Почему луна повернута только всегда одной стороной

Почему Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной

Это довольно популярный вопрос, на который многие не знают ответа. Некоторые даже видят в этом какие-то происки инопланетян и строят очередные теории заговора. Но ответ прост – Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной, потому что находится в приливном захвате.

Что это означает и как так произошло, давайте попробуем разобраться без математических формул, хотя это вполне укладывается в школьный курс.

Как Луна оказалась повёрнутой к Земле одной стороной

Луна на самом деле вращается вокруг своей оси, но полный её оборот занимает столько же времени, сколько и оборот по орбите, поэтому мы всегда видим только одну её сторону. Мало того, это явление наблюдается и у многих других спутников других планет, особенно крупных – Юпитера и Сатурна. Там происходит то же самое, что и у нас с Луной.

Как вы знаете, Луна – довольно массивное и большое тело, имеющее в поперечнике 3474 километра. Она оказывает гравитационное влияние на Землю, вызывая приливы и отливы. При обороте Луны по орбите по водной поверхности Земли движется выпуклость, которая на побережье и вызывает прилив. Она огибает Землю вместе с Луной и всегда находится напротив неё. А с обратной стороны Земли, наоборот, уровень воды немного понижается и там наблюдается отлив.

Конечно, Луна оказывает влияние и на твёрдую поверхность Земли, но мы этого не замечаем. Всё-таки она гораздо твёрже и не так пластична, как вода. К тому же, расстояние большое.

В свою очередь, Земля тоже оказывает своё гравитационное воздействие на Луну, но оно гораздо сильнее, ведь наша планета гораздо больше и массивнее. И именно это за миллиарды лет привело к тому, что Луна практически «остановилась».

Дело в том, что Луна – не точка. Это огромный каменный шар, имеющий в поперечнике 3474 км. А сила гравитации сильно меняется с расстоянием, и эти 3474 довольно существенны. Почему?

Представьте себе, что Луна вращается вокруг своей оси. При этом та половина, которая повёрнута к Земле, притягивается к неё сильнее, чем обратная. Можно даже подсчитать, что она притягивается на 1.7% сильнее. И при повороте Луны возникает некоторый дисбаланс – более близкая к Земле половина оказывается всегда «тяжелее». Поэтому вращение Луны будет постепенно замедляться – это называется приливным трением.

Конечно, Луна – большое и массивное тело, его вращение очень сложно затормозить. Но раньше она находилась гораздо ближе к Земле, и разница между притяжением на близкой и дальней точке была гораздо больше. Поэтому замедление вращения происходило гораздо быстрее. И за миллиарды лет Луна оказалась полностью синхронизирована с вращением планеты – теперь она всегда повернута к Земле одной стороной.

Миллиарды лет назад Луна была гораздо ближе к Земле.

Кстати, и Земля раньше вращалась гораздо быстрее, но Луна замедлила её вращение таким же образом. Ведь она была ближе в 15 раз и воздействовала на Землю гораздо сильнее. Длительность суток была 5 часов, а за 4 миллиарда лет растянулась до 24 часов. Когда динозавры только появились, сутки длились уже 22 часа 40 минут и с тех пор удлинились не очень сильно. Дело в том, что Луна удаляется от Земли, и её гравитационное влияние ослабевает.

Представьте, какие приливы были, когда она была в 15 раз ближе, чем сейчас. Это, вероятно, было похоже на ежедневные катаклизмы. Землетрясения и извержения вулканов тогда также происходили гораздо чаще и повсеместно, и приливное действие Луны к этому тоже имело отношение.

Почему мы видим больше, чем половину Луны

На самом деле мы видим не точно половину Луны, а больше – примерно 60%. Потому что она иногда поворачивает больше то одну сторону, то другую, и мы можем как бы заглядывать дальше за её край. Это называется либрацией.

