Mėnulis yra mūsų planetos palydovas, nuo neatmenamų laikų traukiantis mokslininkų ir tiesiog smalsuolių žvilgsnius. Antikos pasaulyje ir astrologai, ir astronomai jai skyrė įspūdingus traktatus. Nuo jų neatsiliko ir poetai. Šiandien šia prasme mažai kas pasikeitė: Mėnulio orbitą, jo paviršiaus ir vidaus ypatybes atidžiai tyrinėja astronomai. Nuo jos akių nenuleidžia ir horoskopų rengėjai. Palydovo įtaką Žemei tiria abu. Astronomai tiria, kaip dviejų kosminių kūnų sąveika veikia kiekvieno judėjimą ir kitus procesus. Mėnulio tyrinėjimų metu žinios apie šią sritį labai išaugo.
Kilmė
Mokslininkų teigimu, Žemė ir Mėnulis susiformavo maždaug tuo pačiu metu. Abu kūnai yra 4,5 milijardo metų amžiaus. Yra keletas teorijų apie palydovo kilmę. Kiekvienas iš jų paaiškina tam tikrus Mėnulio bruožus, tačiau palieka keletą neišspręstų klausimų. Milžiniško susidūrimo teorija šiandien laikoma arčiausiai tiesos.
Pagal hipotezę, planeta, savo dydžiu panaši į Marsą, susidūrė su jauna Žeme. Smūgis buvo liestinis ir paskatino didžiąją šio kosminio kūno materijos dalį, taip pat tam tikrą kiekį antžeminės „medžiagos“išleisti į erdvę. Iš šios medžiagos susidarė naujas objektas. Mėnulio orbitos spindulys iš pradžių buvo šešiasdešimt tūkstančių kilometrų.
Milžiniško susidūrimo hipotezė gerai paaiškina daugelį palydovo struktūros ir cheminės sudėties ypatybių, daugumą Mėnulio-Žemės sistemos savybių. Tačiau jei remsimės teorija, kai kurie faktai vis tiek lieka nesuprantami. Taigi geležies trūkumą palydove galima paaiškinti tik tuo, kad iki susidūrimo abiejų kūnų vidiniai sluoksniai buvo diferencijuoti. Iki šiol nėra įrodymų, kad toks dalykas būtų įvykęs. Ir vis dėlto, nepaisant tokių kontrargumentų, milžiniško poveikio hipotezė laikoma pagrindine visame pasaulyje.
Parametrai
Mėnulis, kaip ir dauguma kitų palydovų, neturi atmosferos. Rasti tik deguonies, helio, neono ir argono pėdsakai. Todėl apšviestose ir tamsiose vietose paviršiaus temperatūra labai skiriasi. Saulėtoje pusėje jis gali pakilti iki +120 ºС, o tamsiojoje - nukristi iki -160 ºС.
Vidutinis atstumas tarp Žemės ir Mėnulio yra 384 000 km. Palydovo forma yra beveik tobula sfera. Skirtumas tarp pusiaujo ir poliarinio spindulių yra nedidelis. Jie yra atitinkamai 1738,14 ir 1735,97 km.
Visiškas Mėnulio apsisukimas aplink Žemęužtrunka šiek tiek daugiau nei 27 dienas. Palydovo judėjimas dangumi stebėtojui būdingas fazių kaita. Laikas nuo vienos pilnaties iki kitos yra šiek tiek ilgesnis nei nurodytas laikotarpis ir yra maždaug 29,5 dienos. Skirtumas atsiranda dėl to, kad Žemė ir palydovas taip pat juda aplink Saulę. Mėnulis turi apvažiuoti šiek tiek daugiau nei vieną ratą, kad grįžtų į pradinę padėtį.
