> > > Почему Луна удаляется от нас?
Луна отдаляется от Земли : описание процесса, влияние гравитации планеты и спутника, взаимодействие объектов в космосе, особенности орбиты и скорости с фото.
Мы привыкли, что Луна и Земля вальсируют рядом. Это замечательная пара, которая сформировалась не просто вместе. Именно наша планета после столкновения с другим объектом дала спутнику жизнь. Они росли вместе и поддерживают связь уже 4.5 млрд. лет.
И к чему мы пришли? Наша верная спутница Луна оказывается решила нас покинуть. В прошлом расстояние между Луной и Землей было меньшим, а время летело быстрее. Еще 620 млн. лет назад сутки охватывали 21 час. Теперь они выросли до 24 часов, а спутник отдален на 384400 км.
Каждый год Луна удаляется от Земли на 1-2 см, из-за чего через век прибавляется 1/500-я секунды. И почему так происходит? Неужели она нашла себе новый объект для вращения? Или же наша планета недостаточно хороша? Не нужно ее винить. Это все лишь природа.
Земля и Луна взаимно обмениваются гравитационным влиянием. Из-за этого меняются их формы и создаются выпуклости.
Эти выпуклости функционируют в качестве тормоза, который замедляет скорость их вращения. Ранее Луна совершала обороты намного стремительнее. Но замедление не только подарило нам более длинный день, но и ослабило связь со спутником. Полагают, что это продлится еще 45 млрд. лет. Солнце, конечно, трансформируется в красного гиганта и будет поджаривать планету. А наши сутки растянутся до 45 часов. Вот тогда Луна решит навсегда порвать связь.
Не думайте, что мы одни будем брошены. Многие луны покинут свои родительские дома, а некоторые даже врежутся в планеты, как это планирует сделать Фобос с Марсом.
Сейчас Луна удаляется от Земли. Но когда день и месяц сравняются, начнёт приближаться. Упадёт Луна на Землю или нет?
Какое будущее у системы Земля-Луна? Если экстраполировать современные данные о скорости удаления Луны, то можно сделать такой вывод. Продолжительность суток и месяца будет всё время увеличиваться. При этом сутки будут расти быстрее, чем месяц, и в отдалённом будущем они сравняются. В результате Луна будет всегда видна только с одной стороны Земли.
Система, в которой планета и спутник всё время «смотрят» друг на друга одной и той же стороной, уже есть в Солнечной системе. Это Плутон и Харон. Это самое устойчивое состояние в системе ДВУХ тел. Но Земля находится значительно ближе к Солнцу. Приливные силы со стороны Солнца также тормозят вращение Земли: амплитуда солнечных приливов всего в два с небольшим раза меньше лунных. Поэтому после того, как Земля и Луна будут вращаться синхронно, Солнце будет продолжать тормозить вращение Земли. Земля начнёт вращаться вокруг своей оси МЕДЛЕННЕЕ, чем Луна по орбите. И это означает, что Луна будет находиться НИЖЕ синхронной орбиты. Следовательно, она начнёт падать на Землю.
Закончится ли всё это грандиозной катастрофой в истории Земли?
Хороший сценарий для фильма ужасов: Луна приближается всё ближе, и остановить её невозможно. Ведь если спутник оказывается ниже синхронной орбиты, то начинается его необратимое падение. Или нет?
Спутник, находящийся ниже синхронной орбиты, «упадёт» на планету, а, находящийся выше – «улетит» от неё. Правда, здесь есть существенное уточнение. Это произойдет только при условии, что скорость вращения планеты будет оставаться постоянной. Для маленьких спутников это так. А для больших? При какой массе спутника его уже можно считать большим?
Ответ прост: если орбитальный момент импульса спутника сравним по величине с собственным моментом импульса планеты. В этом случае удаление или приближение спутника будет существенно изменять скорость вращения планеты.
Простой расчёт показывает, что в системе Земля-Луна бОльшая часть общего момента импульса приходится именно на Луну, а не на Землю. Действительно, момент импульса Земли равен:
Здесь I = 0,33 – безразмерный момент инерции Земли, M – её масса, R – экваториальный радиус, V – линейная скорость на экваторе.
Орбитальный момент Луны равен:
Здесь m – масса Луны, r – средний радиус её орбиты, v – орбитальная скорость.
Масса Луны в 80 раз меньше Земли, её орбитальный радиус в 60 раз больше радиуса Земли, а орбитальная скорость (1 км/сек) больше экваториальной скорости вращения Земли (500 м/сек) в 2 раза. Следовательно, орбитальный момент Луны примерно в четыре раза превосходит момент вращения Земли. Поэтому Луна, ни при каких условиях, упасть на Землю не сможет, даже если в отдалённом будущем она окажется на синхронной орбите.
