Το φεγγάρι είναι ένας δορυφόρος του πλανήτη μας, που προσελκύει τα βλέμματα επιστημόνων και απλώς περίεργων ανθρώπων από αμνημονεύτων χρόνων. Στον αρχαίο κόσμο, τόσο οι αστρολόγοι όσο και οι αστρονόμοι της αφιέρωσαν εντυπωσιακές πραγματείες. Οι ποιητές δεν έμειναν πίσω τους. Σήμερα, λίγα έχουν αλλάξει από αυτή την άποψη: η τροχιά της Σελήνης, τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας και του εσωτερικού της μελετώνται προσεκτικά από τους αστρονόμους. Οι συντάκτες ωροσκοπίων επίσης δεν παίρνουν τα μάτια τους από πάνω της. Η επίδραση του δορυφόρου στη Γη μελετάται και από τους δύο. Οι αστρονόμοι μελετούν πώς η αλληλεπίδραση δύο κοσμικών σωμάτων επηρεάζει την κίνηση και άλλες διαδικασίες του καθενός. Κατά τη μελέτη της σελήνης, οι γνώσεις σε αυτόν τον τομέα έχουν αυξηθεί σημαντικά.
Origin
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η Γη και η Σελήνη σχηματίστηκαν περίπου την ίδια εποχή. Και τα δύο σώματα είναι ηλικίας 4,5 δισεκατομμυρίων ετών. Υπάρχουν διάφορες θεωρίες για την προέλευση του δορυφόρου. Καθένα από αυτά εξηγεί ορισμένα χαρακτηριστικά της Σελήνης, αλλά αφήνει αρκετά άλυτα ερωτήματα. Η θεωρία της γιγαντιαίας σύγκρουσης θεωρείται η πιο κοντινή στην αλήθεια σήμερα.
Σύμφωνα με την υπόθεση, ένας πλανήτης παρόμοιος σε μέγεθος με τον Άρη συγκρούστηκε με τη νεαρή Γη. Η πρόσκρουση ήταν εφαπτομενική και προκάλεσε την απελευθέρωση στο διάστημα του μεγαλύτερου μέρους της ύλης αυτού του κοσμικού σώματος, καθώς και μιας ορισμένης ποσότητας επίγειου «υλικού». Από αυτή την ουσία, σχηματίστηκε ένα νέο αντικείμενο. Η τροχιακή ακτίνα της Σελήνης ήταν αρχικά εξήντα χιλιάδες χιλιόμετρα.
Η υπόθεση μιας γιγαντιαίας σύγκρουσης εξηγεί καλά πολλά χαρακτηριστικά της δομής και της χημικής σύνθεσης του δορυφόρου, τα περισσότερα από τα χαρακτηριστικά του συστήματος Σελήνης-Γης. Ωστόσο, αν πάρουμε τη θεωρία ως βάση, ορισμένα γεγονότα εξακολουθούν να παραμένουν ακατανόητα. Έτσι, η έλλειψη σιδήρου στον δορυφόρο μπορεί να εξηγηθεί μόνο από το γεγονός ότι μέχρι τη στιγμή της σύγκρουσης, είχε συμβεί διαφοροποίηση των εσωτερικών στρωμάτων και στα δύο σώματα. Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι συνέβη κάτι τέτοιο. Κι όμως, παρά τέτοια αντεπιχειρήματα, η υπόθεση μιας γιγαντιαίας πρόσκρουσης θεωρείται η κύρια σε όλο τον κόσμο.
Παράμετροι
Το φεγγάρι, όπως και οι περισσότεροι άλλοι δορυφόροι, δεν έχει ατμόσφαιρα. Έχουν βρεθεί μόνο ίχνη οξυγόνου, ηλίου, νέον και αργού. Η θερμοκρασία της επιφάνειας σε φωτισμένες και σκοτεινές περιοχές είναι επομένως πολύ διαφορετική. Στην ηλιόλουστη πλευρά, μπορεί να ανέλθει στους +120 ºС και στη σκοτεινή πλευρά μπορεί να πέσει στους -160 ºС.
Η μέση απόσταση μεταξύ της Γης και της Σελήνης είναι 384.000 km. Το σχήμα του δορυφόρου είναι σχεδόν μια τέλεια σφαίρα. Η διαφορά μεταξύ της ισημερινής και της πολικής ακτίνας είναι μικρή. Είναι 1738,14 και 1735,97 χλμ. αντίστοιχα.
