На какое максимальное расстояние Луна может удалиться от Земли? Почему Луна удаляется от нас? Удаляется ли луна.

Сейчас Луна удаляется от Земли. Но когда день и месяц сравняются, начнёт приближаться. Упадёт Луна на Землю или нет?

Какое будущее у системы Земля-Луна? Если экстраполировать современные данные о скорости удаления Луны, то можно сделать такой вывод. Продолжительность суток и месяца будет всё время увеличиваться. При этом сутки будут расти быстрее, чем месяц, и в отдалённом будущем они сравняются. В результате Луна будет всегда видна только с одной стороны Земли.

Система, в которой планета и спутник всё время «смотрят» друг на друга одной и той же стороной, уже есть в Солнечной системе. Это Плутон и Харон. Это самое устойчивое состояние в системе ДВУХ тел. Но Земля находится значительно ближе к Солнцу. Приливные силы со стороны Солнца также тормозят вращение Земли: амплитуда солнечных приливов всего в два с небольшим раза меньше лунных. Поэтому после того, как Земля и Луна будут вращаться синхронно, Солнце будет продолжать тормозить вращение Земли. Земля начнёт вращаться вокруг своей оси МЕДЛЕННЕЕ, чем Луна по орбите. И это означает, что Луна будет находиться НИЖЕ синхронной орбиты. Следовательно, она начнёт падать на Землю.

Закончится ли всё это грандиозной катастрофой в истории Земли?

Хороший сценарий для фильма ужасов: Луна приближается всё ближе, и остановить её невозможно. Ведь если спутник оказывается ниже синхронной орбиты, то начинается его необратимое падение. Или нет?

Спутник, находящийся ниже синхронной орбиты, «упадёт» на планету, а, находящийся выше – «улетит» от неё. Правда, здесь есть существенное уточнение. Это произойдет только при условии, что скорость вращения планеты будет оставаться постоянной. Для маленьких спутников это так. А для больших? При какой массе спутника его уже можно считать большим?

Ответ прост: если орбитальный момент импульса спутника сравним по величине с собственным моментом импульса планеты. В этом случае удаление или приближение спутника будет существенно изменять скорость вращения планеты.

Простой расчёт показывает, что в системе Земля-Луна бОльшая часть общего момента импульса приходится именно на Луну, а не на Землю. Действительно, момент импульса Земли равен:

Здесь I = 0,33 ­– безразмерный момент инерции Земли, M – её масса, R – экваториальный радиус, V – линейная скорость на экваторе.

Орбитальный момент Луны равен:

Здесь m – масса Луны, r – средний радиус её орбиты, v – орбитальная скорость.

Масса Луны в 80 раз меньше Земли, её орбитальный радиус в 60 раз больше радиуса Земли, а орбитальная скорость (1 км/сек) больше экваториальной скорости вращения Земли (500 м/сек) в 2 раза. Следовательно, орбитальный момент Луны примерно в четыре раза превосходит момент вращения Земли. Поэтому Луна, ни при каких условиях, упасть на Землю не сможет, даже если в отдалённом будущем она окажется на синхронной орбите.

В качестве примера предположим, что Луна находится на современной орбите, а Земля вообще не вращается вокруг своей оси. В этом случае кинетическая энергия будет передаваться от Луны к Земле. Земля постепенно начнёт вращаться, а Луна будет приближаться к ней: падать на Землю. Но не упадёт.

Насколько Луна приблизится к Земле?

Орбитальный момент импульса пропорционален радиусу орбиты и скорости. Орбитальная скорость обратно пропорциональна корню квадратному из радиуса. Поэтому орбитальный момент пропорционален корню квадратному из радиуса. Если радиус орбиты уменьшится на два процента, то момент уменьшится на один процент. И этот процент в силу сохранения передастся Земле. Учитывая, что современный период вращения Земли в одни сутки соответствует 25 процентам лунного орбитального момента, то одному проценту будет соответствовать период в 25 суток. Этот период будет короче лунного месяца, который в силу третьего закона Кеплера уменьшится только на три процента и составит примерно 28 дней. То есть Земля будет вращаться БЫСТРЕЕ, чем Луна. Следовательно, Луна НЕ сможет приблизиться к Земле даже на 2 процента, а приблизится чуть меньше.

Будущее системы Земля-Луна в общих чертах такое.

Сначала Луна будет продолжать удаляться от Земли, получая от неё момент импульса. Но момента импульса у Земли осталось не так много – 25% от орбитального момента импульса Луны. Поэтому максимум, что может получить Луна – это увеличить свой момент импульса на 25%. Радиус её орбиты при этом возрастёт в 1,5 раза (1,25 в квадрате). А лунный месяц увеличится примерно 2 раза (по Третьему закону Кеплера нужно 1,5 возвести в степень 3/2) и составит 60 дней. Соответственно, земные сутки также возрастут до 60 дней. Это МАКСИМАЛЬНОЕ расстояние, на которое Луна может удалиться от Земли.

