Мы знаем строение солнечной системы, где в центре находится наше светило Солнце - источник энергии и жизни на Земле. Солнце огромное, по массе примерно оно равно 333000 массам Земли, в радиусе - 109 радиусам Земли. Все планеты вращаются вокруг Солнца и почти у каждой планеты есть свои спутники. Наша Земля третья планета по счету от Солнца и имеет один естественный спутник - Луну. Образовалась эта пара Земля - Луна примерно 4.5 миллиарда лет назад.
Существует три гипотезы происхождения и возникновения Луны:
1 Гипотеза:
Её выдвинул Дж. Дарвин в конце века. Согласно этой гипотезе Луна и Земля первоначально составляли одну общую расплавленную массу, скорость вращения, увеличивалась по мере её остывания и сжатия, в результате эта масса разбивалась на две части. Малую - Луну, большую - Земля. Эта гипотеза объясняет малую плотность Луны, образованная из внешних слоев первоначальной массы. Но встречается серьезное возражение с точки зрения существующих геохимических различий между породами Земной оболочки и лунными породами.
2 Гипотеза:
Гипотеза захвата, разработанная немецким ученым К. Вейцзеккером, шведским ученым Х. Альфвеном и американским ученым Г. Юри, предполагает, что Луна первоначально была малой планетой, которая при прохождении вблизи Земли в результате воздействия тяготения последней превратилась в спутник Земли.
Вероятность такого события весьма мала, и, кроме того, в этом случае следовало бы ожидать большего различия земных и лунных пород.
3 Гипотеза:
Согласно третьей гипотезе, разрабатывавшейся советскими учеными - О. Ю. Шмидтом и его последователями в середине 20 века, Луна и Земля образовались одновременно путем объединения и уплотнения большого роя мелких частиц. Но Луна в целом имеет меньшую плотность, чем Земля, поэтому вещество протопланетного облака должно было разделиться с концентрацией тяжелых элементов в Земле. В связи с этим возникло предположение, что первой стала формироваться Земля, окруженная мощной атмосферой, обогащенной относительно летучими силикатами; при последующем охлаждении вещество этой атмосфере сконденсировалось в кольцо планетезималей, из которых и образовалась Луна.
Последняя гипотеза на современном уровне знаний (70-е годы 20 века) представляется наиболее предпочтительной.
В настоящее время Луна находится от нас на расстояние 3,844*108 м. Результаты измерений показывают, что Луна удаляется ежегодно в среднем на 4 см, а это приводит к замедление Луны вокруг Земли. Поэтому уже сейчас можно предположить, что со временем Луна станет ближе к Солнцу и первая попадает в жаркие объятия его.
Астроном из США, Ли Анна Уилсон из университета в Айове, изучая судьбу Луны, посчитала, что со временем один оборот вокруг Земли она будет совершать не 27,32 суток, как сейчас, а за большое время. Орбита Луны нарушится, она будет быстрее притягиваться Солнцем, слабее Землёй пока не попадет в точку, где силы гравитации и силы притяжении Солнца будут разрывать её на части. Луна потрескается и развалится на куски, т. е. наш спутник закончит своё существование в виде кольца обломках вращающихся вокруг Земли. Это кольцо будет похоже на кольцо Сатурна.
По предварительным подсчетам ученых, поживет это кольцо не долго и в конце «прольется дождем», т. е. осыпается на нашу Землю - сначала мелкие частицы, а затем и, те, что крупнее.
Если действительно до этого дойдет дело, то и наша Земля пойдет по Солнцу, но возможны и другие альтернативные варианты. Земля, лишившееся своего спутника - Луна, будет лет в одиночестве вращаться около Солнца. И многое зависит от самого светила - Солнца, ведь оно тоже все время будет меняться. Все эти варианты гипотетические, а мы предполагаем, посмотреть на этот факт с другой стороны.
МОСКВА, 22 июн - РИА Новости. Предположения, что Луна в будущем может покинуть орбиту спутника Земли, противоречит постулатам небесной механики, заявляют опрошенные РИА Новости российские астрономы.
Ранее многие интернет-СМИ со ссылкой на слова гендиректора "космического" ЦНИИ машиностроения Геннадия Райкунова сообщили, что в будущем Луна может покинуть Землю и стать самостоятельной планетой, двигающейся по собственной орбите вокруг Солнца. По словам Райкунова, таким образом Луна может повторить судьбу Меркурия, который, согласно одной из гипотез, в прошлом был спутником Венеры. В результате, по мнению гендиректора ЦНИИмаша, условия на Земле могут стать похожими на венерианские и будут непригодны для жизни.
