Исследовательский проект "Почему Луна не падает на Землю?"

Управление образования администрации Кемеровского муниципального района

X районная научно-практическая конференция

 «Мир открытий»

Секция­ «География, геология »

Почему Луна не падает на Землю?

Исследовательский проект

  Автор работы:

Семенов Лавр Юрьевич,

  обучающийся 1 класса «Б»

МБОУ «Ягуновская СОШ»

                                                                   Руководитель:                                                                                                                     

                                                                   Калистратова

                                                                                Светлана Борисовна,

                                                                                      учитель начальных классов

                                                                                     МБОУ «Ягуновская СОШ»

 2016

Содержание

Введение …………………………………………………………………………. 3

Глава 1. Луна как предмет исследования …………………………………........ 5

1.1. Изучение источников ……………………………..………………………… 5

1.2. Наблюдения за Луной...................................................................................... 7

Глава 2. Организация и результаты исследования ……………………………...9

Заключение……………………………………………………………………….. 13

Список литературы и Интернетресурсов……………………………………….. 14

Введение

        Мне очень нравится все, что связано с космосом. Я люблю наблюдать за звёздами, находить созвездия, поэтому мы выбрали данную тему для исследования.

        В Кемеровском Государственном Университете есть удивительное место – планетарий. Он включен в список планетариев России, которых всего 26, а также в список планетариев мира. "Основатель" нашего планетария, преподаватель, кандидат физико-математических наук Кемеровского Государственного Университета, Кузьма Петрович Мацуков лучше, чем кто-либо, разбирается "в делах звездных". В планетарии проводятся экскурсии, которые раскрывают загадки космоса, рождения Вселенной и звезд. Здесь можно увидеть картину настоящего звездного неба! С помощью проектора звездного неба под куполом планетария мы можем видеть около пяти тысяч звезд, планеты, солнце и луну.

                                     

           У одних планет спутников много, у других нет совсем. Мы решили разобраться, что же такое спутник.  Нас, конечно, заинтересовала Луна, так как она является спутником нашей Земли.

        Спросив Кузьму Петровича, почему Луна висит всегда в небе и никуда не улетает, выяснили, что Земля обладает удивительным свойством: она все притягивает к себе. А вот Луна висит в небе и почему-то не падает на Землю. Почему? Попробуем найти ответ на этот вопрос.

        Цель исследования: выявить, почему Луна не падает на Землю.

        Задачи исследования:

        1. Изучить различные источники по данной проблеме (энциклопедии, интернет), посетить планетарий Кемеровского Государственного Университета.

        2. Узнать, как образовалась Луна, как Луна влияет на Землю, что связывает Луну с Землей.

        3. Провести исследование и на основании полученных данных выяснить, почему Луна не падает на Землю.

              Гипотеза исследования: вероятно, что Луна упадет в том случае, если приблизится к Земле. Но, может быть, существует что-то, что удерживает Луну с Землей на расстоянии, поэтому Луна и не падает на Землю.

  Глава 1. Луна как предмет исследования

        1.1 Изучение источников

        Прежде, чем мы будем искать ответ на вопрос «Что же такое, собственно, Луна?», проведем небольшой опрос среди взрослых (5чел.) и детей (5чел.), и выясним, насколько глубоки их познания в данной области.

ВОПРОСЫ	ОТВЕТЫ
	ДЕТИ	ВЗРОСЛЫЕ
Назовите, пожалуйста, спутник Земли, обращенный к ней одной и той же стороной (Луна)	2чел. – прав.; 3чел. – неправ.	4чел. – прав.; 1чел. – неправ.
Граждане какой страны впервые побывали на Луне? (американцы)	0чел. – прав.; 5чел. – неправ.	5чел. – прав.; 0чел. – неправ.
Как назывался самоходный аппарат, совершивший путешествие по поверхности Луны? («Луноход» )	3чел. – прав.; 2чел. – неправ.	5чел. – прав.; 0чел. – неправ.
Мы знаем, что Земля – магнит. Почему Луна – спутник Земли – не падает на Землю? (Она вращается вокруг Земли)	1чел. – прав.; 4чел. – неправ.	4чел. – прав.; 1чел. – неправ.
Откуда на Луне появились кратеры? (От столкновений с метеоритами)	2чел. – прав.; 3чел. – неправ.	5чел. - прав.; 0чел. - неправ.

