Луната е спътник на нашата планета, привличащ погледите на учени и просто любопитни хора от незапомнени времена. В древния свят както астролозите, така и астрономите са й посвещавали впечатляващи трактати. Поетите не изоставаха от тях. Днес малко се е променило в този смисъл: орбитата на Луната, характеристиките на нейната повърхност и вътрешността са внимателно проучени от астрономите. Съставителите на хороскопи също не откъсват очи от нея. Влиянието на спътника върху Земята се изучава и от двамата. Астрономите изучават как взаимодействието на две космически тела влияе върху движението и другите процеси на всяко от тях. По време на изследването на Луната знанията в тази област са се увеличили значително.
Произход
Според учените Земята и Луната са се образували приблизително по едно и също време. И двете тела са на 4,5 милиарда години. Има няколко теории за произхода на спътника. Всеки от тях обяснява определени характеристики на Луната, но оставя няколко нерешени въпроса. Теорията за гигантски сблъсък днес се счита за най-близката до истината.
Според хипотезата планета, подобна по размер на Марс, се е сблъскала с младата Земя. Ударът беше тангенциален и предизвика освобождаването в космоса на по-голямата част от материята на това космическо тяло, както и на известно количество земен "материал". От това вещество се образува нов обект. Орбиталният радиус на Луната първоначално е бил шестдесет хиляди километра.
Хипотезата за гигантски сблъсък обяснява добре много характеристики на структурата и химическия състав на спътника, повечето характеристики на системата Луна-Земя. Ако обаче вземем теорията за основа, някои факти все още остават неразбираеми. По този начин дефицитът на желязо в спътника може да се обясни само с факта, че към момента на сблъсъка е настъпила диференциация на вътрешните слоеве и на двете тела. Към днешна дата няма доказателства, че е имало такова нещо. И все пак, въпреки подобни контрааргументи, хипотезата за гигантско въздействие се счита за основна в света.
Параметри
Луната, както повечето други спътници, няма атмосфера. Открити са само следи от кислород, хелий, неон и аргон. Следователно температурата на повърхността в осветени и тъмни зони е много различна. На слънчевата страна може да се повиши до +120 ºС, а на тъмната може да падне до -160 ºС.
Средното разстояние между Земята и Луната е 384 000 км. Формата на сателита е почти идеална сфера. Разликата между екваториалния и полярния радиуси е малка. Те са съответно 1738,14 и 1735,97 km.
Пълна революция на Луната около Земятаотнема малко повече от 27 дни. Движението на спътника по небето за наблюдателя се характеризира със смяна на фазите. Времето от едно пълнолуние до друго е малко по-дълго от посочения период и е приблизително 29,5 дни. Разликата възниква, защото Земята и спътникът също се движат около Слънцето. Луната трябва да измине малко повече от един кръг, за да се върне в първоначалната си позиция.
Система Земя-Луна
Луната е спътник, малко по-различен от други подобни обекти. Основната му характеристика в този смисъл е неговата маса. Той се оценява на 7,351022 кг, което е приблизително 1/81 от същия параметър на Земята. И ако самата маса не е нещо необичайно в космоса, тогава връзката й с характеристиките на планетата е нетипична. Като правило съотношението на масите в системите сателит-планета е малко по-малко. Само Плутон и Харон могат да се похвалят с подобно съотношение. Тези две космически тела преди време започнаха да се характеризират като система от две планети. Изглежда, че това обозначение е валидно и за Земята и Луната.
Луна в орбита
Спътникът прави един оборот около планетата спрямо звездите за звезден месец, което продължава 27 дни, 7 часа и 42,2 минути. Орбитата на Луната е с елипсовидна форма. В различни периоди спътникът се намира или по-близо до планетата, или по-далеч от нея. Разстоянието между Земята и Луната се променя от 363 104 на 405 696 километра.
С сателитна траекторияоще едно доказателство е свързано в полза на предположението, че Земята със спътник трябва да се разглежда като система, състояща се от две планети. Орбитата на Луната не се намира близо до екваториалната равнина на Земята (както е типично за повечето спътници), а практически в равнината на въртене на планетата около Слънцето. Ъгълът между еклиптиката и пътя на спътника е малко повече от 5º.
