Почему Луна удаляется от Земли?
Благодаря своей силе притяжения Луна сильнее притягивает к себе определенные части Земли, создавая приливную выпуклость в океанах нашей планеты. Так как Земля вращается гораздо быстрее Луны, то эта выпуклость возникает несколько раньше последней, что в силу ряда физических явлений толкает Луну на более высокую орбиту вокруг Земли.
Опасно легко воспринимать Луну как нечто само собой разумеющееся. То же самое верно и для Солнца. Однако, если бы не их вечное пребывание в нашем небе, жизнь на Земле была бы очень, очень сильно отличалась бы от того, что она есть сейчас, и не была бы для нас особенно приятной вещью!
Однако наш единственный естественный спутник — Луна — на самом деле удаляется от Земли. Ее орбита с каждым годом становится все больше и больше!
Воздействие приливных сил
Луна вращается вокруг Земли последние 4,5 миллиарда лет. Благодаря превосходящей массе Земли, она оказывает гораздо большую гравитационную силу, чем Луна на Землю, а это означает, что она тянет Луну к себе сильнее. Это порождает приливные силы, которые вызывают приливы в наших океанах.
Гравитационное притяжение между Луной и Землей сильнее на той стороне Земли, которая обращена к Луне. Причем эта сила наиболее сильна в области, наиболее близкой (имеющей минимальное расстояние) к Луне.
Как вы можете видеть на изображении выше, средняя часть нашей планеты (т.е. Экваториальная область) находится ближе к Луне, чем верх и низ планеты (полярные регионы). Следовательно, Луна немного сильнее притягивает к себе экваториальные области. Это большее гравитационное притяжение Луны вызывает высокие приливы в водах океанов (в этом регионе), создавая выпуклость в средней части Земли. Это называется приливной выпуклостью (или экваториальной выпуклостью).
Вот как ведут себя океанические приливы в зависимости от положения Земли по отношению к Луне. Это ясно показывает, что океан испытывает приливы, когда он находится ближе всего к Луне.
Эффект приливных сил испытывают обе стороны, т.е. точно так же, как наша планета переживает выпуклость (обратите внимание, что в результате этой выпуклости фактическое твердое тело Земли искажается всего на несколько сантиметров), вызванную гравитацией Луны, Луна также переживает приливное выпуклость на стороне, наиболее близкой к Земле.
Вращение Луны и Земли
Дрейфующие от Луны движения могут быть приписаны вращению как Земли, так и Луны. Понимаете, Земля вращается достаточно быстро (точнее, имеет высокую скорость вращения). Она совершает одно вращение по своей оси всего за 24 часа. С другой стороны, Луне требуется 27,3 дня, чтобы совершить одно вращение по своей оси! Очевидно, что Луна намного медленнее Земли, когда речь заходит об их соответствующей скорости вращения.
Поскольку существует значительная разница в их скоростях, приливная выпуклость на Земле пытается тянуть Луну вперед по своей орбите и имеет тенденцию ускорять ее (хотя и незначительно). Поскольку каждое действие имеет равную и противоположную реакцию, Луна также отталкивается от приливной выпуклости Земли, что приводит к уменьшению скорости вращения Земли.
Это уменьшение скорости вращения Земли вызывает потерю углового момента (энергии вращения), который затем передается на орбиту Луны через приливную силу, делая ее немного больше с каждым годом.
Результатом всего этого является то, что круговой путь Луны вокруг Земли увеличивается со скоростью 3,8 сантиметра в год. Другими словами, Луна с каждым годом удаляется от Земли на 3,8 сантиметра.
Аналогичным образом, скорость вращения Земли снижается такими темпами, что через 100 лет один день на Земле будет на 2 миллисекунды длиннее, чем сейчас.
В заключение. да, Луна удаляется от нас, но делает это очень медленно, так что не беспокойтесь пока о длинных безлунных ночах!
Источник
Почему Луна удаляется от Земли?
У нашей планеты есть единственный спутник — это Луна. И постепенно это небесное тело становиться все дальше и дальше от Земли. Расстояние между Луной и Землей увеличивается примерно на 3,8 сантиметра в год. Сразу после своего рождения Луна была намного ближе к нашей планете. Ученые оценивают это расстояние в 60 000 километров. Для наглядности напомним, что геостационарные спутники находятся на орбите высотой 35 786 километров.
В те древние времена сутки на Земле длились всего около 5 часов. Но с течением времени вращение нашей планеты стало замедляться. А расстояние до Луны увеличиваться. Почему же так происходит?
Каменноугольный период
350 миллионов лет назад, в эпоху палеозоя, еще до появления динозавров, сутки на Земле длились менее 23 часов. Ученые установили это, изучая окаменелые остатки кораллов. А длительность года составляла 385 дней. В то время Луна находилась на 13 300 километров ближе, чем сейчас. И ее угловые размеры на небе были несколько большими, чем в наши дни.