Проведя опрос, выяснили, что взрослые могут ответить на вопросы о Луне, а дети нет. Поэтому мы продолжили исследования.

        Слово «луна» обозначает «светлая». В древности люди считали Луну богиней – покровительницей ночи.

        Луна  – единственный естественный спутник Земли. Второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца. В настоящее время астрономы  с помощью современных приборов с лазерным лучом могут определять расстояние между Землей и Луной с точностью до нескольких сантиметров. Луна удалена от Земли на расстояние 384 400 км. Путешествие туда пешком заняло бы девять лет! На автомобиле нам потребовалось бы ехать на Луну без остановки больше полугода.

        Лунный шар гораздо меньше земного: в диаметре - почти в 4 раза, а по объему - в 49 раз. Из вещества земного шара можно сделать 81 шар, каждый из которых весил бы столько же, сколько Луна.

        Мы можем всегда видеть только одну сторону Луны. Этакий "небольшой" диск, диаметр которого 3480 км. Примерно в половину площади всей России. Период вращения Луны вокруг оси совпадает с периодом обращения Земли, что составляет 28 с половиной дней, поэтому Луна всегда обращена к Земле одной стороной. 

       Луна вращается вокруг Земли не строго по окружности, а по приплюснутому кругу - эллипсу. И когда Луна максимально приближается расстояние между Землей и Луной сокращается 356 400 километров. Такое минимальное приближение Луны к Земле называется перигей. А максимальное расстояние называется апогей и равняется целым 406 700 километрам.           

        Атмосфера отсутствует, поэтому люди не могут на Луне дышать. Температура на поверхности от −169 °C до +122 °C. 

        Серые пятна на Луне в старину считали морями. Сейчас известно, что на Луне нет ни капли воды, нет и воздушной оболочки - атмосферы. Лунные «моря» представляют собой глубокие впадины, покрытые серыми вулканическими породами. Некоторые из лунных кратеров образовались при падении на Луну из межпланетного пространства железных или каменных тел - метеоритов. Светлые части Луны - это ее горные районы.

       На Луне побывали американские астронавты. Много интересного о ней рассказали и наши луноходы, управляемые с Земли. Автоматы и астронавты доставили на Землю лунный грунт. Луна очень мала, и поэтому сила тяжести на ней тоже невелика. Астронавты на Луне весили примерно 1/6 от своего обычного веса на Земле.

        Луне 4,5млрд. лет - примерно столько же, сколько Земле. Она образовалась в результате столкновения Земли с одной из маленьких планет. Планета была разрушена, а из ее обломков сформировалась Луна и начала постепенно удаляться от Земли. Расстояние между ней и Землей увеличивается примерно с той же скоростью, с какой растут ногти.

        Вращаясь вокруг Земли, Луна воздействует на наши моря силой тяжести. Это притяжение вызывает приливы и отливы.

1.2 Наблюдения за Луной.

        Понаблюдаем за Луной, и мы увидим, что вид ее меняется каждый день. Сначала узенький серп, затем Луна полнеет и через несколько дней становится круглой. Еще через несколько дней полная Луна постепенно становится все меньше и меньше и снова делается похожей на серп. Серп Луны часто называют месяцем. Если серп повернут выпуклостью влево, как буква "С", то говорят, что Луна "стареет". Через 14 суток и 19 часов после полнолуния старый месяц исчезнет совсем. Луна не видна. Такую фазу Луны называют "новолунием". Потом постепенно Луна, из узкого серпа, повернутого вправо (если мысленно провести прямую линию через концы серпа, получится буква "Р", т.е. месяц "растет"), превращается снова в полную Луну. Иногда во время новолуния Луна заслоняет Солнце. В такие минуты происходит солнечное затмение. Если Земля во время полнолуния отбрасывает тень на Луну, то наступает лунное затмение. Чтобы Луна снова "выросла", требуется такой же промежуток времени: 14 суток и 19 часов. Изменение вида Луны, т.е. изменение лунных фаз, от полнолуния до полнолуния (или от новолуния до новолуния) происходит каждые четыре недели, точнее, за 29 с половиной суток. Это лунный месяц. Он послужил основой для составления календаря. Можно заранее рассчитать, когда и как будет видна Луна, когда будут темные ночи, а когда светлые. Во время полнолуния Луна повернута к Земле освещенной стороной, а во время новолуния — неосвещенной. Луна — твердое, холодное небесное тело, своего собственного света не излучает, светит на небе только потому, что отражает своей поверхностью свет Солнца. Обращаясь вокруг Земли, Луна поворачивается к ней то полностью освещенной поверхностью, то частично освещенной поверхностью, то темной. Вот поэтому в течение месяца непрерывно меняется вид Луны.

