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…
Источник
Почему Луна не падает на Землю: пояснения
Земля и Луна: Freepick
Почему Луна не падает на Землю? Наша планета обладает колоссальной силой притяжения, которую чувствует каждый человек. Неужели этой силы недостаточно, чтобы притянуть планету-спутник? Ученым удалось разгадать секреты Луны и дать ответ на этот вопрос.
Почему Луна не падает на Землю
Рассматривая на небосклоне спутник Земли, многие спрашивают себя, как происходит движение Луны по небу и почему она не падает на нашу планету?
Другие космические тела, а также космические аппараты часто падают. Какие же секреты есть у видимой нами планеты, вращается ли Луна и как ей удается удерживать свои позиции в космосе?
Земля и Луна связаны следующим образом:
- Луна находится под действием силы притяжения — гравитационного поля Земли. Это та же сила не позволяет людям взлетать без специального оборудования. Однако при этом гравитация не притягивает Луну к нашей планете.
- Дело в том, что спутник постоянно движется по собственной орбите вокруг Земли. Этот процесс сопряжен с возникновением другой силы — центробежной, отталкивающей светило от Земли.
Движение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси
Чтобы это понять, достаточно представить аттракцион из луна-парка, в котором лодочки-карусели двигаются по кругу. Можно ли переместиться в центр карусели во время вращения? Не выйдет: человек почувствует сильное отталкивание, как от давления в грудь или сильного ветра. Такой же эффект испытывает Луна во время движения вокруг Земли.
Или, например, что будет, если мячик толкать сразу в две разные стороны? Он не сдвинется с места. Вот так же и силы, притягивающие и отталкивающие Луну, находятся в равновесии и помогают ей в течение миллионов оставаться на своей «дорожке».
В то время как многие думают, что Луна приближается к Земле, на самом деле Луна отдаляется от Земли на 3–4 см каждый год. Траекторию движения нашего спутника описывают как спираль, которая медленно раскручивается. Происходит это по нескольким причинам.
Почему звезды светятся и почему их не видно днем
Планета Земля и ее спутник: Freepick
Во-первых, из-за воздействия главной звезды Солнечной системы (Солнца). Она действует на Луну как магнит, причем сила воздействия больше той, какую на свой спутник оказывает Земля. Рассмотрим этот процесс подробнее:
- Луна — спутник, самый близкий к Солнцу. Главная звезда нашей Галактики обладает мощной силой — магнитным полем. Оно в несколько раз превышает силу Земли и притягивает к себе Луну.
- Упасть на Солнце Луна не может. Ее вращение происходит и вокруг Земли, и вместе с планетой вокруг Солнца. При этом возникает все та же центробежная сила, которая направлена на отталкивание Луны и компенсацию притяжения Солнца.
Кроме того, удаление Луны — следствие так называемого приливного ускорения. Его смысл таков:
Парад планет: что это, чего ожидать от явления
- Земля совершает поворот вокруг своей оси в течение суток, а Луне требуется на такое вращение 27,3 суток.
- Вслед за быстрее вращающейся Землей увлекается и медленно летящая Луна, то есть Земля передает спутнице часть собственной энергии движения.
- Эта энергия служит для Луны ускорителем, который поднимает ее орбиту.
Может ли однажды остаться Земля без Луны? Ученые на этот вопрос отвечают отрицательно, и вот почему:
- Забирая у Земли энергию вращения, Луна притормаживает планету.
- По этой причине вращение Земли вокруг своей оси несколько замедляется, и происходит подъем геостационарной орбиты (той орбиты, на которой Луна двигается со скоростью, равной скорости вращения Земли).
- Через много тысяч лет такой процесс приведет Луну на геостационарную орбиту и синхронизирует с нашей планетой, то есть планеты будут повернуты друг к другу лишь одной стороной.
- В этом устойчивом состоянии Земля с Луной пробудут миллиарды лет. Нарушить взаимное вращение сможет Солнце или другой объект. Тогда спутник упадет.
Магнитные бури: что это, как они влияют на человека
Действие физических сил (притяжения и отталкивания) — главная причина, почему планеты не падают. Только остановка движения космического объекта или механизма приводит к его падению.
Почему на Землю падают небесные тела
В космосе наряду с планетами и звездами есть различные объекты:
- Похожие на планеты, но гораздо более скромные по размерам тела, называют астероидами. Они двигаются вокруг Солнца по своим орбитам (траекториям), у некоторых бывают спутники.
- Космической пылью называют мельчайшие частички вещества, которые расположены в пространстве Вселенной.
- Объекты средних величин с размерами от 0,1 мм до 10–30 м называют метеороидами. Они рассредоточиваются в пространстве, двигаются по произвольным или относительно стабильным траекториям. Иногда образуют скопления — рои.
Ретроградный Меркурий: что о нем надо знать
Когда такие метеороиды попадают в гравитационное поле Земли, то это меняет их траекторию движения — их притягивает к поверхности.
Отметим, что движение космических тел происходит на огромных скоростях. На входе в атмосферу цифры колеблются от 11 до 72 км/с. При трении о воздух они загораются и начинают светиться. Большинство метеороидов сгорает, не достигнув поверхности, крупные постепенно замедляются и остывают.