В качестве примера предположим, что Луна находится на современной орбите, а Земля вообще не вращается вокруг своей оси. В этом случае кинетическая энергия будет передаваться от Луны к Земле. Земля постепенно начнёт вращаться, а Луна будет приближаться к ней: падать на Землю. Но не упадёт.
Насколько Луна приблизится к Земле?
Орбитальный момент импульса пропорционален радиусу орбиты и скорости. Орбитальная скорость обратно пропорциональна корню квадратному из радиуса. Поэтому орбитальный момент пропорционален корню квадратному из радиуса. Если радиус орбиты уменьшится на два процента, то момент уменьшится на один процент. И этот процент в силу сохранения передастся Земле. Учитывая, что современный период вращения Земли в одни сутки соответствует 25 процентам лунного орбитального момента, то одному проценту будет соответствовать период в 25 суток. Этот период будет короче лунного месяца, который в силу третьего закона Кеплера уменьшится только на три процента и составит примерно 28 дней. То есть Земля будет вращаться БЫСТРЕЕ, чем Луна. Следовательно, Луна НЕ сможет приблизиться к Земле даже на 2 процента, а приблизится чуть меньше.
Будущее системы Земля-Луна в общих чертах такое.
Сначала Луна будет продолжать удаляться от Земли, получая от неё момент импульса. Но момента импульса у Земли осталось не так много – 25% от орбитального момента импульса Луны. Поэтому максимум, что может получить Луна – это увеличить свой момент импульса на 25%. Радиус её орбиты при этом возрастёт в 1,5 раза (1,25 в квадрате). А лунный месяц увеличится примерно 2 раза (по Третьему закону Кеплера нужно 1,5 возвести в степень 3/2) и составит 60 дней. Соответственно, земные сутки также возрастут до 60 дней. Это МАКСИМАЛЬНОЕ расстояние, на которое Луна может удалиться от Земли.
Сколько времени понадобится Луне, чтобы отойти от Земли на это расстояние (половина радиуса её современной орбиты)?
Расстояние до луны 380 тыс. км, скорость удаления 3,8 см/год. Нетрудно подсчитать, что половину радиуса Луна пройдёт за пять миллиардов лет, если будет удаляться с постоянной скоростью. Но скорость удаления будет постепенно уменьшаться. Так что придётся накинуть ещё несколько миллиардов лет.
Что будем потом?
Солнце продолжит тормозить вращение Земли (солнечные приливы).
Но как только вращение Земли замедлится, Луна чуть-чуть приблизится и вращение снова ускорится. Солнце опять его затормозит, а Луна снова приблизится и ускорит и так далее. Земле в каком-то смысле повезло с Луной. В пору своей молодости, когда наша планета вращалась очень быстро, она передала свой импульс Луне и таким образом сохранила его. Ведь под действием лунных приливов момент импульса Земли не теряется, а только перераспределяется в системе Земля-Луна. А под действием более слабых солнечных приливов теряется. Но эти приливы могут забрать момент импульса только у Земли. Но уже давно основная часть момента импульса системы Земля-Луна сосредоточена в орбитальном движении Луны. И солнечные приливы ничего сделать с ним не могут. Земля отдала львиную долю своего вращения Луне, и там эта доля пребывает в целости и сохранности. А спустя многие миллиарды лет Луна будет постепенно возвращать вращение Земле.
Мы привыкли к тому, что Луна — спутник Земли. Однако будет ли так всегда? По мнению генерального директора Центрального научно-исследовательского института машиностроения Геннадия Райкунова, наше ночное светило может рано или поздно покинуть земную орбиту и стать самостоятельной планетой. В таком случае Земля превратится в безжизненную пустыню…
Райкунов уверяет, что Луна вполне может повторить судьбу Меркурия, который, как предполагается, когда-то был спутником Венеры, но затем "улетел" от нее. После этого условия на Венере стали непригодными для жизни, несмотря на то что это планета земного типа.
"Луна тоже каждый год отходит от Земли, и когда-то, по всей видимости, если не случится обратных процессов, она должна Землю покинуть, — такое заявление сделал директор ЦНИИмаш на проходящем авиасалоне в Бурже. — Не получится ли так, что Земля пойдет по пути Венеры, когда образуются условия, не пригодные для существующих форм жизни — агрессивная атмосфера, огромное давление, парниковый эффект и т.д.?"