Почему так происходит, если Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной? Здесь всё тоже просто – дело в том, что орбита Луны не строго круговая, а немного вытянутая. Поэтому иногда, когда она находится в этих самых удалённых точках эллипса, нам становится поверхность «за лунным горизонтом».

Приливной захват на других планетах

Практически все спутники у других планет также находятся в приливном захвате у своих планет и повёрнуты к ним одной стороной. Даже Фобос и Деймос у Марса, несмотря на свои малые размеры, тоже синхронизировали своё вращение с планетой.

Самое интересное проявление приливного захвата можно наблюдать у Плутона и его спутника Харона. Они не очень отличаются по размерам и оба попали в приливной захват. То есть Харон всегда повёрнут к Плутону одной стороной, но и Плутон также повёрнут одной стороной к Харону.

Читайте также: Сорт яблок голубая луна

А вот другие, мелкие спутники Плутона, в захвате не находятся, и вращаются каждый сам по себе. Что любопытно – центр тяжести (барицентр) системы Плутон – Харон находится над поверхностью Плутона, и они оба вращаются вокруг этого центра, повернувшись друг к другу одной стороной.

А что будет, если спутник окажется слишком близко к планете? Тогда приливные силы окажутся сильнее, чем собственная сила гравитации, и спутник просто разорвёт на части. Так образовались кольца Сатурна и других планет-гигантов, из раздробленных в пыль остатков разорванных гравитацией спутников.

В нашей Солнечной системе в приливном захвате находятся только спутники планет, но ни одна планета не повёрнута к Солнцу одной стороной, даже Меркурий. Но в других системах это вполне возможно, например, в системах красных карликов планеты должны находиться очень близко к звезде и находиться под действием приливного захвата. Такие близкие экзопланеты уже известны, и их довольно много.

Источник

Если Луна вращается вокруг своей оси, то почему мы видим только одну её сторону?

Сегодня я отвечаю на гневное письмо от подписчика пришедшее мне на электронную почту. Письмо звучал так:

Прочитал в вашей статье, что Луна вращается вокруг своей оси. Что за бред? Мы всегда видим только одну сторону Луны и никогда не видим обратную. Например Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца и постоянно поворачивается к нему разными сторонами благодаря чему происходит смена дня и ночи. Изучите хоть немного астрономию и не морочьте людям голову!

Стилистика и орфография автора вопроса сохранены. Я быстро отправил короткий ответ с объяснением того, как это возможно, но потом подумал, что все же эта тема заслуживает отдельной статьи. Что же, давайте разбираться с тем, как вращается Луна.

Луна действительно вращается не только вокруг Земли, но и вокруг своей оси. Но мы не видим её обратную сторону потому, что вращение Луны вокруг Земли синхронизировано с вращением Луны вокруг своей оси. Проще говоря Луна делает полный оборот вокруг Земли за то же время, что и вокруг своей оси.

Это наверное не слишком просто визуализировать, поэтому давайте разберём на наглядном примере. Как несложно убедиться на рисунке выше Луна обращена к Земле одной стороной. Однако если расположить изображения Луны рядом, то легко увидеть, что она обращается вокруг своей оси:

И наоборот, если бы вращения Луны вокруг своей оси не было, то тогда мы бы могли видеть разные стороны Луны.

Источник

Почему Луна повернута одной стороной к земле?

Луна повёрнута к Земле только одной стороной потому что находится в приливном захвате. Со школьных уроков всем знаком закон всемирного тяготения. По формуле, которая выражает этот закон видно, что с удалением (увеличением расстояния) притяжение убывает пропорционально квадрату расстояния, то есть быстро, да еще и с ускорением.

Школьный учитель всегда скажет: «Для простоты берём расстояние между центрами тел», так как тела считаются шарообразными и однородными, а их диаметры считаются несущественными по сравнению с расстоянием. Или другими словами, тела считаются сравнительно далёкими друг от друга, как Солнце и Земля, например.

