Рубрика: Основа космических полётов!

ЛУННАЯ ГРАВИТАЦИЯ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ЗЕМЛЮ
: параметры лунной гравитации : : влияние на тело Земли : : влияние на орбиту Земли : : краткое резюме :

В данной главе мы рассмотрим, как Луна воздействует своим гравитационным полем собственно на саму Землю, т.е. на ее тело и ее движение по орбите. Последствия данного воздействия для различных земных сфер — литосферы, гидросферы, ядра, атмосферы, магнитосферы и др., а также для биосферы будут рассмотрены в следующих главах.

ВНИМАНИЕ!
Графики гравитационного взаимодействия Луны и Земли см. с помощью сервиса
ЛУННЫЙ ФАКТОР

3.1. ПАРАМЕТРЫ ЛУННОЙ ГРАВИТАЦИИ.
[наверх]
Расчетные соотношения и константы
Для расчета гравитационного воздействия Луны воспользуемся формулой классической физики, определяющей силу F взаимного притяжения двух тел с массами M1 и M2, центры масс которых находятся друг от друга на расстоянии R:

(1) F (н) = (G x M1 x M2) / R2,

где G = 6,67384 х 10 -11 — гравитационная постоянная.

Данная формула дает значение силы притяжения в единицах системы СИ — ньютонах (н). Для целей нашего трактата удобнее и понятнее будет оперировать килограммами силы (кгс), которые получаются делением F на коэффициент 9,81, т.е.:

(2) F (кгс) = (G x M1 x M2) / (9,81 х R2)

Для дальнейших расчетов нам потребуются следующие константы:

масса Луны — 7,35 х 1022 кг;
среднее расстояние от Земли до Луны — 384400 км;
средний радиус Земли — 6371 км;
масса Солнца — 1,99 х 1030 кг;
среднее расстояние от Земли до Солнца — 149,6 млн. км;
Сила лунного притяжения на Земле
В соответствии с формулой (2), сила притяжения Луной тела массой 1 кг, находящегося в центре Земли, при расстоянии между Луной и Землей, равном его среднему значению, равна:

(3) F = (6,67 х 10 -11 х 7,35 х 1022 х 1) / (9,81 х 384400000 2) = 0, 000003382 кгс

т.е. всего 3,382 микрограмма. Для сравнения расчитаем силу притяжения того же тела Солнцем (также для среднего расстояния):

(4) F = (6,67 х 10 -11 х 1,99 х 1030 х 1) / (9,81 х 149600000000 2) = 0, 000604570 кгс,

т.е. 604,570 микрограмм, что почти в 200 (двести!) раз больше, чем сила притяжения Луной.

Кроме того, вес тела, находящегося на поверхности Земли, изменяется в гораздо более существенных пределах из-за отклонения формы Земли от идеальной, неравномерности рельефа и плотности, а также влияния центробежных сил. Так, например, вес тела массой в 1 кг на полюсах больше веса на экваторе примерно на 5,3 грамма, причем одна треть этой разницы обусловлена сплюснутостью Земли с полюсов, а две трети — центробежной силой на экваторе, направленной против силы тяжести.

Как видно, прямое гравитационное воздействие Луны на конкретное тело, находящееся на Земле, является в прямом смысле микроскопическим и при этом существенно уступает гравитационному воздействию Солнца и геофизических аномалий.

Градиент силы лунного притяжения
Обратимся к рис.3.1. Для среднего значения расстояния Земля — Луна сила притяжения Луной тела массой 1 кг, расположенного на поверхности Земли в ближайшей к Луне точке составляет 3,495 микрограмм, что на 0,113 микрограмм больше, чем сила притяжения того же тела, но расположенного в центре Земли. Сила же притяжения тела, находящегося на поверхности Земли, Солнцем (также для среднего значения расстояния) составит 604,622 микрограмма, что больше силы притяжения того же тела, но расположенного в центре Земли, на 0,052 микрограмма.

Лунная и солнечная гравитация

Рис.3.1 Лунная и солнечная гравитация

Т.о, несмотря на неизмеримо меньшую массу Луны по сравнению с Солнцем, градиент силы ее тяготения на орбите Земли в среднем в два с лишним раза больше градиента силы тяготения Солнца.

3.2. ВЛИЯНИЕ НА ТЕЛО ЗЕМЛИ
Для иллюстрации воздействия гравитационного поля Луны на тело Земли обратимся к рис. 3.2.

Влияние гравитационного поля Луны на тело Земли

Рис.3.2 Влияние гравитационного поля Луны на тело Земли.

Данный рисунок представляет весьма и весьма упрощенную картину реакции тела Земли на воздействие лунной гравитации, но достоверно отражает суть процесса — изменение формы земного шара под воздействием т.н. приливных (или приливообразующих) сил, направленных вдоль оси Земля — Луна, и противодействующих им сил упругости тела Земли. Приливные силы возникают из-за того, что точки Земли, расположенные ближе к Луне, притягиваются к ней сильнее, чем точки, расположенные дальше от нее. Иными словами, деформация тела Земли является следствием градиента силы притяжения Луны и противодействующих ему сил упругости тела Земли. В результате действия этих сил размер Земли увеличивается в направлении действия приливных сил и уменьшается в поперечном направлении, вследствие чего на поверхности образуется волна, именуемая приливной. Эта волна имеет два максимума, находящиеся на оси Земля — Луна и перемещающиеся по поверхности Земли в направлении, противоположном направлению ее вращения. Амплитуда волны зависит от широты местности и текущих параметров орбиты Луны и может достигать нескольких десятков сантиметров. Максимальное значение она будет иметь на экваторе при прохождении Луной ее перигея.

