Данная статья написана для школьного проекта, поэтому возможно наличие неточностей.
Информация о вероятных причинах относительной статичности Луны иногда встречается на сайтах про астрономию в интернете, в учебниках. Однако чаще всего она представлена в сложных и не всем понятных формулировках, научных терминах (на научном языке), что создаёт некоторые неудобства для изучения. В этой статье я хочу рассмотреть данную тему, но в более простых для понимания терминах и определениях.
Понимание причин, по которым Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной, является важным для астрономии. Это явление, известное как синхронное вращение, открывает новые горизонты для изучения динамики небесных тел и их взаимодействий.
Исследование механики Луны может дать важные сведения о процессах, происходящих в недрах Земли и Луны, а также о их историческом развитии. Понимание этих процессов может помочь в изучении других планет и их спутников.
Система Луна – Земля
Система Земля — Луна — гравитационно - связанная двойная система, состоящая из Земли, Луны и множества небольших объектов, находящихся в их гравитационном поле. Единственная двойная система Внутренней Солнечной системы. Луна единственный естественный спутник Земли. Луна очень большая по сравнению с родительской планетой, примерно в четверть её размера. Это подталкивает некоторых астрономов к тому, чтобы рассматривать систему Земля-Луна в качестве двойной планеты. Однако так как общий центр масс, вокруг которого вращаются оба тела, находится ниже поверхности Земли, система Земля-Луна официально обозначается как система планет-спутников.
В двойных системах, как наша Земля-Луна, одна планета может сильно влиять на биосферу другой. Смена климатических механизмов на Земле может быть связана не только с антропогенным воздействием, но и с влиянием Луны, которая играет грандиозную роль в жизни Земли: стабилизирует ось вращения и климат, из-за гравитационного воздействия Луны и Солнца на Землю возникают приливы и отливы.
Причины относительной статичности Луны по отношению к Земле. Особенности вращения Луны
Ученые, изучающие Луну как космическое тело, утверждают, что она обращена к Земле одной стороной вследствие того, что ее вращение вокруг своей оси равно вращению вокруг Земли.
Вращение Луны вокруг собственной оси описывается тремя эмпирическими законами Ж. Кассини (1721):
1. Лунный экватор имеет постоянный наклон к плоскости эклиптики (1°32′47″);
2. Ось вращения Луны лежит в одной плоскости с осью эклиптики и осью лунной орбиты;
3. Луна вращается с постоянной угловой скоростью в направлении обращения её вокруг Земли, причём период вращения равен периоду обращения по орбите.
Либрации Луны и их виды
Явление либрации Луны открыл в 1635 году Галилео Галилей. Этимологически этот термин относится к слову «либра» («весы»), что подразумевает колебательное движение оси. Либрация происходит вследствие нескольких причин. Во-первых, ось Луны наклонена по отношению к плоскости ее орбиты вокруг Земли, поэтому ее движение уже подвержено смещениям. Во-вторых, орбита Луны эллиптическая и в самой дальней ее точке (апогее) наш спутник движется с меньшей скоростью, чем в ближайшей (перигее), так что иногда она вращается вокруг своей оси быстрее, а иногда медленнее, чем вокруг Земли. Наконец, Луна немного колеблется.
Луна – синхронный спутник, то есть период ее осевого вращения сходиться с периодом ее орбитального обращения вокруг Земли. Вследствие этого Луна регулярно обращена к нам одной стороной. Данное означает, что только около пятидесяти процентов всей площади ее поверхности открыто исследованиям с Земли. Вокруг своей оси Луна вращается с постоянной скоростью, полный поворот происходит в течение примерно 27.3 дней, а вот вокруг Земли она обращается по эллиптической орбите неравномерно: в перигее – быстрее, в апогее – медленнее. К тому же экваториальная плоскость Луны наклонена к плоскости ее орбиты в среднем на 6° 41′. А кроме этого, сам наблюдатель движется в результате вращения Земли. Все это приводит, с точки зрения земного наблюдателя, к небольшим видимым покачиваниям Луны по долготе и широте, так называемым либрациям. В результате либраций земной наблюдатель в течение месяца может увидеть почти 60 % площади лунного шара, но оставшиеся 40 % с Земли не видны никогда.
