Астрофизика. Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Наш естественный спутник луна

Почему Луна повернута к Земле одной стороной

Астрофизика. Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Наш естественный спутник луна

Тысячелетиями люди видят на небе наш естественный спутник. Самые любознательные разглядели моря и кратеры и даже задумались, почему Луна повернута к Земле одной стороной.

В глубокой древности мудрецы и обыватели считали, что мир создан богами, устроен мудро, а принимать его нужно таким, какой он есть. Со звездами и планетами были связаны мифы, в которых небесные тела одушевлялись, вступали друг с другом в конфликты и жили, с высоты взирая на смертных.

Развитие науки привело к появлению обоснованных теорий, изобретение телескопов и новых математических методов позволило взглянуть на проблему под другим углом, не ссылаясь на божественное происхождение космических объектов.

Фантастические гипотезы не канули в прошлое, напротив, даже придуманы новые, по одной из них, наш спутник — замаскированный инопланетный корабль. Некоторые думают, что спутник вообще не вращается или даже является голографической проекцией.

Но погоня за сенсациями не отменяет научных фактов и доказательств, которые отвечают на одно из многочисленных «почему». Луна повернута к Земле одной стороной из-за приливного взаимодействия небесных тел.

Половина и еще чуть-чуть

Если наблюдать за ночным небом регулярно, можно заметить, что видно неровно половину светила, а немного больше. Это из-за особенностей лунной орбиты. Ось вращения спутника наклонена к его орбитальной плоскости, так что по мере движения ночного светила вокруг нашей планеты мы видим то северный, то южный полюс Луны, по 6,5 градусов сверху и снизу.

Из-за вытянутой орбиты спутник движется по ней с переменной скоростью, но крутится вокруг оси с незначительными изменениями скорости. С Земли заметна такая неравномерность вращения, отчего и открываются небольшие участки обратной стороны, с каждого края по 7,5 градусов.

Эти колебания называются лунными либрациями, они открывают взгляду 59% лунной поверхности.

Как приливные силы повлияли на движение планет

Лунное притяжение заставляет подниматься воду в земных океанах. Возникают две огромных выпуклости: одна со стороны, что обращена к Луне, другая — с противоположной. Спутник вращается вокруг планеты, поэтому горбы следуют за ночным светилом по поверхности Земли, набегая на побережья, где уровень воды иногда повышается на несколько метров.

За сутки это случается дважды, днем и ночью, с разницей 12 часов. Но притяжению поддается и земная кора, она тоже вздымается, правда, заметить это непросто: подъем незначителен и составляет максимум десятки сантиметров.

Кора деформируется, внутри нее возникает трение, на его преодоление тратится энергия, отчего происходит потеря скорости осевого вращения планеты.

На Луне происходит то же самое, но без воды. Поскольку Земля крупнее, она действует на спутник с большей силой. Миллиарды лет назад осевое вращение Луны начало замедлятся из-за действия земной гравитации. Это явление называют приливным захватом, наблюдается оно и у других планет, имеющих спутники.

Время, которое уходит на один оборот Луны, совпадает с тем, которое требуется ей, чтобы облететь нашу планету. Таково объяснение, почему Луна всегда повернута к Земле одной своей стороной.

Планета и спутник за миллиарды лет скорректировали свое вращение, которое стало синхронным, хотя в самом начале картина была другой: обе стороны ночного светила показывались над Землей, где тогда еще не было жизни.

Приливные силы

Ускорение Луны

Два приливных горба, которые появляются с обеих сторон Земли, отличаются по размерам: тот, что на обращенной к спутнику стороне, больше того, что возникает на противоположной. Он немного опережает ход Луны, ведь Земля оборачивается вокруг оси за меньшее время.

Большой горб оказывает ответное воздействие на ночное светило: словно бы тянет за собой и ускоряет его движение по орбите. Это приводит к тому, что наша постоянная спутница каждый год отдаляется на 3,8 см.

Когда-то она находилась ближе, но ее оттолкнули все те же приливные силы.

Со временем расстояние увеличится, орбитальная скорость Луны возрастет, Земля тоже будет обращена к ней одним боком и при этом замедлит вращение. Это уже произошло с Плутоном и его спутником Хароном: они как будто скреплены невидимым стержнем.