Солнце также вызывает приливную волну в теле Земли, но существенно меньшую из-за меньшего градиента силы его тяготения. Совместное гравитационное воздействие Луны и Солнца на тело Земли зависит от их взаимного расположения. Максимально значение приливных сил и, соответственно, максимальная амплитуда приливной волны достигается при расположении всех трех объектов на одной оси, т.е. в состоянии т.н. сизигии (выравнивания), что имеет место при новолунии (Луна и Солнце в «соединении») или при полнолунии (Луна и Солнце в «оппозиции»). Данные конфигурации иллюстрируются рис. 3.3 и 3.4.

Совместное влияние гравитационных полей Луны и Солнца на тело Земли в «соединении» (в новолуние).

Рис.3.3 Совместное влияние гравитационных полей Луны и Солнца на тело Земли
в «соединении» (в новолуние).

Совместное влияние гравитационных полей Луны и Солнца на тело Земли в «оппозиции» (в полнолуние).

Рис.3.4 Совместное влияние гравитационных полей Луны и Солнца на тело Земли
в «оппозиции» (в полнолуние).

По мере отклонения Луны и Солнца от линии сизигии вызываемые ими приливные силы и, соответственно, приливные волны начинают приобретать самостоятельный характер, их сумма уменьшается, а степень их противодействия друг другу растет. Противодействие достигает максимума, когда угол между направлениями на Луну и Солнце из центра Земли равен 90°, т.е. данные тела находятся в «квадрате», а Луна, соответственно, находится в фазе четверти (первой или последней). В этой конфигурации приливные силы Луны и Солнца действуют на форму тела Земли строго противоположно, соответствующие приливные волны на поверхности максимально разнесены, а их амплитуда минимальна, что иллюстрируется рис. 3.5.

https://janto.ru/repository/006/03.html

После Афин-2004 очередную Олимпиаду решили провести на Луне (бег, прыжки, метание, плавание и т.д.). Какие лунные рекорды превзойдут аналогичные земные достижения и насколько? В каких видах спорта прогресса не ждать? А как вы отнесётесь к идее провести на Луне чемпионат мира по футболу?

Ответ. Понятно, что Олимпиада на Луне – это тема с известной долей шутки. Но во всякой шутке есть доля шутки, остальное – истина. Во всяком случае, в 2004 г. человечество отметило 35-ю годовщину знаменательного события, когда нога человека ступила на поверхность Луны. В 1969 г. команда американских астронавтов в рамках программы «Аполлон» прилунилась, и человечество достигло соседнего небесного тела. Вне всякого сомнения, несмотря на то, что программа «Аполлон» была заторможена по финансовым соображениям (она поглощала колоссальное количество денег), совершенно очевидно, что прогресс неудержим, и рано или поздно (причём скорее рано, нежели поздно) мы с вами будем свидетелями того, каких высот достигнет присутствие человечества на Луне. В том числе, скорее всего, люди займутся там и спортом тоже.

Итак, какие принципиальные отличия возникают в том случае, если мы с Земли перемещаемся на Луну? Во-первых, как многие правильно отмечали, на Луне отсутствует атмосфера; соответственно, чтобы на Луне что-то делать, необходим скафандр, обеспечивающий давление в 1 атм, газообмен для нашего дыхания, терморегуляцию и защиту от солнечного излучения. Короче говоря, нужен автономный космический скафандр со всеми системами жизнеобеспечения. Но в таком скафандре, что называется, не побегаешь. Второй вариант – это создать ограниченное пространство на Луне, своего рода купол с воздухом. Но здесь тоже есть большая проблема, поскольку в куполе, очевидно, нужно создать нормальное атмосферное давление, а 1 атм давит на каждый квадратный метр поверхности с силой 10 000 Н. Соответственно, если бы мы захотели проводить Олимпиаду в привычных нам масштабах и закрыть куполом на Луне, скажем, стадион размером 100  100 м², то этот купол будет подниматься вверх под действием силы давления накачанной под него атмосферы
100 000 Н. Трудно представить себе конструкцию, которая в этих условиях не оторвалась бы от поверхности Луны и не улетела бы в космос. Не случайно реальные объёмы на орбитальных станциях, где люди существуют в условиях открытого космоса, имеют характерный размер всего около 10 м, а дальше идут перегородки и т.д. Поэтому и на Луне, если дело дойдёт до строительства, лунные базы будут скорее всего системами либо «нор» и подземелий (выработок), либо не слишком больших по объёму сооружений на поверхности.

Второй принципиальный момент – на Луне сила тяготения, и соответственно ускорение свободного падения (1,622 м/с²), примерно в 6 раз меньше, чем на Земле. Соответственно из кинематических уравнений движения в поле силы тяжести следует, что любое тело, которое мы бросим, при в 6 раз меньшем g полетит в 6 раз выше (H ) и в 6 раз дальше (s), чем на Земле:

где ₀ – начальная скорость,  – уголбросания (между направлением броска и горизонтальной поверхностью).

Нужно также отметить, что уменьшение на Луне веса предметов отнюдь не означает уменьшения их массы. Имеет место равенство инертной и гравитационной масс тел. Тело, перенесённое с Земли на Луну, будет иметь точно такую же массу, но вес его уменьшится в 6 раз. Если мы применяем это тело в качестве спортивного снаряда для метания и прикладываем к нему такую же мускульную силу, то под действием этой силы тело приобретёт такое же ускорение, и в итоге броска – такую же скорость, как и на Земле. Будучи брошенным с такой же скоростью, очевидно, тело улетит в 6 раз дальше. Напомним, что на Луне нет сопротивления воздуха, но все скорости метания достаточно малы, и сопротивлением воздуха на Земле можно пренебречь.

