Luna este un satelit al planetei noastre, atrăgând din timpuri imemoriale privirile oamenilor de știință și ale oamenilor doar curioși. În lumea antică, atât astrologii, cât și astronomii i-au dedicat tratate impresionante. Poetii nu au ramas in urma lor. Astăzi, puține s-au schimbat în acest sens: orbita Lunii, caracteristicile suprafeței și interiorului acesteia sunt atent studiate de astronomi. De asemenea, compilatorii de horoscoape nu își iau ochii de la ea. Influența satelitului asupra Pământului este studiată de ambii. Astronomii studiază modul în care interacțiunea a două corpuri cosmice afectează mișcarea și alte procese ale fiecăruia. În timpul studiului lunii, cunoștințele în acest domeniu au crescut semnificativ.
Origine
Conform oamenilor de știință, Pământul și Luna s-au format aproximativ în același timp. Ambele corpuri au o vechime de 4,5 miliarde de ani. Există mai multe teorii despre originea satelitului. Fiecare dintre ele explică anumite trăsături ale Lunii, dar lasă câteva întrebări nerezolvate. Teoria coliziunii gigantice este considerată cea mai apropiată de adevăr astăzi.
Conform ipotezei, o planetă similară ca mărime cu Marte s-a ciocnit cu tânărul Pământ. Impactul a fost tangențial și a provocat eliberarea în spațiu a majorității materiei acestui corp cosmic, precum și a unei anumite cantități de „material” terestru. Din această substanță s-a format un nou obiect. Raza orbitală a Lunii era inițial de șaizeci de mii de kilometri.
Ipoteza unei coliziuni gigantice explică bine multe caracteristici ale structurii și compoziției chimice a satelitului, majoritatea caracteristicilor sistemului Lună-Pământ. Cu toate acestea, dacă luăm teoria ca bază, unele fapte rămân încă de neînțeles. Astfel, deficiența de fier de pe satelit poate fi explicată doar prin faptul că până în momentul coliziunii, diferențierea straturilor interioare a avut loc pe ambele corpuri. Până în prezent, nu există dovezi că așa ceva a avut loc. Și totuși, în ciuda unor astfel de contraargumente, ipoteza unui impact uriaș este considerată a fi principala în întreaga lume.
Parametri
Luna, ca majoritatea celorlalți sateliți, nu are atmosferă. Au fost găsite doar urme de oxigen, heliu, neon și argon. Prin urmare, temperatura suprafeței în zonele iluminate și întunecate este foarte diferită. Pe partea însorită, poate crește la +120 ºС, iar pe partea întunecată poate scădea la -160 ºС.
Distanța medie dintre Pământ și Lună este de 384.000 km. Forma satelitului este aproape o sferă perfectă. Diferența dintre razele ecuatoriale și cele polare este mică. Au 1738,14 și, respectiv, 1735,97 km.
Revoluție completă a Lunii în jurul Pământuluidurează puțin peste 27 de zile. Mișcarea satelitului pe cer pentru observator este caracterizată printr-o schimbare de faze. Timpul de la o lună plină la alta este ceva mai lung decât perioada indicată și este de aproximativ 29,5 zile. Diferența apare deoarece Pământul și satelitul se mișcă și ele în jurul Soarelui. Luna trebuie să parcurgă puțin mai mult de un cerc pentru a reveni la poziția inițială.
Sistemul Pământ-Lună
Luna este un satelit, oarecum diferit de alte obiecte similare. Caracteristica sa principală în acest sens este masa sa. Este estimat la 7,351022 kg, ceea ce reprezintă aproximativ 1/81 din același parametru al Pământului. Și dacă masa în sine nu este ceva ieșit din comun în spațiu, atunci relația sa cu caracteristicile planetei este atipică. De regulă, raportul de masă în sistemele satelit-planete este oarecum mai mic. Doar Pluto și Charon se pot lăuda cu un raport similar. Aceste două corpuri cosmice în urmă cu ceva timp au început să fie caracterizate ca un sistem de două planete. Se pare că această denumire este valabilă și în cazul Pământului și al Lunii.
Luna pe orbită
Satelitul face o revoluție în jurul planetei în raport cu stelele pe lună siderale, care durează 27 de zile, 7 ore și 42,2 minute. Orbita Lunii are formă eliptică. În diferite perioade, satelitul este situat fie mai aproape de planetă, fie mai departe de aceasta. Distanța dintre Pământ și Lună se modifică de la 363.104 la 405.696 de kilometri.
Cu traiectorie satelitse conectează încă o dovadă în favoarea presupunerii că Pământul cu un satelit trebuie considerat ca un sistem format din două planete. Orbita Lunii nu este situată în apropierea planului ecuatorial al Pământului (cum este tipic pentru majoritatea sateliților), ci practic în planul de rotație al planetei în jurul Soarelui. Unghiul dintre ecliptică și calea satelitului este puțin mai mare de 5º.
