רלוונטיות:
ב-12 באפריל, ארצנו זוכרת אירוע גרנדיוזי – טיסה מאוישת לחלל. בשיעורים דנו גם בנושא החלל, ציירנו. והמורה ביקשה מאיתנו להכין דוחות מעניינים על החלל. לכן, בחרתי בנושא הספציפי הזה, כי הוא מעניין אותי בעצמי. ובערב החג הזה של יום הקוסמונאוטיקה זה רלוונטי עבורנו, אני חושב שגם אתם תתעניינו.
ההנחות שלי:
בבית הוצאתי את האנציקלופדיה "גופים שמימיים" והתחלתי לקרוא. ואז שאלתי את עצמי, אולי הירח יכול ליפול עלינו? עניתי שכנראה הירח ייפול אם יתקרב לכדור הארץ. או אולי משהו מחזיק אותה עם כדור הארץ, כדי שהיא לא תיפול ולא תעוף.
מטרה ומטרות עבודתי:
החלטתי ללמוד את הספרות ביתר פירוט, כיצד נוצר הירח, כיצד הוא משפיע על כדור הארץ, מה מחבר אותו עם כדור הארץ ומדוע הירח אינו עף לחלל ואינו נופל לכדור הארץ. והנה מה שגיליתי.
מבוא
באסטרונומיה, לוויין הוא גוף שמסתובב סביב גוף גדול ומוחזק בכוח המשיכה שלו. הירח הוא הלוויין של כדור הארץ. כדור הארץ הוא לוויין של השמש. הירח הוא גוף שמימי קשה, קר וכדורי, הקטן פי 4 מכדור הארץ.
הירח הוא הגוף השמימי הקרוב ביותר לכדור הארץ. אם זה היה אפשרי, אז תייר היה צועד לירח במשך 40 שנה
מערכת כדור הארץ-ירח היא ייחודית במערכת השמש, שכן לאף כוכב לכת אין לוויין כה גדול. הירח הוא הלוויין היחיד של כדור הארץ.
זה נראה טוב יותר בעין בלתי מזוינת מכל כוכב לכת דרך טלסקופ. הלוויין שלנו עמוס בתעלומות רבות.
הירח הוא עד כה הגוף הקוסמי היחיד שבו ביקר האדם. הירח סובב סביב כדור הארץ באותו אופן שבו כדור הארץ סובב סביב השמש (ראה איור 1).
המרחק בין מרכזי הירח לכדור הארץ הוא כ-384467 ק"מ.
איך נראה הירח?
הירח אינו דומה כלל לכדור הארץ. אין אוויר, אין מים, אין חיים. ריכוז הגזים ליד פני הירח שווה ערך לריק עמוק. בשל חוסר האווירה, המרחבים המאובקים הקודרים שלו מתחממים עד + 120 מעלות צלזיוס במהלך היום וקופאים בלילה או רק בצל עד - 160 מעלות צלזיוס. השמיים על הירח שחורים תמיד, גם במהלך היום. הדיסקה הענקית של כדור הארץ נראית מהירח פי 3.5 מהירח מכדור הארץ, ותלויה כמעט ללא תנועה בשמים (ראה איור 2).
כל פני הירח מכוסים במשפכים, הנקראים מכתשים. אתה יכול לראות אותם על ידי הסתכלות על הירח בלילה בהיר. כמה מכתשים כל כך גדולים שהם יכולים להתאים לעיר ענקית. ישנן שתי אפשרויות עיקריות להיווצרות מכתשים - געשי ומטאוריט.
ניתן לחלק את פני הירח לשני סוגים: שטח הררי ישן מאוד (יבשת ירח) וים ירח חלק וצעיר יותר.
ים הירח, המהווים כ-16% משטח הירח כולו, הם מכתשים ענקיים הנובעים מהתנגשויות בגרמי שמיים שהוצפו מאוחר יותר בלבה נוזלית. ימות הירח קיבלו שמות: ים המשברים, ים השפע, ים השלווה, ים הגשמים, ים העננים, ים מוסקבה ואחרים .
בהשוואה לכדור הארץ, הירח קטן מאוד. רדיוס הירח הוא 1738 ק"מ, נפח הירח הוא 2% מנפח כדור הארץ, והשטח הוא כ-7.5%
כיצד נוצר הירח?
הירח וכדור הארץ הם כמעט באותו גיל. הנה אחת הגרסאות להיווצרות הירח.
1. זמן קצר לאחר היווצרות כדור הארץ, התרסק לתוכו גוף שמימי ענק.
2. מהפגיעה הוא התנפץ לרסיסים רבים.
3. בהשפעת כוח המשיכה (משיכה) של כדור הארץ החלו השברים להסתובב סביבו.
4. עם הזמן התאספו השברים, והירח נוצר מהם.
מחזורי הירח
הירח משנה את מראהו כל יום. ראשית, סהר צר, אחר כך הירח משמין ואחרי כמה ימים הופך עגול. במשך כמה ימים נוספים, הירח המלא הולך וקטן בהדרגה ושוב הופך למגל. סהר הירח נקרא לעתים קרובות החודש. אם המגל מופנה עם קמור שמאלה, כמו האות "C", אז אומרים שהירח "מזדקן". לאחר 14 ימים ו-19 שעות לאחר הירח המלא, החודש הישן ייעלם לחלוטין. הירח אינו נראה. שלב זה של הירח נקרא "ירח חדש". ואז, בהדרגה, הירח מסהר צר הפונה ימינה פונה חזרה לירח המלא.
