Почему Луна не вращается: причины, научное значение этого эффекта
Луна, естественный спутник Земли, обладает свойством: она не вращается вокруг собственной оси. Из-за этого мы видим с Земли всегда одну и ту же сторону Луны. Но почему так происходит? Давайте разберемся!
Орбитальное движение Луны
Луна движется по орбите вокруг Земли со средней скоростью 1 км/с. Полный оборот вокруг нашей планеты Луна совершает за 27,3 суток - это называется сидерическим месяцем. Но в системе отсчета, связанной с Солнцем, лунный месяц длится в среднем 29,5 суток из-за движения самой Земли.
Такая скорость обращения Луны вокруг Земли приводит к возникновению приливных сил. Это явление оказывает заметное гравитационное воздействие как на земные океаны, вызывая приливы и отливы, так и на саму Луну.
Ось вращения Луны
Почему Луна не вращается? Она всегда поворачивает к Земле одну и ту же сторону, поэтому говорят, что у нее отсутствует собственное вращение. Но на самом деле у Луны есть ось вращения, просто период обращения вокруг этой оси равен периоду обращения вокруг Земли.
Это явление в астрономии называется синхронным вращением. Оно характерно для многих спутников планет.
Такое вращение Луны стало возможно благодаря действию приливных сил Земли. Из-за них скорость вращения Луны вокруг своей оси постепенно замедлялась, пока не сравнялась со скоростью обращения вокруг Земли.
Последствия синхронного вращения Луны
- Мы видим с Земли всегда одну сторону Луны
- На обратной стороне Луны температура поверхности сильно различается
- Отсутствие вращения влияет на распределение масс внутри Луны
Из-за синхронного вращения обратная сторона Луны практически не изучена. Первые снимки этой части поверхности получила советская автоматическая станция «Луна-3» в 1959 году.
Происхождение Луны
Существует несколько гипотез о том, как образовался естественный спутник Земли:
- Отделение части вещества от протопланеты
- Столкновение Земли с другим космическим объектом
- Захват проходящего мимо небесного тела
| Гипотеза | Доказательства | Опровержения |
| Отделение части протопланеты | Похожий изотопный состав | Слишком большая масса Луны |
| Столкновение с другим телом | Объясняет массу и орбиту Луны | Отличия изотопного состава |
| Захват проходящего объекта | Возможно с учетом приливного захвата | Маловероятная «случайная» встреча |
Ни одна из гипотез пока не дает исчерпывающего объяснения всех особенностей спутника Земли. Но большинство ученых склоняются к версии о столкновении с другим космическим телом размером с Марс.
Синхронное вращение спутников планет
Луна не единственный спутник в Солнечной системе, находящийся в режиме синхронного вращения. Похожее явление наблюдается у большинства крупных спутников Сатурна и Юпитера. Например, Европа, Ганимед, Каллисто, Ио.
Причина синхронизации у них та же, что и у Луны, - приливное взаимодействие с массивной планетой. Чем ближе спутник расположен к планете, тем сильнее проявляется это явление.
Особенности приливного взаимодействия Луны и Земли
Приливные силы со стороны Земли являются определяющим фактором, который в конечном итоге привел к синхронизации периодов собственного вращения и обращения Луны. Рассмотрим подробнее это явление.
Из-за эллиптической формы орбиты Луны приливные силы меняются в зависимости от расстояния. Когда Луна находится в перигее (минимальное расстояние до Земли), приливы усиливаются. В апогее (максимальная удаленность) приливы ослабевают.
Еще одним важным фактором является наклон лунной орбиты к плоскости земного экватора. Угол наклона составляет 5°9'. Из-за этого центр масс Луны при обращении смещается то к северу, то к югу относительно плоскости земного экватора.
Влияние отсутствия вращения Луны на ее строение
Моделирование показывает, что синхронное вращение должно влиять на внутреннее строение Луны из-за разной силы тяготения на видимой и обратной сторонах.
Возможно, именно благодаря более сильному притяжению Земли на видимой стороне под поверхностью с этой стороны располагается больше массы. Это предположение пока не подтверждено экспериментально.
Перспективы освоения обратной стороны Луны
Отсутствие вращения привело к тому, что обратная от Земли сторона Луны долгое время оставалась неисследованной. Только в 1959 году автоматический зонд "Луна-3" впервые передал снимки этой части лунной поверхности.
Обратная сторона интересна для ученых, так как имеет кардинальные отличия ландшафта и больше кратеров. В будущем здесь можно разместить научные базы и обсерватории.
Особенности фаз Луны
Хотя Луна не вращается вокруг собственной оси, наблюдатель с Земли видит ее под разными углами в течение лунного месяца. Это связано с изменением взаимного положения Земли, Луны и Солнца.
В результате возникают характерные фазы Луны: новолуние, растущая, полная, убывающая.
Моделирование процесса синхронизации вращения Луны
С помощью компьютерного моделирования ученые пытаются воссоздать процесс замедления скорости вращения Луны под действием приливных сил со стороны Земли. Это позволит лучше понять механизм явления и оценить временные рамки.
Согласно расчетам, синхронизация периода собственного вращения Луны происходила неспешно, в течение миллиардов лет. За это время Луна успела совершить многие миллиарды оборотов вокруг Земли и вокруг своей оси.
Обратная сторона Луны как природный эталон отсутствия радиопомех
Отсутствие радиосвязи с обратной стороной Луны позволяет использовать ее для изучения слабых космических сигналов на разных длинах волн, включая радио- и инфрадиапазоны.
Такая возможность открывается, когда спутники и космические аппараты проходят за лунный диск. В эти моменты они полностью экранируются от радиопомех со стороны Земли.
Проекты по созданию обсерваторий на обратной стороне Луны
Создание научных баз и телескопов на обратной стороне Луны - реальная перспектива в недалеком будущем. Отсутствие вращения позволяет беспрепятственно вести длительные наблюдения, не опасаясь радиопомех с Земли.
Среди предлагаемых проектов - радиотелескоп лунного базирования с антенной диаметром 1-2 км для поиска сигналов от внеземных цивилизаций.
Полярные области Луны как перспективное место для колонизации
В полярных районах Луны в кратерах находятся значительные запасы льда. Их можно использовать для обеспечения жизнедеятельности лунных баз.
Кроме того, в полярных областях есть участки, где почти вечно находится Солнце. Это открывает возможность обеспечить стабильное энергоснабжение будущих лунных колоний.