Månen är en satellit för vår planet, som lockar ögonen från forskare och bara nyfikna människor från urminnes tider. I den antika världen ägnade både astrologer och astronomer imponerande avhandlingar åt henne. Poeterna släpade inte efter dem. Idag har lite förändrats i denna mening: Månens bana, egenskaperna hos dess yta och inre studeras noggrant av astronomer. Sammanställare av horoskop tar inte heller blicken från henne. Satellitens inflytande på jorden studeras av båda. Astronomer studerar hur samspelet mellan två kosmiska kroppar påverkar rörelsen och andra processer för var och en. Under studiet av månen har kunskapen inom detta område ökat avsevärt.
Ursprung
Enligt forskare bildades jorden och månen ungefär samtidigt. Båda kropparna är 4,5 miljarder år gamla. Det finns flera teorier om satellitens ursprung. Var och en av dem förklarar vissa egenskaper hos månen, men lämnar flera olösta frågor. Jättekollisionsteorin anses vara närmast sanningen idag.
Enligt hypotesen kolliderade en planet liknande Mars i storlek med den unga jorden. Nedslaget var tangentiellt och orsakade att det mesta av materia från denna kosmiska kropp släpptes ut i rymden, såväl som en viss mängd jordbaserat "material". Från detta ämne bildades ett nytt föremål. Månens omloppsradie var ursprungligen sextio tusen kilometer.
Hypotesen om en jättekollision förklarar väl många egenskaper hos satellitens struktur och kemiska sammansättning, de flesta egenskaperna hos mån-jord-systemet. Men om vi tar teorin som grund förblir vissa fakta fortfarande obegripliga. Således kan bristen på järn på satelliten endast förklaras av det faktum att vid tidpunkten för kollisionen hade differentiering av de inre lagren inträffat på båda kropparna. Hittills finns det inga bevis för att något sådant ägt rum. Och ändå, trots sådana motargument, anses hypotesen om en gigantisk påverkan vara den viktigaste i hela världen.
Parametrar
Månen, liksom de flesta andra satelliter, har ingen atmosfär. Endast spår av syre, helium, neon och argon har hittats. Yttemperaturen i upplysta och mörka områden är därför mycket olika. På den soliga sidan kan den stiga till +120 ºС och på den mörka sidan kan den sjunka till -160 ºС.
Det genomsnittliga avståndet mellan jorden och månen är 384 000 km. Satellitens form är nästan en perfekt sfär. Skillnaden mellan ekvatorial- och polarradien är liten. De är 1738,14 respektive 1735,97 km.
Fullständig revolution av månen runt jordentar lite över 27 dagar. Satellitens rörelse över himlen för observatören kännetecknas av en fasförändring. Tiden från en fullmåne till en annan är något längre än den angivna perioden och är cirka 29,5 dagar. Skillnaden uppstår eftersom jorden och satelliten också rör sig runt solen. Månen måste resa lite mer än en cirkel för att återgå till sin ursprungliga position.
Earth-Moon System
Månen är en satellit som skiljer sig något från andra liknande objekt. Dess huvuddrag i denna mening är dess massa. Den uppskattas till 7,351022 kg, vilket är ungefär 1/81 av samma parameter på jorden. Och om massan i sig inte är något utöver det vanliga i rymden, så är dess förhållande till planetens egenskaper atypiskt. I regel är massförhållandet i satellit-planetsystem något mindre. Endast Pluto och Charon kan skryta med ett liknande förhållande. Dessa två kosmiska kroppar började för en tid sedan karakteriseras som ett system av två planeter. Det verkar som om denna beteckning också är giltig i fallet med jorden och månen.
Månen i omloppsbana
Satelliten gör ett varv runt planeten i förhållande till stjärnorna per siderisk månad, som varar 27 dagar 7 timmar och 42,2 minuter. Månens bana är elliptisk till formen. Vid olika perioder är satelliten antingen närmare planeten eller längre bort från den. Avståndet mellan jorden och månen ändras från 363 104 till 405 696 kilometer.
Med satellitbanaytterligare ett bevis är kopplat till förmån för antagandet att jorden med en satellit måste betraktas som ett system bestående av två planeter. Månens omloppsbana är inte belägen nära jordens ekvatorialplan (som är typiskt för de flesta satelliter), utan praktiskt taget i planetens rotationsplan runt solen. Vinkeln mellan ekliptikan och satellitens väg är något mer än 5º.