Πλήρης περιστροφή της Σελήνης γύρω από τη Γηδιαρκεί λίγο περισσότερο από 27 ημέρες. Η κίνηση του δορυφόρου στον ουρανό για τον παρατηρητή χαρακτηρίζεται από αλλαγή φάσεων. Ο χρόνος από τη μια πανσέληνο στην άλλη είναι κάπως μεγαλύτερος από την υποδεικνυόμενη περίοδο και είναι περίπου 29,5 ημέρες. Η διαφορά προκύπτει επειδή η Γη και ο δορυφόρος κινούνται επίσης γύρω από τον Ήλιο. Το φεγγάρι πρέπει να ταξιδέψει λίγο περισσότερο από έναν κύκλο για να επιστρέψει στην αρχική του θέση.
Σύστημα Γης-Σελήνης
Το φεγγάρι είναι ένας δορυφόρος, κάπως διαφορετικός από άλλα παρόμοια αντικείμενα. Το κύριο χαρακτηριστικό του υπό αυτή την έννοια είναι η μάζα του. Υπολογίζεται σε 7,351022 kg, που είναι περίπου το 1/81 της ίδιας παραμέτρου της Γης. Και αν η ίδια η μάζα δεν είναι κάτι το ασυνήθιστο στο διάστημα, τότε η σχέση της με τα χαρακτηριστικά του πλανήτη είναι άτυπη. Κατά κανόνα, η αναλογία μάζας στα συστήματα δορυφόρου-πλανήτη είναι κάπως μικρότερη. Μόνο ο Πλούτωνας και ο Χάροντας μπορούν να καυχηθούν για παρόμοια αναλογία. Αυτά τα δύο κοσμικά σώματα πριν από λίγο καιρό άρχισαν να χαρακτηρίζονται ως σύστημα δύο πλανητών. Φαίνεται ότι αυτός ο χαρακτηρισμός ισχύει και στην περίπτωση της Γης και της Σελήνης.
Σελήνη σε τροχιά
Ο δορυφόρος κάνει μία περιστροφή γύρω από τον πλανήτη σε σχέση με τα αστέρια ανά αστρικό μήνα, η οποία διαρκεί 27 ημέρες 7 ώρες και 42,2 λεπτά. Η τροχιά της Σελήνης έχει ελλειπτικό σχήμα. Σε διαφορετικές περιόδους, ο δορυφόρος βρίσκεται είτε πιο κοντά στον πλανήτη είτε πιο μακριά από αυτόν. Η απόσταση μεταξύ της Γης και της Σελήνης αλλάζει από 363.104 σε 405.696 χιλιόμετρα.
Με δορυφορική τροχιάΜια ακόμη απόδειξη συνδέεται υπέρ της υπόθεσης ότι η Γη με έναν δορυφόρο πρέπει να θεωρηθεί ως ένα σύστημα που αποτελείται από δύο πλανήτες. Η τροχιά της Σελήνης δεν βρίσκεται κοντά στο ισημερινό επίπεδο της Γης (όπως είναι χαρακτηριστικό για τους περισσότερους δορυφόρους), αλλά πρακτικά στο επίπεδο περιστροφής του πλανήτη γύρω από τον Ήλιο. Η γωνία μεταξύ της εκλειπτικής και της διαδρομής του δορυφόρου είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από 5º.
Η τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες. Από αυτή την άποψη, ο προσδιορισμός της ακριβούς τροχιάς του δορυφόρου δεν είναι εύκολη υπόθεση.
Λίγη ιστορία
Η θεωρία που εξηγεί πώς κινείται το φεγγάρι δημιουργήθηκε το 1747. Ο συγγραφέας των πρώτων υπολογισμών που έφεραν τους επιστήμονες πιο κοντά στην κατανόηση των χαρακτηριστικών της τροχιάς του δορυφόρου ήταν ο Γάλλος μαθηματικός Clairaut. Στη συνέχεια, στον μακρινό δέκατο όγδοο αιώνα, η επανάσταση της Σελήνης γύρω από τη Γη προβλήθηκε συχνά ως επιχείρημα κατά της θεωρίας του Νεύτωνα. Οι υπολογισμοί που έγιναν χρησιμοποιώντας τον νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας διέφεραν πολύ από τη φαινομενική κίνηση του δορυφόρου. Ο Clairaut έλυσε αυτό το πρόβλημα.