Сколько времени понадобится Луне, чтобы отойти от Земли на это расстояние (половина радиуса её современной орбиты)?

Расстояние до луны 380 тыс. км, скорость удаления 3,8 см/год. Нетрудно подсчитать, что половину радиуса Луна пройдёт за пять миллиардов лет, если будет удаляться с постоянной скоростью. Но скорость удаления будет постепенно уменьшаться. Так что придётся накинуть ещё несколько миллиардов лет.

Что будем потом?

Солнце продолжит тормозить вращение Земли (солнечные приливы).

Но как только вращение Земли замедлится, Луна чуть-чуть приблизится и вращение снова ускорится. Солнце опять его затормозит, а Луна снова приблизится и ускорит и так далее. Земле в каком-то смысле повезло с Луной. В пору своей молодости, когда наша планета вращалась очень быстро, она передала свой импульс Луне и таким образом сохранила его. Ведь под действием лунных приливов момент импульса Земли не теряется, а только перераспределяется в системе Земля-Луна. А под действием более слабых солнечных приливов теряется. Но эти приливы могут забрать момент импульса только у Земли. Но уже давно основная часть момента импульса системы Земля-Луна сосредоточена в орбитальном движении Луны. И солнечные приливы ничего сделать с ним не могут. Земля отдала львиную долю своего вращения Луне, и там эта доля пребывает в целости и сохранности. А спустя многие миллиарды лет Луна будет постепенно возвращать вращение Земле.

Начнём с того что ещё в 1695 году великий учёный Эдмунд Галлей заметил, что записи, которые были оставлены более ранними учёными, о времени и местах солнечных затмений, не совпадали с расчетными. Галлей используя современную информацию о затмениях, движении Луны и Солнца, ссылаясь на новый универсальный закон тяготения Исаака Ньютона (1687г.), расчитал,
точные места и время где должны были происходить затмения в древности, а после этого сравнил полученные результаты с данными по затмениям, которые действительно наблюдались более чем на 2000 лет раньше. Как выяснилось они не совпали. Галлей не сомневался в верности закона тяготения Ньютона и не поддался искушению заключить, что сила притяжения изменилась с течением времени. Вместо этого он сделал предположение, что должно быть длинна Земного дня немного увеличилась с тех времен.

Если вращение Земли действительно немного замедлилось, то для сохранения общего момента импульса в системе Земля Луна необходимо чтобы Луна получила дополнительный момент импульса. Такая передача момента импульса Луне соответствует ее движению по слабо раскручивающейся спирали с постепенным удалением от Земли и с соответствующим замедлением орбитального движения. Если 2000 лет назад земной день действительно был немного короче, Земля вращалась вокруг своей оси немного быстре, орбита Луны была немного ближе а Луна двигалась по ней чуть быстрее, то теоретические предсказания и исторические наблюдения замений совпадают. Вскоре ученые поняли, что Галлей прав.

Что же может вызывать такое замедление вращения Земли? Это приливы и отливы. Приливы и отливы
Гравитационное воздействие Земли на Луну и наоборот довольно велико. Разные части, скажем, Земли по разному подвергаются притяжению Луны: сторона, повернутая к Луне, — в большей степени, обратная сторона — в меньшей, так как дальше находится от нашего спутника. В результате, разные части Земли стремятся прийти в движение в направлении Луны с разными скоростями. Поверхность, обращенная к Луне, вздувается, центр Земли смещается меньше, а противоположная поверхность вовсе отстает, и с этой стороны тоже образуется вздутие — из-за «отставания». Земная кора деформируется неохотно, на суше приливных сил мы не замечаем. А вот про изменение уровня моря, про приливы и отливы, слышали все. Вода поддается воздействию Луны, образуя приливные горбы на двух противоположных сторонах планеты. Вращаясь, Земля «подставляет» Луне разные свои стороны, и приливной горб перемещается по поверхности. Такие деформации земной коры вызывают внутреннее трение, которое тормозит вращение нашей планеты. Раньше она вращалась гораздо быстрее. Луна еще больше подвергнута влиянию приливных сил, ведь Земля гораздо массивнее и больше. Скорость вращения Луны настолько замедлилась, что она покорно повернулась к нашей планете одной стороной, и приливной горб не бежит более по лунной поверхности.