Månens bana runt jorden påverkas av många faktorer. I detta avseende är det inte en lätt uppgift att bestämma satellitens exakta bana.
Lite historia
Teorin som förklarar hur månen rör sig lades tillbaka 1747. Författaren till de första beräkningarna som förde forskare närmare att förstå funktionerna i satellitens bana var den franske matematikern Clairaut. Sedan, under det avlägsna artonde århundradet, lades månens revolution runt jorden ofta fram som ett argument mot Newtons teori. Beräkningar gjorda med hjälp av lagen om universell gravitation skilde sig mycket från satellitens uppenbara rörelse. Clairaut löste det här problemet.
Frågan studerades av så välkända vetenskapsmän som d'Alembert och Laplace, Euler, Hill, Puiseux och andra. Den moderna teorin om månens revolution började faktiskt med Browns (1923) arbete. Forskningen från den brittiska matematikern och astronomen hjälpte till att eliminera avvikelserna mellan beräkningar och observationer.
Inte lätt uppgift
Månens rörelse består av två huvudprocesser: rotation runt dess axel och cirkulation runt vår planet. Det skulle inte vara så svårt att härleda en teori som förklarar satellitens rörelse omdess omloppsbana påverkades inte av olika faktorer. Detta är solens attraktion och egenskaperna hos jordens form och andra planeters gravitationsfält. Sådana influenser stör omloppsbanan och förutsäger månens exakta position under en viss period blir en svår uppgift. För att förstå vad som är fallet här, låt oss uppehålla oss vid några parametrar för satellitens omloppsbana.
Stigande och fallande nod, linje med apsider
Som redan nämnts är månens bana lutad mot ekliptikan. Banorna för två kroppar skär varandra vid punkter som kallas stigande och fallande noder. De är belägna på motsatta sidor av omloppsbanan i förhållande till mitten av systemet, det vill säga jorden. En tänkt linje som förbinder dessa två punkter kallas en linje av knutar.
Satellitten är närmast vår planet vid perigeum. Det maximala avståndet skiljer två rymdkroppar åt när månen är på sin apogee. Linjen som förbinder dessa två punkter kallas apsiderna.
Orbit-störningar
Som ett resultat av inverkan av ett stort antal faktorer på satellitens rörelse, är det faktiskt summan av flera rörelser. Tänk på den mest märkbara av de framväxande störningarna.
Den första är nodlinjeregression. Den räta linjen som förbinder de två skärningspunkterna mellan månbanan och ekliptikan är inte fixerad på ett ställe. Den rör sig mycket långsamt i motsatt riktning (det är därför det kallas regression) till satellitens rörelse. Med andra ord, planet för månens omloppsbanaroterar i rymden. Det tar henne 18,6 år att göra en hel rotation.
Rammen av absider rör sig också. Rörelsen av den raka linjen som förbinder apocenter och periapsis uttrycks i rotation av orbitalplanet i samma riktning som månen rör sig. Detta sker mycket snabbare än i fallet med en rad av noder. En hel tur tar 8, 9 år.
Dessutom upplever månens omloppsbana fluktuationer med en viss amplitud. Med tiden förändras vinkeln mellan dess plan och ekliptikan. Värdeintervallet är från 4°59' till 5°17'. Precis som i fallet med nodlinjen är perioden för sådana fluktuationer 18,6 år.
Äntligen ändrar månens bana sin form. Den sträcker sig lite och återgår sedan till sin ursprungliga konfiguration igen. Samtidigt ändras banans excentricitet (graden av dess forms avvikelse från en cirkel) från 0,04 till 0,07. Förändringar och återgång till sin ursprungliga position tar 8,9 år.
Det är inte så enkelt
De fyra faktorerna som måste beaktas vid beräkningarna är faktiskt inte så många. De tömmer dock inte ut alla störningar i satellitens omloppsbana. Faktum är att varje parameter i Månens rörelse ständigt påverkas av ett stort antal faktorer. Allt detta komplicerar uppgiften att förutsäga den exakta platsen för satelliten. Och att ta hänsyn till alla dessa parametrar är ofta den viktigaste uppgiften. Till exempel påverkar beräkningen av månens bana och dess noggrannhet framgången för uppdraget för den rymdfarkost som skickas till den.