"Это звучит как какой-то бред", - сказал РИА Новости Сергей Попов, научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ (ГАИШ).
По его словам, Луна действительно удаляется от Земли, но очень медленно - со скоростью около 38 миллиметров в год. "За несколько миллиардов лет период обращения Луны просто вырастет в полтора раза, и все", - сказал Попов.
"Луна не может совсем уйти. Ей негде взять энергию для того, чтобы сбежать", - отметил он.
Пятинедельные сутки
Другой сотрудник ГАИШ Владимир Сурдин сообщил, что процесс удаления Луны от Земли не будет бесконечным, в конечном счете он сменится приближением. "Утверждение "Луна может покинуть орбиту Земли и превратиться в планету" неверно", - сказал он РИА Новости.
По его словам, удаление Луны от Земли под влиянием приливов вызывает постепенное уменьшение скорости вращения нашей планеты, а скорость ухода спутника будет постепенно снижаться.
Примерно через 5 миллиардов лет радиус лунной орбиты достигнет максимального значения - 463 тысячи километров, а продолжительность земных суток составит 870 часов, то есть пять современных недель. В этот момент скорости вращения Земли вокруг оси и Луны по орбите станут равными: Земля будет смотреть на Луну одной стороной, так же, как Луна сейчас смотрит на Землю.
"Казалось бы, приливное трение (торможение собственного вращения под действием лунной гравитации) при этом должно исчезнуть. Однако солнечные приливы будут продолжать тормозить Землю. Но теперь уже Луна будет опережать вращение Земли и приливное трение начнет тормозить ее движение. В результате Луна станет приближаться к Земле, правда, очень медленно, так как сила солнечных приливов невелика", - сказал астроном.
"Такую картину рисуют нам небесно-механические расчеты, оспаривать которые сегодня никто, я думаю, не станет", - отметил Сурдин.
Потеря Луны не превратит Землю в Венеру
Даже если Луна исчезнет, это не превратит Землю в копию Венеры, заявил РИА Новости заведующий лабораторией сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН Александр Базилевский.
"На условиях на поверхности Земли уход Луны мало скажется. Не будет приливов и отливов (они в основном, лунные) и ночи будут безлунными. Переживем", - сказал собеседник агентства.
"По пути Венеры, с жутким разогревом, Земля может пойти из-за нашей глупости - если доведем ее выбросами парниковых газов до уж очень сильного разогрева. Да и то не уверен, что нам удастся так необратимо испоганить наш климат", - сообщил ученый.
По его словам, гипотеза, что Меркурий был спутником Венеры, а потом ушел с орбиты спутника и стал самостоятельной планетой, действительно выдвигалась. В частности, об этом в 1976 году, в статье, опубликованной в журнале Icarus, писали американские астрономы Томас ван Фландерн (Thomas van Flandern) и Роберт Харрингтон (Robert Harrington).
"Расчеты показали, что это возможно, что, однако, не доказывает, что так оно и было", - сказал Базилевский.
В свою очередь Сурдин отмечает, что "более поздние работы практически отвергли ее (эту гипотезу)".
Мы привыкли к тому, что Луна — спутник Земли. Однако будет ли так всегда? По мнению генерального директора Центрального научно-исследовательского института машиностроения Геннадия Райкунова, наше ночное светило может рано или поздно покинуть земную орбиту и стать самостоятельной планетой. В таком случае Земля превратится в безжизненную пустыню…
Райкунов уверяет, что Луна вполне может повторить судьбу Меркурия, который, как предполагается, когда-то был спутником Венеры, но затем "улетел" от нее. После этого условия на Венере стали непригодными для жизни, несмотря на то что это планета земного типа.
"Луна тоже каждый год отходит от Земли, и когда-то, по всей видимости, если не случится обратных процессов, она должна Землю покинуть, — такое заявление сделал директор ЦНИИмаш на проходящем авиасалоне в Бурже. — Не получится ли так, что Земля пойдет по пути Венеры, когда образуются условия, не пригодные для существующих форм жизни — агрессивная атмосфера, огромное давление, парниковый эффект и т.д.?"
По словам ученого, сейчас проводятся космические исследования, которые помогут выяснить, изменятся ли условия жизни на нашей планете, если она утратит свой естественный спутник, и каким образом можно предотвратить худший вариант развития событий.
