, падающими метеороидами, даже на Луне может быть проблемой. Сделан первый шаг к прояснению трудностей измерения. Поэтому НАСА в сотрудничестве с французскими учеными решило использовать рефлектор на лунном рекоассансном орбитальном аппарате (LRO), чтобы выяснить суть проблемы. Этот отражатель размером с небольшую книгу, сам орбитальный аппарат все еще находится в движении, поэтому задача огромна. В итоге, однако, удалось зарегистрировать сигнал обратной связи после многих попыток. Чтобы повысить точность измерения, во французском центре в Грассе вместо зеленого лазерного луча использовались менее чувствительные инфракрасные и импульсные лазеры.

Сегодня известно, что что-то не так с ретрорефлекторами, отражающими лазерные лучи на Луне. И ученые прилагают максимум сил, чтобы точно определить, что на самом деле является причиной этих проблем.

Share on vk
Share on odnoklassniki
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on facebook
Share on twitter
>