Из кинематики также известно, что наибольшая дальность бросания достигается в том случае, когда начальная скорость направлена под углом 45° к горизонту. Соответственно так же мы будем бросать и на Луне. Правда, надо заметить, что точный учёт такого фактора, как разность высоты точки бросания и точки падения предмета, приводит к поправкам, а не просто к увеличению в 6 раз земных рекордов по метанию. Дело в том, что любой метательный снаряд (ядро, диск, копьё, молот) стартует в свой полёт либо от плеч спортсмена, либо с высоты его вытянутой руки (копьё), – точка броска находится примерно на высоте 2 м. А вот падает снаряд на уровень 0 м. Значит, точка броска и точка падения разнесены по вертикали на 2 м. Это означает, что если на Земле мы толкаем ядро на 20 м, то на Луне (с учётом разности высот) оно улетело бы не на 20  6 = 120 (м), а всего на 110 м (что тоже неплохо).

Рассмотрим прыжки в длину аналогично метанию, поскольку здесь идёт бросание не предмета, а самого спортсмена (его центра тяжести). Надо учесть, что начальная высота центра тяжести спортсмена составляет примерно 1 м (примерно в середине живота). Соответственно, если длина прыжка на Земле была 5 м, при тех же физических параметрах и массе спортсмен на Луне прыгнет в длину не на 5  6 = 30 (м), а на 25 м. Особенно это заметно при прыжках в высоту. Дело в том, что тут опять-таки нужно увеличивать не высоту от поверхности до планки, а высоту, на которую поднимается центр тяжести спортсмена. Если на Земле мы прыгаем на 2 м в высоту, то на Луне мы, казалось бы, можем прыгнуть на 2  6 = 12 (м) (это примерно высота 4-этажного дома). Это не получится, поскольку на Земле центр тяжести при прыжке перемещается вверх всего лишь на 1 м, и соответственно рекорд по прыжкам в высоту на Луне составит 6 + 1 = 7 (м). Тоже неплохо – это высота большого фонарного столба!

Следующий спортивный раздел – бег – мы начнём с ходьбы. Опыт американских астронавтов, которые шагали по поверхности Луны, показывает, что ходить им удавалось очень медленно и с большим трудом. Понятно, что они были в тяжёлых и неудобных скафандрах (но в конце концов они же в них тренировались на Земле!). Главный фактор здесь, конечно, – это уменьшение g. Доводилось слышать объяснение, что ходьба, – это такой процесс, когда ноги человека находятся в свободном колебательном режиме, как математический маятник или как маятник часов. Соответственно человек перебирает ногами и поэтому идёт. Это объяснение, конечно же, неверно. Ноги – это сложный костно-мышечный механизм с переменными параметрами, и свободным маятником их считать никак невозможно. На самом деле ходьба представляет собой серию падений нашего тела вперёд на выпрямленной опоре ноги. В этом отношении наша ходьба аналогична падению подрубленного дерева из вертикального положения в горизонтальное, с опорой на комель. Мы при ходьбе не падаем до асфальта (хотя такое тоже бывает), потому что успеваем, как правило, поставить другую ногу впереди себя. Подставляем мы её в согнутом положении, а после этого подставленную ногу мы начинаем выпрямлять, поднимая тем самым свой центр тяжести вверх, и дальше следует следующий этап падения на следующей ноге-опоре. Таким образом, весь процесс ходьбы составляет попеременные процессы: сначала падение вперёд на прямой опорной ноге и подставление сменной ноги, затем подъём центра тяжести вверх на прежний уровень высоты путём разгибания второй опорной ноги.

Полезно посмотреть на скорость ходьбы: она определяется ускорением свободного падения. В конечном счёте скорость ходьбы – это произведение длины одного шага на частоту шагания; а частота шаганий – это есть не что иное, как частота подъёмов нашего центра тяжести вверх. В процессе ходьбы центр тяжести нашего тела описывает в пространстве своего рода синусоидальные колебания вверх-вниз: это падение с опорной ноги и затем подъём на другой опоре, и одновременно движение вперёд. Если мы увеличиваем частоту наших шаганий, то тем самым на каждом шаге увеличиваем скорость разгибания опорной ноги, следовательно, скорость подъёма центра тяжести тела. Это означает, что увеличивая скорость ходьбы всё больше и больше, мы достигнем такой скорости подъёма нашего тела, что произойдёт отрыв ноги-опоры от поверхности земли. А тем самым мы с ходьбы перейдём на бег. Ходьба отличается от бега именно тем, что при ходьбе всегда существует контакт одной из опорных ног с поверхностью. При беге существуют периоды подскоков, когда задняя опорная нога уже оторвалась от поверхности, а переднюю ногу мы ещё не поставили. Очень забавно, например, смотреть на спортивную ходьбу на Земле. Спортсмены стараются, естественно, уменьшить время прохождения дистанции, т.е. увеличить свою скорость. Но они обязаны (по правилам) сохранять контакт ноги с землёй. Естественно, они увеличивают частоту шаганий (спортивная ходьба – это ходьба с очень высокой частотой). Но чтобы центр тяжести тела не поднимался слишком быстро и высоко (чтобы опорная нога не отрывалась от земли), они вынуждены минимизировать высоту качаний центра тяжести своего тела за счёт специальной походки, которая и отличает спортивную ходьбу от обычной. Спортивная ходьба очень быстрая и состоит как бы в быстром переваливании корпуса с одной опорной ноги на другую.