Orbita Lunii în jurul Pământului este influențată de mulți factori. În acest sens, determinarea traiectoriei exacte a satelitului nu este o sarcină ușoară.
Un pic de istorie
Teoria care explică cum se mișcă luna a fost stabilită în 1747. Autorul primelor calcule care i-au apropiat pe oamenii de știință de înțelegerea caracteristicilor orbitei satelitului a fost matematicianul francez Clairaut. Apoi, în îndepărtatul secol al XVIII-lea, revoluția Lunii în jurul Pământului a fost adesea prezentată ca argument împotriva teoriei lui Newton. Calculele făcute folosind legea gravitației universale diferă foarte mult de mișcarea aparentă a satelitului. Clairaut a rezolvat această problemă.
Problema a fost studiată de oameni de știință cunoscuți precum d'Alembert și Laplace, Euler, Hill, Puiseux și alții. Teoria modernă a revoluției lunii a început de fapt cu lucrarea lui Brown (1923). Cercetările matematicianului și astronomului britanic au ajutat la eliminarea discrepanțelor dintre calcule și observație.
Nu este o sarcină ușoară
Mișcarea Lunii constă în două procese principale: rotația în jurul axei sale și circulația în jurul planetei noastre. Nu ar fi atât de dificil să derivăm o teorie care să explice mișcarea satelitului dacăorbita sa nu a fost afectată de diverși factori. Aceasta este atracția Soarelui și caracteristicile formei Pământului și câmpurile gravitaționale ale altor planete. Astfel de influențe perturbă orbita și prezice poziția exactă a Lunii într-o anumită perioadă devine o sarcină dificilă. Pentru a înțelege care este problema aici, să ne oprim asupra unor parametri ai orbitei satelitului.
Nod ascendent și descendent, linie de abside
După cum sa menționat deja, orbita Lunii este înclinată spre ecliptică. Traiectoriile a două corpuri se intersectează în puncte numite noduri ascendente și descendente. Ele sunt situate pe părți opuse ale orbitei față de centrul sistemului, adică Pământul. O linie imaginară care leagă aceste două puncte este denumită o linie de noduri.
Satelitul este cel mai aproape de planeta noastră în punctul de perigeu. Distanța maximă separă două corpuri spațiale atunci când Luna este la apogeu. Linia care leagă aceste două puncte se numește linia absidelor.
Turburări de orbită
Ca urmare a influenței unui număr mare de factori asupra mișcării satelitului, de fapt, este suma mai multor mișcări. Luați în considerare cea mai vizibilă dintre perturbațiile emergente.
Prima este regresia liniei nodului. Linia dreaptă care leagă cele două puncte de intersecție ale planului orbitei lunare și ecliptica nu este fixă într-un singur loc. Se mișcă foarte lent în direcția opusă (de aceea se numește regresie) mișcării satelitului. Cu alte cuvinte, planul orbitei Luniise rotește în spațiu. Îi ia 18,6 ani pentru a face o rotație completă.
Linia de abside se mișcă și ea. Mișcarea liniei drepte care leagă apocentrul și periapsisul este exprimată în rotația planului orbital în aceeași direcție în care se mișcă Luna. Acest lucru se întâmplă mult mai repede decât în cazul unei linii de noduri. O tură completă durează 8, 9 ani.
În plus, orbita lunii suferă fluctuații de o anumită amplitudine. În timp, unghiul dintre planul său și ecliptică se schimbă. Intervalul de valori este de la 4°59’ până la 5°17’. La fel ca și în cazul liniei de noduri, perioada unor astfel de fluctuații este de 18,6 ani.
În sfârșit, orbita Lunii își schimbă forma. Se întinde puțin, apoi revine din nou la configurația inițială. În același timp, excentricitatea orbitei (gradul de abatere a formei sale de la un cerc) se modifică de la 0,04 la 0,07. Modificările și revenirea la poziția inițială durează 8,9 ani.
Nu este atât de simplu
De fapt, cei patru factori care trebuie luați în considerare în timpul calculelor nu sunt atât de mulți. Cu toate acestea, ele nu epuizează toate perturbațiile orbitei satelitului. De fapt, fiecare parametru al mișcării Lunii este afectat în mod constant de un număr mare de factori. Toate acestea complică sarcina de a prezice locația exactă a satelitului. Și contabilizarea tuturor acestor parametri este adesea cea mai importantă sarcină. De exemplu, calculul traiectoriei Lunii și precizia acesteia afectează succesul misiunii navei spațiale trimise către aceasta.
