Почему Луна удаляется от Земли?
Благодаря своей силе притяжения Луна сильнее притягивает к себе определенные части Земли, создавая приливную выпуклость в океанах нашей планеты. Так как Земля вращается гораздо быстрее Луны, то эта выпуклость возникает несколько раньше последней, что в силу ряда физических явлений толкает Луну на более высокую орбиту вокруг Земли.
Опасно легко воспринимать Луну как нечто само собой разумеющееся. То же самое верно и для Солнца. Однако, если бы не их вечное пребывание в нашем небе, жизнь на Земле была бы очень, очень сильно отличалась бы от того, что она есть сейчас, и не была бы для нас особенно приятной вещью!
Однако наш единственный естественный спутник — Луна — на самом деле удаляется от Земли. Ее орбита с каждым годом становится все больше и больше!
Воздействие приливных сил
Луна вращается вокруг Земли последние 4,5 миллиарда лет. Благодаря превосходящей массе Земли, она оказывает гораздо большую гравитационную силу, чем Луна на Землю, а это означает, что она тянет Луну к себе сильнее. Это порождает приливные силы, которые вызывают приливы в наших океанах.
Гравитационное притяжение между Луной и Землей сильнее на той стороне Земли, которая обращена к Луне. Причем эта сила наиболее сильна в области, наиболее близкой (имеющей минимальное расстояние) к Луне.
Как вы можете видеть на изображении выше, средняя часть нашей планеты (т.е. Экваториальная область) находится ближе к Луне, чем верх и низ планеты (полярные регионы). Следовательно, Луна немного сильнее притягивает к себе экваториальные области. Это большее гравитационное притяжение Луны вызывает высокие приливы в водах океанов (в этом регионе), создавая выпуклость в средней части Земли. Это называется приливной выпуклостью (или экваториальной выпуклостью).
Вот как ведут себя океанические приливы в зависимости от положения Земли по отношению к Луне. Это ясно показывает, что океан испытывает приливы, когда он находится ближе всего к Луне.
Эффект приливных сил испытывают обе стороны, т.е. точно так же, как наша планета переживает выпуклость (обратите внимание, что в результате этой выпуклости фактическое твердое тело Земли искажается всего на несколько сантиметров), вызванную гравитацией Луны, Луна также переживает приливное выпуклость на стороне, наиболее близкой к Земле.
Вращение Луны и Земли
Дрейфующие от Луны движения могут быть приписаны вращению как Земли, так и Луны. Понимаете, Земля вращается достаточно быстро (точнее, имеет высокую скорость вращения). Она совершает одно вращение по своей оси всего за 24 часа. С другой стороны, Луне требуется 27,3 дня, чтобы совершить одно вращение по своей оси! Очевидно, что Луна намного медленнее Земли, когда речь заходит об их соответствующей скорости вращения.
Поскольку существует значительная разница в их скоростях, приливная выпуклость на Земле пытается тянуть Луну вперед по своей орбите и имеет тенденцию ускорять ее (хотя и незначительно). Поскольку каждое действие имеет равную и противоположную реакцию, Луна также отталкивается от приливной выпуклости Земли, что приводит к уменьшению скорости вращения Земли.
Это уменьшение скорости вращения Земли вызывает потерю углового момента (энергии вращения), который затем передается на орбиту Луны через приливную силу, делая ее немного больше с каждым годом.
Результатом всего этого является то, что круговой путь Луны вокруг Земли увеличивается со скоростью 3,8 сантиметра в год. Другими словами, Луна с каждым годом удаляется от Земли на 3,8 сантиметра.
Аналогичным образом, скорость вращения Земли снижается такими темпами, что через 100 лет один день на Земле будет на 2 миллисекунды длиннее, чем сейчас.
В заключение. да, Луна удаляется от нас, но делает это очень медленно, так что не беспокойтесь пока о длинных безлунных ночах!
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…
Источник
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
Почему Луна, замедляя вращение, отрывается от Земли? Разве она не должна для этого, наоборот, ускоряться?
Да, вполне оправданное заблуждение, я тоже буквально недавно так же думал.
Вы исходите из утверждения, что если что-то толкнуть, то оно перейдёт на более высокую орбиту, а если что-то притормозить, то оно начнёт падать. Но тут то немного другой процесс происходит. Луну никто не тормозит и не подталкивает. Просто из-за того, что на Земле происходят приливные процессы, система Земля-Луна ведёт себя не как 2 твёрдых шарика вращающихся друг вокруг друга — она немного «пошатывается» из за приливов на Земле.