Дождь из метеоров: Freepick
То, что с ними произойдет дальше, определяется массой, начальной скоростью, углом входа в атмосферу:
- Если космическое тело красочно сгорит в атмосфере, то его назовут метеор (или болид).
- При неоднородной, неустойчивой внутренней структуре оно может взорваться в воздухе, а на Землю попадут лишь обломки. Это так называемый метеоритный дождь.
- Если космическое тело успеет затормозить, то его траектория изменится, оно упадет на поверхность планеты. Это будет метеорит.
- Крупные космические тела на больших скоростях (2–4 км/с) при столкновении с поверхностью Земли производят мощные взрывы с образованием метеоритных кратеров (астроблем). В процессе выветривания они постепенно разрушаются.
Есть ли жизнь на других планетах: научные обоснования
В среднем в течение суток на Землю попадает примерно 5–6 тонн метеоритного вещества, о есть за год около 2000 тонн. Но большая часть сгорает в атмосфере, не достигнув поверхности нашей планеты. Многие падают в океаны или приземляются в малонаселенных областях. Очень редко метеорит падает в населенной местности, и у этого события оказывается много свидетелей.
Что происходит с космическими объектами, которые в космос запускают люди? Эти искусственные спутники должны вращаться вокруг планеты на четко заданной скорости и расстоянии, чтобы удерживаться на собственной орбите. На больших скоростях они будут вырываться из гравитационного поля и улетать во Вселенную, а на меньших — сойдут с орбиты и упадут вниз.
Есть ли жизнь на Марсе: пояснения, теории
Для последнего варианта развития событий есть множество причин. Скорость передвижения спутников замедляют:
- вещества, которые проникают на большие высоты из атмосферы Земли;
- солнечный ветер, то есть частички, которые попадают в космос с Солнца;
- гравитационная сила Земли и прочих небесных тел.
К падению таких аппаратов приводят просчеты ученых, которые их проектируют.
Но что бы ни происходило с рукотворными объектами, в Луне можно не сомневаться: она на Землю точно не упадет. Зная о том, почему Луна не падает на Землю, остается только восхититься тем, как точно и умело создано все в природе.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Источник
Может ли Луна улететь от Земли?
Когда люди узнают о том, что Луна медленно отдаляется от Земли (примерно на 4 сантиметра в год) у них часто возникает резонный вопрос: может ли Луна через достаточно большое количество времени полностью оторваться от Земли и перестать быть спутником нашей планеты? Давайте разбираться.
В астродинамике есть такое понятие, как вторая космическая скорость или как еще говорят скорость убегания. Это минимальная скорость, которую нужно достичь, чтобы без дополнительного ускорения улететь с небесного тела. Вторая космическая скорость зависит от массы небесного тела и расстояния до его центра. Так к примеру на поверхности Земли вторая космическая скорость равна 11.2 км/с.
Чтобы понять может ли Луна улететь от Земли нужно рассчитать вторую космическую скорость для орбиты Луны и сравнить ее с реальной скоростью Луны. Опуская расчеты сразу скажу, что скорость убегания для орбиты Луны равна примерно 1.44 км/с, при этом орбитальная скорость Луны равна 1.02 км/с. То-есть Луна с ее текущей скоростью не имеет шансов преодолеть гравитацию Земли и улететь в открытый космос.
Почему Луна отдаляется?
Причина кроется в приливном притяжении Луны. Как известно со времен Ньютона сила притяжения между двумя телами обратно пропорциональна квадрату расстояний между ними. Поэтому сила притяжения Луны действующая на Землю различается в разных частях Земли: больше всего на обращенной к Луне стороне Земли и меньше всего — на противоположной стороне.
На практике это лучше всего проявляется в виде приливов и отливов. Однако поверхность Земли также немного деформируется под влиянием приливных сил Луны. Обращенная к Луне часть Земли немножко вытягивается в сторону Луны (буквально на несколько миллиметров). Эта немного вытянувшаяся в сторону Луны часть Земли в свою очередь действует своей гравитацией на Луну и немного ускоряет ее что и заставляет Луну медленно отдаляться от Земли.
Что будет с Луной дальше?
По мере отдаления Луны от Земли влияние приливных сил Луны на Землю будет становиться все меньше. Как следствие со временем Луна будет отдаляться от Земли каждый год на все меньшее и меньшее расстояние пока наконец примерно через 50 миллиардов лет орбита Луны наконец не стабилизируется и она не прекратит отдаляться от Земли.
Когда это произойдет Луна будет делать полный оборот вокруг Земли за 47 дней (сейчас это занимает 27 дней), а Луна и Земля окажутся в приливном захвате друг друга. На практике это будет означать, что Луна будет всегда находиться над одной и той же стороной Земли.
Впрочем наше Солнце должно превратиться в красного гиганта примерно через 5 миллиардов лет, поэтому скорее всего и Луна, и Земля будут уничтожены Солнцем задолго до того, как орбита Луны вокруг Земли стабилизируется.
Ставьте палец вверх если хотите видеть в своей ленте больше статей о космосе!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.
Источник