כדי שהירח "יגדל" שוב, נדרש אותו פרק זמן: 14 ימים ו-19 שעות. שינוי מראה הירח, כלומר. השינוי של שלבי הירח, מירח מלא לירח מלא, מתרחש כל ארבעה שבועות, ליתר דיוק במשך 29 ימים וחצי. זהו חודש ירח. הוא שימש בסיס להרכבת לוח השנה הירחי. במהלך הירח המלא, הירח מופנה לכדור הארץ עם הצד המואר, ובמהלך הירח החדש, הצד הלא מואר. בהסתובב סביב כדור הארץ, הירח פונה אליו כמשטח מואר במלואו, או כמשטח מואר חלקית, או כמשטח כהה. לכן מראה הירח משתנה כל הזמן במהלך החודש.
גֵאוּת וְשֵׁפֶל
כוחות הכבידה בין כדור הארץ לירח גורמים לכמה השפעות מעניינות. המפורסם שבהם הוא הגאות והשפל של הים. ההבדל בין רמות הגאות והשפל במרחבים הפתוחים של האוקיינוס קטן ומסתכם ב-30–40 ס"מ. אולם, בסמוך לחוף, עקב חדירת גל גאות לקרקעית מוצקה, גל הגאות מתגבר. גובהו באותו אופן כמו גלי הרוח הרגילים של הגלישה.
בהינתן כיוון הסיבוב של הירח סביב כדור הארץ, ניתן ליצור תמונה של גל הגאות העוקב אחר האוקיינוס. המשרעת המקסימלית של גל גאות על פני כדור הארץ נצפית במפרץ פאנדי בקנדה והיא 18 מטרים.
חקר הירח
הירח משך את תשומת הלב של אנשים מאז ימי קדם. המצאת הטלסקופים אפשרה להבחין בפרטים עדינים יותר של התבליט (צורת פני השטח) של הירח. אחת ממפות הירח הראשונות חוברה על ידי ג'ובאני ריציולי בשנת 1651, הוא גם נתן שמות לאזורים אפלים גדולים, וכינה אותם "ים", שבהם אנו משתמשים עד היום. בשנת 1881 חיבר ז'ול יאנסן "אטלס צילום של הירח" מפורט.
עם כניסתו של עידן החלל, הידע שלנו על הירח גדל באופן משמעותי. הירח ביקר לראשונה על ידי החללית הסובייטית לונה-2 ב-13 בספטמבר 1959.
לראשונה, ניתן היה להסתכל על הצד הרחוק של הירח ב-1959, כאשר התחנה הסובייטית לונה-3 טסה מעליו וצילמה חלק משטחו בלתי נראה מכדור הארץ.
התוכנית האמריקאית של טיסה מאוישת לירח כונתה "אפולו".
הנחיתה הראשונה התרחשה ב-20 ביולי 1969, והאדם הראשון שדרך על פני הירח היה ניל ארמסטרונג האמריקאי. שש משלחות ביקרו בירח, אבל בפעם האחרונה זה היה ב-1972, מכיוון שהמסעות יקרות מאוד. בכל פעם נחתו עליו שני אנשים, שבילו עד שלושה ימים על הירח. בימים אלו מתכוננים משלחות חדשות.
למה הירח לא נופל לכדור הארץ?
הירח היה נופל מיד לכדור הארץ אם הוא היה נייח. אבל הירח לא עומד במקום, הוא מסתובב סביב כדור הארץ.
כאשר אנו זורקים חפץ, כמו כדור טניס, כוח הכבידה מושך אותו לכיוון מרכז כדור הארץ, אפילו כדור טניס שנזרק במהירות גבוהה עדיין ייפול על הקרקע, אבל התמונה תשתנה אם החפץ יהיה הרבה יותר רחוק. לנוע הרבה יותר מהר.
הניסיון שלי:
שאלתי את השאלה הזו לאבא שלי והוא הסביר לי אותה בדוגמה פשוטה. קשרנו מחק רגיל לחוט. דמיינו שאתם כדור הארץ, והמחק הוא הירח, והתחילו לסובב אותו. המחק על החוט ממש יישבר מהיד שלך, אבל החוט לא ישחרר אותו. הירח כל כך רחוק ונע כל כך מהר שהוא אף פעם לא נופל לאותו כיוון. אפילו נפילה מתמדת, הירח לעולם לא ייפול לכדור הארץ. במקום זאת, הוא נע סביב כדור הארץ בנתיב קבוע.
אם נסובב את המחק חזק מאוד, החוט יישבר, ואם נסובב אותו לאט, המחק ייפול.
אנו מסיקים: אם הירח זז אפילו מהר יותר, אז הוא היה מתגבר על כוח המשיכה של כדור הארץ ויעוף לחלל, אם הירח נע לאט יותר, כוח הכבידה היה מושך אותו לכדור הארץ. מאזן הכבידה המדויק הזה יוצר את מה שאנו מכנים מסלול, שבו הגוף השמימי הקטן יותר מסתובב כל הזמן סביב הגוף הגדול יותר.