Žemės-Mėnulio sistema
Mėnulis yra palydovas, šiek tiek skiriasi nuo kitų panašių objektų. Pagrindinis jo bruožas šia prasme yra masė. Apskaičiuota, kad jis sveria 7,351022 kg, o tai yra maždaug 1/81 to paties Žemės parametro. Ir jei pati masė nėra kažkas neįprasto erdvėje, tai jos santykis su planetos savybėmis yra netipiškas. Paprastai palydovų ir planetų sistemose masės santykis yra šiek tiek mažesnis. Panašiu santykiu gali pasigirti tik Plutonas ir Charonas. Šie du kosminiai kūnai prieš kurį laiką buvo pradėti apibūdinti kaip dviejų planetų sistema. Atrodo, kad šis pavadinimas galioja ir Žemei bei Mėnuliui.
Mėnulis orbitoje
Palydovas vieną kartą apsisuka aplink planetą žvaigždžių atžvilgiu per mėnesį, kuris trunka 27 dienas 7 valandas ir 42,2 minutes. Mėnulio orbita yra elipsės formos. Skirtingais laikotarpiais palydovas yra arba arčiau planetos, arba toliau nuo jos. Atstumas tarp Žemės ir Mėnulio keičiasi nuo 363 104 iki 405 696 kilometrų.
Su palydovine trajektorijaDar vienas įrodymas yra susijęs su prielaida, kad Žemė su palydovu turi būti laikoma sistema, susidedančia iš dviejų planetų. Mėnulio orbita yra ne šalia Žemės pusiaujo plokštumos (kaip būdinga daugumai palydovų), o praktiškai planetos sukimosi aplink Saulę plokštumoje. Kampas tarp ekliptikos ir palydovo kelio yra šiek tiek didesnis nei 5º.
Mėnulio orbitą aplink Žemę įtakoja daugybė veiksnių. Šiuo atžvilgiu nustatyti tikslią palydovo trajektoriją nėra lengva užduotis.
Šiek tiek istorijos
Teorija, paaiškinanti, kaip mėnulis juda, buvo sukurta 1747 m. Pirmųjų skaičiavimų, priartinusių mokslininkus prie palydovo orbitos ypatybių supratimo, autorius buvo prancūzų matematikas Clairaut. Tada, tolimame XVIII amžiuje, Mėnulio apsisukimas aplink Žemę dažnai buvo pateikiamas kaip argumentas prieš Niutono teoriją. Skaičiavimai, atlikti naudojant universaliosios gravitacijos dėsnį, labai skyrėsi nuo tariamo palydovo judėjimo. Clairaut išsprendė šią problemą.
Klausimą tyrė tokie žinomi mokslininkai kaip d'Alembert ir Laplasas, Euleris, Hillas, Puiseux ir kiti. Šiuolaikinė Mėnulio revoliucijos teorija iš tikrųjų prasidėjo Browno darbu (1923). Britų matematiko ir astronomo tyrimai padėjo pašalinti skaičiavimų ir stebėjimo neatitikimus.
Nelengva užduotis
Mėnulio judėjimą sudaro du pagrindiniai procesai: sukimasis aplink savo ašį ir cirkuliacija aplink mūsų planetą. Būtų ne taip sunku išvesti teoriją, paaiškinančią palydovo judėjimą, jeijo orbitos neįtakojo įvairūs veiksniai. Tai ir yra Saulės trauka, ir Žemės formos ypatybės, ir kitų planetų gravitaciniai laukai. Tokios įtakos trikdo orbitą ir nuspėti tikslią Mėnulio padėtį tam tikru laikotarpiu tampa sunki užduotis. Kad suprastume, apie ką čia kalbama, apsistokime ties kai kuriais palydovo orbitos parametrais.
Kylantis ir mažėjantis mazgas, apsidėžių linija
Kaip jau minėta, Mėnulio orbita yra linkusi į ekliptiką. Dviejų kūnų trajektorijos susikerta taškuose, vadinamuose kylančiais ir besileidžiančiais mazgais. Jie yra priešingose orbitos pusėse sistemos centro, tai yra, Žemės atžvilgiu. Įsivaizduojama linija, jungianti šiuos du taškus, vadinama mazgų linija.