Månens inflytande på jorden
Vår planets satellit är relativt liten, men dess inverkan är godmärkbart. Alla kanske vet att det är månen som bildar tidvattnet på jorden. Här måste vi omedelbart göra en reservation: Solen orsakar också en liknande effekt, men på grund av det mycket större avståndet är tidvatteneffekten av stjärnan lite märkbar. Dessutom är förändringen i vattennivån i haven och oceanerna också förknippad med särdragen i själva jordens rotation.
Solens gravitationsinflytande på vår planet är ungefär tvåhundra gånger större än Månens. Tidvattenkrafterna beror dock i första hand på fältets inhomogenitet. Avståndet mellan jorden och solen jämnar ut dem, så effekten av månen nära oss är mer kraftfull (dubbelt så betydande som i fallet med ljuskällan).
En flodvåg bildas på den sida av planeten som just nu är vänd mot nattstjärnan. På motsatt sida är det också tidvatten. Om jorden var stationär skulle vågen röra sig från väst till öst, belägen exakt under månen. Dess fullständiga revolution skulle slutföras inom 27 dagar, det vill säga i en siderisk månad. Jordens rotationsperiod runt sin axel är dock något mindre än 24 timmar. Som ett resultat löper vågen över planetens yta från öst till väst och fullbordar en rotation på 24 timmar och 48 minuter. Eftersom vågen ständigt möter kontinenterna växlar den framåt i jordens rörelseriktning och överträffar planetens satellit i dess löpning.
Ta bort månens bana
En flodvåg får en enorm vattenmassa att röra sig. Detta påverkar direkt satellitens rörelse. Den imponerande delenPlanetens massa förskjuts från linjen som förbinder två kroppars massacentrum och attraherar månen till sig själv. Som ett resultat upplever satelliten ett kraftmoment, vilket accelererar dess rörelse.
Samtidigt upplever de kontinenter som löper på en flodvåg (de rör sig snabbare än vågen, eftersom jorden roterar med en högre hastighet än månen gör), en kraft som bromsar dem. Detta leder till en gradvis avmattning av vår planets rotation.
Som ett resultat av tidvattensamverkan mellan två kroppar, såväl som verkan av lagarna för bevarande av energi och rörelsemängd, rör sig satelliten till en högre omloppsbana. Detta minskar månens hastighet. I omloppsbana börjar den röra sig långsammare. Något liknande händer med jorden. Den saktar ner, vilket resulterar i en gradvis ökning av dagens längd.
Månen rör sig bort från jorden med cirka 38 mm per år. Studier av paleontologer och geologer bekräftar astronomers beräkningar. Processen att gradvis sakta ner jorden och avlägsnandet av månen började för ungefär 4,5 miljarder år sedan, det vill säga från det ögonblick de två kropparna bildades. Forskarnas data stöder antagandet att månmånaden tidigare var kortare och att jorden roterade med en snabbare hastighet.
Flodvågen inträffar inte bara i havens vatten. Liknande processer sker både i manteln och i jordskorpan. De är dock mindre märkbara eftersom dessa lager inte är lika formbara.
Månens lågkonjunktur och jordens nedgång kommer inte att hända för alltid. I slutändan kommer planetens rotationsperiod att vara lika med satellitens rotationsperiod. Månen kommer att "sväva" över ett områdeytor. Jorden och satelliten kommer alltid att vändas på samma sida till varandra. Här är det lämpligt att påminna om att en del av denna process redan har slutförts. Det är tidvatteninteraktion som har lett till att samma sida av Månen alltid syns på himlen. I rymden finns det ett exempel på ett system som är i en sådan jämvikt. Dessa heter redan Pluto och Charon.
Månen och jorden är i ständig interaktion. Det är omöjligt att säga vilken av kropparna som har större inflytande på den andra. Samtidigt utsätts båda för solen. Andra, mer avlägsna, kosmiska kroppar spelar också en betydande roll. Att ta hänsyn till alla sådana faktorer gör det ganska svårt att exakt bygga och beskriva en modell av en satellits rörelse i omloppsbana runt vår planet. Men en enorm mängd ackumulerad kunskap, såväl som ständigt förbättrad utrustning, gör det möjligt att mer eller mindre exakt förutsäga en satellits position när som helst och förutsäga framtiden som väntar varje objekt individuellt och jord-månesystemet som en hel.