Το θέμα μελετήθηκε από γνωστούς επιστήμονες όπως οι d'Alembert και Laplace, Euler, Hill, Puiseux και άλλοι. Η σύγχρονη θεωρία της επανάστασης της σελήνης ξεκίνησε ουσιαστικά με το έργο του Μπράουν (1923). Η έρευνα του Βρετανού μαθηματικού και αστρονόμου βοήθησε στην εξάλειψη των διαφορών μεταξύ υπολογισμών και παρατήρησης.
Δεν είναι εύκολη δουλειά
Η κίνηση της Σελήνης αποτελείται από δύο κύριες διαδικασίες: την περιστροφή γύρω από τον άξονά της και την κυκλοφορία γύρω από τον πλανήτη μας. Δεν θα ήταν τόσο δύσκολο να εξαχθεί μια θεωρία που να εξηγεί την κίνηση του δορυφόρου ανη τροχιά του δεν επηρεάστηκε από διάφορους παράγοντες. Αυτή είναι η έλξη του Ήλιου και τα χαρακτηριστικά του σχήματος της Γης και τα βαρυτικά πεδία άλλων πλανητών. Τέτοιες επιρροές διαταράσσουν την τροχιά και η πρόβλεψη της ακριβούς θέσης της Σελήνης σε μια συγκεκριμένη περίοδο γίνεται δύσκολη υπόθεση. Για να καταλάβουμε τι συμβαίνει εδώ, ας σταθούμε σε ορισμένες παραμέτρους της τροχιάς του δορυφόρου.
Κόμβος αύξουσα και φθίνουσα, γραμμή αψίδων
Όπως ήδη αναφέρθηκε, η τροχιά της Σελήνης είναι κεκλιμένη προς την εκλειπτική. Οι τροχιές δύο σωμάτων τέμνονται σε σημεία που ονομάζονται κόμβοι ανόδου και καθόδου. Βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές της τροχιάς σε σχέση με το κέντρο του συστήματος, δηλαδή τη Γη. Μια φανταστική γραμμή που συνδέει αυτά τα δύο σημεία αναφέρεται ως γραμμή κόμβων.
Ο δορυφόρος βρίσκεται πιο κοντά στον πλανήτη μας στο σημείο του περιγείου. Η μέγιστη απόσταση χωρίζει δύο διαστημικά σώματα όταν η Σελήνη βρίσκεται στο απόγειό της. Η γραμμή που συνδέει αυτά τα δύο σημεία ονομάζεται γραμμή των αψίδων.
Διαταραχές τροχιάς
Ως αποτέλεσμα της επίδρασης ενός μεγάλου αριθμού παραγόντων στην κίνηση του δορυφόρου, στην πραγματικότητα, είναι το άθροισμα πολλών κινήσεων. Εξετάστε τις πιο αξιοσημείωτες από τις αναδυόμενες διαταραχές.
Το πρώτο είναι η παλινδρόμηση γραμμής κόμβου. Η ευθεία γραμμή που συνδέει τα δύο σημεία τομής του επιπέδου της σεληνιακής τροχιάς και της εκλειπτικής δεν είναι σταθερή σε ένα σημείο. Κινείται πολύ αργά προς την αντίθετη κατεύθυνση (γι' αυτό λέγεται παλινδρόμηση) από την κίνηση του δορυφόρου. Με άλλα λόγια, το επίπεδο της τροχιάς της Σελήνηςπεριστρέφεται στο διάστημα. Της χρειάζονται 18,6 χρόνια για να κάνει μια πλήρη περιστροφή.
Η γραμμή των αψίδων κινείται επίσης. Η κίνηση της ευθείας γραμμής που συνδέει το απόκεντρο και την περίαψη εκφράζεται στην περιστροφή του τροχιακού επιπέδου στην ίδια κατεύθυνση με την οποία κινείται η Σελήνη. Αυτό συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα από ό,τι στην περίπτωση μιας γραμμής κόμβων. Μια πλήρης σειρά διαρκεί 8, 9 χρόνια.
Επιπλέον, η σεληνιακή τροχιά παρουσιάζει διακυμάνσεις ενός συγκεκριμένου πλάτους. Με την πάροδο του χρόνου, η γωνία μεταξύ του επιπέδου του και της εκλειπτικής αλλάζει. Το εύρος τιμών είναι από 4°59' έως 5°17'. Όπως και στην περίπτωση της γραμμής των κόμβων, η περίοδος τέτοιων διακυμάνσεων είναι 18,6 χρόνια.
