Orbitul Lunii. Influența Lunii asupra Pământului

Luna este un satelit al planetei noastre, de-a lungul timpului, atras de ochii oamenilor de știință și de oamenii curioși. În lumea antică, astrologii și astronomii i-au dedicat tratate impresionante. Și poeții nu au rămas în urma lor. Astăzi, în acest sens, s-au schimbat puține: orbita lunii, caracteristicile suprafeței și subsolului său sunt studiate cu atenție de către astronomi. Compilatorii de horoscoape nu își iau ochii de pe ea. Influența satelitului asupra Pământului este studiată de ambele. Astronomii explorează modul în care interacțiunea a două corpuri cosmice se reflectă în mișcarea și în alte procese ale fiecăruia. În timpul studiului lunii, cunoștințele din această zonă au crescut semnificativ.

origine

Potrivit oamenilor de știință, Pământul și Luna au fost formate la aproximativ același timp. Vârsta celor două corpuri este de 4,5 miliarde de ani. Există mai multe teorii de origine prin satelit. Fiecare dintre ele explică caracteristicile individuale ale lunii, dar lasă câteva întrebări nerezolvate. Cea mai apropiată de adevărul de astăzi este teoria coliziunii gigantice.

Potrivit ipotezei, planeta, asemănătoare în mărime cu Marte, sa ciocnit cu tânărul Pământ. Impactul a căzut asupra tangentei și a cauzat ejecția în spațiu a majorității materiei acestui corp cosmic, precum și o anumită cantitate de "material" pământesc. Din această substanță se formează un obiect nou. Raza orbitei Lunii era inițial șaizeci de mii de kilometri.

Ipoteza unei coliziuni uriașe explică foarte multe trăsături ale structurii și compoziției chimice a satelitului, majoritatea caracteristicilor sistemului Lună-Pământ. Cu toate acestea, dacă luăm ca bază teoria, unele fapte rămân neclar. Astfel, deficitul de fier din satelit poate fi explicat doar prin faptul că în momentul coliziunii pe ambele corpuri sa produs diferențierea straturilor interioare. Până în prezent, nu există dovezi că acest lucru a avut loc. Cu toate acestea, în pofida unor astfel de contraargumente, ipoteza de coliziune uriașă este considerată cea mai importantă din întreaga lume.

parametrii

Luna, ca majoritatea altor sateliți, nu are o atmosferă. Au fost detectate doar urme de oxigen, heliu, neon și argon. Prin urmare, temperatura suprafeței în zonele iluminate și întunecate este foarte diferită. Pe partea însorită, se poate ridica la +120 ordm-C, iar pe cea întunecată merge până la -160 ordm-C.

Distanța medie dintre Pământ și Lună este de 384 km. În formă, satelitul este practic o minge ideală. Diferența dintre razele ecuatoriale și polar este mică. Sunt 1738,14 și, respectiv, 1735,97 km.

Revoluția completă a Lunii în jurul Pământului durează puțin peste 27 de zile. Mișcarea satelitului pe cer pentru observator este caracterizată printr-o schimbare de fază. Timpul de la o lună plină la alta este oarecum mai lung decât această perioadă și este de aproximativ 29,5 zile. Diferența apare deoarece Pământul și satelitul se mișcă și în jurul Soarelui. Luna, pentru a fi în poziția inițială, trebuie să depășească puțin mai mult decât o singură tură.

Sistemul "Pământ-Lună"

Luna este un satelit, oarecum diferit de alte obiecte similare. Caracteristica sa principală în acest sens este masa. Se estimează la 7,35 * 10²² kg, care este de aproximativ 1/81 din parametrul analog al Pământului. Și dacă masa în sine nu este ceva neobișnuit pe expansiunea cosmică, corelația ei cu caracteristicile planetei este atipică. De regulă, raportul de masă în sistemele "satelit-planet" este oarecum mai mic. Un raport similar se poate lauda doar cu Pluto si Charon. Aceste două corpuri cosmice au fost caracterizate de ceva timp în urmă ca un sistem de două planete. Se pare că această desemnare este valabilă și în cazul Pământului și al Lunii.

Mișcarea Lunii în orbită

Satelitul face o revoluție în jurul planetei în raport cu stelele în timpul lunii siderale, care durează 27 de zile 7 ore și 42,2 minute. Orbita Lunii în formă este o elipsă. În perioade diferite, satelitul este situat mai aproape de planetă, apoi mai departe de acesta. Distanța dintre Pământ și Lună variază de la 363 104 la 405 696 kilometri.

Cu traiectoria mișcării satelitului, există o altă dovadă în favoarea presupunerii că Pământul cu satelitul trebuie privit ca un sistem alcătuit din două planete. Orbita Lunii nu este localizată în apropierea planului ecuatorial al Pământului (așa cum este tipic pentru majoritatea sateliților), dar practic în planul rotației planetei în jurul Soarelui. Unghiul dintre ecliptic și traiectoria satelitului este puțin mai mare de 5ordm.