Воздействие этих двух тел друг на друга приведет в отдаленном будущем к тому, что и Земля, в конце концов, повернется к Луне какой-то одной стороной. Кроме того, приливные силы, вызванные близостью Земли, а также влиянием Солнца, тормозят движение Луны и по орбите вокруг Земли. Замедление сопровождается удалением Луны от центра Земли. В итоге, это может привести к потере Луны…

Во время экспедиций миссии Аполон на Луну в 1969-1972 годах, на поверхности луны были размещены 3 отражателя лазерного излучения. С тех пор ученым стал доступен способ очень точного определения расстояния до нашего спутника. Если послать с земли на лунный отражатель мощный лазерный сигнал и с достаточной точностью измерить время через которое он вернется, то можно определить расстояние до Луны с ошибкой не превышающей одного сантиметра. По данным таких экспериментов, Луна удаляется от Земли на 3.8 сантиметра в год. Вот так.

Вызывает сомнения древний возраст Луны и в связи с другим параметром ее орбиты — наклоном. В настоящее время он изменяется от 18 до 28 градусов. А каков был первоначальный наклоном лунной орбиты в случае удаления Луны от Земли в течение 4,6 миллиардов лет? Для упрощения задачи будем считать, что Луна одновременно вращается вокруг двух взаимно перпендикулярных осей — оси вращения Земли (экваториальное вращение) и оси совпадающей с экваториальным диаметром Земли (полярное вращение). Приливное трение по-разному воздействует на изменение этих орбит — радиус полярного вращения, в отличие от радиуса экваториального вращения не увеличивается, а уменьшается (примерно в 30 раз медленнее). Это значит, что за то время пока радиус экваториального вращения увеличился на 300 с лишним тысяч км, полярный радиус уменьшился почти на 10 тысяч км и первоначально был порядка 130 — 190 тысяч км. Если бы Луна образовалась 4,6 млрд. лет тому назад, то она, изначально, должна была находиться на очень высокой полярной орбите вокруг Земли.

Вывод искусственного спутника Земли на полярную орбиту требует намного больших затрат энергии, чем аналогичный вывод на экваториальную орбиту (именно поэтому космодромы стараются строить поближе к экватору), т.к. высокая экваториальная скорость несколько уменьшает скорость на которую необходимо разогнать запускаемый объект.

В случае же, предполагаемом официальной версией образования Луны, экваториальная скорость Земли была в 6 раз выше, чем сейчас (момент импульса у Луны в десятки раз больше чем у Земли, что дает продолжительность земных суток в момент образования Луны около 4 часов). Это позволило авторам гипотезы значительно снизить массу ударника, а, соответственно, и его размеры до марсоподобного уровня. Если же 4,6 миллиарда лет тому назад орбита Луны была полярной, то преимущества высокой экваториальной скорости Земли улетучиваются, и опять возникает необходимость значительного увеличения массы ударника. Чтобы не делать этого, авторы гипотезы значительно увеличивают первоначальный наклон оси вращения Земли, в результате чего выброс вещества происходит в экваториальной плоскости, а Луна оказывается на высокой полярной орбите. Правда, при этом остается непонятным, что впоследствии заставило Землю столь кардинально поменять угол наклона оси своего вращения.

Впрочем, на этом проблемы с полярной орбитой Луны не заканчиваются. Такая орбита предполагает и собственное вращение Луны сразу же после ее образования вокруг совершенно другой оси, чем та вокруг которой она вращается теперь! Луна должна была вращаться практически перпендикулярно современной оси ее вращения. Какие силы заставили ее прекратить вращение вокруг этой оси? Даже если считать, что в дальнейшем она изменила наклон оси вращения за счет приливного трения, то, все равно, должен был остаться значительный наклон оси вращения Луны по отношению к современной орбите Луны, которого нет, иначе бы мы имели возможность наблюдать Луну со всех сторон.

Влияние Луны на Землю переоценить сложно. В частности, она удерживает Землю под наклоном в 66 градусов от орбитальной плоскости. Благодаря этому климат на большей части нашей планеты вполне себе ничего.

Каким боком Земля повернется к Солнцу, если Луна уйдет странствовать по космосу, предсказать невозможно. Предположительно, в прямом смысле ляжет набок. Ледники растают, пустыни замерзнут, о приливах и отливах можно будет забыть. Чтобы понять, чем это грозит всему живому на планете, достаточно посмотреть любой апокалиптический фильм.

Между тем российские уфологи уже взяли версию с удалением Луны на карандаш и выдвинули теорию в своем стиле.

Уфологи давно рассматривают Луну как ближайшую к нам базу инопланетных цивилизаций, - рассказал «Вечерке» уфолог Юрий Сенькин. - То, что телескопы, луноходы и люди, побывавшие на Луне несколько раз, их там не застали, объясняется просто - мы исследовали только одну сторону спутника. Обратной стороны никто не изучал.

Чем вызвано отдаление Луны, сказать трудно, однако не исключено, что это дело рук - или что там у них вместо рук - пришельцев. И даже если это так, вряд ли делалось это для того, чтобы навредить нашей цивилизации. Инопланетные расы могут преследовать совсем другие задачи. Луна, к примеру, богата ресурсами, в том числе и теми, которые на Земле в жутком дефиците.