הכוח שמונע מהירח "לברוח" בזמן שהוא מסתובב הוא כוח המשיכה של כדור הארץ. והכוח שמונע מהירח ליפול לכדור הארץ הוא הכוח הצנטריפוגלי המתרחש כאשר הירח מסתובב סביב כדור הארץ.
בסיבוב סביב כדור הארץ, הירח נע במסלול במהירות של 1 ק"מ לשנייה, כלומר לאט מספיק כדי לא לעזוב את מסלולו ו"לעוף משם" לחלל, אבל גם מהר מספיק כדי לא ליפול לכדור הארץ.
דרך אגב...
תתפלאו, אבל למעשה הירח ... מתרחק מכדור הארץ במהירות של 3-4 ס"מ בשנה! ניתן לדמיין את תנועת הירח מסביב לכדור הארץ כספירלה שמתפתלת לאט. הסיבה למסלול כזה של הירח היא השמש, המושכת את הירח חזק פי 2 מכדור הארץ.
מדוע אם כן הירח אינו נופל על השמש? אבל מכיוון שהירח, יחד עם כדור הארץ, מסתובב, בתורו, סביב השמש, והפעולה האטרקטיבית של השמש מושקעת ללא זכר בהעברת שני הגופים הללו מתמדת ממסלול ישיר למסלול מעוקל.
- הירח עצמו אינו זוהר, הוא רק משקף את אור השמש הנופל עליו;
- הירח מסתובב סביב צירו ב-27 ימי כדור הארץ; באותו זמן הוא עושה מהפכה אחת סביב כדור הארץ;
- הירח, הסובב סביב כדור הארץ, פונה אלינו תמיד מצד אחד, הצד ההפוך שלו נשאר בלתי נראה לנו;
- הירח, הנע לאורך מסלולו, מתרחק בהדרגה מכדור הארץ בכ-4 ס"מ בשנה.
- כוח הכבידה על הירח קטן פי 6 מאשר על כדור הארץ.
לכן, הרבה יותר קל לטיל להמריא מהירח מאשר מכדור הארץ.
ייתכן שבקרוב ישוגרו ספינות חלל בטיסות בין-כוכביות רחוקות לא מכדור הארץ, אלא מהירח.
מאז תחילת המאה הזו, סין הודיעה על נכונותה לחקור את הירח, כמו גם לבנות שם כמה בסיסי ירח מאוישים. לאחר הצהרה זו, ארגוני החלל של המדינות המובילות, ובפרט ארה"ב (NASA) ו-ESA (סוכנות החלל האירופית) השיקו שוב את תוכניות החלל שלהם.
מה ייצא מזה?
בוא נראה ב-2020. זה היה השנה שג'ורג' בוש תכנן להנחית אנשים על הירח. התאריך הזה הוא עשר שנים לפני סין, מאז שתוכנית החלל שלהם אמרה שיצירת בסיסי ירח ראויים למגורים והנחתת אנשים עליהם תתבצע רק ב-2030.
הירח הוא הגוף השמימי הנחקר ביותר, אבל עבור אדם הוא עדיין טומן בחובו הרבה תעלומות: אולי זה הבסיס של תרבויות חוצניות, אולי החיים על פני כדור הארץ היו שונים לחלוטין אם לא היה ירח, אולי בעתיד אדם ישקע על הירח...
מסקנות:
אז, גילינו שהירח הוא לוויין טבעי של כדור הארץ, הוא מסתובב סביב כוכב הלכת שלנו ויחד עם כדור הארץ נע במסלול סביב השמש;
- שאלת מקור הירח עדיין שנויה במחלוקת;
השינויים בצורת הירח נקראים פאזות. הם קיימים רק בשבילנו
אחת ההנחות שלי התבררה כנכונה, הירח באמת מחזיק משהו, וזהו כוח הכבידה והכוח הצנטריפוגלי של כדור הארץ.
וההנחה הנוספת שלי שהירח ייפול אם יתקרב לכדור הארץ היא לא לגמרי נכונה. הירח ייפול לכדור הארץ כשהירח יפסיק להסתובב, יהיה נייח, ואז הכוח הצנטריפוגלי לא יפעל.
למדתי אנציקלופדיות ואינטרנט, למדתי הרבה דברים חדשים ומעניינים. בהחלט אחלוק את התגליות הללו עם חברי לכיתה בשיעור על העולם שסביבנו.
הצלחנו לפענח כמה מתעלומות הירח, אבל זה לא הפך אותו לפחות מעניין ואטרקטיבי!
הפניות:
1. "חלל. Supernova Atlas of the Universe", M., "Eksmo", 2006.
2. אנציקלופדיית בית הספר החדשה "גופים שמימיים", מ', "רוסמן", 2005
3. "למה" אנציקלופדיית ילדים, מ', "רוסמן", 2005
4. "מה זה? מי זה?" אנציקלופדיה לילדים, מ'," פדגוגיה -
לחץ" 1995
5. אינטרנט - ספרי עיון, תמונות על חלל.
הושלם:תלמיד כיתה 3B
חליולין אילדאר
מְפַקֵחַ: Sakaeva G.Ch.