Геннадия Райкунова уже давно волнует судьба Луны. Ранее он назвал спутник "седьмым континентом" и заявил, что необходимо создать на нем постоянно функционирующую базу, сотрудники которой будут заниматься исследованиями и использованием ресурсов этого небесного тела.
Сейчас Луна движется вокруг Земли по орбите, близкой к эллиптической, против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса) со средней скоростью 1,02 километра в секунду. На самом деле движение нашего естественного спутника представляет собой довольно сложный процесс, на который влияют различные возмущения, обусловленные притяжением Солнца, планет и сплюснутой формой Земли. Насколько же вероятен сценарий развития событий, предложенный Райкуновым?
Научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ (ГАИШ) Сергей Попов подтвердил, что Луна действительно удаляется от Земли, но очень медленно — скорость удаления составляет около 38 миллиметров в год. "За несколько миллиардов лет период обращения Луны просто вырастет в полтора раза, и все, — заявил Попов. — Луна не может совсем уйти. Ей негде взять энергию для того, чтобы сбежать".
Как утверждает Сурдин, под влиянием солнечных приливов (движения водных масс, вызванного притяжением не Луны, а Солнца. — Ред. ) скорость вращения нашей планеты постепенно уменьшается, а скорость удаления спутника будет постепенно снижаться. Примерно через пять миллиардов лет радиус лунной орбиты достигнет максимального значения — 463 тысячи километров, а продолжительность земных суток увеличится до 870 часов.
"Утверждение "Луна может покинуть орбиту Земли и превратиться в планету" неверно, — прокомментировал Владимир Сурдин слова своего коллеги Райкунова. — Солнечные приливы будут продолжать тормозить Землю. Но теперь уже Луна будет опережать вращение Земли, и приливное трение начнет тормозить ее движение. В результате Луна станет приближаться к Земле, правда очень медленно, так как сила солнечных приливов невелика".
Но, даже если представить себе, что Луна больше не является спутником Земли, это еще не превратит нашу планету в подобие безжизненной Венеры, считают ученые. Так, заведующий лабораторией сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН Александр Базилевский прокомментировал: "На условиях на поверхности Земли уход Луны мало скажется. Не будет приливов и отливов (они в основном, лунные), и ночи будут безлунными. Переживем".
Не совсем согласны коллеги Райкунова и с его утверждением относительно того, что Меркурий был когда-то спутником Венеры. "Расчеты показали, что это возможно, что, однако, не доказывают, что так оно и было", — заявил Базилевский. К тому же, считает он, развитие Земли и Венеры не может идти одинаковыми путями, так как в венерианской атмосфере наблюдается повышенное содержание тяжелого изотопа водорода — дейтерия.
"Это может быть связано с тем, что на Венере когда-то было сравнительно много воды. При разложении воды в верхних слоях атмосферы на водород и кислород легкий изотоп водорода убегал в космос быстрее тяжелого, и получилась наблюдаемая аномалия, — говорит ученый. — Но не факт, что на поверхности Венеры была жидкая вода, а не пар в атмосфере, то есть не факт, что не было там так же жарко, как сейчас".
Влияние Луны на Землю переоценить сложно. В частности, она удерживает Землю под наклоном в 66 градусов от орбитальной плоскости. Благодаря этому климат на большей части нашей планеты вполне себе ничего.
Каким боком Земля повернется к Солнцу, если Луна уйдет странствовать по космосу, предсказать невозможно. Предположительно, в прямом смысле ляжет набок. Ледники растают, пустыни замерзнут, о приливах и отливах можно будет забыть. Чтобы понять, чем это грозит всему живому на планете, достаточно посмотреть любой апокалиптический фильм.
Между тем российские уфологи уже взяли версию с удалением Луны на карандаш и выдвинули теорию в своем стиле.
Уфологи давно рассматривают Луну как ближайшую к нам базу инопланетных цивилизаций, - рассказал «Вечерке» уфолог Юрий Сенькин. - То, что телескопы, луноходы и люди, побывавшие на Луне несколько раз, их там не застали, объясняется просто - мы исследовали только одну сторону спутника. Обратной стороны никто не изучал.
Чем вызвано отдаление Луны, сказать трудно, однако не исключено, что это дело рук - или что там у них вместо рук - пришельцев. И даже если это так, вряд ли делалось это для того, чтобы навредить нашей цивилизации. Инопланетные расы могут преследовать совсем другие задачи. Луна, к примеру, богата ресурсами, в том числе и теми, которые на Земле в жутком дефиците.