По словам ученого, сейчас проводятся космические исследования, которые помогут выяснить, изменятся ли условия жизни на нашей планете, если она утратит свой естественный спутник, и каким образом можно предотвратить худший вариант развития событий.
Геннадия Райкунова уже давно волнует судьба Луны. Ранее он назвал спутник "седьмым континентом" и заявил, что необходимо создать на нем постоянно функционирующую базу, сотрудники которой будут заниматься исследованиями и использованием ресурсов этого небесного тела.
Сейчас Луна движется вокруг Земли по орбите, близкой к эллиптической, против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса) со средней скоростью 1,02 километра в секунду. На самом деле движение нашего естественного спутника представляет собой довольно сложный процесс, на который влияют различные возмущения, обусловленные притяжением Солнца, планет и сплюснутой формой Земли. Насколько же вероятен сценарий развития событий, предложенный Райкуновым?
Научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ (ГАИШ) Сергей Попов подтвердил, что Луна действительно удаляется от Земли, но очень медленно — скорость удаления составляет около 38 миллиметров в год. "За несколько миллиардов лет период обращения Луны просто вырастет в полтора раза, и все, — заявил Попов. — Луна не может совсем уйти. Ей негде взять энергию для того, чтобы сбежать".
Как утверждает Сурдин, под влиянием солнечных приливов (движения водных масс, вызванного притяжением не Луны, а Солнца. — Ред. ) скорость вращения нашей планеты постепенно уменьшается, а скорость удаления спутника будет постепенно снижаться. Примерно через пять миллиардов лет радиус лунной орбиты достигнет максимального значения — 463 тысячи километров, а продолжительность земных суток увеличится до 870 часов.
"Утверждение "Луна может покинуть орбиту Земли и превратиться в планету" неверно, — прокомментировал Владимир Сурдин слова своего коллеги Райкунова. — Солнечные приливы будут продолжать тормозить Землю. Но теперь уже Луна будет опережать вращение Земли, и приливное трение начнет тормозить ее движение. В результате Луна станет приближаться к Земле, правда очень медленно, так как сила солнечных приливов невелика".
Но, даже если представить себе, что Луна больше не является спутником Земли, это еще не превратит нашу планету в подобие безжизненной Венеры, считают ученые. Так, заведующий лабораторией сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН Александр Базилевский прокомментировал: "На условиях на поверхности Земли уход Луны мало скажется. Не будет приливов и отливов (они в основном, лунные), и ночи будут безлунными. Переживем".
Не совсем согласны коллеги Райкунова и с его утверждением относительно того, что Меркурий был когда-то спутником Венеры. "Расчеты показали, что это возможно, что, однако, не доказывают, что так оно и было", — заявил Базилевский. К тому же, считает он, развитие Земли и Венеры не может идти одинаковыми путями, так как в венерианской атмосфере наблюдается повышенное содержание тяжелого изотопа водорода — дейтерия.
"Это может быть связано с тем, что на Венере когда-то было сравнительно много воды. При разложении воды в верхних слоях атмосферы на водород и кислород легкий изотоп водорода убегал в космос быстрее тяжелого, и получилась наблюдаемая аномалия, — говорит ученый. — Но не факт, что на поверхности Венеры была жидкая вода, а не пар в атмосфере, то есть не факт, что не было там так же жарко, как сейчас".
В каждый данный момент времени Луна находится не ближе 361 000 и не дальше 403 000 километров от Земли. Расстояние от Луны до Земли меняется, потому что Луна вращается вокруг Земли не по окружности, а по эллипсу. Кроме того, Луна мало – помалу удаляется от Земли в среднем на 5 сантиметров в год. Люди уже много столетий наблюдают понемногу уменьшающуюся Луну. Может наступить такой день, когда Луна оторвется от Земли и улетит в космос, став самостоятельным небесным телом. Но этого может и не случиться. Баланс гравитационных сил крепко держит Луну на околоземной орбите.
Интересный факт: Луна ежегодно удаляется от Земли приблизительно на 5 сантиметров.
Почему Луна удаляется от Земли?
Любое движущееся тело хочет по инерции продолжить свой путь по прямой линии. Движущееся по окружности тело стремится сорваться с круга и полететь по касательной к нему. Это стремление оторваться от оси вращения называется центробежной силой. Вы ощущаете центробежную силу в детском парке, катаясь на скоростных качелях, или при езде на автомобиле, когда он круто сворачивает и вас прижимает к дверце.