В будущем сутки на нашей планете будут длиться все больше и больше. Они будут увеличиваться до тех пор, пока Луна и Земля не синхронизируют свои орбиты. Один оборот Земли вокруг своей оси будет равен по времени одному обороту Луны вокруг Земли. Однако это никак не повлияет на нашу планету. Потому что это произойдет уже после того, как Солнце станет красным гигантом. И выживет ли при этом Земля — большой вопрос.
Что же заставляет Луну удаляться?
Причина этого явления кроется в приливной связи между двумя телами. Луна уже приливно заблокирована Землей. Один оборот вокруг своей оси она совершает ровно за то же время, за которое оборачивается вокруг нашей планеты. Именно поэтому мы видим всегда только одну сторону ее поверхности. Однако Земля, пока еще, как было сказано выше, свою орбиту по отношению к Луне не синхронизировала.
Гравитационное притяжение Луны деформирует поверхность нашей планеты. По оси Луна-Земля. Это проявляется не только в океанских приливах, но и в твердой части поверхности нашей планеты. Просто это не так заметно. Приливная кромка поверхности Земли всегда движется в направлении Луны. Это постоянное приливное движение приводит к интересному эффекту. Для того, чтобы система оставалась стабильной, Земля должна замедляться.
Но поскольку угловой момент системы Земля-Луна никуда не исчезает, а Земля замедляет свое вращение, Луне приходится ускоряться. Это приводит к тому, что наш спутник, махая нам заплаканным платочком, улетает в глубокий космос. Стремительно. Со скоростью 3,8 сантиметра в год, как говорилось в начале этой статьи.
И, в конце концов, в результате этого процесса Земля получит скорость вращения, идентичную орбитальному периоду Луны.
Подобные процессы происходят не только здесь
Еще один известный пример подобного процесса — система Плутон-Харон. Оба тела уже находятся на синхронной орбите, поэтому Харон виден только с одной стороны Плутона.
Если же разница в массах между телами, вращающимися вокруг друг друга, очень велика, возникает другое интересное явление: орбитальный резонанс. Самый наглядный пример — вращение Меркурия. Поскольку Солнце намного больше него, вместо того, чтобы находиться на синхронной орбите, Меркурий имеет орбитальный резонанс 3:2 (т. е. вращается 3 раза вокруг своей оси за каждые два оборота вокруг Солнца).
В случае с Сатурном некоторые из его спутников тоже находятся в орбитальном резонансе друг с другом. Титан находится в орбитальном резонансе 3: 4 с Гиперионом (на каждые 3 орбиты Титана вокруг Сатурна, Гиперион делает 4). Ганимед и Европа находятся в орбитальном резонансе с Юпитером с параметрами 1: 2: 4 (то есть на каждые 2 и 4 оборота Юпитера Европа и Ганимед совершают 1 соответственно).
Может ли Луна сбежать от Земли?
Ответ-нет. Как бы ей этого не хотелось. В конце концов Луна настолько удалится от Земли, что деформация силой тяжести не сможет больше влиять скорость вращения нашей планеты. Наш спутник как бы зависнет над одной точкой земной поверхности. И его можно будет наблюдать только с одной стороны Земли. Некоторые астрономы считают, что это произойдет лишь через 50 миллиардов лет. Вряд ли кто-то из нас доживет до этого события…
Источник
Может ли Луна улететь от Земли?
Когда люди узнают о том, что Луна медленно отдаляется от Земли (примерно на 4 сантиметра в год) у них часто возникает резонный вопрос: может ли Луна через достаточно большое количество времени полностью оторваться от Земли и перестать быть спутником нашей планеты? Давайте разбираться.
В астродинамике есть такое понятие, как вторая космическая скорость или как еще говорят скорость убегания. Это минимальная скорость, которую нужно достичь, чтобы без дополнительного ускорения улететь с небесного тела. Вторая космическая скорость зависит от массы небесного тела и расстояния до его центра. Так к примеру на поверхности Земли вторая космическая скорость равна 11.2 км/с.
Чтобы понять может ли Луна улететь от Земли нужно рассчитать вторую космическую скорость для орбиты Луны и сравнить ее с реальной скоростью Луны. Опуская расчеты сразу скажу, что скорость убегания для орбиты Луны равна примерно 1.44 км/с, при этом орбитальная скорость Луны равна 1.02 км/с. То-есть Луна с ее текущей скоростью не имеет шансов преодолеть гравитацию Земли и улететь в открытый космос.
Почему Луна отдаляется?
Причина кроется в приливном притяжении Луны. Как известно со времен Ньютона сила притяжения между двумя телами обратно пропорциональна квадрату расстояний между ними. Поэтому сила притяжения Луны действующая на Землю различается в разных частях Земли: больше всего на обращенной к Луне стороне Земли и меньше всего — на противоположной стороне.
На практике это лучше всего проявляется в виде приливов и отливов. Однако поверхность Земли также немного деформируется под влиянием приливных сил Луны. Обращенная к Луне часть Земли немножко вытягивается в сторону Луны (буквально на несколько миллиметров). Эта немного вытянувшаяся в сторону Луны часть Земли в свою очередь действует своей гравитацией на Луну и немного ускоряет ее что и заставляет Луну медленно отдаляться от Земли.