Различают оптическую (может быть суточной и различаться по долготе и широте) и физическую либрации.
Выводы
На основании изученных и полученных данных можно сделать следующие выводы:
1. Изучение либрации Луны – один из доступных источников информации о внутреннем строении Луны. Именно поэтому сейчас к развитию представлений о либрации Луны, особенно физической, привлечено особое внимание. Именно из определения параметров либрации Луны можно выделить прямое доказательство наличия у Луны смещенного ядра.
2. Либрация Луны косвенно подтверждает затухающие вращения планеты вокруг своей оси. Но это уже не вращение, а колебательные движения на оси.
3. Причиной либрации Луны может быть смещение электромагнитного центра Луны к периферии, т.е. к поверхности планеты. Причиной смещения электромагнитного центра Луны вероятнее всего стало падение на ее поверхность больших железных метеоритов, образовавших моря, которые наблюдаются только на видимой стороне нашего спутника, тогда как на невидимой стороне моря отсутствуют.
4. Сформировалась гипотеза, что Луна на стадии остановки утратила ось вращения. Следовательно, Луна не вращается вокруг оси, а по состоянию на 2024 год, совершает незначительные, колебательные, затухающие движения.
5. Спустя время Луна прекратит свои колебательные движения на оси и приобретет статичное положение по отношению к Земле, фактически утратив свою ось.
Список использованных источников
1. Воронцов - Вельяминов Б.A.. «Очерки о вселенной» Издание седьмое, переработанное и дополненное Издательство «Наука» главная редакция физико-математической литературы, Москва 1976 год – 350c.
2. Горыня А. А., В.К.Дрофа. «Рельеф краевой зоны Луны» По фотографическим наблюдениям на астрографе астрономической обсерватории Киевского государственного университета им. Т.Г. Шевченко. Издательство Академии наук Украинской ССР, 1962 год – 164 с.
3. Гусев А.В., Петрова Н.К. «Вращение, физическая либрация и внутреннее строение Луны»: Монография. – Казань: Издательство Казанского государственного университета, 2008 год. – 208 c.
4. Пер. с итал.-М.: Де Агостини «Наука. Величайшие теории. Выпуск №9. Природа описывается формулами. Галилей. Научный метод.», 2015 год – 160с.
5. Сост. Ерпылев Н. П. «Энциклопедический словарь юного астронома» 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Педагогика, 1986 год – 336 с.
6. Загидуллин А. А., Н. К. Петрова, В. С. Усанин, Ю. А. Нефедьев, М.В. Глушков «Разработка численного подхода в теории физической либрации в рамках «главной проблемы»» Ученые записки Казанского университета, 2017 год, том 159, кн.4, С.529-546.
7. Загидуллин А. А., В. С. Усанин, Н. К. Петрова, Ю. А. Нефедьев, А. О. Андреев, Т. В. Гудкова «Физическая либрация Луны: расширенная проблема» Астрономический журнал, 2021 год, том 98, №1, с.75-88.
8. Куприн, В. А. «Система Земля — Луна» В. А. Куприн, Р. В. Кондратьева. — Текст: непосредственный // Юный ученый. — 2020 год — № 11 (41). — С.39-43.
9. Луна: история наблюдений и исследований. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ria.ru/science/20090720/177936175.html. Дата: 17.11.2024
10. Петров Н. К., Ю.А. Нефедьев, С.А.Дёмин, А.В. Гусев «Лунные исследования в Казанском университете: тенденция, результаты, перспективы.» Ученые записки Казанского университета, 2013 год, том 155, кн.3, С.19-35.
11. Портал «Научная Россия». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://scientificrussia.ru/. Дата: 17.11.2024
12. Сурдин В. Г. «Путешествия к Луне»: ФИЗМАТЛИТ; Москва; 2011 год, 98с.
13. Ред.-сост. Сурдин В.Г.-Изд.4-е «Путешествия к Луне», исп. и доп.-М.: ФИЗЛИТМАТ, 2019 год – 524 с.
14. Шкуратов Ю.Г. «Луна далекая и близкая» – Харьков: ХНУ, 2006 год – 182с.