Что ближе к Марсу, Земле или Луне?

Что ближе к Марсу, Земле или Луне?

Я пишу роман, и я так благодарен за богатство информации. Единственные ответы, которые я нахожу, относятся к лунам Фобоса и Демоса Марса.

@Uwe: Марс довольно легко увидеть, если вы находитесь в районе без сильного светового загрязнения. На данный момент (31.01.18) ее видимая величина составляет 1,2, что означает, что она является одной из самых ярких звезд на небе. Он может быть намного ярче, примерно до -3. (Меньшие величины ярче.) Что делает его ярче всего, кроме солнца, луны и Венеры.
Для справки, Луна — это не имя Луны. Имя Луны просто «Луна».
Если вы хотите написать книгу о космических полетах, вы должны сначала поиграть в какую-нибудь программу Kerbal Space. особенно когда вы действительно задаете такой простой вопрос (который действительно становится бессмысленным, когда вы понимаете, что такое орбита). Связанный xkcd/что-если: what-if.xkcd.com/58
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Зависит от того, посылаете ли вы радиосообщение или ракету. Если вы отправляете сообщение, разница между Землей и Луной колеблется от -1 до +1 секунды, в зависимости от фазы Луны (и относительного положения Земли и Марса на их орбитах вокруг Солнца, но это меняется немного медленнее). вы же ракету посылаете, на Земле нужна большая ракета, а на Луне достаточно маленькой.
Кое-что, о чем я только что подумал... как вы планируете измерять "ближе" - вы можете измерять в милях или в каком-то другом множителе, но вы также можете измерять в Дельта-V , что может быть более подходящим для научно-фантастического романа! При этом Луна гораздо ближе к Марсу, чем Земля.
Я благодарю всех за их ответы, и я рад закрыть это сейчас, поскольку я начинаю получать спам-оскорбления от людей, у которых слишком много свободного времени, по большей части я был абсолютно поражен вашими вдумчивыми умными ответами, и я получил более чем достаточно, чтобы прогрессировать.

Ответы (10)

Как вы сказали, бывает по-разному.

Представьте, что я в Чикаго, а вы в Лондоне. Моя маленькая собачка бегает кругами вокруг меня. Что тебе ближе, я или моя собака?

Хотя правильный ответ — «это зависит от того, где собака находится на своей орбите вокруг меня», я бы сказал, что лучший ответ — «это не имеет значения» — расстояние между вами и мной настолько велико, что любая дополнительная расстояние в ту или иную сторону по сути не что иное, как ошибка округления.

Для целей вашего романа Земля и Луна находятся на одинаковом расстоянии от Марса.

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .

Путешествие с поверхности Марса на поверхность Земли требует меньше энергии, чем путешествие с поверхности Марса на поверхность Луны, но путешествие с поверхности Луны на поверхность Марса требует гораздо меньше энергии, чем путешествие с поверхности Земли на поверхность Марса.

Для космических путешествий реальное физическое расстояние гораздо менее важно, чем относительная энергия, необходимая для путешествия. Эта энергия называется Δ v («дельта-ви») и измеряется в км/с:

Δ В Д Е С Т я Н А Т я О Н (км/с) Земля Луна Марс С Земля 16.1 13,5 * Т А Луна 2.3 * 2,9 * р Т Марс 6.4 * 9.3

Значения являются приблизительными и предполагают оптимальные маршруты.
* указывает на максимальное использование аэродинамического торможения .
Фактический расход энергии будет больше.
Источник .

Если героям и/или товарам в вашем романе нужно совершить поездку туда и обратно (или, по крайней мере, в каждом направлении будет примерно равное перемещение), то, поскольку Марс-Луна-Марс стоит 12,2 км/с, а Марс-Земля-Марс стоит 19,9 км/с, поверхность Луны значительно ближе к поверхности Марса, чем к поверхности Земли. Обратите внимание, что на практике для посадки на Марс требуется ретродвигатель, но эти накладные расходы будут примерно равны для путешественников, прибывающих с Земли и Луны, поэтому сравнение туда и обратно остается прежним.