Наша планета достигнет такого же идеала, но человечество его не увидит, ведь случится это спустя триллионы лет, когда Солнце израсходует всю энергию, а условия для жизни на Земле станут неподходящими.

Например, подсчитано, что при увеличении расстояния в полтора раза продолжительность земных суток увеличится в пятьдесят раз! Равновесие в космосе не всегда означает гармонию по человеческим меркам.

Выяснив, почему же Луна повернута к Земле одной стороной, многие спросят, не улетит ли разогнавшийся спутник в космические дали? Этого не произойдет, потому что Солнце тоже вызывает приливы, действуя на небесные тела.

Поэтому на определенной дистанции беглянка снова начнет сближаться с планетой. В теории может случиться так, что Луна подойдет чересчур близко и разрушится под действием гравитационных сил.

Эту гипотезу проверить тоже не удастся, поэтому остается лишь наблюдать за спутником с Земли и из космоса, стараясь постичь его тайны.

Вам также может понравиться

Астрофизика. Почему Луна не вращается вокруг своей оси?

Астрофизика. Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Наш естественный спутник луна

Луна не вращается вокруг соей оси, так ли это? Много лет ученые спорят на эту тему, но ответа, который удовлетворял бы всех, не находят. Каждый выдвигает свои гипотезы и старается их доказать. На сегодняшний день существует спорная ситуация по этому вопросу.

Форма Луны

Исследование поверхности Луны вызывает большой интерес в научном обществе. Ее изучение некоторые проводят совместно с Землей, рассматривая как одну целую систему.

Когда Луна совершает свой ход вокруг Земли, то ее положение относительно Солнца тоже меняется. К нашей планете обращена всегда одна и та же ее сторона. Линию, которая разделяет половины, называют терминатором. Поскольку Луна – спутник, то движется она по орбите, форма которой эллипсоидная.

Во время своего пути вокруг Солнца, кажется, что освещенная сторона Луны меняет форму. Однако небесное тело остается круглым всегда, а из-за изменения угла падения солнечных лучей на поверхность кажется, что его форма изменилась. В течение месяца Луна видна с Земли в нескольких разных ракурсах. Основные из них:

  • новолуние;
  • первая четверть;
  • полнолуние;
  • последняя четверть.

При новолунии Луны на небе не видно, поскольку эта фаза соответствует местонахождению спутника между Солнцем и Землей. Свет от Солнца на Луну не попадает и, соответственно, не отбивается, поэтому ее половина, видимая с Земли, не освещена.

В первую четверть освещена Солнцем правая половина Луны, поскольку она находится на угловом расстоянии 90° от светила. В последнюю четверть положение аналогично, только освещена левая часть.

Приходя в четвертую фазу – полнолуние, Луна располагается в противостоянии с Солнцем, поэтому она полностью отражает падающий на нее свет, и с Земли видно всю освещенную половину.

Земля

Еще в 16 веке было доказано, что у Земли есть свое собственное вращение. Однако как оно началось и что этому предшествовало, неизвестно. По этому поводу существует несколько теорий.

Например, при образовании планет облака пыли соединялись и основали планету, в это же время они притягивали и другие космические тела. Столкновение планет с этими телами и могло привести их в движение, а потом происходило уже по инерции. Это одна из гипотез, не нашедшая четкого подтверждения.

В связи с этим появляется другой вопрос: почему Луна не вращается вокруг своей оси? Попробуем ответить.

Виды вращения Луны

Обязательным условием того, что тело может вращаться вокруг собственной оси, является наличие этой оси, а у Луны ее нет. Доказательство этого представлены в таком виде: Луна – это тело, которое мы разобьем на большое количество точек.

При вращении эти точки опишут траектории в виде концентрических окружностей. То есть получается, что во вращении они задействованы все. А при наличии оси некоторые точки оставались бы неподвижными, и видимая с Земли сторона бы менялась.

Такого не происходит.

Другими словами, центробежные силы, направленные к центру, на спутнике отсутствуют, поэтому и Луна не крутится.

Движение небесного тела

Доказывая собственное вращение Луны, ученые используют различные методы исследования. Одним из них остается рассмотрение движения спутника Земли относительно звезд.

Их принимают за неподвижные тела, от которых ведется отсчет. Используя такой метод, получается, что относительно звезд у спутника присутствует свое вращение.

В таком варианте при вопросе, почему Луна не вращается вокруг своей оси, ответ будет звучать, что она вертится. Однако такое наблюдение неверно.