                                  

                             

Глава 2. Организация и результаты исследования

               На сегодняшний день астрономы представляют себе строение Солнечной системы таким: в центре ее располагается Солнце, а вокруг него кружат, словно привязанные, планеты. Всего их восемь – Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран. Почему же, все-таки, планеты бегают вокруг Солнца, как привязанные? Они и в самом деле привязаны, только связь эта невидимая. Исаак Ньютон сформулировал очень важный закон — закон всемирного тяготения. Он доказал, что все тела Вселенной — Солнце, планеты с их спутниками, отдельные звезды и звездные системы — притягиваются друг к другу. Сила этого притяжения зависит от размеров небесных тел и от расстояний между ними. Чем меньше расстояние, тем притяжение сильнее. Чем больше расстояние, тем притяжение слабее.        Проведем ряд опытов.

Опыт 1. Попробуем подпрыгнуть на месте. Что из этого получилось? Правильно, мы подлетели на несколько сантиметров и опустились снова на землю.  Почему мы, подпрыгнув, не улетаем высоко в небо, а затем и в Космос? Да потому, что мы тоже привязаны к нашей планете все той же силой притяжения.

Опыт 2. Возьмем мяч. Он никуда не летит, находится в состоянии покоя, в нашей руке. Мы стоим на полу. Выпускаем мяч из рук, он падает на пол.

Опыт 3. Берем в руки бумажный лист, подкидываем вверх, но он тоже плавно опускается на пол.

Наблюдаем земное притяжение в природе. Видим снег, капли дождя падают на землю. Даже сосульки растут не вверх, а вниз, к земле.

        Вывод. Земля действительно мощным притяжением удерживает на своей поверхности все, что на ней находится. Удерживает не только нас с вами и все живущее на Земле, но и все предметы, камни, скалы, пески, воду океанов, морей и рек, атмосферу, окружающую Землю.

Тогда почему же Луна не падает на Землю?

        Для начала мы провели опрос среди ребятишек и их родителей на сайте «Кемдетки». Был задан вопрос: «Как Вы думаете, почему Луна не падает на Землю?» Вот некоторые из ответов:

        1. Даша, 7 лет: "Потому, что в небе воздух, и он Луну держит".

        2. Аня, 7 лет: «Потому, что в невесомости нет притяжения, это ж планета!».

        3. Оля, 9 лет: «Потому, что Луна вертится вокруг Земли по своей орбите и не может с нее сойти».

        4. Матвей, 5 лет: «Луна – спутник Земли. А в Земле есть ядро-магнит и оно притягивает».

        5. Оля, 5 лет: «Держится за воздух».

        6. Алиса, 7 лет: «Потому, что ее небо держит и она не может оттолкнуться…».

        7. Рома, 6 лет: «Потому, что она прилипла к ночи…».

        8. Маша, 6 лет: «А куда здесь ей падать? У нас тут и так места мало».

Изучив статьи в энциклопедиях и Интернете, выяснили, что  Луна моментально упала бы на Землю, если бы была неподвижной. Но Луна не стоит на месте, она вращается вокруг Земли. При вращении же образуется сила, которую ученые называют центростремительной, то есть, стремящейся к центру,  и центробежная, бегущая от центра. Мы можем убедиться в этом сами, проведя ряд простых экспериментов.

