На сколько удаляется луна от земли. Луна может улететь от Земли? От чего зависит движение Луны

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.

Начнём с того что ещё в 1695 году великий учёный Эдмунд Галлей заметил, что записи, которые были оставлены более ранними учёными, о времени и местах солнечных затмений, не совпадали с расчетными. Галлей используя современную информацию о затмениях, движении Луны и Солнца, ссылаясь на новый универсальный закон тяготения Исаака Ньютона (1687г.), расчитал,
точные места и время где должны были происходить затмения в древности, а после этого сравнил полученные результаты с данными по затмениям, которые действительно наблюдались более чем на 2000 лет раньше. Как выяснилось они не совпали. Галлей не сомневался в верности закона тяготения Ньютона и не поддался искушению заключить, что сила притяжения изменилась с течением времени. Вместо этого он сделал предположение, что должно быть длинна Земного дня немного увеличилась с тех времен.

Если вращение Земли действительно немного замедлилось, то для сохранения общего момента импульса в системе Земля Луна необходимо чтобы Луна получила дополнительный момент импульса. Такая передача момента импульса Луне соответствует ее движению по слабо раскручивающейся спирали с постепенным удалением от Земли и с соответствующим замедлением орбитального движения. Если 2000 лет назад земной день действительно был немного короче, Земля вращалась вокруг своей оси немного быстре, орбита Луны была немного ближе а Луна двигалась по ней чуть быстрее, то теоретические предсказания и исторические наблюдения замений совпадают. Вскоре ученые поняли, что Галлей прав.

Что же может вызывать такое замедление вращения Земли? Это приливы и отливы. Приливы и отливы
Гравитационное воздействие Земли на Луну и наоборот довольно велико. Разные части, скажем, Земли по разному подвергаются притяжению Луны: сторона, повернутая к Луне, — в большей степени, обратная сторона — в меньшей, так как дальше находится от нашего спутника. В результате, разные части Земли стремятся прийти в движение в направлении Луны с разными скоростями. Поверхность, обращенная к Луне, вздувается, центр Земли смещается меньше, а противоположная поверхность вовсе отстает, и с этой стороны тоже образуется вздутие — из-за «отставания». Земная кора деформируется неохотно, на суше приливных сил мы не замечаем. А вот про изменение уровня моря, про приливы и отливы, слышали все. Вода поддается воздействию Луны, образуя приливные горбы на двух противоположных сторонах планеты. Вращаясь, Земля «подставляет» Луне разные свои стороны, и приливной горб перемещается по поверхности. Такие деформации земной коры вызывают внутреннее трение, которое тормозит вращение нашей планеты. Раньше она вращалась гораздо быстрее. Луна еще больше подвергнута влиянию приливных сил, ведь Земля гораздо массивнее и больше. Скорость вращения Луны настолько замедлилась, что она покорно повернулась к нашей планете одной стороной, и приливной горб не бежит более по лунной поверхности.

Воздействие этих двух тел друг на друга приведет в отдаленном будущем к тому, что и Земля, в конце концов, повернется к Луне какой-то одной стороной. Кроме того, приливные силы, вызванные близостью Земли, а также влиянием Солнца, тормозят движение Луны и по орбите вокруг Земли. Замедление сопровождается удалением Луны от центра Земли. В итоге, это может привести к потере Луны…

Во время экспедиций миссии Аполон на Луну в 1969-1972 годах, на поверхности луны были размещены 3 отражателя лазерного излучения. С тех пор ученым стал доступен способ очень точного определения расстояния до нашего спутника. Если послать с земли на лунный отражатель мощный лазерный сигнал и с достаточной точностью измерить время через которое он вернется, то можно определить расстояние до Луны с ошибкой не превышающей одного сантиметра. По данным таких экспериментов, Луна удаляется от Земли на 3.8 сантиметра в год. Вот так.

Вызывает сомнения древний возраст Луны и в связи с другим параметром ее орбиты — наклоном. В настоящее время он изменяется от 18 до 28 градусов. А каков был первоначальный наклоном лунной орбиты в случае удаления Луны от Земли в течение 4,6 миллиардов лет? Для упрощения задачи будем считать, что Луна одновременно вращается вокруг двух взаимно перпендикулярных осей — оси вращения Земли (экваториальное вращение) и оси совпадающей с экваториальным диаметром Земли (полярное вращение). Приливное трение по-разному воздействует на изменение этих орбит — радиус полярного вращения, в отличие от радиуса экваториального вращения не увеличивается, а уменьшается (примерно в 30 раз медленнее). Это значит, что за то время пока радиус экваториального вращения увеличился на 300 с лишним тысяч км, полярный радиус уменьшился почти на 10 тысяч км и первоначально был порядка 130 — 190 тысяч км. Если бы Луна образовалась 4,6 млрд. лет тому назад, то она, изначально, должна была находиться на очень высокой полярной орбите вокруг Земли.

Вывод искусственного спутника Земли на полярную орбиту требует намного больших затрат энергии, чем аналогичный вывод на экваториальную орбиту (именно поэтому космодромы стараются строить поближе к экватору), т.к. высокая экваториальная скорость несколько уменьшает скорость на которую необходимо разогнать запускаемый объект.

В случае же, предполагаемом официальной версией образования Луны, экваториальная скорость Земли была в 6 раз выше, чем сейчас (момент импульса у Луны в десятки раз больше чем у Земли, что дает продолжительность земных суток в момент образования Луны около 4 часов). Это позволило авторам гипотезы значительно снизить массу ударника, а, соответственно, и его размеры до марсоподобного уровня. Если же 4,6 миллиарда лет тому назад орбита Луны была полярной, то преимущества высокой экваториальной скорости Земли улетучиваются, и опять возникает необходимость значительного увеличения массы ударника. Чтобы не делать этого, авторы гипотезы значительно увеличивают первоначальный наклон оси вращения Земли, в результате чего выброс вещества происходит в экваториальной плоскости, а Луна оказывается на высокой полярной орбите. Правда, при этом остается непонятным, что впоследствии заставило Землю столь кардинально поменять угол наклона оси своего вращения.

Впрочем, на этом проблемы с полярной орбитой Луны не заканчиваются. Такая орбита предполагает и собственное вращение Луны сразу же после ее образования вокруг совершенно другой оси, чем та вокруг которой она вращается теперь! Луна должна была вращаться практически перпендикулярно современной оси ее вращения. Какие силы заставили ее прекратить вращение вокруг этой оси? Даже если считать, что в дальнейшем она изменила наклон оси вращения за счет приливного трения, то, все равно, должен был остаться значительный наклон оси вращения Луны по отношению к современной орбите Луны, которого нет, иначе бы мы имели возможность наблюдать Луну со всех сторон.

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".

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)".