Поскольку центростремительное управление Луны определяется Землей, то и изучать возможности небесного тела надо относительно Земли.

Орбита или траектория

Чтобы разобраться, вращается ли Луна вокруг своей оси, рассмотрим такие понятия, как “орбита” и “траектория”. Они различаются.

Орбита:

  • замкнутая и кривая;
  • форма – круглая или эллипсоидная;
  • лежит в одной плоскости;

Траектория:

  • кривая, имеющая начало и конец;
  • прямой или криволинейной формы;
  • находится в одной плоскости или в трехмерной.

Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Известно, что тело может принимать участие только в двух видах движения одновременно. У Луны эти два допустимых вида присутствуют: вокруг Земли и вокруг Солнца. Соответственно, других видов вращения быть не может.

Если посмотреть на траекторию Луны с Земли, то увидим сложную кривую.

Наличие орбиты регулируется законом сохранения импульса, однако она может измениться, если поменяется момент импульса. Орбита – описывается законами физики, траектория – законами математики.

Система Земля-Луна

В некоторых пособиях Луна и Земля – это единая целая система. Математическим путем высчитывается их общий центр масс, не совпадающий с центром Земли, и утверждается, что вокруг него идет вращение. Однако, с точки зрения астрофизики, любое вращение вокруг этого центра отсутствует, в чем можно убедиться, наблюдая за Луной и Землей через специальное современное оборудование.

Почему Луна не вертится вокруг своей оси? Правда ли это? Вращение небесного тела бывает спин-спиновым и спин-орбитальным. Луна совершает вращательное спин-орбитальное движение вокруг оси, проходящей через центр Земли.

Люди на Земле видят все время одну сторону Луны, и она не меняется. Для практического доказательства можно провести эксперимент с небольшой гирей.

Взять гирьку, привязать ее на веревку и крутить. В этом случае гирька будет Луной, а человек, держащий второй конец веревки, – Землей.

Вращая вокруг себя гирьку, человек видит только один ее бок, то есть находящиеся на Земле люди видят одну сторону Луны.

Подошедший второй человек, ставший на расстоянии, увидит все стороны гирьки при том, что она не вращается вокруг своей оси. У Луны происходит то же самое, она не вертится вокруг своей оси.

Космическая эпоха

Долгое время ученые изучали только видимую сторону Луны. Не было возможности узнать, как выглядит противоположная. Но с развитием космической эры в середине 20 века человечество смогло увидеть вторую сторону.

Как оказалось, лунные полушария разительно отличаются друг от друга. Так, поверхность стороны, обращенная к Земле, покрыта базальтовыми ложками, а поверхность второго полушария усеяна кратерами. Эти отличия до сих пор вызывают у ученых интерес. Считается, что много лет назад у Земли было два спутника, один из которых столкнулся с Луной и оставил на ее поверхности такие отпечатки.

Заключение

Луна – это спутник, поведение которого точно не изучено. Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Этим вопросом задаются многие ученые на протяжении нескольких лет и однозначно верного ответа не находят.

Одни ученые уверены, что вращение все-таки существует, а невидимо оно людям, потому что периоды вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли совпадают.

Другие ученые отрицают этот факт и признают обращение Луны только вокруг Солнца и Земли.

Вопрос о том, почему Луна не крутится вокруг своей оси, был рассмотрен в этой статье, и с помощью примера (про гирьку) доказан.

Как вращается Луна

Астрофизика. Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Наш естественный спутник луна

При наблюдении с Земли всегда видна одна и та же половина земного спутника. Поэтому у наблюдателя может возникнуть вопрос о том, вращается ли Луна вокруг своей оси.

По некоторым данным учёных Луна является частью Земли, отделившейся под воздействием центробежных сил. Credit: NASA.

Характеристики Луны

Если рассматривать параметры всех спутников Солнечной системы по сравнению с планетами, которые они сопровождают, Луна является рекордсменом: ее диаметр составляет около 25% от земного, а масса — 1/100 часть от массы Земли. Однако если иметь в виду абсолютные величины, то в Солнечной системе существуют спутники и гораздо крупнее Луны.

Образование естественного земного спутника наиболее распространенная сегодня версия связывает с последствиями столкновения двух протопланет неравного размера. В результате тяжелые, имеющие более высокую плотность, ядра космических тел слились в единую структуру, а из осколков верхних слоев грунта обеих протопланет сформировался естественный спутник.