MOU בית ספר תיכון מס' 79, אופא
לפי חוק הכבידה האוניברסלית של ניוטון, כל העצמים החומריים נמשכים זה לזה, בכוח שהוא ביחס ישר למכפלת המסות שלהם וביחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם. ובכן, אל תחשוב יותר מדי. אני יודע איך אתה לא אוהב לעשות את זה. לאחר מכן, אסביר הכל בפירוט! אז, זכור שכאשר אתה קופץ, כדור הארץ מושך אותך אחורה, אותו דבר קורה עם כדור הארץ, אתה גם מושך אותו אליך. אבל זה לא מורגש, כי המסה שלך זניחה בהשוואה למסה של כדור הארץ!
עכשיו בואו נסיר הכל: אוויר, השמש, לוויינים, מערכות ועצמים אחרים של היקום. בואו נשאיר רק את הירח וכדור הארץ הניסיוניים! 
האם אתה חושב שבמערכת אידיאלית כזו, הירח יתנגש בכדור הארץ?
ובכן, באופן עקרוני, כך זה צריך לקרות, על פי החוק הנ"ל, כדור הארץ חייב למשוך את הירח אל עצמו, הירח חייב למשוך את כדור הארץ אל עצמו, והם יתאחדו לדבר אחד! אבל זה לא קורה! משהו מפריע! עכשיו בואו נוסיף אותי למערכת שלנו! ובכן, למען הבהירות, בואו ניתן לי אבן ביד! (ככה זה צריך להיות) 
שימו לב שאני כבר על כדור הארץ, נמשכתי פנימה ואני לא יכול להתנתק ממנו! והאבן שבידי עדיין מגיעה לכדור הארץ, אבל אני לא נותן לה להימשך... אני מתמוגג על כדור הארץ.
אז ניסוי:
אני משגר את האבן בכל הכוח לאורך פני כדור הארץ! 
הוא טס למרחק מסוים והיה עף משם, בשמחה, למערכת שמש אחרת, אם כדור הארץ הערמומי לא יתחיל למשוך אותו. הוא לא יכול היה לעמוד בפני חוק הכבידה האוניברסלי הזה. ממנו סבל ניוטון. אין ספק שהתפוח נתן לו בליטה טובה! כדי שהוא...
עכשיו אני משגר את האבן הזו בכוח גדול עוד יותר... ובכן, בקיצור, עם כל הכוח שיריתי! 
הוא הקיף כמעט יותר ממחצית כדור הארץ. אבל בכל זאת, התברר שכדור הארץ היה חזק יותר ועדיין משך אותו!
ומה אתה חושב...
אני לא אנוח על זה, עכשיו שיגרתי את האבן במהירות של כמעט 8000 מ' לשנייה.
אבן מתעופפת לעצמה וחושבת: "סוף סוף, אני מתרחק מכוכב הלכת הכבד הזה... או לא?... אאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאאא שוב מושכת אותי אליה...!" 
לפני שהספקתי להסתכל אחורה, האבן שלי מתעופפת בחלק האחורי של הראש... ואם אני מתכופף למטה? ... ברור שהוא יטוס עוד בסיבוב הבא!
נותר רק לתת לאבן שנייה קוסמית ונראה... 
... כאבן תעזוב את המסלול ואולי את מערכת השמש, אם אף אחד אחר, כמובן, לא מושך אותה!
זהו זה!
השמש כאן ואין מה לעשות איתה! והירח הוא אותה האבן, ואם תאט אותו, הוא בהחלט ייפול לכדור הארץ!
המאמר מדבר על מדוע הירח אינו נופל לכדור הארץ, הסיבות לתנועתו סביב כדור הארץ וכמה היבטים אחרים של המכניקה השמימית של מערכת השמש שלנו.
תחילתו של עידן החלל
הלוויין הטבעי של הפלנטה שלנו תמיד משך תשומת לב. בימי קדם, הירח היה מושא פולחן של כמה דתות, ועם המצאת הטלסקופים הפרימיטיביים, האסטרונומים הראשונים לא יכלו להתנתק מהתבוננות במכתשים המלכותיים.
קצת מאוחר יותר, עם הגילוי בתחומים אחרים באסטרונומיה, התברר שלא רק לכוכב הלכת שלנו, אלא גם למספר אחרים יש לוויין שמימי כזה. וליופיטר יש 67 מהם! אבל שלנו הוא המוביל בגודל בכל המערכת. אבל למה הירח לא נופל לכדור הארץ? מהי הסיבה לתנועתו באותו מסלול? נדבר על זה.
מכניקה שמימית
ראשית, עליך להבין מהי תנועת מסלול ומדוע היא מתרחשת. לפי ההגדרה בה משתמשים פיזיקאים ואסטרונומים, מסלול הוא תנועה לתוך עצם אחר שמסתו הרבה יותר גדולה. במשך זמן רב האמינו כי למסלולי כוכבי הלכת והלוויינים יש צורה מעגלית כטבעית והמושלמת ביותר, אך קפלר, לאחר ניסיונות לא מוצלחים ליישם את התיאוריה הזו על תנועתו של מאדים, דחה אותה.
כידוע ממהלך הפיזיקה, כל שני אובייקטים חווים כבידה הדדית. אותם כוחות משפיעים על כוכב הלכת שלנו ועל הירח. אבל אם הם נמשכים, אז למה הירח לא נופל לכדור הארץ, כפי שיהיה הדבר ההגיוני ביותר?