Орбитата на Луната около Земята се влияе от много фактори. В това отношение определянето на точната траектория на спътника не е лесна задача.
Малко история
Теорията, обясняваща как се движи луната, е изложена през 1747 г. Авторът на първите изчисления, които доближиха учените до разбирането на особеностите на орбитата на спътника, е френският математик Клеро. Тогава, в далечния осемнадесети век, въртенето на Луната около Земята често се изтъква като аргумент срещу теорията на Нютон. Изчисленията, направени с помощта на закона за универсалната гравитация, се различават значително от видимото движение на спътника. Clairaut реши този проблем.
Въпросът е изследван от такива известни учени като д'Аламбер и Лаплас, Ойлер, Хил, Пюиз и др. Съвременната теория за революцията на Луната всъщност започва с работата на Браун (1923). Изследванията на британския математик и астроном помогнаха да се премахнат несъответствията между изчисленията и наблюденията.
Не е лесна задача
Движението на Луната се състои от два основни процеса: въртене около оста си и циркулация около нашата планета. Не би било толкова трудно да се изведе теория, обясняваща движението на спътника, акоорбитата му не е била повлияна от различни фактори. Това е и привличането на Слънцето, и характеристиките на формата на Земята, и гравитационните полета на други планети. Такива влияния нарушават орбитата и предсказването на точната позиция на Луната в определен период се превръща в трудна задача. За да разберем за какво става въпрос, нека се спрем на някои параметри на орбитата на спътника.
Възходящ и низходящ възел, линия от апсиди
Както вече споменахме, орбитата на Луната е наклонена към еклиптиката. Траекториите на две тела се пресичат в точки, наречени възходящи и низходящи възли. Те са разположени от противоположните страни на орбитата спрямо центъра на системата, тоест Земята. Въображаема линия, която свързва тези две точки, се нарича линия от възли.
Спътникът е най-близо до нашата планета в точката на перигей. Максималното разстояние разделя две космически тела, когато Луната е в своя апогей. Линията, свързваща тези две точки, се нарича линия на апсиди.
Смущения в орбитата
В резултат на влиянието на голям брой фактори върху движението на спътника, всъщност това е сбор от няколко движения. Помислете за най-забележимите от възникващите смущения.
Първата е регресия на възлова линия. Правата линия, свързваща двете пресечни точки на равнината на лунната орбита и еклиптиката, не е фиксирана на едно място. Той се движи много бавно в посока, обратна (затова се нарича регресия) на движението на спътника. С други думи, равнината на орбитата на Лунатасе върти в пространството. Отнема й 18,6 години, за да направи едно пълно завъртане.
Линията от апсиди също се движи. Движението на правата линия, свързваща апоцентъра и периапсиса, се изразява в завъртане на орбиталната равнина в същата посока, в която се движи Луната. Това се случва много по-бързо, отколкото в случай на линия от възли. Пълен оборот отнема 8, 9 години.
В допълнение, лунната орбита изпитва флуктуации с определена амплитуда. С течение на времето ъгълът между неговата равнина и еклиптиката се променя. Диапазонът на стойностите е от 4°59' до 5°17'. Точно както в случая с линията от възли, периодът на такива колебания е 18,6 години.
Накрая орбитата на Луната променя формата си. Той се разтяга малко, след което отново се връща към първоначалната си конфигурация. В същото време ексцентриситетът на орбитата (степента на отклонение на формата й от кръг) се променя от 0,04 на 0,07. Промените и връщането в първоначалното си положение отнемат 8,9 години.
Не е толкова просто
Всъщност четирите фактора, които трябва да се вземат предвид по време на изчисленията, не са толкова много. Те обаче не изчерпват всички смущения в орбитата на спътника. Всъщност всеки параметър от движението на Луната е постоянно повлиян от голям брой фактори. Всичко това усложнява задачата за прогнозиране на точното местоположение на спътника. И отчитането на всички тези параметри често е най-важната задача. Например изчисляването на траекторията на Луната и нейната точност влияят върху успеха на мисията на космическия кораб, изпратен до нея.