Palydovas yra arčiausiai mūsų planetos perigėjo taške. Didžiausias atstumas skiria du erdvės kūnus, kai Mėnulis yra savo apogėjuje. Tiesė, jungianti šiuos du taškus, vadinama apsidėžių linija.
Orbitos trikdžiai
Dėl daugelio veiksnių įtakos palydovo judėjimui iš tikrųjų tai yra kelių judesių suma. Apsvarstykite labiausiai pastebimus iškylančius trikdžius.
Pirmasis yra mazgo linijos regresija. Tiesi linija, jungianti du Mėnulio orbitos plokštumos ir ekliptikos susikirtimo taškus, nėra fiksuota vienoje vietoje. Jis labai lėtai juda priešinga kryptimi (todėl tai vadinama regresija) palydovo judėjimui. Kitaip tariant, Mėnulio orbitos plokštumasukasi erdvėje. Jai reikia 18,6 metų, kad padarytų vieną pilną sukimąsi.
Apsidų eilė taip pat juda. Tiesios linijos, jungiančios apocentrą ir periapsę, judėjimas išreiškiamas orbitos plokštumos sukimu ta pačia kryptimi, kuria juda Mėnulis. Tai vyksta daug greičiau nei mazgų linijos atveju. Visas posūkis trunka 8, 9 metus.
Be to, Mėnulio orbita patiria tam tikros amplitudės svyravimus. Laikui bėgant kampas tarp jo plokštumos ir ekliptikos keičiasi. Vertybių diapazonas yra nuo 4°59' iki 5°17'. Kaip ir mazgų linijos atveju, tokių svyravimų laikotarpis yra 18,6 metų.
Pagaliau Mėnulio orbita keičia savo formą. Jis šiek tiek išsitempia, tada vėl grįžta į pradinę konfigūraciją. Tuo pačiu metu orbitos ekscentriškumas (jos formos nukrypimo nuo apskritimo laipsnis) keičiasi nuo 0,04 iki 0,07. Pokyčiai ir grįžimas į pradinę padėtį trunka 8,9 metų.
Tai nėra taip paprasta
Tiesą sakant, keturių veiksnių, į kuriuos reikia atsižvelgti atliekant skaičiavimus, nėra tiek daug. Tačiau jie neišnaudoja visų palydovo orbitos trikdžių. Tiesą sakant, kiekvieną Mėnulio judėjimo parametrą nuolat veikia daugybė veiksnių. Visa tai apsunkina užduotį nuspėti tikslią palydovo vietą. Ir visų šių parametrų apskaita dažnai yra pati svarbiausia užduotis. Pavyzdžiui, Mėnulio trajektorijos apskaičiavimas ir jos tikslumas turi įtakos į jį išsiųsto erdvėlaivio misijos sėkmei.
Mėnulio įtaka Žemei
Mūsų planetos palydovas yra palyginti mažas, bet jo poveikis geraspastebimai. Turbūt visi žino, kad potvynius Žemėje formuoja Mėnulis. Čia iš karto turime padaryti išlygą: Saulė taip pat sukelia panašų efektą, tačiau dėl daug didesnio atstumo žvaigždės potvynių poveikis mažai pastebimas. Be to, vandens lygio kitimas jūrose ir vandenynuose siejamas ir su pačios Žemės sukimosi ypatumais.
Saulės gravitacinė įtaka mūsų planetai yra maždaug du šimtus kartų didesnė nei Mėnulio. Tačiau potvynio jėgos pirmiausia priklauso nuo lauko nehomogeniškumo. Atstumas, skiriantis Žemę ir Saulę, jas išlygina, todėl šalia mūsų esančio Mėnulio poveikis yra galingesnis (dvigubai reikšmingesnis nei šviesulio atveju).