Вообще мне этот процесс видится сложным, что бы его так просто в двух словах описать, но именно благодаря этому «пошатыванию» Луна теряет скорость, но при этом поднимается выше, ведь в момент потери скорости по факту находится чуть выше своей прошлой орбиты, а потому просто ложится на новую орбиту, где этой скорости достаточно, что бы не упасть.
На самом деле Земля действительно подталкивает Луну вперед по ходу движения. Это можно понять, немного подключив зрительное воображение. Представь Землю (как бы жидкую), которая вытянута «огурцом» в направлении линии, соединяющей ее с Луной. Это — два приливных горба, известных еще со школы. Но Земля вращается в несколько раз быстрее, чем Луна облетает вокруг нее. Эти самые приливные горбы состоят из вещества (очень массивного, многие миллионы тонн), которое ДВИЖЕТСЯ вперед вместе с вращением Земли. Земля постоянно «выносит» эти приливные горбы из-под Луны вперед, поэтому они всегда слегка опережают Луну. Это известно всем морякам — пик прилива всегда наступает заметно раньше, чем Луна доберется до зенита.
может, автор вопроса имел ввиду нечто иное?
Если придать спутнику дополнительную скорость, он необязательно «улетит». На это скорости может и не хватить. Он просто начнет удаляться, одновременно ТЕРЯЯ скорость (аналогично подъему на горочку с разбега). Если начальная скорость не превышала 2-й космической для исходной высоты, тогда скорости НЕ ХВАТИТ, чтобы уйти совсем. Спутник просто заберется на некоторую большую высоту, растеряет всю инерцию, и начнет снова снижаться и разгоняться. В итоге получится эллиптическая орбита. Тем более вытянутая, чем больше избыток скорости ты придал.
Если, дождавшись подъема спутника до апогея, ЕЩЕ РАЗ его подтолкнуть (с точно такой же силой, как и в первый раз), то получится точно такая скорость, которая нужна для круговой орбиты на этой высоте, и спутник полетит по окружности.
Если же начальный толчок давал скорость выше 2-й космической, то «эллипс» новой орбиты окажется бесконечно вытянутым — иными словами, просто станет незамкнутой кривой. И спутник улетит.
Да, для движения по круговой орбите требуется 1-я космическая скорость. Но она зависит от силы тяготения — а эта сила СЛАБЕЕТ с удалением от планеты. Поэтому чем выше орбита, тем ниже 1-я косм. скорость. Да, на более высокой орбите Луна должна двигаться медленнее. Но вот чтобы забраться на эту орбиту — ей-таки требуется избыток скорости вначале. И по мере подъема она этот избыток скорости постепенно преобразует в набор высоты.
Вот и получается, что подталкивая Луну вперед по ходу движения, Земля вынуждает ее подниматься «в горочку». Но подъем на гору естественным образом затормаживает движение, благодаря чему орбита Луны остается в общих чертах почти круговой и устойчивой. И на каждой новой высоте скорость Луны остается почти равна 1-й космической — т. е. все более низкой 🙂
Нет, улететь совсем Луна никак не сможет. И даже не потому, что рано или поздно она-таки заставит Землю вращаться медленнее, и тем самым весь процесс прекратится. На самом деле он прекратится даже раньше — потому что с удалением Луны ослабляется и ее приливное взаимодействие с Землей. Процесс не только замедляется, но и слабеет по интенсивности.
Короче говоря, ты путаешь причину и следствие. Луна не «поднимается, потому что теряет скорость», а наоборот, «теряет скорость, потому что поднимается». Согласись, в таком порядке все сразу выглядит вполне логичным 🙂
Понаблюдай за фигуристами. когда они крутятся на месте.
Закон сохранения момента импульса и энергии.
«Если находящемуся на орбите спутнику придавать дополнительную скорость, центробежная сила пересилит центростремительную, и он сорвётся с орбиты и улетит.
Если скорость, наоборот, затормаживать в нуль, центробежная сила перестанет противодействовать центростремительной, и тогда он упадёт к центру.» —
— это верно, только если увеличить скорость спутника за малое (по ср. с временем его обращения). Если же к спутнику постоянно приложена (малая) сила, имеющая составляющую в направлении его скорости (а именно такова сила, действующая на Луну от приливных деформаций Земли), эта составляющая силы будет совершать работу, увеличивая полную энергию спутника. Т. е. орбита будет медленно эволюционировать — радиус будет увеличиваться, а скорость уменьшаться.
В общем, примерно верно сказанное В. Н..
Физик.
для ориентира: если на круговой орбите у ракеты включить маломощный двигатель на разгон — ракета станет подниматься по спирали, но скорость ее станет падать. если включить на торможение — станет опускаться и разгоняться.
аналог тут — шарик, крутящийся по конусу. он из-за трения теряет энергию, опускается, но линейная скороссть при этом растет.
Источник