Почему Луна отдаляется от Земли?
Луна оказывает сильнейшее воздействие на нашу планету, хотя по предположениям ученых спутник образовался позже. В то же время специалисты утверждают, что с каждым годом Луна располагается все дальше и дальше от Земли. Каковы причины этого явления?
Влияние Луны на Землю
Луна и Земля находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. Без естественного спутника история и развитие нашей планеты складывались бы совсем иначе. Это касается и существования жизни на Земле. Главным образом Луна воздействует на ось Земли, благодаря чему она склоняется на 23 градуса.
Система Земля-Луна
Это отклонение играет важнейшую роль в нашей жизни, поскольку уравновешивает длительность дня и ночи в течение суток. Для сравнения на Уране день и ночь длятся по 42 года попеременно. Всему виной угол наклона оси планеты в 98 градусов.
За счет действия спутника вращение Земли ежедневно замедляется на доли секунды. Без этого эффекта планета начала бы вращаться настолько быстро, что продолжительность дня сократилась бы до 6 часов. Подобные перемены негативно скажутся на растительном и животном мире, климате.
Наиболее известное каждому человеку влияние Луны на Землю – образование приливов и отливов. К слову, Солнце воздействует на планету аналогичным образом, но его приливные силы ощущаются слабо из-за большего расстояния.
Приливные силы Луны
Приливными называются силы, которые возникают в телах, что движутся в пределах неоднородного силового поля, имеющего гравитационную или электромагнитную природу. Земля и Луна находятся в одной системе и вращаются вокруг общего центра масс.
Центр масс находится внутри земного шара, но смещен в сторону. Гравитационная сила Луны образует волну на той стороне планеты, которая обращена к ней. В то же время, с противоположной стороны волна возникает за счет действия центробежной силы Земли.
Обе волны являются неподвижными по отношению к Луне, однако из-за вращения Земли они «пробегают» по всей поверхности планеты за сутки. Так образуются два отлива и два прилива.
Приливная сила действует не только на водную оболочку нашей планеты, но и на земную кору. Вращение Земли немного замедляется за счет действия крутящего момента со стороны Луны. Так как действие равно противодействию, движение Луны ускоряется.
При этом она переходит на более высокую орбиту – постепенно удаляется от Земли приблизительно на 3,8 см в год. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока период обращения Луны вокруг Земли не сравняется с периодом вращения планеты. Тогда Луна займет определенную точку над земной поверхностью.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Пленница, пылевое облако или осколок Земли: как родилась Луна
Недавно был обнаружен факт, говорящий в пользу того, что Луна сформировалась в результате «лобового столкновения» Земли и некой протопланеты. Ранее учёные склонялись к тому, что гипотетическая Тейя прошла по касательной. О происхождении нашего спутника ученые спорят долгие века. «Футурист» собрал все возможные сценарии рождения Луны.
Земля и Луна сформировались вместе
В 1755 году Иммануил Кант предположил, что Земля и Луна сформировались вместе, из одного пылевого сгустка. Эта идея впоследствии получила название «гипотеза совместной аккреции». Ее развивали такие серьезные ученые, как Эдуард Рош и Виктор Сафронов, и до полетов «Аполлонов» она входила в «Большую тройку» основных научных гипотез о рождении Луны. Согласно идее коаккреции, вначале из облака пыли сформировался крупный сгусток – зародыш нашей планеты. В процессе формирования прото-Земля стала приобретать всю большую массу и притягивать к себе все больше частиц пыли. Однако вобрать в себя весь пылевой сгусток Земля не смогла, и часть вещества осталась на ее орбите. Из этих остатков и образовалась Луна.
Эта гипотеза единственная из всех объясняет, почему в земной и лунной коре примерно одинаковое соотношение изотопов кислорода. Но если Луна и Земля сформировались примерно в одно время, почему у них разная плотность и разный состав? Сторонники коаккреции пытались объяснить столь малый размер железо-никелевого ядра тем, что частицы вещества на орбите Земли сталкивались и измельчались, а самые тяжелые из них притянула земная гравитация. На орбите осталась лишь легкая пыль, которая собралась в протолунный сгусток. Однако тогда все планетное вещество должно было бы превратиться в пыль. Кроме того, остается непонятным, почему лунная орбита наклонена по отношению к земной, и почему наша планета вращается так быстро.
Луна отделилась от Земли
Эту идею предложил в 1878 году Джордж Дарвин, сын знаменитого Чарльза Дарвина. Он предположил, что молодая Земля вращалась так быстро, что центробежная сила оторвала от нее часть материи. Это вещество попало на земную орбиту и образовало Луну, а огромная дыра, оставшаяся на Земле, впоследствии стала бассейном Тихого океана.