Τέλος, η τροχιά της Σελήνης αλλάζει σχήμα. Τεντώνεται λίγο και μετά επιστρέφει ξανά στην αρχική του διαμόρφωση. Ταυτόχρονα, η εκκεντρότητα της τροχιάς (ο βαθμός απόκλισης του σχήματός της από κύκλο) αλλάζει από 0,04 σε 0,07. Οι αλλαγές και η επιστροφή στην αρχική της θέση χρειάζονται 8,9 χρόνια.
Δεν είναι τόσο απλό
Στην πραγματικότητα, οι τέσσερις παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τους υπολογισμούς δεν είναι τόσοι πολλοί. Ωστόσο, δεν εξαντλούν όλες τις διαταραχές της τροχιάς του δορυφόρου. Στην πραγματικότητα, κάθε παράμετρος της κίνησης της Σελήνης επηρεάζεται συνεχώς από μεγάλο αριθμό παραγόντων. Όλα αυτά περιπλέκουν το έργο της πρόβλεψης της ακριβούς θέσης του δορυφόρου. Και η λογιστική για όλες αυτές τις παραμέτρους είναι συχνά η πιο σημαντική εργασία. Για παράδειγμα, ο υπολογισμός της τροχιάς της Σελήνης και η ακρίβειά της επηρεάζει την επιτυχία της αποστολής του διαστημικού σκάφους που αποστέλλεται σε αυτήν.
Επίδραση της Σελήνης στη Γη
Ο δορυφόρος του πλανήτη μας είναι σχετικά μικρός, αλλά η επίδρασή του είναι καλήαισθητώς. Ίσως όλοι γνωρίζουν ότι είναι η Σελήνη που σχηματίζει τις παλίρροιες στη Γη. Εδώ πρέπει να κάνουμε αμέσως μια κράτηση: ο Ήλιος προκαλεί επίσης ένα παρόμοιο φαινόμενο, αλλά λόγω της πολύ μεγαλύτερης απόστασης, η παλιρροιακή επίδραση του αστεριού είναι ελάχιστα αισθητή. Επιπλέον, η αλλαγή της στάθμης του νερού στις θάλασσες και τους ωκεανούς συνδέεται και με τις ιδιαιτερότητες της περιστροφής της ίδιας της Γης.
Η βαρυτική επίδραση του Ήλιου στον πλανήτη μας είναι περίπου διακόσιες φορές μεγαλύτερη από αυτή της Σελήνης. Ωστόσο, οι παλιρροϊκές δυνάμεις εξαρτώνται κυρίως από την ανομοιογένεια του πεδίου. Η απόσταση που χωρίζει τη Γη από τον Ήλιο τους εξομαλύνει, επομένως η επίδραση της Σελήνης κοντά μας είναι πιο ισχυρή (διπλάσια σημαντική από ό,τι στην περίπτωση του φωτιστικού).
Σχηματίζεται ένα παλιρροϊκό κύμα στην πλευρά του πλανήτη που αυτή τη στιγμή βλέπει το αστέρι της νύχτας. Στην απέναντι πλευρά υπάρχει επίσης παλίρροια. Εάν η Γη ήταν ακίνητη, τότε το κύμα θα κινούνταν από τα δυτικά προς τα ανατολικά, που βρίσκεται ακριβώς κάτω από το φεγγάρι. Η πλήρης επανάστασή του θα ολοκληρωνόταν σε 27 μονές ημέρες, δηλαδή σε έναν αστρικό μήνα. Ωστόσο, η περίοδος περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της είναι ελαφρώς μικρότερη από 24 ώρες, με αποτέλεσμα το κύμα να διατρέχει την επιφάνεια του πλανήτη από την ανατολή προς τη δύση και να ολοκληρώσει μια περιστροφή σε 24 ώρες και 48 λεπτά. Δεδομένου ότι το κύμα συναντάται συνεχώς με τις ηπείρους, μετατοπίζεται προς τα εμπρός προς την κατεύθυνση της κίνησης της Γης και ξεπερνά τον δορυφόρο του πλανήτη στην πορεία του.
Διαγραφή της τροχιάς της Σελήνης
Ένα παλιρροϊκό κύμα προκαλεί την κίνηση μιας τεράστιας μάζας νερού. Αυτό επηρεάζει άμεσα την κίνηση του δορυφόρου. Το επιβλητικό κομμάτιΗ μάζα του πλανήτη μετατοπίζεται από τη γραμμή που συνδέει τα κέντρα μάζας δύο σωμάτων και έλκει τη Σελήνη στον εαυτό της. Ως αποτέλεσμα, ο δορυφόρος βιώνει μια στιγμή δύναμης, η οποία επιταχύνει την κίνησή του.