Журналистов «Вечерки» перспектива потерять спутник Земли не вдохновила ничуть: во-первых, ночью без нее будет довольно скучно, во-вторых, хочется еще пожить. Поэтому мы сразу обратились в Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга за разъяснениями.
Заведующий отделом Луны и планет, доктор физико-математических наук Владислав Шевченко долго смеялся, выслушав вопрос. Попросил повторить. И снова смеялся без остановки.
Ох сказочники! - отдышавшись, сказал он. - Но если серьезно, Луна действительно удаляется от Земли, но надо понимать, что происходит это на протяжении четырех миллиардов лет, с тех самых пор, как сформировалась сама Луна.
По словам Шевченко, удаление спутника Земли - вполне закономерное физическое явление - вспоминаем школьную программу по физике, - называемое инерцией. Представьте, что вы катаетесь на карусели. Раскручиваясь все быстрее, чувствуете, как вас начинает клонить в сторону, противоположную оси карусели. И если вы не схватитесь за что-нибудь, вас просто-напросто может выбросить. А вот Луне зацепиться не за что. Скорость, с которой она вращается вокруг Земли, задает такую инерцию, что гравитационное поле Земли бессильно удержать этот шарик. И нужно понимать, что земное притяжение воздействует на наш спутник все меньше по мере его удаления.
По расчетам, Луна удаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра в год, - продолжает Владислав Шевченко. - Сейчас расстояние до нее составляет 384 тысячи километров. А когда Луна только формировалась, оно было около 60 тысяч километров. Рукой подать! Понадобилось около четырех миллиардов лет, чтобы расстояние это увеличилось в шесть раз.
И еще несколько миллионов лет понадобится, чтобы Луна удалилась, перестав полностью закрывать Солнце при затмении. Поэтому переживать по этому поводу пока что рано. Просто знайте: когда это случится, «Вечерняя Москва» известит лично вас в первую очередь.
Версий происхождения Луны несколько, но в последние десятилетия ученые склоняются к теории гигантского столкновения. Случилось это порядка 4,6 миллиарда лет назад: гипотетическая планета Тейя столкнулась с Землей по касательной, вырвав из нашей многострадальной планеты огромный кусок. Земля тут же вскипела, едва не вывернувшись наизнанку, а та ее часть, что вырвала Тейя, была захвачена гравитационным полем Земли, чтобы спустя миллиарды лет мы могли задрать голову и сказать: «Луна сегодня офигенная!»
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
Жители южного полушария видят Луну наоборот: у них она растет слева, убывает - направо.
Первым искусственным спутником Солнца стала советская станция «Луна-1» в 1959 году. Из-за ошибки в расчетах она на второй космической скорости проскочила мимо спутника Земли.
Смартфон, с которым ходит ваш сосед-мальчишка, в разы мощнее компьютера, который управлял высадкой астронавтов на Луну.
Сейчас Луна удаляется от Земли. Но когда день и месяц сравняются, начнёт приближаться. Упадёт Луна на Землю или нет?
Какое будущее у системы Земля-Луна? Если экстраполировать современные данные о скорости удаления Луны, то можно сделать такой вывод. Продолжительность суток и месяца будет всё время увеличиваться. При этом сутки будут расти быстрее, чем месяц, и в отдалённом будущем они сравняются. В результате Луна будет всегда видна только с одной стороны Земли.
Система, в которой планета и спутник всё время «смотрят» друг на друга одной и той же стороной, уже есть в Солнечной системе. Это Плутон и Харон. Это самое устойчивое состояние в системе ДВУХ тел. Но Земля находится значительно ближе к Солнцу. Приливные силы со стороны Солнца также тормозят вращение Земли: амплитуда солнечных приливов всего в два с небольшим раза меньше лунных. Поэтому после того, как Земля и Луна будут вращаться синхронно, Солнце будет продолжать тормозить вращение Земли. Земля начнёт вращаться вокруг своей оси МЕДЛЕННЕЕ, чем Луна по орбите. И это означает, что Луна будет находиться НИЖЕ синхронной орбиты. Следовательно, она начнёт падать на Землю.
Закончится ли всё это грандиозной катастрофой в истории Земли?
Хороший сценарий для фильма ужасов: Луна приближается всё ближе, и остановить её невозможно. Ведь если спутник оказывается ниже синхронной орбиты, то начинается его необратимое падение. Или нет?
Спутник, находящийся ниже синхронной орбиты, «упадёт» на планету, а, находящийся выше – «улетит» от неё. Правда, здесь есть существенное уточнение. Это произойдет только при условии, что скорость вращения планеты будет оставаться постоянной. Для маленьких спутников это так. А для больших? При какой массе спутника его уже можно считать большим?