Эта гипотеза объясняет размер Луны, а также ее плотность, которая равна плотности земной мантии. Однако чтобы от Земли оторвался такой большой кусок материи, она должна была бы вращаться в 3–4 раза быстрее, чем сейчас – а скорость вращения нашей планеты и без того феноменальная. Кроме того, Тихий океан образовался всего 70 млн. лет назад, а это слишком мало для образования Луны.
Земля захватила Луну
Американский астроном Томас Джефферсон Джексон Си в 1909 году предположил, что Луна когда-то была самостоятельной планетой Солнечной системы . Однако в результате неких гравитационных изменений ее орбита приняла форму эллипса и пересеклась с земной. При очередном сближении земная гравитация захватила Луну «в плен». Однако вероятность столкновения Луны с Землей в этом случае заметно выше, чем шансы поймать небесное тело на ходу. Также новоявленный спутник мог быть разорван приливными силами. Луна обращается вокруг Земли иначе, чем это делают спутники Юпитера, которые были захвачены его притяжением. И, наконец, эта гипотеза не объясняет одинаковое соотношение изотопов кислорода в земной и лунной коре.
Луна – это кондесат вещества Земли
В 70-е годы XX века западные ученые предположили, что Луна сформировалась в результате испарения части земного вещества. Согласно теории, Земля сильно разогрелась из-за постоянных космических «бомбардировок», и была полностью расплавлена. Часть испарившегося вещества унесло в космос, а тяжелые частицы «сконденсировались» и образовали спутник. Это может объяснить сходство состава земной мантии и лунной коры, однако наклон орбиты и скорость вращения Земли в этой теории не учитываются. Кроме того, считается, что Земля никогда не была полностью расплавлена.
Лун было несколько
В 1960-х годах астрономы Томас Голд и Гордон Макдональд предположили, что Земля захватила несколько пролетавших мимо мелких небесных тел. Орбиты этих «лун» со временем изменились под действием приливных сил, и объекты начали сталкиваться, постепенно сформировав одну большую Луну. Однако у Земли и ее спутника схожее содержание изотопов кислорода в коре, чего эта гипотеза объяснить не способна.
Луна – осколок столкновения двух планет
И это основная теория на сегодня. Ударная гипотеза гласит, что Луна появилась после того, как молодая Земля порядка 4,4 млрд. лет назад столкнулась с другой планетой. Эту протопланету ученые называют Тейя – в честь матери лунной богини Селены в греческой мифологии. Считается, что Тейя была размером с Марс.
По одной из гипотез, Тейя сформировалась на орбите Земли, в одной из точек Лагранжа. Это точка в системе из двух массивных тел (в данном случае, это Земля и Солнце), находясь в которой, третье, очень легкое тело может оставаться неподвижным, если на него не действует ничто, кроме гравитации. Между Тейей и Землей некоторое время сохранялась дистанция – до тех пор, пока Тейя не стала слишком массивной. Протопланета начала постепенно приближаться к Земле, и в результате два небесных тела столкнулись. Сильнейший удар выбил б ольшую часть вещества Тейи и часть земной мантии на околоземную орбиту. Из этих обломков сформировалась Луна. В результате столкновения з емная ось заметно наклонилась, а скорость вращения нашей планеты возросла.
Существует два варианта этого столкновения. В первом Тейя столкнулась с Землей «лоб в лоб», пробила верхние слои и выбросила значительную массу мантии в космос. Другая версия предполагает, что Тейя прошла по касательной – таким образом, Луна должна преимущественно состоять из остатков этого небесного тела. Но в противоположность этому состав Земли и Луны очень похож, вплоть до одинаковых долей изотопов многих металлов и прочих элементов. В 2016 году это обнаружили химики, которые работали с материалами, привезенными с Луны в ходе миссии «Аполлон» . Поэтому сценарий прохождения Тейи по касательной перестал удовлетворять ученых.
Недавно химики обнаружили еще один аргумент в пользу «лобового столкновения». Кун Ван из Гарвардского университета (США) и его коллеги сравнили изотопы калия в лунных и земных породах. Два изотопа, калий-39 и калий-41 должны были содержаться на Луне и на Земле в равных долях, так как это соотношение остается неизменным со времен образования Солнечной системы. Но ученые заметили, что в лунных образцах калия -41 на 0,04% больше, чем в земных. Это навело их на мысль о том, что часть Земли в результате столкновения с Тейей расплавилась. Пока земные породы остывали и превращались в спутник, легкий калий-39 испарялся в космос быстрее, чем его более тяжелый собрат. В результате возникло расхождение в долях изотопов. Это предположение ещё предстоит проверить. Но, возможно, Луна – это, действительно, кусочек Земли?