С таким механизмом образования связано более высокое содержание железа в земных породах и преобладание каменных пород в составе лунного грунта.

Естественный спутник Земли движется по эллиптической траектории. Эксцентриситет орбиты Луны (величина, выражающая степень отклонения от окружности) — 0,0549. Средний радиус его составляет 1737,1 км. Скорость движения Луны по орбите — 1,023 км/с.

Фаза Луны — видимая часть спутника с поверхности планеты Земля. Credit: NASA.

Фазы Луны

Фазой Луны называют освещенный Солнцем фрагмент планеты, видимый с Земли. Смена лунных фаз обусловлена взаимным расположением Солнца, Земли и Луны. В различные отрезки времени с земной поверхности наблюдаются разные части лунного диска, освещенные солнечным светом.

В течение синодического месяца фазы последовательно сменяют друг друга — от новолуния, когда освещенность лицевой стороны лунной поверхности 0%, до 100% при полнолунии.

Наблюдатели за ночным светилом выделяют 4 основные лунные фазы:

  • новолуние;
  • первая четверть;
  • полнолуние;
  • третья четверть.

Каждая из них имеет продолжительность около 7,4 суток. Это величина непостоянная, она изменяется по причине эллиптической конфигурации лунной орбиты.

Вращение спутника

Как любой спутник, Луна вращается вокруг материнской планеты. Кроме того, сопровождая Землю, она одновременно с ней оборачивается вокруг Солнца. Осевое вращение Луны, с точки зрения наблюдателя, располагающегося на Земле, незаметно. Поэтому может появиться впечатление, что вокруг оси это тело не вращается, а, наоборот, земля вращается вокруг луны, стоящей неподвижно.

Если точку наблюдения расположить вне Земли, то можно увидеть, что спутник не только двигается по отношению к планете, но и совершает вращение вокруг оси.

Закономерность осевого вращения земного спутника заключается в том, что один полный оборот по времени точно равен длительности путешествия небесного тела по орбите. Получается, что за сутки небесное тело осуществляет полный поворот вокруг своей оси.

Планета Земля с поверхности Луны. Credit: NASA SMD.

Аналогичный режим свойственен и спутникам других планет: Харон, сопровождающий планету Плутон, тоже всегда обращен к своей планете одним и тем же боком. По той же схеме вращаются и небесные тела, сопровождающие Марс, — Деймос и Фобос.

В научных кругах такое явление принято называть синхронным вращением или приливным захватом.

Такой режим обращения обусловливает тот факт, что при наблюдении с основного космического тела за спутником всегда на виду одна и та же его половина. В то же время с поверхности самого спутника основное небесное тело будет выглядеть висящим в небе без движения. С противоположной стороны такого спутника «материнское» небесное тело никогда не будет видно.

С явлением приливного захвата ученые связывают и способность вращения Луны влиять на климат Земли. В частности, описано явление большего количества атмосферных масс у того полушария планеты, которое обращено в данный период к естественному спутнику.

Следствием являются повышение атмосферного давления в области соответствующего полушария и последующие изменения погодных условий. Согласно гипотезам климатологов, такие «воздушные приливы» оказывают влияние и на интенсивность атмосферных осадков.

Однако дальнейший анализ данных, касающихся атмосферных осадков в течение предшествующих 15 лет, засвидетельствовал, что, хотя лунная гравитация и оказывает влияние на атмосферу, происходит это в меньшей степени, чем предполагалось учеными ранее.

Согласно мнению исследователей, по аналогичному механизму, под действием тех же сил происходят и морские приливы и отливы — их порождает влияние гравитационного поля Луны.

Сидерический месяц и синодический

Сидерический месяц — период, за который спутник Земли, совершив оборот по орбите, вновь занимает исходное положение относительно звезд. Величина этого периода времени непостоянна, что обусловлено неравенствами лунного движения (это связано с тем, что радиус эллиптической лунной орбиты в разных местах неодинаков).

Данный период может изменяться в пределах нескольких часов. Средняя продолжительность периода обращения небесного тела вокруг Земли составляет 27,322 земных суток.

Синодический месяц — отрезок времени между одинаковыми фазами Луны — также не имеет постоянного значения. Средняя длительность этого временного периода составляет 29,5 земных суток.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.