Як Місяць поступово збільшує тривалість дня на Землі

Протягом усієї історії людства Місяць був примарною присутністю над Землею. Його гравітація задає ритм припливам, а бліде сяйво освітлює ніч.

Цілі цивілізації встановлювали за ним календарі, а деякі тварини, як-от жуки-гнойовики, орієнтуються у просторі за допомогою сонячного світла, яке відбивається від поверхні Місяця.

За деякими теоріями, можливо, саме завдяки Місяцю на Землі зʼявилось життя. Вважається, що його ексцентрична орбіта навколо нашої планети також відіграє роль у деяких важливих кліматичних системах.

Але Місяць також поступово віддалюється від нас.

Виконуючи свій чудово збалансований астробалет навколо Землі – Місяць обертається, але ніколи повністю, ми завжди бачимо лише один його бік – він поступово віддаляється від нашої планети. Вчені називають цей процес “місячною рецесією”.

За допомогою лазерів з рефлекторами, які на поверхні Місяця встановили астронавти місії “Аполлон”, вчені нещодавно змогли з високою точністю виміряти, як швидко відступає Місяць.

Вони підтвердили, що Місяць щороку віддаляється від Землі зі швидкістю 3,8 см. І разом з цим наші дні стають дедалі довшими.

“Уся справа у припливах і відпливах”, – каже Девід Волтем, професор геофізики Лондонського університету, який вивчає зв’язок між Місяцем і Землею.

“Припливний опір Землі уповільнює її обертання, і Місяць отримує цю енергію”.

Автор фото, Getty Images

Гравітація Місяця створює в земних океанах припливи, які, своєю чергою, затягують Місяць на вищу орбіту

По суті, коли Земля обертається, сила тяжіння Місяця, який рухається навколо неї, притягує океани, створюючи припливи та відливи.

Ці припливи насправді є такою “опуклістю” води, яка висувається в еліптичній формі назустріч Місяцю, а потім – у зворотньому напрямку.

Але Земля обертається навколо своєї осі набагато швидше, ніж Місяць, а тому тертя від океанських басейнів, які рухаються під орбітою Місяця, також тягне за собою воду.

Це означає, що опуклість рухається трохи попереду Місяця на своїй орбіті і намагається відтягнути його назад. Це повільно забирає енергію обертання нашої планети, уповільнюючи її, тоді як Місяць отримує енергію, яка змушує його рухатися на вищу орбіту.

Згідно з останнім аналізом, це поступове гальмування обертів нашої планети означає, що тривалість середнього земного дня зростає приблизно на 1,09 мілісекунди на століття з кінця 1600-х років.

Інші оцінки, що ґрунтуються на більш давніх спостереженнях за затемненнями, показують трохи більшу цифру – 1,78 мс на століття.

За 4,5 мільярди років історії Землі все це призвело до глибоких змін.

Вважають, що Місяць утворився приблизно у перші 50 мільйонів років після народження Сонячної системи. Найпоширеніша теорія пояснює, що це сталося через зіткнення Землі з іншим об’єктом розміром приблизно з Марс, який називають Тея.

Внаслідок зіткнення відколовся великий шматок матерії, а також уламки, які зʼєднались у космічне тіло, яке ми називаємо Місяцем.

З геологічних даних стає зрозуміло, що в минулому Місяць був набагато ближче до Землі, ніж сьогодні.

Сьогодні Місяць розташований на відстані 384 400 км від Землі. Але одне нещодавнє дослідження показує, що приблизно 3,2 мільярда років тому – саме тоді, коли тектонічні плити почали рухатися, а мікроорганізми, що живуть в океані, поглинали азот – Місяць був всього за 270 000 км, тобто 70% від теперішньої відстані.

“Через швидше обертання Землі тривалість була значно коротшою, так що протягом нашої звичної 24-годинної доби на Землі можна було спостерігати два сходи та два заходи сонця”, – каже Том Еуленфельд, геофізик з Єнського університету в Німеччині.

“Це могло зменшити різницю температур між днем і ніччю і, можливо, вплинуло на біохімію фотосинтезуючих організмів”.

Однак дослідження, схожі на те, яке проводить Еуленфельд, також свідчать, що Місяць віддалявся нерівномірно – він часом то пришвидшувався, то сповільнювався.

Одне дослідження свідчить, що близько 550-625 мільйонів років тому Місяць міг віддалятися на цілих 7 см щороку.

“Швидкість, з якою Місяць віддаляється від Землі, безумовно, змінювалася з часом і буде змінюватися в майбутньому”, – каже Уеленфельд.