Теперь посмотрим, что будет происходить на Луне. Когда ускорение свободного падения сильно уменьшилось (в 6 раз), скорость, при которой на Земле у нас случается переход с ходьбы на бег, тоже уменьшится в 6 раз. Это означает, что на существенно меньших скоростях ходьбы у нас опорные ноги начнут отрываться от поверхности, и мы уже будем подскакивать, т.е. «побежим» против воли. Наша ходьба сразу же превратится, по сути дела, в серию прыжков в длину. Вообще бег на Луне скорее всего будет очень похож на технику тройного прыжка, выполняемого на Земле. Дальше возникает ещё одна проблема. Для того чтобы на Луне всё-таки начать бежать, нам нужно разогнаться, ведь на точке старта мы находимся с нулевой скоростью. Чтобы хорошо разогнаться на Земле, спринтеры, бегущие на короткую дистанцию (для них очень важно именно быстрое ускорение, быстрый разгон), специально принимают так называемый «низкий старт»: упираются ногами в колодки и, быстро распрямляя ноги, отталкиваясь от опор, бросают своё тело не столько вверх, сколько почти полностью вперёд. Это позволяет спортсменам быстро увеличить скорость своего тела. На Луне, поскольку вес тела в 6 раз меньше, при разгоне (начальной фазе бега) не удастся обеспечить такого соприкосновения с опорой, достаточной силы отталкивания от опоры. И поэтому разгон на Луне будет существенно медленнее. При сильном отталкивании от поверхности спортсмен просто подлетит вверх и будет парить над поверхностью, не сможет разгоняться. Так что результаты спринтерского бега (на короткие дистанции) на Луне будут существенно хуже, чем на Земле. Другое дело – бег на длинные дистанции. Если мы рассмотрим, например, марафонскую дистанцию (42 км), то там главная проблема не в том, чтобы быстро разогнаться, а чтобы в течение нескольких часов долго и выносливо бежать, не сбавляя темпа. Это бег на выносливость. И в этом случае уменьшение силы тяжести на Луне может способствовать определённому выигрышу просто в экономии сил спортсмена. И тогда, скорее всего, спортсмены будут меньше уставать и соответственно смогут показать лучшее время (естественно, проигрывая земным спортсменам начальные фазы бега).

На Земле существуют животные, которые очень хорошо реализовали бег в виде прыжков с двух ног одновременно. Это кенгуру. Они не меняют опорную ногу, а работают двумя ногами одновременно, и соответственно прыгают вперёд. Весь их бег представляет собой серию прыжков. На Луне как раз такая техника обеспечивает наилучший результат по достижению скорости. Недаром у американских астронавтов, которые попрактиковались в перемещении на лунной поверхности, была очень медленная ходьба (именно ходьба), а наилучшая скорость достигалась именно в серии прыжков в технике кенгуру. Соответственно и марафонские дистанции на Луне, по-видимому, спортсмены также должны пропрыгивать.

Но нужно специально подчеркнуть, что уменьшение g, помимо кажущихся выигрышей, требует, самое главное, длительных тренировок. Потому что невозможно, попав в другое поле тяжести (в данном случае – меньшее), прямо сразу же начать ставить мировые рекорды. Потребуется очень длительный период привыкания, вырабатывания новых приёмов, которые, может быть, мы сейчас даже не способны придумать. Вся наша опорная система, костный скелет, мышечная система, все наши нервные импульсы, которые управляют согласованным движением наших мышц во время движения, вся наша техника локомоции, которую мы как представители соответствующего животного царства имеем, – полностью отработаны путём длительной эволюции на Земле, они приспособлены наилучшим образом именно к данному значению g₀ = 9,80665 м/с², которое есть на Земле. Переход на Луну потребует существенно перестроить нашу технику движений. И в этом отношении, например, переход к бегу по технике кенгуру – это, может быть, ещё не самое худшее и не самое
смешное.

На Луне, совершенно очевидно, очень хорошо разовьётся художественная гимнастика. Поскольку большинство упражнений, которые спортсмены выполняют на Земле, там, в условиях в 6 раз меньшего веса и существенно большей высоты и длины прыжков, конечно, можно будет выполнять существенно легче и «заковыристее». И наверняка можно будет придумать массу интересных упражнений, которые на Земле просто невозможны. Точно так же продвинется и достигнет невиданных высот техника упражнений на коне, на брусьях, на кольцах, в акробатике. Вообще, надо сказать, что на Луне, может быть, и не столь интересно будет проводить спортивные состязания, но совершенно очевидно, что лунный цирк будет просто вне конкуренции, поскольку жонглирование, прыжки на батуте, другие цирковые номера будут, конечно, намного более зрелищными. Это наверняка стоит посмотреть. Например, можно предположить, что вольтижировщики смогут выполнять на Луне сальто на лошади.

Что касается борьбы (всех единоборств), то на Луне, по-видимому, она вряд ли состоится просто потому, что при уменьшении веса спортсмена в 6 раз практически любой участник соревнований своего соперника сможет, что называется, просто поднять «одной левой».

Другое дело – тяжёлая атлетика. Известно, что наибольшие силачи могут в статическом режиме удерживать груз массой 500 кг. Если бы мы просто применили коэффициент 6 и увеличили вес поднимаемых снарядов в 6 раз, то на Луне они с лёгкостью держали бы на плечах трёхтонный грузовик. Но принципиально важно то, что такие вещи возможны в статическом режиме, когда груз неподвижен. А в соревнованиях штангу нужно поднять либо рывком, либо толчком на высоту своего роста. А вот для того чтобы поднять (оторвать) штангу, ей нужно придать ускорение вверх. И вот здесь инертная масса снаряда тяжёлой атлетики сыграет, конечно, злую шутку. Дело в том, что весить-то штанга будет в 6 раз меньше, а для того, чтобы её рывком поднять, нужно прикладывать мощные усилия вверх. И можно посчитать, что для того, чтобы штангу поднять рывком примерно с таким же ускорением, как и ускорение свободного падения, на Луне спортсмены смогут поднять штангу всего в 1,7 раз большей массы, чем на Земле. То есть, если на Земле спортсмен поднимает 200 кг железа, то на Луне он таким же рывком сможет поднять немногим больше – всего-навсего 340 кг.

Теперь перейдём к водным видам спорта. Естественно, на Луне нет воды: если на планете нет атмосферы, то нет и жидкой (водной) оболочки. Если мы просто разольём воду на поверхности Луны, то в дневное время она очень быстро испарится под лучами Солнца (температура поверхности до 120 °C), а лунной ночью она замёрзнет (–150 °C) и останется в замёрзшем состоянии до наступления следующего лунного дня. Поэтому открытый бассейн на Луне не построишь и в таком бассейне не поплаваешь. На Луне есть «моря», но это всего лишь застывшая базальтовая лава. Поэтому будем надеяться, что нам удастся тем или иным способом создать на Луне бассейн, куда мы нальём воду (здесь уже чётко потребуется какое-то укрытие – купол или помещение с атмосферным давлением, – искусственное сооружение). Если мы с помощью специальных инженерных решений бассейн построили и налили в него воду, то можем, казалось бы, приступить к занятиям. Но не всё так просто.

