Місяць – супутник Землі
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Місяць називають супутником Землі. З не меншим правом Землю з Місяцем можна назвати подвійною планетою. Дійсно, співвідношення розмірів і мас між ними зовсім інші, ніж у супутників інших планет. Діаметр Місяця лише в 3,6 рази менше діаметра Землі, а маса – в 81 разів менше, у той час як найбільший супутник Юпітера по діаметру в 28 разів, а за масою в 12 тисяч разів менше своєї планети. Ще більше контраст у інших супутників планет. Це наводить на думку те, що і походження Місяця інше, ніж супутників Марса, Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна. Чим же пояснити, що Місяць завжди видно із Землі тільки з одного боку?
Іноді доводиться чути думку, що оскільки із Землі не видно зворотний бік Місяця, то звідси випливає, що Місяць не обертається навколо осі. При цьому наводять такий приклад: уявімо собі дві кулі, насаджені на кінці єднаючого їх стрижня, на подобу гімнастичної штанги. Зрозуміло, що як би ми не рухали або ні повертали таку штангу, обидві кулі не матимуть обертання один щодо одного. Проте при обертанні штанги навколо центру ваги всієї системи кожна з куль обертається щодо зовнішнього простору. Тому така модель не може жити доказом відсутності осьового обертання Місяця.
Наведемо інший, можливо, більш наочний приклад, уявивши собі вальсуючу пару. Кожен з партнерів весь час звернений обличчям до іншого, але по відношенню до глядачів, що стоять уздовж стін залу, вальсуюча пара обертається, внаслідок чого глядачі бачать кожного з танцюристів послідовно з усіх боків.
У механіці розрізняють два роди рухів тіл: поступальний, при якому кожний напрям весь час залишається паралельним деякому вихідному, і обертальний, який постійно змінює, своє орієнтування щодо зовнішнього простору. Відцентрова сила, яка викликається поступальним рухом по кривій траєкторії, однакова за величиною і напрямком для всіх точок тіла. Інша річ при обертальному русі: ця сила різна в кожній точці в залежності її положення щодо осі обертання. Ось чому чутливими приладами можна виявити обертання Землі (наприклад, за допомогою відомого досвіду з маятником Фуко), тим часом як поступальний рух нашої планети не може бути відмічений без спостереження зовнішніх тіл. Обертання планет викликає сплющування (в напрямку осі обертання), що помітно у тих з них, які мають досить велику швидкість руху.
Якби Місяць не обертався навколо осі, то він завжди був би звернений однією стороною не до Землі, а до нерухомих зірок. І чинив би по відношенню до Сонця один оборот протягом року, так що зміна дня і ночі на ній відбувалася б не з місячним, а з річним періодом.
Обертання Місяця навколо осі відбувається строго з тим же періодом, з яким він обертається навколо Землі, рівним 27,32 доби. Звичайно, такий збіг двох по суті різних періодів не випадковий і причина цього добре відома. Однак потрібно зазначити, що обертання Місяця навколо осі відбувається за інерцією і цілком рівномірно. Рух ж його навколо Землі відбувається під впливом земного тяжіння по еліпсу нерівномірно: швидше поблизу перигея і повільніше поблизу апогею, при віддалені від Землі. Тому Місяць у своєму русі по орбіті то забігає вперед, то відстає. Ця нерівномірність руху, поєднуючись з рівномірним осьовим обертанням, викликає явища відомі ще стародавнім астрономам. Складається воно в тому, що ми бачимо місячну кулю злегка обертаючись то вправо, то вліво. Ці невеликі похитування нашого супутника називаються лібрацією по довготі і досягають 7,9 градуса в кожну сторону.
Вісь обертання Місяця нахилена до перпендикуляру: площини місячної орбіти під кутом в 6 градусів 40 хвилин. Це в свою чергу викликає лібрацію за широтою до 6,8 градусів. До цієї «оптичної» лібрації додається ще так звана «параллактічна», що досягає 1 градуса і виникає від того, що Місяць можна спостерігати з різних точок земної кулі. Завдяки цим різним лібраціям ми можемо оглядати його не відразу, а в міру зміни фази лібрації до 59 відсотків всієї поверхні супутника. Однак утворення, які знаходяться у місячних країв і особливо ті, які відкриваються нам у результаті лібрації, видно погано і в сильному спотворенні. Так, наприклад, море Сміта на західному краю Місяця буває видно вузькою темною смужкою, що не дозволяє розпізнати дійсну його форму. Всі кільцеві гори і кратери, що мають у дійсності досить правильну круглу форму, у країв місяця представляються сильно стиснутими овалами. Решта 41 відсоток місячної поверхні назавжди приховані від Землі.
Автор: Г. Анненкова.