Ταυτόχρονα, οι ήπειροι που τρέχουν με παλιρροϊκό κύμα (κινούνται πιο γρήγορα από το κύμα, αφού η Γη περιστρέφεται με μεγαλύτερη ταχύτητα από τη Σελήνη), αντιμετωπίζουν μια δύναμη που τις επιβραδύνει. Αυτό οδηγεί σε σταδιακή επιβράδυνση της περιστροφής του πλανήτη μας.
Ως αποτέλεσμα της παλιρροιακής αλληλεπίδρασης δύο σωμάτων, καθώς και της δράσης των νόμων διατήρησης της ενέργειας και της γωνιακής ορμής, ο δορυφόρος μετακινείται σε υψηλότερη τροχιά. Αυτό μειώνει την ταχύτητα του φεγγαριού. Στην τροχιά, αρχίζει να κινείται πιο αργά. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και με τη Γη. Επιβραδύνει, με αποτέλεσμα τη σταδιακή αύξηση της διάρκειας της ημέρας.
Το φεγγάρι απομακρύνεται από τη Γη κατά περίπου 38 mm ετησίως. Οι μελέτες παλαιοντολόγων και γεωλόγων επιβεβαιώνουν τους υπολογισμούς των αστρονόμων. Η διαδικασία της σταδιακής επιβράδυνσης της Γης και της απομάκρυνσης της Σελήνης ξεκίνησε περίπου πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή από τη στιγμή που σχηματίστηκαν τα δύο σώματα. Τα δεδομένα των ερευνητών υποστηρίζουν την υπόθεση ότι νωρίτερα ο σεληνιακός μήνας ήταν μικρότερος και η Γη περιστρεφόταν με μεγαλύτερη ταχύτητα.
Το παλιρροϊκό κύμα δεν εμφανίζεται μόνο στα νερά των ωκεανών. Παρόμοιες διεργασίες συμβαίνουν τόσο στον μανδύα όσο και στον φλοιό της γης. Ωστόσο, είναι λιγότερο αισθητά επειδή αυτά τα στρώματα δεν είναι τόσο ελατά.
Η ύφεση της Σελήνης και η επιβράδυνση της Γης δεν θα συμβούν για πάντα. Στο τέλος, η περίοδος περιστροφής του πλανήτη θα είναι ίση με την περίοδο περιστροφής του δορυφόρου. Το φεγγάρι θα «αιωρείται» πάνω από μια περιοχήεπιφάνειες. Η γη και ο δορυφόρος θα στρέφονται πάντα από την ίδια πλευρά ο ένας στον άλλο. Εδώ είναι σκόπιμο να υπενθυμίσουμε ότι μέρος αυτής της διαδικασίας έχει ήδη ολοκληρωθεί. Είναι η παλιρροϊκή αλληλεπίδραση που οδήγησε στο γεγονός ότι η ίδια πλευρά της Σελήνης είναι πάντα ορατή στον ουρανό. Στο διάστημα, υπάρχει ένα παράδειγμα συστήματος που βρίσκεται σε τέτοια ισορροπία. Αυτοί ονομάζονται ήδη Πλούτωνας και Χάρων.
Η Σελήνη και η Γη βρίσκονται σε συνεχή αλληλεπίδραση. Είναι αδύνατο να πούμε ποιο από τα σώματα έχει μεγαλύτερη επιρροή στο άλλο. Ταυτόχρονα και οι δύο εκτίθενται στον ήλιο. Άλλα, πιο μακρινά, κοσμικά σώματα παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο. Ο υπολογισμός όλων αυτών των παραγόντων καθιστά αρκετά δύσκολη την ακριβή κατασκευή και περιγραφή ενός μοντέλου της κίνησης ενός δορυφόρου σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας. Ωστόσο, ένας τεράστιος όγκος συσσωρευμένης γνώσης, καθώς και ο συνεχώς βελτιούμενος εξοπλισμός, καθιστά δυνατή την ακριβέστερη πρόβλεψη της θέσης ενός δορυφόρου ανά πάσα στιγμή και την πρόβλεψη του μέλλοντος που περιμένει κάθε αντικείμενο ξεχωριστά και το σύστημα Γης-Σελήνης ως ολόκληρο.