העניין הוא שכדור הארץ אינו עומד במקום, אלא נע סביב השמש באליפסה, כאילו "בורח" כל הזמן מהלוויין שלו. ולזה, בתורו, יש מהירות אינרציאלית, וזו הסיבה שהוא נוסע שוב במסלול אליפטי.
הדוגמה הפשוטה ביותר שיכולה להסביר את התופעה היא כדור על חבל. אם תסובב אותו, הוא יחזיק את החפץ במישור כזה או אחר, ואם תאט, זה לא יספיק והכדור ייפול. אותם כוחות פועלים וכדור הארץ גורר אותו, לא מאפשר לו לעמוד במקום, והכוח הצנטריפוגלי שהתפתח כתוצאה מהסיבוב מחזיק אותו ומונע ממנו להתקרב למרחק קריטי.
אם השאלה מדוע הירח אינו נופל לכדור הארץ מקבלת הסבר פשוט עוד יותר, הרי שהסיבה לכך היא אינטראקציה שווה של כוחות. כוכב הלכת שלנו מושך את הלוויין, מאלץ אותו להסתובב, והכוח הצנטריפוגלי, כביכול, דוחה.
שמש
חוקים כאלה חלים לא רק על הפלנטה והלוויין שלנו, הם כפופים לכל השאר.באופן כללי, כוח הכבידה הוא נושא מאוד מעניין. לעתים קרובות משווים את התנועה של כוכבי הלכת מסביב לשעון, זה כל כך מדויק ומאומת. והכי חשוב, קשה מאוד לשבור אותו. גם אם יוסרו ממנו כמה כוכבי לכת, השאר בסבירות גבוהה מאוד יבנו מחדש למסלולים חדשים, ולא תהיה קריסה עם נפילה על הכוכב המרכזי.
אבל אם לתאורה שלנו יש השפעה כבידה עצומה כל כך אפילו על העצמים הרחוקים ביותר, אז למה הירח לא נופל על השמש?כמובן, הכוכב נמצא במרחק הרבה יותר גדול מכדור הארץ, אבל המסה שלו, ומכאן גם הכבידה , הוא בסדר גודל גבוה יותר.
העניין הוא שגם הלוויין שלו נע במסלול סביב השמש, וזה האחרון אינו פועל בנפרד על הירח וכדור הארץ, אלא על מרכז המסה המשותף שלהם. ועל הירח יש השפעה כפולה של כוח הכבידה - כוכבים וכוכבי לכת, ואחריה הכוח הצנטריפוגלי שמאזן אותם. אחרת, כל הלוויינים והעצמים האחרים היו נשרפים מזמן באור חם. זו התשובה לשאלה הנפוצה מדוע הירח אינו נופל.
תנועת השמש
עובדה נוספת שכדאי להזכיר היא שגם השמש זזה! ויחד איתה, כל המערכת שלנו, למרות שאנו רגילים להאמין שהחלל החיצון יציב ובלתי משתנה, למעט מסלולי כוכבי הלכת.
אם מסתכלים יותר גלובלית, במסגרת של מערכות וכל האשכולות שלהן, אפשר לראות שגם הן נעות במסלולן. במקרה זה, השמש עם ה"לוויינים" שלה מסתובבת סביב מרכז הגלקסיה, אם אתה מדמיין את התמונה הזו מלמעלה, אז היא נראית כמו ספירלה עם הרבה ענפים, הנקראים זרועות גלקטיות. באחת מהזרועות הללו, יחד עם מיליוני כוכבים אחרים, גם השמש שלנו נעה.
נפילה
אבל בכל זאת, אם אתה שואל שאלה כזו וחולמת? באילו תנאים נדרשים שבהם הירח יתרסק לתוך כדור הארץ או ייצא למסע אל השמש?
זה יכול לקרות אם הלוויין מפסיק להסתובב סביב העצם הראשי והכוח הצנטריפוגלי נעלם, גם אם משהו משנה את מסלולו ומוסיף מהירות, למשל, התנגשות עם מטאוריט.
ובכן, הוא ילך לכוכב, אם בכוונה תפסיק איכשהו את תנועתו סביב כדור הארץ וייתן את התאוצה הראשונית לאורה. אבל סביר להניח, הירח פשוט יעלה בהדרגה למסלול מעוקל חדש.
לסיכום: הירח אינו נופל לכדור הארץ, כי בנוסף למשיכת כוכב הלכת שלנו, הוא מושפע גם מהכוח הצנטריפוגלי, שכביכול דוחה אותו. כתוצאה מכך, שתי התופעות הללו מאזנות זו את זו, הלוויין אינו עף ואינו מתרסק לתוך כדור הארץ.
תלמיד . ידוע לכל הסיפור שגילוי חוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון נגרם כתוצאה מנפילת תפוח מעץ. עד כמה הסיפור הזה אמין, אנחנו לא יודעים, אבל העובדה היא שהשאלה שאספנו היום כדי לדון: "מדוע הירח לא נופל לכדור הארץ?", עניינה את ניוטון והובילה אותו לגילוי חוק כוח משיכה. ניוטון טען שבין כדור הארץ לכל הגופים החומריים יש כוח כבידה, שהוא ביחס הפוך לריבוע המרחק.