Что будет с Луной дальше?
По мере отдаления Луны от Земли влияние приливных сил Луны на Землю будет становиться все меньше. Как следствие со временем Луна будет отдаляться от Земли каждый год на все меньшее и меньшее расстояние пока наконец примерно через 50 миллиардов лет орбита Луны наконец не стабилизируется и она не прекратит отдаляться от Земли.
Когда это произойдет Луна будет делать полный оборот вокруг Земли за 47 дней (сейчас это занимает 27 дней), а Луна и Земля окажутся в приливном захвате друг друга. На практике это будет означать, что Луна будет всегда находиться над одной и той же стороной Земли.
Впрочем наше Солнце должно превратиться в красного гиганта примерно через 5 миллиардов лет, поэтому скорее всего и Луна, и Земля будут уничтожены Солнцем задолго до того, как орбита Луны вокруг Земли стабилизируется.
Ставьте палец вверх если хотите видеть в своей ленте больше статей о космосе!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.
Источник
Почему Луна с каждым годом удаляется от Земли
Единственным спутником Земли является Луна , расстояние до которой составляет около 384.467 км, то есть примерно 30 диаметров нашей планеты. С древних времен люди наблюдали за ней и пытались описать и объяснить движение нашего спутника. Сейчас, благодаря современной науке, ученые смогли сделать точные расчеты, погрешность которых может быть не более нескольких сантиметров.
Рассчитать движение Луны очень сложно, так как нужно учитывать и сплюснутость нашей планеты и влияние на нее Солнца. Ее орбита похожа на медленно раскручивающуюся спираль, и с каждым годом Луна удаляется от Земли.
Происхождение Луны
Мы не можем точно знать, что именно произошло около 4,6 млрд. лет назад, когда, по мнению ученых, появилась Луна. Есть множество гипотез , объясняющих, как возник наш постоянный спутник.
Пока ученые не определились, на какой именно остановиться, но основной считается теория Гигантского столкновения, согласно которой Земля столкнулась с небесным телом, которое назвали Тейей . Удар был под углом, почти по касательной, из-за чего часть этой планеты и часть земной мантии попали на околоземную орбиту, из них и получилась прото-Луна. У этой теории тоже есть недостатки, но считается, что она ближе остальных к истине.
Специалисты до сих пор ломают голову над тем, что произошло миллиарды лет назад. В 2008 году американские ученые пытались восстановить картину прошлого и предположили, около 4 млрд. лет назад произошло столкновение Земли с небесным телом, размером с Марс.
До этого события световой день на нашей планете был не больше 4 часов, а сама она вращалась в противоположную сторону. После столкновения появилась Луна, на Земле зародилась жизнь, вращение нашей планеты, замедлилось, уменьшился угол наклона ее оси, день стал длиннее.
В 2020 году появились сообщения : команда исследователей, в которую входили ученые из разных стран, при помощи компьютерного моделирования смогли установить, что около 4,5 млрд. лет назад наша планета была по форме похожа на картофелину, а не на шар. Когда произошло столкновение с крупным небесным телом, появилась Луна. Она тогда была очень близка к нашей планете и очень сильно на нее влияла.
Ученые утверждают, что в те времена она была в 30 раз ближе к Земле. Из-за этого Земля «проснулась», активизировались вулканы, стал формироваться ландшафт. Около 4,5 млрд. лет назад это расстояние между планетой и ее спутником было всего в 12,5 тыс. км, сутки были короткими, всего 2,5 часа.
Луна удаляется от Земли
Если раньше Луна была к нам так близка, сейчас это расстояние выросло в разы. А все потому, что наш спутник со скоростью около 38 мм в год уже давно начал удаляться от Земли. Так как с момента ее появления прошли миллиарды лет, расстояние значительно увеличилось.
Это происходит из-за приливного ускорения , которое начало действовать сразу после того, как на Земле появились океаны. Из-за массы Луны, находящейся рядом с нами, образуется приливная волна, и, как следствие, немного замедляется вращение планеты. Действует закон сохранения импульса и сохранения энергии, из-за того, вращение Земли немного уменьшается, момент импульса спутника увеличивается, Луна перебирается на другую, более высокую орбиту.
Что же нас ждет дальше? Ученый из Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ Владимир Сурдин объяснял, что скорость ухода Луны со временем начнет уменьшаться. Через 5 млрд. лет радиус орбиты спутника станет максимальным – 463 тыс. км (сейчас он около 385 тыс. км), тогда сутки будут длиться 870 часов, т.е. примерно 5 недель.
В это время скорость вращения планеты вокруг оси и Луны по своей орбите могут сравняться. И, несмотря на то, что приливного трения уже не будет, солнечные приливы продолжат влиять на Землю, тормозить ее. После этого Луна очень медленно начнет приближаться к планете. Гипотезу о том, что Луна может удалиться от Земли, ученые не поддерживают, т.к. она противоречит основам небесной механики.
Источник