Первое соображение состоит в том, что сила Архимеда будет действовать в такой же пропорции, и соответственно, если спортсмен погружается в воду, то он погружается в неё на такой же уровень, как и на Земле. Условно говоря, на положение ватерлинии спортсмена изменение g не влияет. Но опять-таки нужно сделать замечание, что это справедливо только для статического режима, а водный спорт статический режим не предполагает. Например, ватерполисты, когда на Земле защищают свои ворота, с помощью очень мощного рывка мышц и резкого движения ног в воде выпрыгивают из воды иногда на высоту 30–50 см. Если они такое же действие совершат в бассейне на Луне, то смогут выпрыгнуть на высоту 2–3 м. И в этом смысле лунные игроки в водное поло будут очень похожи на играющих китов на Земле. Более того, дрессированные дельфины демонстрируют такой трюк, как танец на хвосте. То есть они, энергично работая хвостом в воде, удерживают своё тело почти полностью вертикально над водой. В принципе, ватерполисты на Луне также могут, делая достаточно энергичные двидения ногами в воде, по сути дела, просто бегать по её поверхности (не по поверхности, конечно, а удерживать своё тело над водой, погружаясь в неё не более чем по колено, – за счёт энергичных движений ногами, постоянно отталкивая воду вниз). Это как бы плюс. Но при этом нужно помнить, что те брызги, которые спортсмены поднимут, также полетят в 6 раз выше и в 6 раз дальше. Зрителям (напомним, что бассейн должен быть маленький, – большого купола у нас не получалось) придётся сидеть на трибунах в плащах и с зонтиками.

Прыжки в воду всегда ограничиваются таким параметром, как скорость удара о воду, поэтому на Земле самая большая вышка на соревнованиях – 10-метровая. На Луне, за счёт меньшего g, эту высоту можно увеличить до 60 м. Соответственно за время падения около 8 с спортсмен может совершить огромное количество разных пируэтов, оборотов, переворотов в воздухе. Короче говоря, прыжки в воду на Луне могут стать столь же зрелищными, как и лунный цирк. Но сразу же одно замечание, одно «но». Дело в том, что спортсмен, прыгающий в воду, естественно, потом входит в воду вертикально вниз и погружается в неё. То есть он ныряет, и довольно глубоко. На Земле этот нырок занимает 3–4 с. Но поскольку на Луне сила Архимеда станет существенно меньше (в 6 раз), то время, которое потребуется спортсмену для того, чтобы вынырнуть потом из толщи воды на поверхность, может существенно увеличиться, скажем, до 30 с. И надо всё-таки успеть на поверхность выбраться и не захлебнуться. Отметим, что и глубину бассейна под вышкой надо увеличить в те же 6 раз.

Теперь посмотрим на пловцов. Предположим, что пловец вначале расположит своё тело горизонтально на поверхности воды. Вода будет иметь ту же плотность, ту же вязкость и то же сопротивление движению тела, и в принципе при затрате такой же мышечной энергии, как и на Земле, спортсмен мог бы развивать в воде такую же скорость. Здесь мы существенного выигрыша сразу не видим. Но есть масса интересных побочных факторов. Во-первых, спортсмены, которые плывут в бассейне, обычно поднимают волны. Для земных условий типичная высота волны в бассейне – примерно 30 см. При уменьшении ускорения свободного падения высота волны вырастет пропорционально. Это значит, что следом за каждым пловцом, который будет плыть в лунном бассейне, будет идти так называемая «спутная» волна, высота которой составит примерно 2 м. И спортсмену придётся потратить больше энергии для того, чтобы такое водное сооружение, идущее за ним следом, поддерживать и продвигаться от него вперёд, а не попасть под волну. Интересно заметить, что уменьшение веса пловца в 6 раз позволяет пловцам, в принципе, перейти на принципиально иную технику движения, аналогично тому, как на Земле переходят от судов полного погружения к глиссерам. То есть спортсмен может, на начальном этапе резко выбросив своё тело из воды вперёд, перейти затем на режим глиссирования на груди. При этом резко уменьшится сопротивление воды и увеличится скорость движения. Пловец, резко погружая в воду только свои конечности и глиссируя на своём теле по поверхности воды, будет очень похож на быстро бегающую по поверх-ности водоёма водомерку или на тропических летучих рыб (они точно так же с помощью плавников отрываются от поверхности воды).

Теперь посмотрим на футболистов. Первая проблема, с которой столкнутся организаторы матча, – это проблема ровной площадки. Поскольку поверхность Луны вся изрыта кратерами, причём размеры этих кратеров могут быть совершенно любыми, то, в буквальном смысле слова, на Луне не найдёшь ровного места. Поэтому первое, что придётся делать, – это ровнять площадку. Второе соображение состоит в следующем: мы можем использовать тот же мяч, такого же диаметра, такой же упругости. Но если уж мы играем на открытом «воздухе» (которого нет), то давление, которое мы в этом мяче создадим, естественно, должно быть на 1 атмосферу меньше, чем в земном мяче. В принципе, мяч может также сохранить и свои механические свойства при разных температурах. Если мы наносим по мячу удар ногой такой же силы, как и на Земле, то он приобретает такую же скорость. Но, двигаясь с такой же скоростью, как на Земле, мяч полетит в 6 раз выше и в 6 раз дальше! Это означает, что максимальная дальность полёта мяча может достичь 600 м.