        Опыт 1. Привяжем к обычному фломастеру нитку и начнем его раскручивать. Фломастер на нитке будет, прямо-таки, вырываться из нашей руки, но нитка его не отпустит. На фломастер действует центробежная сила, стараясь откинуть его подальше от центра вращения. Так и на Луну действуют центробежная сила, которая не дает упасть ей на Землю. Вместо этого она движется вокруг Земли по постоянному пути. Если мы будем вращать фломастер очень сильно, то нить порвется, а если медленно, то фломастер упадет. Следовательно, если бы Луна двигалась еще быстрее, то она преодолела бы притяжение Земли и улетела в Космос, если бы Луна двигалась медленнее, сила тяжести притянула бы ее к Земле. 

                   

                                                                                               F 1 – центробежная сила (бегущая от центра)

                                                                                               F2- центростремительна сила (ищущая центр)

Опыт 2. Возьмем папу за руки, как в хороводе. Не отпуская его рук, начнем бегать вокруг папы, смотря ему в лицо, а папа пусть поворачивается вслед за нами. Папа — это Земля, а мы будем Луной. Если кружиться совсем-совсем быстро, то можно даже летать, не касаясь пола ногами. И чтобы мы не улетели к стене, папе нас придется держать очень крепко. Вот так же и на небе. Руки папы - Земли сильно схватили Луну и не отпускают ее.

                                

Опыт 3. Также можно привести пример с аттракционом «Карусель», который находится в Городском саду Кемерова. Скорость вращения «Карусели» специально рассчитывается, и, если бы центробежная сила оказалась меньше, чем сила натяжения цепи, иначе это закончилось бы катастрофой.

                                                          

 Опыт 4. Стиральная машина – автомат тоже будет являться примером. Белье, которое в ней стирается, притягивается к стенкам ее барабана, когда он движется с ускорением, происходит отжим белья, и падает только в том случае, когда барабан останавливается.

                                          

Вывод. Вот так и Луна. Если бы она не вращалась вокруг Земли, то, наверняка, упала бы на нее. Но центробежные силы не дают ей сделать этого. И убежать Луна тоже не может – сила тяготения Земли удерживают ее на орбите.

Заключение

        Итак, изучив литературу по данной проблеме и посетив планетарий Кемеровского Государственного Университета, выяснили:

1.     Что Луна – это единственный естественный спутник Земли. Луне 4,5млрд. лет - примерно столько же, сколько Земле.

2.     С помощью наблюдений мы заметили, что вид Луны меняется каждый день. Такие изменения формы Луны называются фазами.

3.     Также мы сделали выводы, что Луна удерживается Землей силой притяжения между телами. Сила, которая не дает Луне "убежать" при вращении – это сила притяжения Земли (центростремительная). А сила, которая не дает Луне упасть на Землю – это центробежная сила, которая возникает при вращении Луны вокруг Земли. Если бы Луна двигалась быстрее, то она преодолела бы притяжение Земли и улетела в Космос, если бы Луна двигалась медленнее, сила притяжения притянула бы ее к Земле. Вращаясь вокруг Земли, Луна движется по орбите, со скоростью 1 км/сек, то есть, достаточно медленно, чтобы не покинуть свою орбиту и "улететь" в Космос, но и достаточно быстро, чтобы не упасть на Землю.

Литература и Интернетресурсы

 Новая школьная энциклопедия «Небесные тела», М., Росмен, 2005г.

 «Почемучка» Детская энциклопедия, М., Росмен, 2005г.

 «Почему Луна на Землю не падает?» Зигуненко С.Н., Почемучкины книжки, 2015г.

Ранцини. Ж. «Космос. Сверхновый атлас Вселенной», М.:Эксмо, 2006г.

http://www.kemdetki.ru/  - «Детки!» сайт для родителей Кемеровской области.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Луна - Википедия

http://allforchildren.ru/why/why36.php - сайт «Для детей. Почемучка»

http://space.rin.ru/articles/html/103.html - сайт «Астрономия и законы космоса»

http://www.kakprosto.ru/ - сайт «Как просто!»