Значит, вы говорите, что для полета на Марс требуется меньше энергии, чем для полета на Луну? Оптимальное значение Δv для Луны, вероятно, не отличается от наихудшего случая более чем на несколько процентных пунктов, но путешествия Земли/Марса в любом направлении будут иметь значительно большую дисперсию. Я не понимаю, как можно избежать гравитации Земли/Луны, используя меньше Δv, чем добраться до Луны с Земли.
@jwdonahue: Чтобы приземлиться на Марс, требуется меньше Δv (из-за аэродинамического торможения). Если вы готовы просто ворваться прямо на поверхность, разорвав свой космический корабль и все, что на его борту, на составляющие их частицы, то поездка на Луну займет меньше Δv.
@Hurkyl, и теперь мне более чем любопытно увидеть фактическое воздействие многотонного автомобиля на твердую землю на скорости несколько км / с.
«Марс намного ближе к Луне, чем к Земле» — если я что-то не понимаю, ваша таблица говорит об обратном.
@Hurkyl Я думаю, что преимущество заключается в том, чтобы взлететь, с Луны, безусловно, намного проще взлететь, поэтому путешествие туда и обратно намного «ближе», но путешествие в один конец на Земле было бы
@Aequitas: Земля является отправной точкой для обеих двух поездок, о которых я говорил (и, насколько я знаю, двух поездок, о которых «требуется меньше энергии, чтобы добраться до Марса, чем до Луны»).
Большое спасибо за вдумчиво представленный ответ на мой запрос Адам. Все были невероятно полезны, и я так рад, что у меня под рукой такое богатство знаний.
Хотя это правда, экспедиция на Марс гораздо сложнее, чем на Луну. Таким образом, корабль, вероятно, больше, поэтому экспедиции легче добраться до Луны с энергетической точки зрения. Таким образом, если вам нужна какая-то промышленность, чтобы отправить много вещей на Марс, то разумно построить большую часть сооружений на Луне, а затем перевести персонал на лунную орбиту ... или по пути, орбита Луны невозможна.
@BrockAdams Да. Там написано марс -> земля 6,4, марс -> луна 9,3. Так Марс ближе к Земле, а не Луна
@Rob: Я присваиваю ориентацию отношению противоположным образом: эти числа говорят, что Земля ближе к Марсу, чем Луна к Марсу. Для фразы «Марс ближе к Луне, чем к Земле» я бы посмотрел на цифры Земля -> Марс и Луна -> Марс. Эта двусмысленность, конечно, проблема с взятием слов, которые относятся к симметричным ситуациям, и попыткой применить их к асимметричным ситуациям. Однако ответчик уточнил в своем абзаце , что именно он имеет в виду , используя термин, который является полностью третьим вариантом: он сравнивает стоимость поездки туда и обратно.
@JohnDvorak: погуглите "самолет против бетонной стены". Я думаю, что твердая земля была бы мягче, но я не уверен, что это имеет значение на скоростях, о которых мы говорим! Но в основном я хотел убедиться, что мой комментарий не вызывает образов, напоминающих обычную авиакатастрофу.
@JohnDvorak Места ударов Аполлона: lroc.asu.edu/featured_sites/#ApolloS-IVBImpactSites
Я знаю, вы пытались свести детали и физические сложности к минимуму, но действительно ли нормально называть то, что измеряется в км/с, «энергией»? Возможно, вы могли бы хотя бы добавить сноску, уточняющую, что вы делаете это для простоты, я не знаю...
@Hurkyl эй, я не знал, что такие видео существуют. Спасибо! Это всего одна десятая скорости, о которой я говорил, но все же впечатляющий всплеск.
@Hamsterrific Тело действительно говорит об относительной энергии , и это правда: чтобы получить фактический необходимый импульс, просто умножьте транспортировочную массу на изменение скорости.
@ Адам Относительная энергия для меня все еще энергия. Возможно, это какой-то жаргон специалистов по исследованию космоса (заметьте, я здесь из-за HNQ), поэтому я не знаю. Тем не менее, не только я, но и другие найдут странной «энергию» или «относительную энергию», измеряемую в км/с.
@Hamsterrific Да, dV (дельта V) — это космический/физический жаргон. Оно означает «изменение скорости» («дельта» — обычное сокращение для «изменения» или «различия» в физике). Таким образом, dV, равное 10 км/с, относится к энергии, необходимой для ускорения объекта (обычно космического корабля) с 0 км/с до 10 км/с. Фактическое количество энергии, необходимое для этого изменения, зависит от массы космического корабля. Таким образом, dV — это способ говорить о потребностях в энергии, игнорируя при этом массу транспортного средства.
Значит, для земного наблюдателя Марс ближе Луны?
@ frarugi87 Экономия от полного отказа от использования ретроактивной посадки на Марс (хотя это и сложно на практике) больше, чем увеличение затрат энергии на TMI по сравнению с TLI .
Мазел тов за золотой значок!
Являются ли эти числа от поверхности к поверхности или от орбиты к орбите ? Из записи непонятно.
@Bobson Поверхность к поверхности.
@Адам круто! Я и не знал, что ты отдыхаешь в космосе!