Источник
Почему Луна удаляется от Земли?
У нашей планеты есть единственный спутник — это Луна. И постепенно это небесное тело становиться все дальше и дальше от Земли. Расстояние между Луной и Землей увеличивается примерно на 3,8 сантиметра в год. Сразу после своего рождения Луна была намного ближе к нашей планете. Ученые оценивают это расстояние в 60 000 километров. Для наглядности напомним, что геостационарные спутники находятся на орбите высотой 35 786 километров.
В те древние времена сутки на Земле длились всего около 5 часов. Но с течением времени вращение нашей планеты стало замедляться. А расстояние до Луны увеличиваться. Почему же так происходит?
Каменноугольный период
350 миллионов лет назад, в эпоху палеозоя, еще до появления динозавров, сутки на Земле длились менее 23 часов. Ученые установили это, изучая окаменелые остатки кораллов. А длительность года составляла 385 дней. В то время Луна находилась на 13 300 километров ближе, чем сейчас. И ее угловые размеры на небе были несколько большими, чем в наши дни.
В будущем сутки на нашей планете будут длиться все больше и больше. Они будут увеличиваться до тех пор, пока Луна и Земля не синхронизируют свои орбиты. Один оборот Земли вокруг своей оси будет равен по времени одному обороту Луны вокруг Земли. Однако это никак не повлияет на нашу планету. Потому что это произойдет уже после того, как Солнце станет красным гигантом. И выживет ли при этом Земля — большой вопрос.
Что же заставляет Луну удаляться?
Причина этого явления кроется в приливной связи между двумя телами. Луна уже приливно заблокирована Землей. Один оборот вокруг своей оси она совершает ровно за то же время, за которое оборачивается вокруг нашей планеты. Именно поэтому мы видим всегда только одну сторону ее поверхности. Однако Земля, пока еще, как было сказано выше, свою орбиту по отношению к Луне не синхронизировала.
Гравитационное притяжение Луны деформирует поверхность нашей планеты. По оси Луна-Земля. Это проявляется не только в океанских приливах, но и в твердой части поверхности нашей планеты. Просто это не так заметно. Приливная кромка поверхности Земли всегда движется в направлении Луны. Это постоянное приливное движение приводит к интересному эффекту. Для того, чтобы система оставалась стабильной, Земля должна замедляться.
Но поскольку угловой момент системы Земля-Луна никуда не исчезает, а Земля замедляет свое вращение, Луне приходится ускоряться. Это приводит к тому, что наш спутник, махая нам заплаканным платочком, улетает в глубокий космос. Стремительно. Со скоростью 3,8 сантиметра в год, как говорилось в начале этой статьи.
И, в конце концов, в результате этого процесса Земля получит скорость вращения, идентичную орбитальному периоду Луны.
Подобные процессы происходят не только здесь
Еще один известный пример подобного процесса — система Плутон-Харон. Оба тела уже находятся на синхронной орбите, поэтому Харон виден только с одной стороны Плутона.
Если же разница в массах между телами, вращающимися вокруг друг друга, очень велика, возникает другое интересное явление: орбитальный резонанс. Самый наглядный пример — вращение Меркурия. Поскольку Солнце намного больше него, вместо того, чтобы находиться на синхронной орбите, Меркурий имеет орбитальный резонанс 3:2 (т. е. вращается 3 раза вокруг своей оси за каждые два оборота вокруг Солнца).
В случае с Сатурном некоторые из его спутников тоже находятся в орбитальном резонансе друг с другом. Титан находится в орбитальном резонансе 3: 4 с Гиперионом (на каждые 3 орбиты Титана вокруг Сатурна, Гиперион делает 4). Ганимед и Европа находятся в орбитальном резонансе с Юпитером с параметрами 1: 2: 4 (то есть на каждые 2 и 4 оборота Юпитера Европа и Ганимед совершают 1 соответственно).
Может ли Луна сбежать от Земли?
Ответ-нет. Как бы ей этого не хотелось. В конце концов Луна настолько удалится от Земли, что деформация силой тяжести не сможет больше влиять скорость вращения нашей планеты. Наш спутник как бы зависнет над одной точкой земной поверхности. И его можно будет наблюдать только с одной стороны Земли. Некоторые астрономы считают, что это произойдет лишь через 50 миллиардов лет. Вряд ли кто-то из нас доживет до этого события.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! И помогите его развитию! Спасибо!
Источник