Между тем, даже школьнику должно быть понятно, что вся масса тела не сосредоточена в центре. Т.е. к Земле притягивается не центр Луны, а каждая её частичка. Чтобы понять, что же там происходит не прибегая при этом к интегралам, можно мысленно разделить Луну на две половинки — ближнюю к нам (видимую) и дальнюю — и посчитать силу притяжения для обеих (для центра тяжести полушара есть сокращённые формулы, их легко найти). Получится, что видимая половинка притягивается к Земле чуть-чуть сильнее, чем дальняя, так как она ближе. Эта разница тем сильнее, чем теснее вращаются друг к другу тела. (Это из-за того. что r стоит в квадрате)

Начиная с определённого расстояния эта разница может приводить к деформации спутника. Каждый раз поворачиваясь вокруг своей оси деформированный спутник будет преодолевать тормозящий момент сил, создаваемый этой разницей. Так работает приливное трение.

За несколько тысяч миллионов лет такого торможения Луна замедлила своё вращение настолько, что её собственная угловая скорость вращения совпала с угловой скоростью обращения вокруг Земли.

В таком положении приливное трение Луны минимально, и потому это состояние является стабильным. Дальнейшего замедления уже не происходит.

Из-за того, что орбита Луны не точно круговая, Луну раз в месяц немного заносит и она чуть-чуть показывает нам свой правый бок, а через полмесяца — левый. Эти колебания называются либрациями. Из-за них с Земли реально наблюдается не половина Луны, а в совокупности почти 60% её поверхности. Приливное трение всегда успокаивает эти либрации и по этому происходит также и стабилизация орбиты самой Луны, но это очень медленный процесс.

Расстояние (радиус орбиты) на котором начинается приливный захват можно рассчитывать. Для этого нужно знать массы двух тел, их собственные диаметры, а также плотности. Например. часто мы можем слышать о многих открытых в последнее время экзопланетах, что они тоже находятся в приливном захвате у своих звёзд. То есть всегда повёрнуты к ним только одной своей стороной.

Если вращающееся по тесной орбите тело продолжит сближение со своим компаньоном, то на некотором критическом расстоянии приливные силы (то есть разница между притяжением ближней и дальней стороны) могут превзойти гравитационные силы удерживающие это тело в целом состоянии. И тогда произойдёт разрушение спутника и образование системы колец, как у Сатурна. Паре Земля-Луна это не грозит, так как Луна не приближается, а удаляется.

Две половинки Луны притягиваются к Земле не одинаково. Ближняя — сильнее.
Эта разница достаточно велика, чтобы затормозить вращение Луны, немного деформировать её и окончательно запереть в таком относительном положении.
Это явление называется приливным захватом. Не только Луна находится в приливном захвате. В таком же положении кроме Луны находятся многие другие спутники в нашей Солнечной системе, а также и целые планеты в системах многих других звёзд.

Источник

Почему Луна повернута одной стороной к земле?

Две половинки Луны притягиваются к Земле не одинаково. Ближняя — сильнее.
Эта разница достаточно велика, чтобы затормозить вращение Луны, немного деформировать её и окончательно запереть в таком относительном положении.
Это явление называется приливным захватом. Не только Луна находится в приливном захвате. В таком же положении кроме Луны находятся многие другие спутники в нашей Солнечной системе, а также и целые планеты в системах многих других звёзд.

Источник

Почему Луна всегда повёрнута к Земле только одной стороной. Выясняем.

Луна интересовала людей ещё с древних времён и не давала им покоя! Сначала её наделяли мистическими свойствами и способностями, но со временем человечество развивалось, делало новые открытия и принялось изучать её со стороны науки, а не мифологии и мистики. В 1609 году известный в мире итальянец Галилео Галилей изобретает телескоп и с любопытством начинает рассматривать лунные горы и кратеры! Итальянцам не сиделось спокойно на месте и вместо поедания пиццы и пасты уже в 1651 году астроном Джованни Ричиолли составил одну из первых известных лунных карт. Интересно, что на своей карте большие тёмные области на Луне он называл морями и этим термином пользуются и сейчас. С тех пор телескопы и астрономия шагнули далеко вперёд и на сегодняшний день мы изучили Луну довольно хорошо.