Расстояния до Марса

Вы можете ответить на вопрос с помощью Astropy , библиотеки Python для астрономии.

Вот диаграмма расстояний от Земли до Марса и от Луны до Марса с 2000 по 2030 год.

введите описание изображения здесь

Вы можете видеть, что две кривые настолько близки друг к другу, что выглядят как одна кривая.

Вот краткий обзор последнего противостояния в мае 2016 года :

введите описание изображения здесь

Относительная разница

Следуя совету @gerrit, вот график, показывающий относительную разницу между расстояниями Луна-Марс и Земля-Марс. Огибающая кривой колеблется между ± 0,089% (во время соединения, когда Марс находится дальше всего) и ± 0,69% (во время противостояния). Эта разница положительна, когда Земля ближе к Марсу, чем Луна.

введите описание изображения здесь

В этот период (2010-2020 гг.) Земля находится ближе всего 49,6% времени. В течение более длительного периода времени этот процент приближается к 50%.

Код

Для справки, вот код, который использовался для первой диаграммы:

from astropy.time import Time
from astropy.coordinates import solar_system_ephemeris, get_body

import numpy as np
from datetime import datetime, timedelta

import matplotlib.pyplot as plt

start_time = datetime(2000,1,1)
end_time = datetime(2030,1,1)
time_step = timedelta(days=1)

times = np.arange(start_time, end_time, time_step).astype(datetime)
astro_times = Time(times)
with solar_system_ephemeris.set('builtin'):
    mars = get_body('mars', astro_times)
    earth = get_body('earth', astro_times)
    moon = get_body('moon', astro_times)
earth_to_mars = earth.separation_3d(mars).AU
moon_to_mars = moon.separation_3d(mars).AU

plt.plot(times, earth_to_mars, '--', label='From Earth')
plt.plot(times, moon_to_mars, '--', label='From Moon')
plt.legend()

plt.xlabel('Time')
plt.ylabel('Distance (AU)')
plt.title('Distance to Mars')

plt.savefig('earth_moon_mars.png')
plt.show()
Хорошие сюжеты. Еще одним интересным графиком будет Δ между расстояниями.
@gerrit: Хорошая идея, сюжет лучше, чем просто двоичный. Это то, что вы имели в виду?
Отличные сюжеты. Удивительно, что можно сделать, используя так мало строк кода. Без Astropy и Plt было бы намного сложнее.
«В этот период (2010–2020 годы) Земля находится ближе всего в 49,6% случаев». Это согласуется с моей интуицией: если вы нарисуете большой круг, представляющий их общую орбиту вокруг Солнца, и меньший круг, представляющий их общую орбиту, то с очень небольшим отрывом процент меньшего круга, который находится за пределами большего круга, должен быть больше, чем процент внутри. Обратите внимание, что и Земля, и Луна вращаются вокруг барицентра, который, в свою очередь, вращается вокруг Солнца по этому большему кругу, но орбита Земли имеет меньший радиус, чем орбита Луны.
@Uwe: несколько лет назад я написал программу на FORTRAN для расчета положения Луны. В нем было почти 300 строк кода. Вся экосистема пакетов Python выглядит как мошенничество: что-то вроде from NASA import brains.
@Acccumulation: Моя интуиция подсказывает «ровно 50%», потому что вопрос в основном: «На какой стороне биссектрисы Земля-Луна находится Марс?». Никакого круга не задействовано, только прямая линия. Однако я не уверен, что это правильно, и у Луны очень сложная орбита, поэтому может быть очень небольшое смещение. Что бы это ни стоило, я запустил симуляцию для 1950-2050 годов, и Земля ближе всего в 50,004% случаев.
@Накопление: И 49,9945% времени для 2050-2150 гг.
В период с 1950 по 2050 год Земля будет находиться ближе всего в 50,004% случаев. С 2050 по 2150 год Луна будет находиться в 50,0055% случаев. < ответ на вопрос. Я бы предположил, что это когда эпилептическая точка Луны указывает на Марс.
Я хотел бы, чтобы у меня было больше голосов, чтобы дать этому ответу.
@Eric Duminil: это было несколько десятилетий назад, когда я написал свою последнюю программу на FORTRAN. Python настолько мощен, о чем мы не могли и мечтать 40 лет назад. У нас были процедуры построения графиков для FORTRAN, но они не были такими мощными, как Plt.

