Современная наука утверждает: Луна постепенно удаляется от Земли вследствие приливного ускорения на 38 мм в год; её орбита представляет собой медленно раскручивающуюся спираль. Так написано в Wikipedia, так утверждают учёные НАСА и др. Первые данные об этом были получены в КРАО в 1973г, причём по ним Луна удалялась на 21 см. в год. А уже в 2000-х годах эта цифра была скорректирована на 3,8 см. в год.
Новые расчёты и модели показывают: Луна не удаляется от Земли, а падает на неё. Все измерения проводимые ранее, не могут точно установить площадь лунной орбиты с учётом её либраций. В зависимости от времени измерения, апогей и перигей всегда будут разные, и это разница не в сантиметрах, а в тысячах километров; в конечном счёте расхождение площадей по месяцам составляет миллиарды квадратных километров.
Математика 9-й класс
8 января 2025г. Луна находилась в перигее на расстоянии 379.207 тыс. км. А 21 января она уже была в апогее на расстоянии 404.258 тыс. км. Разница приблизительно 25тыс. километров. Мы знаем, что орбита Луны не является идеально круглой, поэтом её рассматривают как эллипс. Формула расчёта площади эллипса известна многим со школьной программы (7-9 класс):
S=πab, где:
- a - большая полуось орбиты
- b - малая полуось орбиты
Большая полуось — это половина максимального диаметра эллипса. В астрономии её определяют как среднее арифметическое между самым близким и самым далёким расстояниями от Земли до Луны:
a = (A + P) / 2; где:
- A - апогей (404258 км - 21 января 2025г.)
- P - перигей (370207 км - 8 января 2025г.)
Малую полуось вычисляют по формуле b = a√(1-e²) в зависимости от эксцентриситета. Эксцентриситет (обозначается как e) меняется в пределах от 0 до бесконечности. Значение эксцентриситета определяет, насколько траектория объекта отличается от идеальной окружности.
e = 0 (Круг); 0 < e < 1 (Эллипс); e = 1 (Парабола); e > 1 (Гипербола)
У лунной орбиты эксцентриситет колеблется в пределах примерно от 0.0255 до 0.0775, а его среднее значение составляет e≈0.0549 По формуле b = a√(1-e²) мы вычитаем значение e² из единицы и получим результат 0.996986 Извлекаем квадратный корень и получаем e ≈ 0.99849 Наконец, умножаем эксцентриситет на большую полуось и получаем размер малой полуоси b = 387.232 × 0.99849. Далее площадь эллипса вычисляется по формуле, и так для каждого соединения апогей+перигей (большая полуось). В итоге можно построить таблицу и/или график, как показано выше.
⬆️ На графике видно, что площадь описываемой Луной орбиты вокруг Земли постоянно меняется, причём 2 раза в год изменения обусловлены орбитой Земли вокруг Солнца (перигелий и афелий).
Если взять данные лунных либраций с 2011 по 2023г. и отобразить их на графике, то мы увидим, что апогей (Apogee) практически не меняется. Это говорит о том, что Луна падает на Землю, а не удаляется от неё.
Детальное сравнение ключевых показателей
- Средняя площадь в 2023 году ~464.42 (млрд. км²). Средняя площадь в 2024 году ~461.30 (млрд. км²). Разница (2024 vs 2023) ~ 3.12 млрд км² (-0.67%). Расчёт ИИ "Gemini" ↪️ https://g.co/gemini/share/61b41536fed7
Возникновение Луны
Первую научную теорию возникновения Луны выдвинул в 1878 году британский астроном Джордж Говард Дарвин. Согласно этой теории, Луна отделилась от Земли в виде магматического сгустка под действием центробежных сил. Эта теория так же в общих чертах объясняет "статический" апогей, который наблюдается на графике: Луна образовалась в особой точке типа «полюc» и/или уже её прошла (позиция, где гравитация Солнца пропорциональна силе, удерживающей Луну на околоземной орбите. То есть - нулевая точка разрыва гравитации). Сначала Луна удалялась от Земли по спирали под действием центробежных сил, а спустя миллионы или миллиарды лет — падает на Землю.
Альтернативная «теория захвата» предполагает существование Луны как отдельной планетезимали, захваченной гравитационным полем Земли. На графике "Moon Phase and Libration" в перигее (Perigee) выражена область пространства, где присутствует локальный минимум потенциальной энергии. Это характерные черты потенциальной ямы. Если потенциальная яма имеет достаточно большие размеры и в неё попала частица, энергия которой ниже, чем необходимая для преодоления краёв ямы, возникают колебания частицы, в данном случае — лунные либрации.
В 1984 году на Гавайской конференции по планетологии была коллективно выдвинута теория возникновения Луны, получившая название теории Гигантского столкновения. Теория утверждает, что Луна возникла 4,6 млрд. лет назад после столкновения Земли с гипотетическим небесным телом, получившим название Тейа. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). Из обломков после удара собралась прото-Луна и стала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Под действием центробежных сил, через миллиарды лет Луна достигла нынешней орбиты (в среднем ~384 тыс. км). В настоящее время эта теория считается основной, хотя у неё тоже есть недостатки (например, Предел Роша). Теория предполагает, что Тейя сформировалась на орбите Земли в одной из точек Лагранжа системы Солнце — Земля. Такой сценарий хорошо объясняет низкую скорость столкновения, угол удара и нынешнюю почти круговую орбиту Земли.
Теория Гигантского столкновения - недальновидная. Она не объясняет спутники Юпитера (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто), Сатурна (Титан, Энцелад, Япет) и др. Эта теория делает Луну исключительно редким явлением в природе и противоречит фактам.
Движение Луны
В соответствии с принципом относительности (теория), эффект Пойнтинга — Робертсона объясняет уменьшение средней скорости Луны поглощением солнечного излучения: Энергия (то есть масса) частицы увеличивается при неизменной тангенциальной составляющей импульса. Уменьшение площади орбиты обусловлено массой в соответствии Законом всемирного тяготения. А увеличение площади происходит за счёт гравитационного манёвра вокруг более массивного тела — Земля.
Лунотрясения
Изучение Луны сейсмометрами в ходе космических экспедиций «Аполлон» (НАСА), и обработка собранной информации показала, что поверхность естественного спутника Земли является сейсмически активной.
- Приливные лунотрясения на глубинах ~ в половину лунного радиуса (от 600 до 900 км), по расписанию ~2 раза в месяц, указывают на Предел Роша. Это прямое следствие гравитационного воздействия Земли на деформацию спутника (его центральной части). Внутри сферы с радиусом меньшим предела Роша, невозможна гравитационная конденсация вещества с образованием единого (однородного) тела. Каждый раз, когда Луна деформируется приливными силами, эта деформация вызывает внутреннее трение и диссипацию энергии. Эта энергия (миллиарды лет) переходит в тепло и увеличивает объём невырожденных газов, где лунный реголит служит хорошей термоизоляцией.
- В соответствии с законом сохранения импульса в системе Земля - Луна, векторная сумма внешних сил, действующих на систему тел, не равна нулю. Сила совершает работу, приводящую к преобразованию энергии: приливное трение преобразует вращательную/орбитальную кинетическую энергию в тепло. Это фундаментальный закон природы - Закон сохранения энергии.