Русское слово «луна» берёт свои корни от праславянского l ouksnā́ «светлая».

От Земли до Луны примерно 384 тысячи километров, в среднем. Примерно, потому что орбита Луны смещена относительно Земли и наша планета не является её центром, и на разных этапах пути Луны по своей орбите это расстояние меняется от 363 тысяч километров до 405 тысяч. Луна родилась около 4,5 миллиардов лет назад, немного позже, чем Земля. Основной гипотезой происхождения Луны является столкновение с Землёй большого объекта, в результате чего образовалось множество обломков, из которых и сформировалась Луна.

Со временем люди поняли, что к Земле Луна повёрнута всегда одной стороной, а вторая никогда не показывается. Со временем ей дали название «тёмная сторона Луны». Вокруг этого факта выросло множество не совсем научных теорий, от инопланетян до искусственного происхождения спутника. Но учёные доказали, что такое поведение Луны на небе вполне объяснимо. Это вызвано тем, что обращение спутника вокруг Земли и его вращение вокруг собственной оси синхронизировано. Синхронизация произошла благодаря воздействию силы притяжения Земли на спутник.

Радиус Луны равен 1737,10 км, это 0,273 земных.

Площадь поверхности Луны равна 3,793⋅10 7 км², это 0,074 земной.

Объём Луны составляет 2,1958⋅10 10 км³ , это 0,020 или 1/50 земного.

Масса Луны равняется 7,3477⋅10 22 кг, это 0,0123 или 1/81 земной.

На нашем ближайшем космическом соседе практически нет атмосферы, поэтому нахождение там без скафандра будет крайне дискомфортным! Температура тоже не порадует земных обитателей — от −173 °C ночью до +127 °C на освещённой стороне.

Несмотря на свои крохотные по сравнению с Землёй размеры, Луна оказывает сильное воздействие на нашу планету в виде морских приливов и отливов. Самая большая амплитуда приливной волны происходит в заливе Фанди в Канаде и составляет целых 18 метров! Поверхность спутника довольно интересна, ведь на ней присутствуют как пещеры, так и огромные кратеры. В 2009 году японский аппарат Кагуя обнаружил отверстие в поверхности спутника, которое предположительно ведёт в пещеру под поверхностью. Диаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубина 80 метров, как предполагают учёные. Считается, что эти подземные «тоннели» образовались при извержении древних вулканов. Такие отверстия есть и на Марсе, Луна в этом плане не уникальна. Примечательно, что будущие колонизаторы спутника смогут использовать эти пещеры для постройки в них лунных баз, так как толща поверхности защищает от солнечной радиации. Если, конечно, люди хоть когда-нибудь решатся на этот отважный шаг.

Луна — это единственный внеземной астрономический объект, на котором удалось побывать человеку!

Благодаря оставленным на Луне сейсмографам после экспедиций «Аполлон» учёные выяснили, что на нашем спутнике довольно неспокойно и часто возникают лунотрясения. Самыми сильными и опасными являются тектонические лунотрясения. За пять лет сейсмографы НАСА зарегистрировали 28 таких случаев, причём некоторые из них достигали магнитуды 5,5 и длились более 10 минут. На Земле, к примеру, подобные землетрясения длятся не более 2 минут.

На Луне есть вода. Это открытие было сделано ещё в 1978 году после экспедиции на спутник советского зонда «Луна-24» в 1976 и доставки на Землю лунного грунта. Современные зонды установили, что в районе северного полюса спутника есть около 600 миллионов тонн воды, которая находится в большинстве своём в виде ледяных глыб на дне кратеров. За несколько десятилетий на Луну было совершено множество экспедиций, как пилотируемых людьми, так и автоматических, но это тема для отдельной статьи!

Источник