Влияние на Луната върху Земята
Спътникът на нашата планета е сравнително малък, но въздействието му е доброзабележимо. Може би всеки знае, че Луната е тази, която формира приливите и отливите на Земята. Тук веднага трябва да направим резервация: Слънцето също предизвиква подобен ефект, но поради много по-голямото разстояние приливният ефект на звездата е малко забележим. Освен това промяната в нивото на водата в моретата и океаните е свързана и с особеностите на въртенето на самата Земя.
Гравитационното влияние на Слънцето върху нашата планета е около двеста пъти по-голямо от това на Луната. Приливните сили обаче зависят преди всичко от нехомогенността на полето. Разстоянието, разделящо Земята и Слънцето, ги изглажда, така че ефектът от близката до нас Луна е по-мощен (два пъти по-значителен, отколкото в случая на светилото).
Приливна вълна се образува от страната на планетата, която в момента е обърната към нощната звезда. От противоположната страна също има прилив. Ако Земята беше неподвижна, тогава вълната щеше да се движи от запад на изток, разположен точно под луната. Пълната му революция ще бъде завършена за 27-нечетни дни, тоест за звезден месец. Периодът на въртене на Земята около оста й обаче е малко по-малко от 24 ч. В резултат на това вълната преминава по повърхността на планетата от изток на запад и извършва едно завъртане за 24 часа и 48 минути. Тъй като вълната постоянно се среща с континентите, тя се измества напред в посоката на движение на Земята и изпреварва спътника на планетата в своето движение.
Изтриване на орбитата на Луната
Приливна вълна причинява движение на огромна маса вода. Това пряко влияе върху движението на спътника. Внушителната частМасата на планетата се измества от линията, свързваща центровете на масата на две тела, и привлича Луната към себе си. В резултат на това сателитът изпитва момент на сила, който ускорява движението му.
В същото време континентите, движещи се на приливна вълна (те се движат по-бързо от вълната, тъй като Земята се върти с по-висока скорост от Луната), изпитват сила, която ги забавя. Това води до постепенно забавяне на въртенето на нашата планета.
В резултат на приливното взаимодействие на две тела, както и действието на законите за запазване на енергията и ъгловия импулс, спътникът се придвижва към по-висока орбита. Това намалява скоростта на луната. В орбита той започва да се движи по-бавно. Нещо подобно се случва със Земята. Забавя се, което води до постепенно увеличаване на продължителността на деня.
Луната се отдалечава от Земята с около 38 мм годишно. Изследванията на палеонтолози и геолози потвърждават изчисленията на астрономите. Процесът на постепенно забавяне на Земята и отстраняването на Луната започва преди приблизително 4,5 милиарда години, тоест от момента на образуването на двете тела. Данните на изследователите подкрепят предположението, че по-рано лунният месец е бил по-кратък и Земята се е въртяла с по-бърза скорост.
Приливната вълна се среща не само във водите на океаните. Подобни процеси протичат както в мантията, така и в земната кора. Те обаче са по-малко забележими, защото тези слоеве не са толкова пластични.
Рецесията на Луната и забавянето на Земята няма да се случват вечно. В крайна сметка периодът на въртене на планетата ще бъде равен на периода на въртене на спътника. Луната ще "витае" над една областповърхности. Земята и спътникът винаги ще бъдат обърнати от една и съща страна един към друг. Тук е уместно да припомним, че част от този процес вече е завършен. Именно приливното взаимодействие е довело до факта, че една и съща страна на Луната винаги се вижда на небето. В пространството има пример за система, която е в такова равновесие. Те вече се наричат Плутон и Харон.
Луната и Земята са в постоянно взаимодействие. Невъзможно е да се каже кое от телата има по-голямо влияние върху другото. В същото време и двете са изложени на слънце. Други, по-далечни, космически тела също играят значителна роля. Отчитането на всички такива фактори прави доста трудно точното изграждане и описване на модел на движение на спътник в орбита около нашата планета. Въпреки това огромното количество натрупани знания, както и постоянно подобряващото се оборудване, позволяват повече или по-малко точно да се предскаже положението на спътника по всяко време и да се предскаже бъдещето, което очаква всеки обект поотделно и системата Земя-Луна като цял.
