Луна – спутник Земли

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Луну называют спутником Земли. С не меньшим правом Землю с Луной можно назвать двойной планетой. Действительно, соотношение размеров и масс между ними совсем иные, чем у спутников других планет. Диаметр Луны лишь в 3,6 раза меньше диаметра Земли, а масса — в 81 раз меньше, в то время как самый большой спутник Юпитера по диаметру в 28 раз, а по массе в 12 тысяч раз меньше своей планеты. Еще больше контраст у других спутников планет. Это наводит на мысль том, что и происхождение Луны иное, чем спутников Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Чем же объяснить, что Луна всегда видна с Земли только с одной стороны?

Иногда приходится слышать мнение, что поскольку с Земли не видна обратная сторона Луны, то отсюда следует, что Лун не вращается вокруг оси. При этом приводят такой пример: представим себе два шара, насаженные на концах, соединяющего их стержня, на подобие гимнастической штанги. Понятно, что как бы мы ни двигали или ни поворачивали такую штангу, оба шара не будут иметь вращения друг относительно друга. Тем не менее при вращении штанги вокруг центра тяжести всей системы каждый из шаров вращается относительно внешнего пространства. Поэтому такая модель не может жить доказательством отсутствия осевого вращения Луны.

Приведем другой, быть может, более наглядный пример, представив себе вальсирующую пару. Каждый из партнеров все время обращен лицом к другому, но по отношению к зрителям, стоящим вдоль стен зала, вальсирующая пара вращается, вследствие чего зрители видят каждого из танцоров последовательно со всех сторон.

В механике различают два рода движений тел: поступательное, при котором каждое направление все время остается параллельными некоторому исходному, и вращательное, которое постоянно меняет, свою ориентировку относительно внешнего пространства. Центробежная сила, вызываемая поступательным движением по кривой траектории, одинакова по величине и направлению для всех точек тела. Иное дело при вращательном движении: эта сила различна в каждой точке в зависимости ее положения относительно оси вращения. Вот почему чувствительными приборами можно обнаружить вращение Земли (например, при помощи известного опыта с маятником Фуко), между тем как поступательное движение нашей планеты не может быть замечено без наблюдения внешних тел. Вращение планет вызывает сплющивание (в направлении оси вращения), что заметно у тех из них, которые обладают достаточно быстрой скоростью движения.

Если бы Луна не вращалась вокруг оси, то она всегда была бы обращена одной стороной не к Земле, а к неподвижным звездам. И совершала бы по отношению к Солнцу один оборот в течение года, так что смена дня и ночи на ней происходила бы не с месячным, а с годичным периодом.

Вращение Луны вокруг оси совершается строго с тем же периодом, с которым она обращается вокруг Земли, равным 27,32 суток. Конечно, такое совпадение двух по существу разных периодов не случайно и причина этого хорошо известна. Однако нужно отметить, что вращение Луны вокруг оси происходит по инерции и вполне равномерно. Движение же ее вокруг Земли совершается под влиянием земного тяготения по эллипсу неравномерно: быстрее близ перигея и медленнее вблизи апогея, при удалении от Земли. Поэтому Луна в своем движении по орбите то забегает вперед, то отстает. Эта неравномерность движения, сочетаясь с равномерным осевым вращением, вызывает явления известные еще древним астрономам. Состоит оно в том, что мы видим лунный шар слегка поворачивающимся то вправо, то влево. Эти небольшие покачивания нашего спутника называются либрацией по долготе и достигают 7,9 градуса в каждую сторону.

Ось вращения Луны наклонена к перпендикуляру: плоскости лунной орбиты под углом в 6 градусов 40 минут. Это в свою очередь вызывает либрацию по широте до 6,8 градусов. К этой «оптической» либрации прибавляется еще так называемая «параллактическая», достигающая 1 градуса и возникающая оттого, что Луну можно наблюдать из разных точек земного шара. Благодаря этим разным либрациям мы можем обозревать ее не сразу, а по мере изменения фазы либрации до 59 процентов всей поверхности спутника. Однако находящиеся у лунных краев образования и в особенности те, которые открываются нам в результате либрации, видны плохо и в сильном искажении. Так, например, море Смита на западном краю Луны бывает видно узкой темной полоской, не позволяющей распознать действительную его форму. Все кольцевые горы и кратеры, имеющие в действительности довольно правильную круглую форму, у краев Луны представляются сильно сжатыми овалами. Остальные 41 процент лунной поверхности навсегда скрыты от Земли…

Автор: Г. Анненкова.