Размеры поля, которые мы должны будем задействовать для лунного футбола, составят примерно полкилометра на полкилометра (к вопросу о ровной площадке). Меньше никак не получится, иначе мяч будет постоянно вылетать за пределы поля. Естественно, потребуется пропорционально (в 6 раз) увеличить размеры ворот. Что наверняка составит большую проблему для вратарей, если скорость мяча такая же, ведь резко прыгать на Луне не легко. Но, самое главное, с точки зрения кинематики игра в футбол представляет собой быстрые перемены направления и скорости движения (ускорения). То есть возможность осуществлять резкие манёвры в движении. А быстрый бег на поверхности Луны, как мы выяснили раньше, возможен только «методом кенгуру» (прыжки двумя ногами). Причём в высоту можно прыгать до 7 м. Поэтому техника игроков, естественно, существенно изменится. Они будут бегать совсем не так, как земные футболисты, а будут в основном совершать разнообразные прыжки из стороны в сторону и друг на друга. Кроме этого, в 6 раз увеличится и время полёта мяча при каждом пасе. Соответственно, если мы мысленно посмотрим на всё это лунное футбольное поле (например, возьмём видеокамеру, которая охватывает поле целиком), окинем взором всю эту игру (с соответствующим уменьшением размеров), то увидим, что над футбольным полем летает мячик, который относительно уменьшился в 6 раз. По полю прыгают невысокие кенгуру, которые в
6 раз меньше наших земных футболистов. Игра идёт в 6 раз медленнее, как в замедленном кино. И в общем понятно, что такая игра, возможно, будет даже и интересна кому-то. Но уж во всяком случае, это будет не футбол, а что-то совсем другое.

Вопрос. Как это с нами случилось?
Спор почему — более сложный. Но прежде всего давайте разберёмся в ИСТОРИИ такого перехода. История всё-таки недавняя. Мы — свидетели. И уж факты мы можем упорядочить как надо!
В качестве затравки небольшая цитата из 1988 года.

Ярослав  Голованов

ПРЕОДОЛЕНИЕ  ОДИНОЧЕСТВА
Очерк

У  Солнца  мы  одни

Помню  осенний  вечер  1967  года.  Гостиница  в  Центре дальней  космической  связи  гудела  от  многочисленных  застолий: утром  «Венера-4»  окончила  свой  350  000  000-километровый путь.  За  считанные  минуты  ее  финиша  человечество  узнало о  нашей  космической  соседке больше,  чем  за  сотни  лет  астрономических  наблюдений,  и  повод  для  застолий,  безусловно, был.  Я  отмечал  замечательную  космическую  победу  в  гостиничном  номере,  где  жили  разработчики  этой  станции  из  конструкторского  бюро,  руководимого  талантливым  инженером и  очень  славным,  приветливым  человеком,  Героем  Социалистического  Труда,  лауреатом  Ленинской  премии  Георгием  Николаевичем  Бабакиным.  Все  наперебой  говорили,  вновь  переживая  пережитое,  и  только  один  человек  не  принимал  участия во  всеобщем  веселье  и  угрюмостью  своей  резко  контрастировал со  всей  праздничной  обстановкой.  Это  был  конструктор  Глеб Максимов.  Совсем  молодым  инженером  пришел  он  в  КБ  Сергея Павловича  Королева,  принимал  самое  активное  участие  в  создании  первых  лунников,  а  когда  вся  «межпланетная  автоматика»  перешла  от  Королева  к  Бабакину,  Максимов  тоже перешел  в  новое  КБ.
—    Ты  что  грустный  такой?  —  спросил  я  Глеба.
—    А  вы  все  что  такие  веселые?  —  Он  резко,  повернулся, обводя  глазами  наш  стол.—  Чему  вы  радуетесь?  Неужели  вы не  понимаете,  что  сегодня  мы  осиротели  в  Солнечной  системе? Все!  Больше  никаких  надежд  нет…
Он  был  прав.  Все,  что  знали  мы  тогда  о  Марсе,  вселяло  серьезные  сомнения  по  поводу  реальности  существования  марсиан.  Но  надежда  на  Венеру  еще  сохранялась.  Плотные,  глухо закрывающие  всю  планету  облака,  по  мнению  некоторых  астрономов,  могли  скрывать  мир,  если  и  не  похожий  на  земной,  то,  во  всяком  случае,  не  враждебный  жизни  вообще.  Помню, я  читал  где-то,  что  Венера  должна переживать  сейчас  время, напоминающее  каменноугольный  период  в  истории  Земли,  что это  царство  болотных  гадов,  гигантских  хвощей  и  папоротников.
Но  кто  знает?  Может  быть,  в  расчеты  (не  знаю,  были  ли расчеты,  да  и  как  можно  сосчитать,  не  имея  данных)  вкралась ошибочка  в  несколько  сотен  миллионов  лет,  может  быть,  уже вызрели  в  тропических  лесах  Венеры  существа  разумные…
Была,  была  надежда,  Глеб  прав.  И  вот  жестокая  реальность: последующие  измерения  показали,  что  температура  на  поверхности  планеты  около  500  градусов,  давление  порядка  100 атмосфер.  Жизнь,  разумная  ли,  неразумная,  во  всяком  случае, на  основе  углеводородных  соединений  существовать  там  не могла.  Эти  данные  были  получены  позднее  «Венерой-7»,  но  уже «Венера-4»  разрушила  все  иллюзии.

И реакция на неё на соседней ветке:

Да, конец 60-х — начала 80-х — это была эпоха Разочарования (именно так, с большой буквы). Я же сам её застал, хотя вроде бы не должен был. Но… доинтернетовская эпоха, информационный голод… Помню, читал в школе Ксанфомалити, «Планеты, открытые заново». Это была квинтэссенция эпохи. Эпохи Разочарования. Мёртвый Марс, раскалённая сильнее автоклава Венера… Уже в начале 80-х стало известно про подводные океаны Европы, метановые океаны Титана (на самом деле максимум моря, но не суть). Так что 70-е — это было дно, от которого нужно было оттолкнутся. Не единственное, конечное. Горячие юпитеры, мининептуны, нетипичность Солнечной системы… Таких крушений надежд будет ещё не одно, уверен. С неизбежными новыми возрождениями.