С точки зрения расстояния они значительно меняются местами. Но, возможно, более интересный вопрос заключается в том, кто из двух ближе с точки зрения энергии, необходимой для приземления. Для этого давайте посмотрим на нашего друга, таблицу delta-v .

введите описание изображения здесь

Как только кто-то приближается к Земле с Марса, все меняется только в отмеченной точке Earth C3=0(см. С 3 ). Отсюда до посадки на Луну около 2,3 км/с. Для приземления на Землю не требуется ракетное топливо, так как все оно может быть потеряно через атмосферу, поэтому легче добраться с Марса на поверхность Земли, чем на Луну.

В обратном направлении добраться с Луны на Марс гораздо проще, чем с Земли на Марс. Энергия, необходимая для того, чтобы покинуть Землю, значительна, в то время как с Луны ее, условно говоря, не так много.

Это увлекательно. Я думаю, что мои бедные персонажи могут столкнуться с тем, что никогда не вернутся на землю, но они являются частью команды, которая ранее совершала путешествие туда и обратно. Это все так полезно. Спасибо.

Чтобы получить представление о расстояниях в Солнечной системе:

Расстояние Земля-Луна составляет 380 тыс. км. Расстояние Земля-Марс колеблется от 50 до 400 млн км , т.е. на 3 порядка больше.

Для улучшения чувства расстояний я бы рекомендовал совершать не маленькую планетарную прогулку (расстояние от Солнца до Плутона менее 2 км), а действительно большую (расстояние от Солнца до Плутона более 10 км). планета проходит более 30 км.
Мне нравится этот Гоббс, я думаю, что буду использовать эту полезную информацию совсем немного. Спасибо за вашу доброту
Модель Солнечной системы Швеции имеет 7,6 км от Солнца до Земли, 11,6 км от Солнца до Марса, 950 км от Солнца до Ударной волны. Земля и Луна находятся в разных залах одного музея.

Я думаю, что Адам и PearsonArtPhoto дали вам лучшие ответы с точки зрения усилий по перемещению с места на место. Однако, поскольку вы спрашиваете с точки зрения написания художественной литературы, я хочу рассмотреть несколько иную точку зрения. А именно экономика и то, как они могут повлиять на процесс.

Похоже, вы пытаетесь решить, откуда ваши персонажи отправились в путешествие на Марс. Мой ответ заключается в том, что это будет зависеть от того, насколько развиты/распространены космические путешествия в вашем окружении. Итак, вопросы, которые я хотел бы задать: как часто совершаются такие поездки? Какой процент грузоподъемности с Земли предназначен для Луны, Марса или других мест? Как эти цифры соотносятся с поездками из тех мест обратно на Землю? Как насчет перегрузки между такими точками без посадки на Землю?