Журналистов «Вечерки» перспектива потерять спутник Земли не вдохновила ничуть: во-первых, ночью без нее будет довольно скучно, во-вторых, хочется еще пожить. Поэтому мы сразу обратились в Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга за разъяснениями.

Заведующий отделом Луны и планет, доктор физико-математических наук Владислав Шевченко долго смеялся, выслушав вопрос. Попросил повторить. И снова смеялся без остановки.

Ох сказочники! - отдышавшись, сказал он. - Но если серьезно, Луна действительно удаляется от Земли, но надо понимать, что происходит это на протяжении четырех миллиардов лет, с тех самых пор, как сформировалась сама Луна.

По словам Шевченко, удаление спутника Земли - вполне закономерное физическое явление - вспоминаем школьную программу по физике, - называемое инерцией. Представьте, что вы катаетесь на карусели. Раскручиваясь все быстрее, чувствуете, как вас начинает клонить в сторону, противоположную оси карусели. И если вы не схватитесь за что-нибудь, вас просто-напросто может выбросить. А вот Луне зацепиться не за что. Скорость, с которой она вращается вокруг Земли, задает такую инерцию, что гравитационное поле Земли бессильно удержать этот шарик. И нужно понимать, что земное притяжение воздействует на наш спутник все меньше по мере его удаления.

По расчетам, Луна удаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра в год, - продолжает Владислав Шевченко. - Сейчас расстояние до нее составляет 384 тысячи километров. А когда Луна только формировалась, оно было около 60 тысяч километров. Рукой подать! Понадобилось около четырех миллиардов лет, чтобы расстояние это увеличилось в шесть раз.

И еще несколько миллионов лет понадобится, чтобы Луна удалилась, перестав полностью закрывать Солнце при затмении. Поэтому переживать по этому поводу пока что рано. Просто знайте: когда это случится, «Вечерняя Москва» известит лично вас в первую очередь.

Версий происхождения Луны несколько, но в последние десятилетия ученые склоняются к теории гигантского столкновения. Случилось это порядка 4,6 миллиарда лет назад: гипотетическая планета Тейя столкнулась с Землей по касательной, вырвав из нашей многострадальной планеты огромный кусок. Земля тут же вскипела, едва не вывернувшись наизнанку, а та ее часть, что вырвала Тейя, была захвачена гравитационным полем Земли, чтобы спустя миллиарды лет мы могли задрать голову и сказать: «Луна сегодня офигенная!»

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ

Жители южного полушария видят Луну наоборот: у них она растет слева, убывает - направо.

Первым искусственным спутником Солнца стала советская станция «Луна-1» в 1959 году. Из-за ошибки в расчетах она на второй космической скорости проскочила мимо спутника Земли.

Смартфон, с которым ходит ваш сосед-мальчишка, в разы мощнее компьютера, который управлял высадкой астронавтов на Луну.

> > > Почему Луна удаляется от нас?

Луна отдаляется от Земли : описание процесса, влияние гравитации планеты и спутника, взаимодействие объектов в космосе, особенности орбиты и скорости с фото.

Мы привыкли, что Луна и Земля вальсируют рядом. Это замечательная пара, которая сформировалась не просто вместе. Именно наша планета после столкновения с другим объектом дала спутнику жизнь. Они росли вместе и поддерживают связь уже 4.5 млрд. лет.

И к чему мы пришли? Наша верная спутница Луна оказывается решила нас покинуть. В прошлом расстояние между Луной и Землей было меньшим, а время летело быстрее. Еще 620 млн. лет назад сутки охватывали 21 час. Теперь они выросли до 24 часов, а спутник отдален на 384400 км.

Каждый год Луна удаляется от Земли на 1-2 см, из-за чего через век прибавляется 1/500-я секунды. И почему так происходит? Неужели она нашла себе новый объект для вращения? Или же наша планета недостаточно хороша? Не нужно ее винить. Это все лишь природа.

Земля и Луна взаимно обмениваются гравитационным влиянием. Из-за этого меняются их формы и создаются выпуклости.

Эти выпуклости функционируют в качестве тормоза, который замедляет скорость их вращения. Ранее Луна совершала обороты намного стремительнее. Но замедление не только подарило нам более длинный день, но и ослабило связь со спутником. Полагают, что это продлится еще 45 млрд. лет. Солнце, конечно, трансформируется в красного гиганта и будет поджаривать планету. А наши сутки растянутся до 45 часов. Вот тогда Луна решит навсегда порвать связь.

Не думайте, что мы одни будем брошены. Многие луны покинут свои родительские дома, а некоторые даже врежутся в планеты, как это планирует сделать Фобос с Марсом.