Orbita mișcării Lunii în jurul Pământului este supusă influenței multor factori. În acest sens, determinarea traiectoriei exacte a satelitului nu este cea mai simplă sarcină.

Un pic de istorie

Teoria, explicând modul în care se mișcă Luna, a fost pusă înapoi în 1747. Autorul primelor calcule, care a adus oamenii de știință mai aproape de o înțelegere a caracteristicilor orbitale ale satelitului, a fost matematicianul francez Claireau. Apoi, în secolul al XVIII-lea, circulația Lunii în jurul Pământului a fost adesea prezentată ca argument împotriva teoriei lui Newton. Calculele efectuate folosind legea gravitației universale, nu au fost de acord cu aparenta miscare a satelitului. Claireau a rezolvat această problemă.

Studiul problemei a implicat oameni de știință celebri precum Dahlamber și Laplace, Euler, Hill, Puyso și alții. Teoria modernă a circulației Lunii a început de fapt cu lucrarea lui Brown (1923). Studiile matematicianului și astronomului britanic au ajutat la eliminarea discrepanței dintre calcule și observație.

O sarcină dificilă

Miscarea Lunii este in doua procese de baza: rotirea in jurul axei si circulatia in jurul planetei noastre. A obține o teorie care explică mișcarea unui satelit nu ar fi atât de dificilă dacă orbita sa nu ar fi expusă unor diverși factori. Aceasta este atracția Soarelui și caracteristicile formei Pământului și câmpurile gravitaționale alte planete. Astfel de influențe perturbă orbita și prezică poziția exactă a Lunii într-o anumită perioadă devine o sarcină dificilă. Pentru a înțelege ce este problema, să ne ocupăm de anumiți parametri ai orbitei satelitului.

Nod ascendent și descendent, linie de abside

După cum am menționat deja, orbita Lunii este înclinată spre ecliptic. Traiectoriile mișcării a două corpuri se intersectează în punctele numite nodurile ascendente și descendente. Ele sunt situate pe laturile opuse ale orbitei în raport cu centrul sistemului, adică a Pământului. Linia imaginară care leagă aceste două puncte este desemnată ca o linie de noduri.

Cea mai apropiată de planeta noastră este satelitul de la punctul perigeului. Distanța maximă separă cele două corpuri cosmice, când luna este la apogee. Linia care leagă aceste două puncte este numită linia de abside.

Perturbări ale orbitei

Ca urmare a impactului asupra mișcării satelitului imediat un număr mare de factori, de fapt, este suma mai multor mișcări. Luați în considerare cele mai notabile perturbări.

Primul dintre acestea este regresia liniei nodurilor. O linie dreaptă care unește două puncte de intersecție a planului orbitei lunare și a eclipticului nu este fixată într-un singur loc. Se mișcă foarte încet în direcția opusă (deci numită regresie) la mișcarea satelitului. Cu alte cuvinte, planul orbitei Lunii se rotește în spațiu. Pentru o revoluție completă, este nevoie de 18,6 ani.

Linia de abside se mișcă, de asemenea. Mișcarea liniei drepte care leagă apocenterul și pericenterul este exprimată în rotația planului orbitei în aceeași direcție cu mișcarea Lunii. Acest lucru se întâmplă mult mai repede decât în ​​cazul unei linii de noduri. Cifra de afaceri totală durează 8,9 ani.

În plus, orbita lunară prezintă fluctuații ale unei anumite amplitudini. În timp, unghiul dintre planul său și ecliptic se schimbă. Intervalul de valori este de la 4 ° 59 `la 5 ° 17`. La fel ca în cazul liniei nodurilor, perioada de fluctuații este de 18,6 ani.

În cele din urmă, orbita Lunii își schimbă forma. Se întinde ușor, apoi revine la configurația inițială. Acest lucru schimbă excentricitatea orbitei (gradul de abatere a formei sale de pe circumferință) de la 0,04 la 0,07. Modificările și revenirea la poziția inițială durează 8,9 ani.

Nu atât de simplu

De fapt, cei patru factori care trebuie luați în considerare în timpul calculelor - nu este atât de mult. Cu toate acestea, ele nu epuizează toate perturbațiile orbitei satelitului. De fapt, fiecare parametru al mișcării Lunii este afectat în mod constant de un număr mare de factori. Toate acestea complică sarcina de a prezice locația exactă a satelitului. Iar luarea în considerare a tuturor acestor parametri este adesea o sarcină importantă. De exemplu, calcularea traiectoriei mișcării lunii și precizia ei afectează succesul misiunii navei spațiale care îi este trimisă.