И так. Я уже ни в первый раз слышу эту мысль. Что первоначально, в те самые «штормовые» 50е-60е люди ожидали что Марс и Венера окажутся более похожими на Землю. Но после того как к середине 60х выяснилось, что Марс — это почти та же Луна, а Венера — буквально раскалённый ад, настало резкое разочарование в идее космической экспансии.
Эта мысль всё больше и больше «бронзовеет» в легенду. Особенно у людей, которые помоложе.
Я застал эту эпоху. Я родился как раз в 1965-м и я — очевидец (самоирония:»врёт как очевидец») и я всё время бунтую против такой легенды.

 

Я понимаю как такая легенда родилась. С открытием с середины 1990х экзопланет (28 лет назад!), начался экзопланетный бум в астрономии при котором очень многие люди помоложе и выросли (тут есть много людей которые не помнят времени, когда человечество не знало точно о существовании экзопланет) и именно экзопланеты как бы создали первые шаткие предпосылки к «новому оптимизм» (мною лично по-начала принятый в штыки, как «дурной планетаризм»). И именно на фоне этого нового экзопланетного оптимизма, я полагаю, легенда и «бронзовеет».
Мол, до открытия экзопланет люди знали только о планетах Солнечной системы и надеялись найти там если не жизнь, то сносные условия для своего существования и колонизации. Но когда «Маринет-4» и «Венера-4» показали насколько безжизненно-адские миры Верера и Марс, то человечество впало в уныние. Яблони на Марсе сразу же увяли… А так как про экзопланеты люди в 70х-80х-90х пока ничего не знали, то уныние было глубоким вплоть до конца XX века. В итоге первоначальный хайп и ушёл в яму разочарования. Разочарование было беспросветным и только с открытием экзопланет, нас вроде как начало попускать. Но осадочек, типа, остался. Что мы сейчас и наблюдаем как тот самый предельный скепсис.

Да всё просто.

Почитали Берроуза, мол на марсе вечеринка, бесплатные вкусняшки и по три многосисы на брата.

Отправили марсоход, а там камни, пыль и дышать нечем.

Разочаровались, занялись насущными делами — мордобитие, футбол, концерты Газманова.

Просто только котята рождаются.
Прежде всего.
В чём нестыковка мифа?
Я вырос на «остаточном космическом оптимизме». То есть. В 1975-м мне было 10 лет. Моё поколение уже твёрдо знало что Марс мало отличим от Луны, а Венера — парниковый ад. Мы знали что фантасты прошлого ошибались. Что космическая реальность куда более суровая и вся прошлая фантастика (Ранние Стругацкие, Владко большой друг СССР Рей Бредбери) — это АЛЬТЕРНАТИВНАЯ реальность.
Которой нет.
Тем не менее всё свое отрочества (11-14 лет) я был буквально погружен в (остаточный) космический оптимизм по поводу колонизации космоса. Кстати, я застал и первые сомнения-споры (что не могло не бросится мне тогда в глаза). Двоемыслие взрослых…
При этом весь космический оптимизм не ставил ни на какие уже «землеподобные планеты».
Были астероидиы и был Лунный оптимизм. Луну рассматривали как хозяйственный объект с самого начала. Космический рудник. До него добрались американцы. То есть Луна был уже пройденный этап. Шахта. Не более! И никто не питал иллюзий по поводу условий там.
Но как раз в середине 1970-х «на слуху» были идеи строительства гигантских космических колоний О’Нейла (опираясь на материалы с Луны). И по-сути весь мой юношеский космический оптимизм (взятый из окружающей меня эпохи)  и был ЗАПРОГРАММИРОВАН на астроинженерную деятельность. И таким (надо признать) и остаётся (почему я на не доверяю «планетарнонму космизм» и экзопланетному оптимизму).

 

А вот когда мы начала разочаровываться и посмеиваться над космосом — так это  после «рукопожатие на орбите». Программа «Союз-Аполлон». Нам сразу стало ясно, что это «космическая ничья» в лунной гонке (где на самом деле выиграли американцы) и поэтому ждать каких-то крупных свершений в космосе от Партии и Правительства уже не стоит. Она задвинула космос на задний план. Это было очень ясно! Космос стал просто показухой.
Мы сдали Луну. Отложили в долгий-долгий ящик.
Высадка на Марс?
Это был бы такой же флаговтык как в Луну. Не колонизация.
Просто еще одна демонстрация (гонка?) на которую не надеялись. Которая откладывалась, откладывалась, откладывалась…
Более того. Я могу даже показать на конкретных признаках, что именно после 1975-го года, когда прекратилась космическая гонка и началось как бы космическое сотрудничество (вернее космическое перемирие) тогда то и начал появляться тот самый космический скепсис.
Мол, невесомость — не шуточки (конечно. До Луны 3 дня — это шуточки. А до Марса два года туда-обратно уже не шуточки!)
Хотя явных причин и поводов  то особо и не было еще (радиации не так боялись как после Чернобыля).
Но именно на «Песня-78» Лёва Лещенко запел «Притяженье Земли, притяженье полей…»
А вокально-инструментальная группа (так назывались придворные музыкальные банды) «Земляне» спели с тех пор «гимн» современной космонавтики «Трава у дома». 1984 год. Журнал «Смена» печатает текст и музыку хита. Пойте родные! Подпевайте! «И снится нам не рокот космодрома! Не эта неземная тишина!»
То есть.
Как было написано деткам в фильме-сказке «Отроки во вселенной», про межзвездные дали….