ניוטון חישב את התאוצה שהעניק כדור הארץ לירח. התאוצה של גופים הנופלים בחופשיות ליד פני כדור הארץ שווה ל-g=9.8 m/s 2 . הירח מוסר מכדור הארץ במרחק השווה לכ-60 רדיוסי כדור הארץ. לכן, נימק ניוטון, התאוצה במרחק זה תהיה: . הירח, הנופל בתאוצה כזו, אמור להתקרב לכדור הארץ בשנייה הראשונה ב-0.0013 מ', אבל הירח, בנוסף, נע באינרציה בכיוון המהירות המיידית, כלומר לאורך קו ישר המשיק למסלולו ב נקודה נתונה מסביב לכדור הארץ (איור 25).
בתנועה באינרציה, הירח אמור להתרחק מכדור הארץ, כפי שמראה החישוב, תוך שנייה אחת ב-1.3 מ"מ. כמובן שתנועה כזו, שבה בשנייה הראשונה הירח ינוע לאורך הרדיוס למרכז כדור הארץ, ובשנייה השנייה - משיקית, לא באמת קיימת. שתי התנועות מסתכמות ברציפות. כתוצאה מכך, הירח נע לאורך קו מעוקל קרוב למעגל. 
נערוך ניסוי, שמראה כיצד כוח המשיכה הפועל על גוף בזווית ישרה לכיוון תנועתו הופך תנועה ישרה לתנועה מפותלת. כדור, לאחר שהתגלגל ממצנח משופע, על ידי אינרציה ממשיך לנוע בקו ישר. עם זאת, אם מניחים מגנט בצד, אז בהשפעת כוח המשיכה למגנט, מסלול הכדור מתעקל (איור 26).
הירח מסתובב סביב כדור הארץ, מוחזק על ידי כוח הכבידה. חבל פלדה שיכול לשמור את הירח במסלול יצטרך להיות בקוטר של כ-600 ק"מ. אבל, למרות כוח משיכה כל כך עצום, הירח לא נופל לכדור הארץ, מכיוון שבזכותו הוא נע באינרציה.
ביודעו את המרחק מכדור הארץ לירח ואת מספר הסיבובים של הירח סביב כדור הארץ, ניוטון קבע את התאוצה הצנטריפטית של הירח. קיבלנו מספר שכבר ידוע לנו: 0.0027 m/s2.
עצור את כוח המשיכה של הירח לכדור הארץ - והירח ימהר בקו ישר אל תהום החלל החיצון. אז במכשיר המוצג באיור 27, הכדור יעוף משם בצורה משיקית אם החוט המחזיק את הכדור על המעגל נשבר. במכשיר שאתה מכיר במכונה צנטריפוגלית (איור 28), רק החיבור (החוט) שומר על הכדורים במסלול מעגלי. 
כשהחוט נשבר, הכדורים מתפזרים לאורך המשיקים. קשה לעין לתפוס את תנועתם הליווית כשהם נטולי חיבור, אך אם נעשה ציור (איור 29), נראה שהכדורים נעים בצורה ישרה, משיקת למעגל.
הפסיק לנוע על ידי אינרציה - והירח ייפול לכדור הארץ. הנפילה הייתה נמשכת ארבעה ימים, תשע-עשרה שעות, חמישים וארבע דקות, חמישים ושבע שניות, חישב ניוטון. 
המורה נוכח בכיתה. הדוח הסתיים. למי יש שאלות?
שאלה. באיזה כוח כדור הארץ מושך את הירח?
תלמיד . ניתן לקבוע זאת על ידי הנוסחה המבטאת את חוק הכבידה: , כאשר G הוא קבוע הכבידה, M ו-m הן המסות של כדור הארץ והירח, r הוא המרחק ביניהם. ציפיתי לשאלה הזו ועשיתי את החישוב מראש. כדור הארץ מושך את הירח בכוח של כ 2 * 10 20 N.
שאלה. חוק הכבידה האוניברסלית חל על כל הגופים, מה שאומר שהשמש מושכת גם את הירח. מעניין באיזה כוח?
תשובה . מסת השמש היא פי 300,000 ממסת כדור הארץ, אך המרחק בין השמש לירח גדול פי 400 מהמרחק בין כדור הארץ לירח. לכן, בנוסחה, המונה יגדל פי 300,000, והמכנה - פי 400 2, או פי 160,000. כוח הכבידה יהיה גדול כמעט פי שניים.
שאלה. למה הירח לא נופל על השמש?
תשובה . הירח נופל על השמש באותו אופן כמו על כדור הארץ, כלומר, מספיק רק כדי להישאר בערך באותו מרחק, מסתובב סביב השמש.
- מסביב לכדור הארץ!
- לא נכון, לא סביב כדור הארץ, אלא סביב השמש. כדור הארץ סובב סביב השמש יחד עם הלוויין שלו - הירח, כלומר הירח סובב גם סביב השמש.
שאלה. הירח אינו נופל אל כדור הארץ, כי בעל מהירות התחלתית הוא נע באינרציה. אבל לפי החוק השלישי של ניוטון, הכוחות שבהם שני גופים פועלים זה על זה שווים בערכם המוחלט ומכוונים הפוך. לכן, באיזה כוח כדור הארץ מושך את הירח לעצמו, באותו כוח הירח מושך את כדור הארץ. מדוע כדור הארץ לא נופל על הירח? או שהוא מסתובב סביב הירח?