Influența Lunii asupra Pământului
Satelitul planetei noastre este relativ mic, dar impactul său este bunvizibil. Poate că toată lumea știe că Luna este cea care formează mareele pe Pământ. Aici trebuie să facem imediat o rezervare: și Soarele provoacă un efect similar, dar din cauza distanței mult mai mari, efectul de maree al stelei este puțin vizibil. În plus, modificarea nivelului apei în mări și oceane este, de asemenea, asociată cu particularitățile rotației Pământului însuși.
Influența gravitațională a Soarelui asupra planetei noastre este de aproximativ două sute de ori mai mare decât cea a Lunii. Cu toate acestea, forțele de maree depind în primul rând de neomogenitatea câmpului. Distanța care separă Pământul de Soare le netezește, astfel încât efectul Lunii aproape de noi este mai puternic (de două ori mai semnificativ decât în cazul luminii).
Un val de maree se formează pe partea planetei care se confruntă în prezent cu steaua nopții. Pe partea opusă, există și o maree. Dacă Pământul ar fi staționar, atunci valul s-ar deplasa de la vest la est, situat exact sub lună. Întreaga sa revoluție ar fi finalizată în 27 de zile, adică într-o lună sideral. Cu toate acestea, perioada de rotație a Pământului în jurul axei sale este puțin mai mică de 24 de ore. Drept urmare, valul străbate suprafața planetei de la est la vest și finalizează o rotație în 24 de ore și 48 de minute. Deoarece valul se întâlnește constant cu continentele, se deplasează înainte în direcția mișcării Pământului și depășește satelitul planetei în cursa sa.
Ștergerea orbitei Lunii
Un val mare determină mișcarea unei mase uriașe de apă. Acest lucru afectează direct mișcarea satelitului. Partea impunătoareMasa planetei este deplasată de la linia care leagă centrele de masă a două corpuri și atrage Luna la sine. Drept urmare, satelitul experimentează un moment de forță, care îi accelerează mișcarea.
În același timp, continentele care rulează pe un val (se mișcă mai repede decât valul, deoarece Pământul se rotește cu o viteză mai mare decât o face Luna), experimentează o forță care le încetinește. Acest lucru duce la o încetinire treptată a rotației planetei noastre.
Ca urmare a interacțiunii mareelor a două corpuri, precum și a acțiunii legilor conservării energiei și a momentului unghiular, satelitul se deplasează pe o orbită superioară. Acest lucru reduce viteza lunii. Pe orbită, începe să se miște mai încet. Ceva similar se întâmplă cu Pământul. Se încetinește, rezultând o creștere treptată a duratei zilei.
Luna se îndepărtează de Pământ cu aproximativ 38 mm pe an. Studiile paleontologilor și geologilor confirmă calculele astronomilor. Procesul de încetinire treptată a Pământului și de îndepărtare a Lunii a început cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă, adică din momentul în care cele două corpuri s-au format. Datele cercetătorilor susțin ipoteza că mai devreme luna lunară a fost mai scurtă, iar Pământul s-a rotit cu o viteză mai mare.
Valul nu are loc numai în apele oceanelor. Procese similare au loc atât în manta, cât și în scoarța terestră. Cu toate acestea, ele sunt mai puțin vizibile, deoarece aceste straturi nu sunt la fel de maleabile.
Recesiunea Lunii și încetinirea Pământului nu se vor întâmpla pentru totdeauna. În final, perioada de rotație a planetei va fi egală cu perioada de revoluție a satelitului. Luna va „plana” peste o zonăsuprafete. Pământul și satelitul vor fi întotdeauna întoarse de aceeași parte unul față de celăl alt. Aici este oportun să reamintim că o parte a acestui proces a fost deja finalizată. Interacțiunea mareelor a dus la faptul că aceeași parte a Lunii este întotdeauna vizibilă pe cer. În spațiu, există un exemplu de sistem care se află într-un astfel de echilibru. Acestea se numesc deja Pluto și Charon.
Luna și Pământul sunt în interacțiune constantă. Este imposibil de spus care dintre corpuri are mai multă influență asupra celuil alt. În același timp, ambele sunt expuse la soare. Alte corpuri cosmice, mai îndepărtate, joacă și ele un rol semnificativ. Luând în considerare toți astfel de factori, este destul de dificil să construim și să descrii cu precizie un model al mișcării unui satelit pe orbită în jurul planetei noastre. Cu toate acestea, o cantitate imensă de cunoștințe acumulate, precum și echipamentele în mod constant îmbunătățite, fac posibilă prezicerea mai mult sau mai puțin precisă a poziției unui satelit în orice moment și prezicerea viitorului care așteaptă fiecare obiect în mod individual și sistemul Pământ-Lună ca un întreg.