Как объяснялось в других ответах, переход с поверхности Земли на орбиту является наиболее энергоемким этапом любого из обсуждаемых потенциальных путешествий. Между плотностью атмосферы и силами ускорения, это также фаза, которая имеет самые большие проблемы с точки зрения инженерии. Как только мы достигаем стабильной орбиты, многие соображения, определяющие конструкцию ракеты-носителя, перестают применяться к той, которая предназначена для того, чтобы оставаться в космосе или приземляться на тела с меньшей гравитацией и/или более тонкой атмосферой. (Сравните ракеты «Аполлон» с лунным посадочным модулем и конструкциями модуля подъема для реального примера этого.)

Суть всего этого в том, что если ваше общество достигло точки, когда космические путешествия стали достаточно частыми, чтобы сделать их экономичными, они перестанут пытаться строить корабли, которые перемещаются с земли на одном теле на землю на другом и обратно. Вместо этого они установят некоторую форму пересадочной станции. Судно-носитель доставит пассажиров/грузы с Земли на орбиту, где они перейдут на другое судно, предназначенное для полета на Луну, Марс или куда-либо еще, в то время как судно-носитель вернется на Землю за другим грузом.

Существует ли такая пересадочная станция на другом конце любой данной поездки, будет зависеть от того, сколько трафика туда идет. Когда объем достигает точки, когда становится более рентабельным иметь специальные корабли для наземных и орбитальных полетов и персонал для их эксплуатации, вы можете ожидать, что они будут существовать.

В случае Земли и Луны они расположены достаточно близко друг к другу, чтобы одна и та же станция могла их обслуживать. Для такого места, как Марс, там почти должно быть постоянное человеческое присутствие и частые поездки туда и обратно, чтобы это окупилось. До этого времени будет использоваться передаточная станция на Земле.

В нескольких других ответах указано, что орбита Марса находится за пределами орбиты Земли, то есть она находится дальше от Солнца.

Чтобы быть более конкретным , когда Луна будет ближе к Марсу: полная Луна — это полная Луна, потому что мы видим ее сторону, освещенную солнцем. Если бы мы нарисовали его на плоскости, если смотреть сверху, когда была бы прямая линия прямо из центра Солнца, проходящая через центр Земли, а затем к центру Луны, это была бы полная Луна. , и точка, в которой Луна находится ближе всего к траектории орбиты Марса.

В новолуние будет прямая линия от Солнца через Луну к Земле. Это время, когда Луна максимально удалена от орбиты Марса.

Обратите внимание на эту формулировку: «путь орбиты Марса», а не просто «ближайший к Марсу» или «самый дальний от Марса». В зависимости от того, когда именно вы посмотрите, Марс может оказаться по другую сторону Солнца от Земли. В этом случае новолуние (ближе к солнцу, дальше от орбиты Марса) также ближе к самому Марсу, чем Земля.

Диаметр орбиты Земли составляет около 149,6 миллиона километров, а диаметр орбиты Марса — около 228 миллионов километров (в обоих случаях это среднее значение). Расстояние между Землей и Марсом составляет около 78 миллионов километров. В самой дальней точке они находятся на расстоянии около 189 миллионов километров друг от друга.

Орбита Луны вокруг Земли составляет около 385 тысяч километров. Таким образом, даже когда Земля и Марс находятся ближе всего, расстояние, сэкономленное за счет пребывания на Луне, а не на Земле, настолько мало, что в обычных расчетах оно в значительной степени теряется из-за ошибки округления.

Если вы заинтересованы в путешествии с Земли на Марс, фактическое расстояние часто почти не имеет значения. Отправляя ракеты на большие расстояния, мы часто используем маневры «рогатки», при которых ракета уходит (как кажется) далеко в сторону от своего пути. Например, рассмотрим эту анимацию пути, по которому Юнона добралась от Земли до Юпитера .

Он запускается с Земли, проходит некоторое расстояние, затем возвращается внутрь, к Солнцу, и проходит немного ближе к Солнцу, чем когда-либо делала Земля (или Луна), прежде чем, наконец, вернуться по спирали наружу, чтобы встретиться с Юпитером.

Космический корабль обычно даже не пытается просто следовать по прямой линии из точки А в точку Б, поэтому самое близкое сближение между Землей и Марсом не обязательно будет временем, когда будет самым быстрым или легким путешествие от одного к другому.