מורה . העובדה היא שגם הירח וגם כדור הארץ סובבים סביב מרכז מסה משותף. זכור את החוויה עם הכדורים והמכונה הצנטריפוגלית. המסה של אחד הכדורים כפולה מהמסה של השני. על מנת שהכדורים המחוברים בחוט יישארו בשיווי משקל ביחס לציר הסיבוב במהלך הסיבוב, המרחקים שלהם מהציר, או מרכז הסיבוב, חייבים להיות ביחס הפוך למסה. הנקודה שסביבה מסתובבים כדורים אלו נקראת מרכז המסה של שני הכדורים.
החוק השלישי של ניוטון אינו מופר בניסוי בכדורים: הכוחות שבהם הכדורים מושכים זה את זה לעבר מרכז מסה משותף שווים. מרכז המסה המשותף של כדור הארץ והירח סובב סביב השמש.
שאלה. האם הכוח שבו כדור הארץ מושך את הירח יכול להיקרא משקל הירח?
תלמיד . לא אתה לא יכול! אנו קוראים למשקל הגוף ככוח שנגרם על ידי המשיכה של כדור הארץ, שבאמצעותו הגוף לוחץ על תמיכה כלשהי, למשל, מחבת מאזניים, או מותח את קפיץ הדינמומטר. אם תציב מעמד מתחת לירח (מהצד שפונה לכדור הארץ), אז הירח לא יפעיל עליו לחץ. הירח לא היה מותח את קפיץ הדינמומטר, אם נוכל לתלות אותו. כל פעולת כוח המשיכה של הירח על ידי כדור הארץ מתבטאת רק בשמירה על הירח במסלולו, בהקניית תאוצה צנטריפטית לו. ניתן לומר על הירח שביחס לכדור הארץ הוא חסר משקל כמו שעצמים בספינת חלל-לוויין חסרי משקל כאשר המנוע מפסיק לפעול ורק כוח המשיכה לכדור הארץ פועל על הספינה.
שאלה. היכן נמצא מרכז המסה של מערכת כדור הארץ-ירח?
תשובה . המרחק מכדור הארץ לירח הוא 384,000 ק"מ. היחס בין מסת הירח למסת כדור הארץ הוא 1:81. המרחקים ממרכז המסה למרכזי הירח וכדור הארץ יהיו ביחס הפוך למספרים אלו. לחלק 384,000 ק"מ ב-82, נקבל כ-4,700 ק"מ. המשמעות היא שמרכז המסה נמצא במרחק של 4700 ק"מ ממרכז כדור הארץ.
מהו רדיוס כדור הארץ?
– כ-6400 ק"מ.
– כתוצאה מכך, מרכז המסה של מערכת כדור הארץ-ירח נמצא בתוך הגלובוס (איור 30, נקודה O). לכן, אם אתה לא שואף לדיוק, אתה יכול לדבר על המהפכה של הירח סביב כדור הארץ.
שאלה. מה יותר קל: לטוס מכדור הארץ לירח או מהירח לכדור הארץ?
תשובה . על מנת שרקטה תהפוך ללוויין מלאכותי של כדור הארץ, יש לתת לה מהירות התחלתית השווה בקירוב ל-8 ק"מ לשנייה. כדי שהטיל יעזוב את כדור הכבידה של כדור הארץ, יש צורך במה שמכונה המהירות הקוסמית השנייה, השווה ל-11.2 ק"מ לשנייה. כדי לשגר רקטות מהירח, אתה צריך פחות מהירות: אחרי הכל, כוח הכבידה על הירח קטן פי שישה מאשר על כדור הארץ.
שאלה. אני לא מבין למה לגופות בתוך רקטה אין משקל. אולי זה רק בנקודה הזו בדרך לירח, שבה כוח המשיכה לירח מאוזן על ידי כוח המשיכה לכדור הארץ?
מורה . לא. הגופים בתוך הרקטה הופכים חסרי משקל מהרגע שבו המנועים מפסיקים לפעול והטיל מתחיל בטיסה חופשית במסלול סביב כדור הארץ, בעודה בשדה הכבידה של כדור הארץ. בטיסה חופשית סביב כדור הארץ, גם הלוויין וגם כל העצמים שבו ביחס למרכז המסה של כדור הארץ נעים באותה תאוצה צנטריפטליים ולכן הם חסרי משקל.
שאלה 1. איך כדורים לא מחוברים בחוט נעו במכונה צנטריפוגלית: לאורך רדיוס או משיק למעגל?
התשובה תלויה בבחירת מסגרת ההתייחסות, כלומר בבחירת הגוף שלגביו אנו שוקלים את תנועת הכדורים. אם ניקח את פני הטבלה כמערכת הייחוס, אז הכדורים נעים לאורך משיקים למעגלים שהם מתארים. אם ניקח את המכשיר המסתובב עצמו כמערכת הייחוס, אז הכדורים נעים לאורך הרדיוס. מבלי לציין את מערכת הייחוס, שאלת מהות התנועה אינה הגיונית. לזוז פירושו לזוז ביחס לגופים אחרים, ועלינו לציין בהכרח לגבי אילו.
שאלה 2. על מה מסתובב הירח?