Однак протягом більшої частини своєї історії Місяць віддалявся набагато повільніше, ніж тепер.

Автор фото, Getty Images

Цифровой малюнок сходу Землі з поверхні Місяця

Зараз ми живемо в період, коли темпи місячної рецесії надзвичайно високі – Місяцю довелося б відступати з нинішньою швидкістю лише 1,5 мільярда років, щоб досягти свого нинішнього положення.

Але цей процес відбувався з моменту формування Місяця 4,5 мільярда років тому, а тому у деякі періоди в минулому він був значно повільнішим.

“Припливний опір тепер у три рази більший, ніж ми могли б очікувати”, – каже Волтем. Причиною може бути розмір Атлантичного океану.

Сучасна конфігурація континентів означає, що басейн Північної частини Атлантичного океану має правильні пропорції для створення ефекту резонансу. Тому вода, яка міститься в ньому, хлюпає туди-сюди зі швидкістю, близькою до швидкості припливів. Це означає, що припливи більші, ніж вони були б в іншому випадку. Як каже Волтем, уявіть, що ви штовхаєте дитину на гойдалці – рух пришвидшується, якщо кожен поштовх синхронізується з поточним рухом.

“Якби Північна Атлантика була трохи ширшою або вужчою, цього б не сталося”, – каже Волтем.

“Моделі показують, що кілька мільйонів років назад сила припливу була меншою, тому що континенти були в іншому положенні”.

Але ймовірно, що цей процес також змінюватиметься у майбутньому.

Моделювання передбачає, що новий припливний резонанс з’явиться через 150 мільйонів років, а потім зникне приблизно через 250 мільйонів років, коли утвориться новий “суперконтинент”.

Автор фото, Getty Images

Отже, чи можливо майбутнє, в якому Земля більше не матиме Місяця?

Навіть при високій теперішній швидкості відступу Місяць навряд чи коли-небудь повністю покине Землю. Катастрофічна загибель Сонця, ймовірно, відбудеться задовго до цього, приблизно через 5-10 мільярдів років. Людей до того часу на Землі вже, вочевидь, не буде.

Однак у короткостроковій перспективі люди і самі можуть вплинути на подовження доби, якщо кількість води, заблокованої в льодовиках і крижаних шапках, зменшиться через кліматичні зміни.

“Лід фактично пригнічує припливи і відпливи”, – каже Волтем. Він зауважує, що коли наша планета, як вважають, увійшла в особливо морозний період, відомий як Земля-снігова куля, 600-900 мільйонів років тому, відбулося різке уповільнення темпів відступу Місяця.

Проте вплив кліматичних змін передбачити досить складно, адже водночас зі зменшенням льодовиків, зʼявляться більші площини суходолу.

Теоретично, наступна група астронавтів, які полетять на Місяць за програмою NASA “Артеміда”, можуть сміливо стверджувати, що вони дивляться на свою планету з більшої відстані, ніж їхні попередники з місії “Аполлон” 60 років тому.

Хоча насправді це більше визначатиме місце, на якому вони висадяться на поверхні Місяця. Різниця між найближчою і найвіддаленішою відстанню Місяця від Землі кожні 29 днів складає цілих 43 000 км – через його еліптичну орбіту.

Для решти з нас наше життя надто коротке, щоб ми могли помітити, як кожен день збільшується на пікосекунди. Це набагато менше, ніж час, потрібний, щоб швидко моргнути.

Яка відстань від Землі до Місяця?

Відстань Місяця від Землі впливає на силу океанських припливів і появу сонячних затемнень на нашому небі.

Місяць – це найяскравіший об’єкт на нашому нічному небі, але як далеко Місяць від Землі?

Отже, яка відстань від Землі до Місяця…

Яка відстань від Землі до Місяця?

Середня відстань між блакитною планетою та її єдиним природним супутником становить близько 238 855 миль (384 400 кілометрів), за даними NASA.

Місяць обертається навколо Землі по ідеальному колу, тому на його шляху є точки, коли він знаходиться ближче або далі від нашої планети, ніж ця середня відстань.

МІСЯЦЬ В ПЕРІГЕІ (яка найкоротша відстань від Землі до Місяця)

Коли Місяць досягає найкоротшої відстані до Землі, або перигею, він знаходиться на відстані приблизно 226 000 миль (363 300 км).

Якщо перигей збігається з фазою повного місяця, це зазвичай називають супермісяцем. Цей термін не є науковим, але він використовується спільнотою астрологів, коли повний місяць з’являється в межах 90% перигею.