Potvynio banga susidaro toje planetos pusėje, kuri šiuo metu yra priešais naktinę žvaigždę. Priešingoje pusėje taip pat yra potvynis. Jei Žemė stovėtų, banga judėtų iš vakarų į rytus, esanti tiksliai po mėnuliu. Visa jo revoliucija būtų baigta per 27 nelygines dienas, tai yra, per vieną mėnesį. Tačiau Žemės sukimosi aplink savo ašį periodas yra kiek trumpesnis nei 24 valandos. Todėl banga skrieja planetos paviršiumi iš rytų į vakarus ir vieną apsisukimą atlieka per 24 valandas ir 48 minutes. Kadangi banga nuolat susitinka su žemynais, ji pasislenka į priekį Žemės judėjimo kryptimi ir savo bėgime lenkia planetos palydovą.
Mėnulio orbitos ištrynimas
Dėl potvynio bangos pajuda didžiulė vandens masė. Tai tiesiogiai veikia palydovo judėjimą. Įspūdingoji dalisPlanetos masė yra pasislinkusi nuo linijos, jungiančios dviejų kūnų masės centrus, ir traukia Mėnulį prie savęs. Dėl to palydovas patiria jėgos momentą, kuris pagreitina jo judėjimą.
Tuo pačiu metu žemynai, veikiantys potvynio banga (jie juda greičiau nei banga, nes Žemė sukasi didesniu greičiu nei Mėnulis), patiria jėgą, kuri juos lėtina. Tai veda prie laipsniško mūsų planetos sukimosi sulėtėjimo.
Dėl dviejų kūnų potvynių ir atoslūgių sąveikos, taip pat dėl energijos tvermės ir kampinio momento dėsnių, palydovas juda į aukštesnę orbitą. Tai sumažina mėnulio greitį. Orbitoje jis pradeda judėti lėčiau. Kažkas panašaus vyksta su Žeme. Jis sulėtėja, todėl diena palaipsniui ilgėja.
Mėnulis per metus nutolsta nuo Žemės maždaug 38 mm. Paleontologų ir geologų tyrimai patvirtina astronomų skaičiavimus. Laipsniško Žemės lėtėjimo ir Mėnulio pasišalinimo procesas prasidėjo maždaug prieš 4,5 milijardo metų, tai yra nuo dviejų kūnų susiformavimo momento. Tyrėjų duomenys patvirtina prielaidą, kad anksčiau Mėnulio mėnuo buvo trumpesnis, o Žemė sukosi didesniu greičiu.
Potvynio banga kyla ne tik vandenynų vandenyse. Panašūs procesai vyksta ir mantijoje, ir žemės plutoje. Tačiau jie yra mažiau pastebimi, nes šie sluoksniai nėra tokie lankstūs.
Mėnulio nuosmukis ir Žemės lėtėjimas neįvyks amžinai. Galų gale planetos sukimosi laikotarpis bus lygus palydovo apsisukimo laikotarpiui. Mėnulis „pakils“virš vienos sritiespaviršiai. Žemė ir palydovas visada bus pasukti ta pačia puse vienas į kitą. Čia derėtų priminti, kad dalis šio proceso jau baigta. Būtent potvynių ir atoslūgių sąveika lėmė tai, kad danguje visada matoma ta pati Mėnulio pusė. Erdvėje yra tokios pusiausvyros sistemos pavyzdys. Jie jau vadinami Plutonu ir Charonu.
Mėnulis ir Žemė nuolat sąveikauja. Neįmanoma pasakyti, kuris iš kūnų turi didesnę įtaką kitam. Tuo pačiu metu abu yra veikiami saulės. Kiti, tolimesni, kosminiai kūnai taip pat atlieka reikšmingą vaidmenį. Atsižvelgiant į visus tokius veiksnius, gana sunku tiksliai sukurti ir apibūdinti palydovo judėjimo orbitoje aplink mūsų planetą modelį. Tačiau didžiulis sukauptų žinių kiekis, taip pat nuolat tobulėjanti įranga leidžia bet kuriuo metu daugiau ar mažiau tiksliai numatyti palydovo padėtį ir numatyti ateitį, kuri laukia kiekvieno objekto atskirai, o Žemės-Mėnulio sistemos – kaip į kitą. visa.