אם ניקח בחשבון את התנועה ביחס לכדור הארץ, אז הירח סובב סביב כדור הארץ. אם השמש נלקחת כגוף הייחוס, אז היא נמצאת סביב השמש. הרשו לי להסביר את הנאמר באמצעות ציור מתוך הספר "אסטרונומיה מבדרת" מאת פרלמן (איור 31). נגיד, לגבי איזה גוף מוצגת כאן תנועת גרמי השמים. 
- יחסית לשמש.
- ימין. אבל קל לראות שהירח משנה כל הזמן את מיקומו ביחס לכדור הארץ.
מורה . כמובן שהם לא יכולים. במיקום של כדור הארץ או הירח (שים לב שאני אומר "או", לא "ו") בנקודת החיתוך של המסלולים המוצגים, המרחק בין כדור הארץ לירח הוא 380,000 ק"מ. כדי להבין זאת טוב יותר, צייר תרשים של תנועה מורכבת זו לשיעור הבא. צייר את מסלול כדור הארץ כקשת של מעגל ברדיוס של 15 ס"מ (המרחק מכדור הארץ לשמש, כידוע, הוא 150,000,000 ק"מ). על קשת השווה ל-1/12 של מעגל (הנתיב החודשי של כדור הארץ), סמן חמש נקודות במרחקים שווים, סופרים את הקיצוניים. נקודות אלו יהיו מרכזים של מסלולי הירח ביחס לכדור הארץ ברבעים רצופים של החודש. לא ניתן לשרטט את רדיוס מסלולי הירח באותו קנה מידה כמו מסלול כדור הארץ, מכיוון שהוא יהיה קטן מדי. כדי לצייר מסלולי ירח, יש צורך להגדיל את הסולם הנבחר בערך פי עשרה, ואז רדיוס מסלול הירח יהיה בערך 4 מ"מ. ציינו את מיקומו של הירח בכל מסלול, החל מירח המלא, וחברו את הנקודות המסומנות בקו מקווקו חלק.
בשיעור הבא של המעגל, אחד התלמידים הראה את התרשים הנדרש (איור 32). 
סיפורו של תלמיד שמצייר דיאגרמה: "למדתי המון תוך כדי ציור התרשים הזה. היה צורך לקבוע נכון את מיקומו של הירח בשלביו, לחשוב על כיוון התנועה של הירח וכדור הארץ במסלוליהם. יש אי דיוקים בשרטוט. אני אספר עליהם עכשיו. בקנה מידה שנבחר, העקמומיות של מסלול הירח מתוארת בצורה שגויה. זה חייב להיות תמיד קעור ביחס לשמש, כלומר, מרכז העקמומיות חייב להיות בתוך המסלול. בנוסף, אין 12 חודשים ירחיים בשנה, אלא יותר. אבל 12/1 מעגל קל לבנות, אז קיבלתי בתנאי שיש 12 חודשים ירחיים בשנה. ולבסוף, לא כדור הארץ עצמו מסתובב סביב השמש, אלא מרכז המסה המשותף של מערכת כדור הארץ-ירח.
הירח היה נופל מיד לכדור הארץ אם הוא היה נייח. אבל הירח לא עומד במקום, הוא מסתובב סביב כדור הארץ.
אתה יכול לראות בעצמך על ידי ביצוע ניסוי פשוט. קשרו חוט למחק והתחילו לפרוק אותו. המחק על החוט ממש יישבר מהיד שלך, אבל החוט לא ישחרר אותו. עכשיו תפסיק להסתובב. המחק ייפול מיד.
אנלוגיה ממחישה עוד יותר היא הגלגל הענק. אנשים לא נופלים מהקרוסלה הזו כשהם בנקודה הגבוהה ביותר שלהם, למרות שהם הפוכים, כי הכוח הצנטריפוגלי שדוחף אותם החוצה (מושך אותם לכיוון המושב) גדול מכוח המשיכה של כדור הארץ. מהירות הסיבוב של הגלגל הענק מחושבת במיוחד, ואם הכוח הצנטריפוגלי היה קטן מכוח הכובד של כדור הארץ, זה היה מסתיים באסון - אנשים היו נופלים מבקתותיהם.
הדבר נכון גם לגבי הירח. הכוח שמונע מהירח "לברוח" בזמן שהוא מסתובב הוא כוח המשיכה של כדור הארץ. והכוח שמונע מהירח ליפול לכדור הארץ הוא הכוח הצנטריפוגלי המתרחש כאשר הירח מסתובב סביב כדור הארץ. בסיבוב סביב כדור הארץ, הירח נע במסלול במהירות של 1 ק"מ לשנייה, כלומר לאט מספיק כדי לא לעזוב את מסלולו ו"לעוף משם" לחלל, אבל גם מהר מספיק כדי לא ליפול לכדור הארץ.
דרך אגב...
תתפלאו, אבל למעשה הירח ... מתרחק מכדור הארץ במהירות של 3-4 ס"מ בשנה! ניתן לדמיין את תנועת הירח מסביב לכדור הארץ כספירלה שמתפתלת לאט. הסיבה למסלול כזה של הירח היא השמש, המושכת את הירח חזק פי 2 מכדור הארץ.
מדוע אם כן הירח אינו נופל על השמש? אבל מכיוון שהירח, יחד עם כדור הארץ, מסתובב, בתורו, סביב השמש, והפעולה האטרקטיבית של השמש מושקעת ללא זכר בהעברת שני הגופים הללו מתמדת ממסלול ישיר למסלול מעוקל.