Супермісяці є приблизно на 17% більшим і на 30% яскравішим, ніж найслабший місяць року. Оскільки гравітація Місяця чинить тягнучу силу на океани Землі та викликає припливи, наближення Місяця до Землі навколо перигею також може викликати припливи більші, ніж зазвичай.

МІСЯЦЬ В АПОГЕЇ

Коли Місяць знаходиться на найдальшій відстані від Землі, відомому як апогей, він знаходиться приблизно на 251 000 миль (405 500 км) від нашої планети. Одним з найяскравіших природних явищ для апогею є кільцеподібні сонячні затемнення.

Протягом наступних 600 мільйонів років близькість Місяця до Землі буде приблизно в 400 разів більша, ніж відстань Сонця до Землі. Оскільки діаметр зірки також приблизно в 400 разів більший, ніж у Місяця, диски обох об’єктів мають тенденцію майже ідеально збігатися під час сонячних затемнень. Це створює моменти, коли тільки сонячна корона визирає з-за місяця.

Яка відстань від Землі до Місяця?|Source:nineplanets.orgnineplanets.org

Скільки треба, щоб добратися на Місяць?

Ряд факторів визначає, скільки часу потрібно, щоб досягти Місяця. Наприклад, місії людей, як правило, тривають довше, ніж політ супутників без пасажирів. Важливо також те, чи зупиняється об’єкт на Місяці чи просто проходить повз.

СРСР запустив першу місію на Місяць, Місяць-1, у 1959 році. Без силової системи супутник у формі кулі був викинутий у космос, і йому знадобилося лише 34 години польоту, щоб здійснити подорож. Після обльоту Місяця супутник вийшов на орбіту навколо Сонця, між орбітами Землі та Марса. Це залишається однією з найшвидших подорожей на Місяць.

У 2003 році Європейське космічне агентство запустило SMART-1, перший успішний європейський космічний корабель на Місяць. Замість того, щоб рухатися прямим шляхом, SMART-1 обертався навколо Землі, щоб досягти свого супутника, й прибув більше ніж через рік після запуску. Замість палива SMART-1 вперше використав іонний двигун у поєднанні з гравітаційними маневрами, щоб досягти Місяця, що робить його надзвичайно економним. Добгий його шлях дав значне уявлення про систему Земля-Місяць.

“Експлуатація SMART-1 була надзвичайно складним, але корисним завданням”, – сказав Октавіо Каміно-Рамос, менеджер з експлуатації космічного корабля ESA SMART-1. «Довга спіральна траєкторія навколо Землі для перевірки сонячного електричного двигуна (підхід з малою тягою), тривалий вплив радіації, сильні збурення гравітаційних полів системи Земля-Місяць, а потім вихід на місячну орбіту, оптимізовану для наукові дослідження дозволили нам отримати цінний досвід у навігаційній техніці для двигуна з малою тягою». Він назвав результати «чудовим орієнтиром на майбутнє».

NASA відправило на Місяць вісім місій Apollo з екіпажем, шість з яких здійснили успішну посадку. Кожен провів близько трьох днів у подорожі в космосі.

«Аполлон-8» вийшов на орбіту навколо Місяця за 69 годин 8 хвилин. Аполлону 11, який перевіз перших людей на Місяць, знадобилося 75 годин і 56 хвилин, щоб вийти на орбіту навколо Місяця. Однак задовго до того, як вони вийшли на орбіту, обидва космічні кораблі увійшли в сферу впливу Місяця, область на відстані 33 823 морських миль (62 630 км) від Місяця. Для «Аполлона-11» це відбулося через 61 годину 56 хвилин, а для «Аполлона-8» — лише 55 годин 40 хвилин.

Але найшвидшою поїздкою на Місяць був зонд New Horizons, який пролетів повз Місяць всього за 8 годин 35 хвилин. Космічний корабель навіть не сповільнив і не наблизився до місячної орбіти, а натомість промчав на шляху до Плутона.

Місяць повільно віддаляється

Ми дізналися яка відстань від Землі до Місяця, але чи вона стабільна?

Колись Місяць був набагато ближче до Землі. Під час зародження Сонячної системи, коли планети завершували своє формування, протопланетна Земля зіткнулася з об’єктом розміром з Марс, який, можливо, сформувався далі від Сонця. Обьект відомий як Тея, його вплив утворив матеріал, який зрештою утворив Місяць.

З плином часу відстань між Землею та Місяцем зростає. За даними NASA, в даний час Місяць віддаляється від нашої планети зі швидкістю приблизно 3,8 см на рік.