Практически каждый, кто проявлял интерес к космосу, осведомлён о том, что Луна медленно отдаляется от Земли. Иногда нас спрашивают:
Почему Луна удаляется? Это означает ли, что в будущем Луна в конечном счете покинет орбиту Земли?
В данной статье мы предоставим ответы на эти вопросы.
В соответствии с современными научными представлениями, Луна сформировалась в результате столкновения протопланеты примерно размером с Марс с Землёй около 4,5 миллиарда лет назад. В результате этого столкновения был выброшен материал, из которого затем образовалась Луна.
Моделирование столкновения Земли с протопланетой, приведшее к образованию Луны
Исследования показывают, что на момент своего формирования Луна находилась гораздо ближе к Земле, всего лишь на расстоянии около 22 500 километров. Для сравнения, сегодня расстояние между ними составляет 384 000 километров. Луна продолжает удалённость от Земли со скоростью приблизительно 3,78 сантиметра в год.
Каковы причины удаления Луны от Земли?
Главной причиной отдаления Луны является приливное ускорение. Земля своим гравитационным воздействием удерживает Луну на орбите. В то же время Луна обладает собственной массой, и её гравитационное притяжение также влияет на Землю. Влияние Луны проявляется через приливы и отливы.
Вращение Земли вокруг своей оси вызывает образование приливной волны, которая иногда называется приливным горбом, и которая немного опережает Луну.
Поскольку приливной горб незначительно опережает Луну, он оказывает небольшое дополнительное воздействие на направление гравитационной силы, действующей на Луну, и тем самым ускоряет её движение. В результате этого Луна переходит на более высокую орбиту.
Таким образом, часть кинетической энергии вращения Земли передаётся приливной волне, которая ускоряет Луну. Это приводит к переходу Луны на более высокую орбиту, и, одновременно, замедляет вращение Земли вокруг своей оси.
Следует отметить, что Луна сформировалась гораздо ближе к Земле, чем находится сейчас. За миллиарды лет расстояние между Землёй и Луной увеличилось почти в 20 раз. Однако это также вызвало существенное замедление вращения Земли вокруг своей оси. Согласно расчётам японского астрофизика Таканори Сасаки, до образования Луны Земля совершала полный оборот вокруг своей оси примерно за 4 часа.
Следует ли ожидать того, что Луна улетит от Земли?
По мере дальнейшего удаления Луны от Земли скорость этого удаления будет замедляться. Это объясняется как уменьшением силы притяжения, создаваемой приливной выпуклостью, с увеличением расстояния, так и сокращением трения между поверхностью Земли и приливной волной вследствие замедления вращения Земли.
К моменту, когда Солнце превратится в красного гиганта и поглотит Землю вместе с Луной (через примерно 5 миллиардов лет), Луна успеет отдалиться лишь на около 550 000 километров.
Даже если в нашем мысленном эксперименте предположить, что Солнце будет существовать вечно, Луна не покинет Землю. В этом случае, по мере замедления вращения Земли, она и Луна окажутся в синхронном обращении, то есть будут всегда обращены одной и той же стороной друг к другу. Это приведёт к тому, что приливная выпуклость перестанет ускорять Луну, и удаление Луны от Земли прекратится.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!