Influența Lunii asupra Pământului

Satelitul planetei noastre este relativ mic, dar efectul ei este clar vizibil. Poate că toată lumea știe că Luna este cea care formează mareele de pe Pământ. Aici trebuie să faceți imediat o rezervare: Soarele provoacă, de asemenea, un efect similar, dar datorită unei distanțe mult mai mari, efectul de maree al luminii nu este vizibil. În plus, schimbarea nivelului apei în mări și oceane se datorează, de asemenea, particularităților rotației Pământului în sine.

Impactul gravitațional al Soarelui asupra planetei noastre este de aproximativ două sute de ori mai mare decât parametrul analog al Lunii. Cu toate acestea, forțele de maree depind în primul rând de neomogenitatea câmpului. Distanța dintre Pământ și Soare, le aplatizează, astfel încât impactul este aproape de noi luna mai puternic (de două ori mai mare decât în ​​cazul luminii).

Se formează o undă de maree pe latura planetei care se află în prezent în lumina nocturnă. Pe partea opusă, există și un maree. Dacă Pământul ar fi staționat, atunci valul se va deplasa de la vest la est, situându-se exact sub Lună. Cifra de afaceri totală va fi finalizată în 27 de zile, adică pentru o lună siderală. Cu toate acestea, perioada Rotația Pământului în jurul valorii de axa este puțin mai mică de 24 de ore. Ca urmare, valul rulează de-a lungul suprafeței planetei de la est la vest și o întoarcere se termină în 24 de ore și 48 de minute. Pe măsură ce valul se întâlnește constant cu continentele, el se îndreaptă în direcția mișcării Pământului și depășește satelitul planetei în fugă.

Îndepărtarea orbitei Lunii

Un val mare provoacă mișcarea unei cantități uriașe de apă. Aceasta afectează în mod direct mișcarea satelitului. O parte impresionantă a masei planetei este deplasată de linia de legătură centre de masă două corpuri, și-l atrage luna. Ca urmare, satelitul simte impactul momentului forței, care accelerează mișcarea.

La aceleași continente, surprins de un val (acestea se deplasează mai repede decât val, deoarece Pământul se rotește cu o viteză mai mare decât luna se transformă), sunt expuse la forțe, retardare-le. Aceasta duce la o încetinire treptată a rotației planetei noastre.

Ca urmare a interacțiunii mareelor ​​dintre cele două corpuri, precum și a acțiunilor legile conservării energiei și impulsul unghiular, satelitul se mișcă spre o orbită mai înaltă. Acest lucru scade viteza lunii. În orbită, începe să se miște mai încet. Se întâmplă ceva asemănător cu Pământul. Aceasta încetinește, ceea ce duce la o creștere treptată a duratei zilei.

Luna se îndepărtează de Pământ cu aproximativ 38 mm pe an. Studiile paleontologilor și geologilor confirmă calculele astronomilor. Procesul de decelerare graduală a Pământului și îndepărtarea Lunii au început cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă, adică de la momentul formării a două corpuri. Datele cercetătorilor mărturisesc presupunerea că mai devreme luna lunară a fost mai scurtă și Pământul sa rotit la o viteză mai mare.

Un val mare apare nu numai în apele oceanelor lumii. Procese similare au loc în manta și în crusta pământului. Cu toate acestea, acestea sunt mai puțin vizibile, deoarece aceste straturi nu sunt atât de flexibile.

Îndepărtarea Lunii și decelerarea Pământului nu se vor întâmpla pentru totdeauna. În final, perioada de rotație a planetei va fi egală cu perioada de rotație a satelitului. Luna "atârnă" pe o suprafață. Pământul și satelitul vor fi întotdeauna rotite de aceeași parte unul altuia. Este necesar să reamintim aici că o parte din acest proces a fost deja finalizată. Interacțiunea mareelor ​​a dus la faptul că una și aceeași parte a lunii este întotdeauna vizibilă în cer. În spațiu există un exemplu de sistem care se află într-un echilibru similar. Acestea sunt numite deja Pluto și Charon.

Luna și Pământul sunt în interacțiune constantă. Este imposibil să spunem care dintre organismele afectează celălalt mai mult. În acest caz, ambele sunt expuse la soare. Un rol semnificativ îl joacă alte corpuri cosmice, mai îndepărtate. Contabilitatea tuturor acestor factori face dificilă construirea și descrierea cu exactitate a modelului de mișcare orbitală al satelitului în jurul planetei noastre. Cu toate acestea, cantitatea mare de cunoștințe acumulate, și echipamente în mod constant îmbunătățite permit mai mult sau mai puțin prezice cu exactitate poziția satelitului în orice moment și pentru a prezice viitorul, care așteaptă fiecare obiect în mod individual, iar sistemul Pamant-Luna ca un întreg.