Слово «центробежный» означает «бегущий от центра». Луна тоже стремится последовать этой силе, но ее удерживает на орбите сила земного тяготения. Луна остается на орбите, потому что центробежная сила уравновешена силой земной гравитации. Чем ближе к планете находится ее спутник, тем быстрее он вращается вокруг нее.
Мы привыкли к тому, что Луна — спутник Земли. Однако будет ли так всегда? По мнению генерального директора Центрального научно-исследовательского института машиностроения Геннадия Райкунова, наше ночное светило может рано или поздно покинуть земную орбиту и стать самостоятельной планетой. В таком случае Земля превратится в безжизненную пустыню…
Райкунов уверяет, что Луна вполне может повторить судьбу Меркурия, который, как предполагается, когда-то был спутником Венеры, но затем "улетел" от нее. После этого условия на Венере стали непригодными для жизни, несмотря на то что это планета земного типа.
"Луна тоже каждый год отходит от Земли, и когда-то, по всей видимости, если не случится обратных процессов, она должна Землю покинуть, — такое заявление сделал директор ЦНИИмаш на проходящем авиасалоне в Бурже. — Не получится ли так, что Земля пойдет по пути Венеры, когда образуются условия, не пригодные для существующих форм жизни — агрессивная атмосфера, огромное давление, парниковый эффект и т.д.?"
По словам ученого, сейчас проводятся космические исследования, которые помогут выяснить, изменятся ли условия жизни на нашей планете, если она утратит свой естественный спутник, и каким образом можно предотвратить худший вариант развития событий.
Геннадия Райкунова уже давно волнует судьба Луны. Ранее он назвал спутник "седьмым континентом" и заявил, что необходимо создать на нем постоянно функционирующую базу, сотрудники которой будут заниматься исследованиями и использованием ресурсов этого небесного тела.
Сейчас Луна движется вокруг Земли по орбите, близкой к эллиптической, против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса) со средней скоростью 1,02 километра в секунду. На самом деле движение нашего естественного спутника представляет собой довольно сложный процесс, на который влияют различные возмущения, обусловленные притяжением Солнца, планет и сплюснутой формой Земли. Насколько же вероятен сценарий развития событий, предложенный Райкуновым?
Научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ (ГАИШ) Сергей Попов подтвердил, что Луна действительно удаляется от Земли, но очень медленно — скорость удаления составляет около 38 миллиметров в год. "За несколько миллиардов лет период обращения Луны просто вырастет в полтора раза, и все, — заявил Попов. — Луна не может совсем уйти. Ей негде взять энергию для того, чтобы сбежать".
Как утверждает Сурдин, под влиянием солнечных приливов (движения водных масс, вызванного притяжением не Луны, а Солнца. — Ред. ) скорость вращения нашей планеты постепенно уменьшается, а скорость удаления спутника будет постепенно снижаться. Примерно через пять миллиардов лет радиус лунной орбиты достигнет максимального значения — 463 тысячи километров, а продолжительность земных суток увеличится до 870 часов.
"Утверждение "Луна может покинуть орбиту Земли и превратиться в планету" неверно, — прокомментировал Владимир Сурдин слова своего коллеги Райкунова. — Солнечные приливы будут продолжать тормозить Землю. Но теперь уже Луна будет опережать вращение Земли, и приливное трение начнет тормозить ее движение. В результате Луна станет приближаться к Земле, правда очень медленно, так как сила солнечных приливов невелика".
Но, даже если представить себе, что Луна больше не является спутником Земли, это еще не превратит нашу планету в подобие безжизненной Венеры, считают ученые. Так, заведующий лабораторией сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН Александр Базилевский прокомментировал: "На условиях на поверхности Земли уход Луны мало скажется. Не будет приливов и отливов (они в основном, лунные), и ночи будут безлунными. Переживем".
Не совсем согласны коллеги Райкунова и с его утверждением относительно того, что Меркурий был когда-то спутником Венеры. "Расчеты показали, что это возможно, что, однако, не доказывают, что так оно и было", — заявил Базилевский. К тому же, считает он, развитие Земли и Венеры не может идти одинаковыми путями, так как в венерианской атмосфере наблюдается повышенное содержание тяжелого изотопа водорода — дейтерия.
"Это может быть связано с тем, что на Венере когда-то было сравнительно много воды. При разложении воды в верхних слоях атмосферы на водород и кислород легкий изотоп водорода убегал в космос быстрее тяжелого, и получилась наблюдаемая аномалия, — говорит ученый. — Но не факт, что на поверхности Венеры была жидкая вода, а не пар в атмосфере, то есть не факт, что не было там так же жарко, как сейчас".