Второй и третий абзацы вводят в заблуждение, поскольку полнолуние/новолуние никак не связаны со временем, когда Луна находится ближе к Марсу (или дальше), как объясняется в третьем абзаце.

Земля и Марс оба вращаются вокруг Солнца - поскольку Марс находится дальше, его орбитальный путь / круг немного больше. Итак, подумайте о двух кругах на листе бумаги — один немного больший, охватывающий меньший, похож на орбиту Марса вокруг Солнца по сравнению с орбитой Земли вокруг Солнца.

Теперь о Луне — пока Земля вращается вокруг Солнца по своему «кругу», Луна делает несколько оборотов вокруг Земли по малому кругу.

Теперь на бумажной диаграмме вы можете выбрать точку на орбитальном круге Земли и нарисовать небольшой круг вокруг этой точки. Это представляет собой орбиту Луны вокруг Земли.

При всем при этом теперь ясно, что Луна и Земля поочередно приближаются к Марсу. Когда Луна находится между Солнцем и Землей на своем мини-круге, Земля, очевидно, ближе к Марсу. И наоборот, когда Луна находится на другой стороне своего круга (помещая ее между большими кругами Земли и Марса), она, очевидно, ближе к Марсу, чем Земля.

Так что это действительно зависит от того, как Земля, Марс и Луна расположены на своих орбитах в любой момент времени. Однако в среднем Луна и Земля находятся примерно на одинаковом расстоянии от Марса.

Удачи в вашем романе!

«Когда Луна находится между Солнцем и Землей на своем мини-круге, Земля, очевидно, ближе к Марсу»… это неверно, когда Марс находится на другой стороне Солнца (что будет происходить примерно в половине случаев). ). (Ваш конечный результат тот же.)
Правильно, но тогда результат просто обратный. Когда Луна находится между Землей и Солнцем, она ближе к Марсу. Когда Земля находится между Луной и Солнцем, Земля ближе к Марсу. Так что, в конце концов, Земля и Луна должны в среднем поочередно сближаться.

Вот, наверное, самое лучшее для вашей истории .

Во время вашего рассказа Земля всегда находится примерно на одном и том же расстоянии от Марса, тогда как Луна вращается вокруг Земли.

Каждые 14 дней он приближается к Марсу на 1/2 миллиона миль, а затем каждые 14 дней — на 1/2 миллиона миль дальше.

введите описание изображения здесь

Теперь просто для ясности........

в течение длительных периодов времени — лет — «вся Земля и Луна» и «весь Марс», конечно, резко меняют расстояния.

Но дело в том, что во время вашего рассказа расстояние от Марса до Земли будет "примерно таким же".

- но -

каждые 14 дней Луна перемещается «взад и вперед» на 1/2 миллиона миль.

Принимая во внимание, что во время вашего рассказа Земля всегда находится примерно на одном и том же расстоянии.

Неважно, какое сейчас расстояние между Марсом и Землей — конечно, с годами оно резко меняется — каждые 14 дней Луна перемещается «ближе и дальше» на 1/2 миллиона миль.

Понятно? Хороший! :)

"Теперь просто для ясности........" <-- к сожалению недостаточно ясно. Возможно, ваши извинения должны быть первыми, прежде чем люди прочитают неточное заявление. Я предложу правку.
Откуда вы знаете период истории? Расстояние от Земли (и Луны) до Марса изменяется в 5-7 раз в течение 26 месяцев, и многие истории занимают больше времени.

Я особенно ценю ответ, который дал @Adám.

У Wolfram Alpha есть несколько интересных фактов по этому поводу.

Если вы возьмете среднее расстояние от Земли до Марса и среднее расстояние от Луны до Марса, оно будет одинаковым. Среднее расстояние до Марса составляет 14,1 световых минуты.

Вопрос к Wolfram Alpha: Среднее расстояние от Луны до Марса? Ответ: Wolfram|Alpha не понимает ваш запрос. Вопрос: Среднее расстояние от Луны до Марса? Ответ: Проверьте правописание. Внесите свой вклад на английском языке.
У @Uwe Wolfram Alpha есть несколько интересных фактов об этом по ссылке, которую я предоставил. Я не говорил, что знает каждую деталь.