Ответ прост: если орбитальный момент импульса спутника сравним по величине с собственным моментом импульса планеты. В этом случае удаление или приближение спутника будет существенно изменять скорость вращения планеты.
Простой расчёт показывает, что в системе Земля-Луна бОльшая часть общего момента импульса приходится именно на Луну, а не на Землю. Действительно, момент импульса Земли равен:
Здесь I = 0,33 – безразмерный момент инерции Земли, M – её масса, R – экваториальный радиус, V – линейная скорость на экваторе.
Орбитальный момент Луны равен:
Здесь m – масса Луны, r – средний радиус её орбиты, v – орбитальная скорость.
Масса Луны в 80 раз меньше Земли, её орбитальный радиус в 60 раз больше радиуса Земли, а орбитальная скорость (1 км/сек) больше экваториальной скорости вращения Земли (500 м/сек) в 2 раза. Следовательно, орбитальный момент Луны примерно в четыре раза превосходит момент вращения Земли. Поэтому Луна, ни при каких условиях, упасть на Землю не сможет, даже если в отдалённом будущем она окажется на синхронной орбите.
В качестве примера предположим, что Луна находится на современной орбите, а Земля вообще не вращается вокруг своей оси. В этом случае кинетическая энергия будет передаваться от Луны к Земле. Земля постепенно начнёт вращаться, а Луна будет приближаться к ней: падать на Землю. Но не упадёт.
Насколько Луна приблизится к Земле?
Орбитальный момент импульса пропорционален радиусу орбиты и скорости. Орбитальная скорость обратно пропорциональна корню квадратному из радиуса. Поэтому орбитальный момент пропорционален корню квадратному из радиуса. Если радиус орбиты уменьшится на два процента, то момент уменьшится на один процент. И этот процент в силу сохранения передастся Земле. Учитывая, что современный период вращения Земли в одни сутки соответствует 25 процентам лунного орбитального момента, то одному проценту будет соответствовать период в 25 суток. Этот период будет короче лунного месяца, который в силу третьего закона Кеплера уменьшится только на три процента и составит примерно 28 дней. То есть Земля будет вращаться БЫСТРЕЕ, чем Луна. Следовательно, Луна НЕ сможет приблизиться к Земле даже на 2 процента, а приблизится чуть меньше.
Будущее системы Земля-Луна в общих чертах такое.
Сначала Луна будет продолжать удаляться от Земли, получая от неё момент импульса. Но момента импульса у Земли осталось не так много – 25% от орбитального момента импульса Луны. Поэтому максимум, что может получить Луна – это увеличить свой момент импульса на 25%. Радиус её орбиты при этом возрастёт в 1,5 раза (1,25 в квадрате). А лунный месяц увеличится примерно 2 раза (по Третьему закону Кеплера нужно 1,5 возвести в степень 3/2) и составит 60 дней. Соответственно, земные сутки также возрастут до 60 дней. Это МАКСИМАЛЬНОЕ расстояние, на которое Луна может удалиться от Земли.
Сколько времени понадобится Луне, чтобы отойти от Земли на это расстояние (половина радиуса её современной орбиты)?
Расстояние до луны 380 тыс. км, скорость удаления 3,8 см/год. Нетрудно подсчитать, что половину радиуса Луна пройдёт за пять миллиардов лет, если будет удаляться с постоянной скоростью. Но скорость удаления будет постепенно уменьшаться. Так что придётся накинуть ещё несколько миллиардов лет.
Что будем потом?
Солнце продолжит тормозить вращение Земли (солнечные приливы).
Но как только вращение Земли замедлится, Луна чуть-чуть приблизится и вращение снова ускорится. Солнце опять его затормозит, а Луна снова приблизится и ускорит и так далее. Земле в каком-то смысле повезло с Луной. В пору своей молодости, когда наша планета вращалась очень быстро, она передала свой импульс Луне и таким образом сохранила его. Ведь под действием лунных приливов момент импульса Земли не теряется, а только перераспределяется в системе Земля-Луна. А под действием более слабых солнечных приливов теряется. Но эти приливы могут забрать момент импульса только у Земли. Но уже давно основная часть момента импульса системы Земля-Луна сосредоточена в орбитальном движении Луны. И солнечные приливы ничего сделать с ним не могут. Земля отдала львиную долю своего вращения Луне, и там эта доля пребывает в целости и сохранности. А спустя многие миллиарды лет Луна будет постепенно возвращать вращение Земле.