Смена курса происходит именно тогда и в общем-то достаточно резко. И не в 1965-1970-м, когда мы узнали что Марс и Венера — безжизненны. Нет! Всё происходит десять лет спустя! В 1975-1985, когда, как мы теперь уже знаем, СССР отказался от лунной гонки и заморозил свои космические амбиции, стал дожидаться американцев с их шаттлами, катая на орбитальные станции друзей из соцлагеря (я помню сколько анекдотов ходило на этот счёт! космос превратился именно тогда в фарс!)
Потом пришёл Рейган со своей СОИ и … в общем всё пошло совсем прахом. Мы уверенно нарезали круги на орбите (занимаясь Бураном и Энергией, работая на унитаз по-сути), американцы тужились с шаттлами и надорвались… Так прошли 80-е. Ну а 90-е… там совсем не до космоса стало…

главное разочарование было в отсутствии достоверных следов инопланетян во всём исследованном пространстве

Кстати, да. Это еще одна линия в спектре событий. И очень немаловажная!
Переименование CETI (контакт) в SETI (поиск).
По сути на рубеже 1960х — 1970х, когда выяснилось что Марс с Вереной — «голые камни»,  случается еще одна более грандиозная МИРОВОЗЗРЕНЧЕСКАЯ КАТАСТРОФА .
По обе стороны «железного занавеса» (но здесь, кажется, она была более жестокой).
Вершина — знаменитая и теперь Великая Советско-Американская (хотя она была международной) Бюраканская конференцию 1971-го года, где собрались величайшие умы человечества!

Как появляется CETI? Скороспелка, которая даже отодвинула прорыв в космос…
1960-й год. Умники-астрофизики-учёные додумываются, что по-идее, наши возможности принимать радиосигналы из космоса ДОСТАТОЧНЫ, если отправитель — сверхцивилизация (мгновенно появляется пресловутая шкала Кардышева, 1962 кажется, не позже 1964-го). Где искать Старших Братьев? Как искать? Это было мгновенно ясно (длина волны водорода, бла-бла-бла). Начали искать.
Очень серьёзно.
Это было мгновенное вожделение! Вступить в Кольцо! Они помогут нам решить все наши проблемы!!!
Вау!!!
И по-началу ведь искали именно маяки сверхцивилизаций. Зовущих вступить в братство галактических рас!
И даже было несколько «ложных срабатываний» (мол, нашли!!!). Одна только история с пульсарами — чего стоила!
Но быстро выяснили что всё это — природные источники.
А настоящих маяков… И НЕТ!
Это как раз конец 60х и начало 70х.
И это было мировоззренческой катастрофой. Жутким разочарованием.
Шара обламывается. Старших братьев — нет! Или они не хотят с нами контактировать?
Ферми сформулировал свой парадокс  в 1950-м. Но пройдет еще 10 лет до появления самой идеи CETI, потом еще 10 лет с хвостом прежде чем о нём вспомнят и поставят перед собой ребром.
Так где же все они?
Не прилетают, не сигналят, их даже не видно (никаких сфер Дайсона).
Все 70-е — жуткое смятение. Только к концу 70х Тартер сформулирует идею «стога сена» (то что сейчас и лежит в основе всей философии SETI)
В середине 70х Лем вступает в полемику со Шкловским. Шкловский разочарован. Полностью (говорят он уже знает о том что болен раком и это отражается на его восприятие мира). Их нет! Лем пытается доказать, что мы смотрим сквозь и не видим. Но Шкловский неприклонен. Он даже допускает (именно тогда!) мысль, что планеты у других звёзд — редкость. Солнечная система — уникальна!
Мало кто тогда поддержал эту мысль. Но именно тогда неверие в экзопланеты было максимальным (ни раньше ни позже).
А вдруг их действительно нет и солнечная система — уникальна?

И тем не менее. Я же жил тогда. Рос тогда и впитывал идеи вокруг себя как губка. И я помню наше настроение. Их нет? Ну и бог с ними! Зато вся эта вселенная — наша! Стройплощадка!!!
То что их нет — не беда. Есть и полезная сторона.
Мы их заменим! Мы — расселимся по планетам и звёздам. Мы настолько там все видоизменимся, что станем инопланетянами друг для друга!
Нет? Ну и фиг с ними!
Нет старших? Значит СТАРШИМИ будем мы! Мы тут цари вселенной!
Нет планет у других звёзд? Допустим. Но есть астероиды и кометы. Камни, металлы, вода, газы (замороженные). Значит есть ресурсы. А больше ничего и не надо!
Так именно мыслили космисты-оптимисты в 1970-х!
И это направление до сих пор живо и здравствует. Да, это и тогда (с 1980-х годов уже) городские сумасшедшие. Но наша «религия» с тех пор ни на йоту не изменилась! Мы именно родом из 1970х! Ужасных, разочаровывающих 70х!

 

Было ли CETI главным разочарованием?
Гм…
И да и нет.
Это было ГЛУБИННЫМ разочарованием.
Это разочаровало… САМЫХ УМНЫХ… Которых так мало, что они даже не могли как-то повлиять на «народные настроения».
Нас же, малолетних массовых дебилов (находящихся в струе общественных ожиданий), это нисколько не проняло тогда. Даже напротив. Их может быть и нет? Ну и слава богу что нет! Меньше народу — больше кислороду! Вся эта вселенная — наша!
Ну посмотрите.
Многих ли берёт за душу парадокс Ферми теперь?
Большинство людей просто не понимают насколько он фундаментален. Насколько угрожающим может быть то или иное его решение! Мне пришлось постареть что бы дорасти до понимания фундаментальности этого парадокса. А большинству он до сих пор — дурная игра ума. Люди наивно уверены, что парадокс мнимый и есть удобное для него решение (я то настаиваю что ВСЕ наиболее вероятные три решения неудобные, по-своему злобные).
То есть.
Да. Умных это могло пронять и глубоко разочаровать (хотя как раз 10 лет 70х это было еще время недопонимания, недоумения. Молчание Вселенной еще перепроверялось…). Но умных было не так уж и много. Большинства это не коснулось.
Так что…