Луна и Земля: отношения на расстоянии

Сейчас две тысячи шестьдесят пятый год, и вы стоите на пыльной поверхности Луны, настраивая новейший набор солнечных панелей, которые помогают питать энергетическую сеть здешнего города. Вдруг поверхность начинает трястись. Землетрясение? Или это лунные подростки снова устроили вечеринку? Вы смотрите на Землю. Вы так привыкли к этому виду, что уже почти не обращаете внимания, но в этот раз всё по-другому…
Нужно лишь мгновение, чтобы осознать: Земля уменьшается! Вы начинаете паниковать. Планета отдаляется! Под ногами снова грохочет, и вы понимаете, что происходит. Движется не Земля! Это Луна сошла со своей орбиты и направляется в глубокий космос. Пункт назначения неизвестен…
Возможно, вы удивитесь, но это происходит прямо сейчас. И началось очень давно. Это даже влияет на длительность нашего дня. В конце концов Луна полностью исчезнет, что сильно повлияет на океаны нашей планеты. Чтобы понять, что произойдет, давайте вернемся назад и взглянем на всё это в перспективе. Луна вращается вокруг нас уже четыре с половиной миллиарда лет. Есть несколько теорий о возникновении Луны. По одной из них она появилась, когда в молодую Землю врезался крупный объект. В ранней Солнечной системе царил хаос. В ней возникло несколько небесных тел, которые не превратились в полноценные планеты. Одно из этих тел, размером с Марс, врезалось в Землю, выбросив в космос огромные куски коры нашей планеты, а гравитация связала отдельные элементы вместе. Это объясняет, почему Луна состоит из более легких частиц, чем мы находим здесь, на Земле.


Прошли миллиарды лет, и мы более чем привыкли к Луне. Она влияет на нашу повседневную жизнь. Самое очевидное — это приливная активность. Гравитация, или приливная сила, которую Луна оказывает на нашу планету, создает приливы и отливы. Эта сила заставляет всю воду на поверхности Земли, которая находится ближе к Луне, уходить в одном направлении, образуя выпуклость. Если коротко, эта сила оказывает влияние на планету почти со всех сторон. Земля тоже влияет на Луну, к чему мы перейдем через минуту. Но, похоже, Луне не так сильно нравится наша компания, как мы думали раньше. Она постепенно от нас отдаляется, даже сейчас, когда мы с вами разговариваем!
Луна может казаться больше или меньше в зависимости от фазы лунного цикла, но она всегда составляет чуть больше четверти, точнее, двадцать семь процентов от размера Земли. Радиус орбиты Луны в среднем составляет триста восемьдесят пять тысяч километров, и этот радиус увеличивается каждый год почти на четыре сантиметра. То есть за год Луна удаляется от нас почти на четыре сантиметра! Давайте разберемся, почему для нас важны тонкости отношений между Землей и Луной. Потому что два небесных тела связаны приливным захватом. Они вращаются синхронно, благодаря чему мы всегда видим одну и ту же сторону Луны. Полушарие, которое мы никогда не видим, часто называют темной стороной, но это неверно. Луна вращается вокруг Земли, и ее разные части в разное время освещаются Солнцем или оказываются во тьме. Изменение освещенности — это разные фазы Луны.



Приливные силы влияют не только на океаны, но и на саму Землю. Поскольку земля имеет более жесткую структуру, чем вода, на кору это оказывает гораздо меньшее влияние. Приливные силы действуют в обе стороны. Гравитация Земли тоже влияет на приливы и отливы Луны. Поскольку речь идет не о жидкости, эффект очень мал, но он есть. Этот обмен приливами и отливами довольно сложен. Недра обоих тел нагреваются приливами, так как сила, приложенная к любому объекту, может создавать трение или тепло. Взять, к примеру, Юпитер и его спутник Ио. Приливные силы Юпитера настолько велики, что твердая поверхность Ио поднимается и опускается на несколько десятков метров при каждом обороте. Выделяемое тепло означает, что внутренняя часть Ио, скорее всего, расплавлена. В результате поверхность Ио усеяна действующими вулканами. Это одно из самых геологически активных мест в Солнечной системе. И это определенно не то место, куда вам захочется съездить в отпуск.



Наша планета совершает оборот вокруг своей оси каждые двадцать четыре часа. А Луна огибает Землю за двадцать семь целых три десятых дня. Выпуклость на Земле на самом деле ускоряет Луну. Земля тянет Луну вперед по ее орбите. Другими словами, выпуклость Земли увеличивает радиус орбиты Луны вокруг нас. Когда это происходит, Луна оттягивает назад приливную выпуклость Земли, замедляя скорость нашего вращения, хотя и не сильно. Это означает, что через сто лет день на Земле будет на две миллисекунды длиннее, чем сейчас. Хватит времени, чтобы моргнуть. И поскольку Земля больше, ее гравитационное притяжение сильнее, что приводит к плавному ускорению Луны. Со временем ее орбита будет становиться всё больше и больше. Это возвращает нас к тем четырем сантиметрам. Кажется мелочью, но пройдет много времени, и разница станет заметнее.
Давайте перенесемся на миллиарды лет вперед. Орбита Луны увеличится настолько, что с Земли наш спутник больше не будет виден. Что же произойдет с океанами? Наверное, вы уже догадались: приливов и отливов не останется. Это обеспечит людям очень спокойное море для морских прогулок. Если, конечно, тогда — через пятьдесят миллиардов лет — еще останутся люди. Кстати, есть шанс, что из-за приливной блокировки, замедляющей скорость вращения Земли, наша планета замедлится настолько, что это помешает Луне от нас удалиться. Представьте, что произойдет с Землей, если она перестанет вращаться. Одна половина всегда будет находиться во тьме, другая — на свету. Исчезнут времена года и обычная жизнь. Хотя это звучит неприятно, и потеря приливов — это весьма серьезно, беспокоиться стоит о других вещах.



Уже через десятую часть этого времени, через пять миллиардов лет, Солнце, вероятно, поглотит и Луну, и Землю. Да, наше Солнце устроит такую галактическую вечеринку, какой Солнечная система еще не видела. Солнце постоянно сжигает водород в своем ядре в гелий. Прямо сейчас оно находится в середине своего жизненного цикла. Ближе к его концу в ядре закончится водород, Солнце превратится в красного гиганта, и его поверхность достигнет Марса. Вот тогда гравитационные силы возьмут верх. Земля будет втянута в это новое Солнце и распадется. Солнце становится ярче на десять процентов каждый миллиард лет, так что задолго до того, как планета будет полностью уничтожена, жара растопит весь лед и сожжет всё живое. Океаны тоже высохнут. Так что, может, жизненный цикл планеты и составляет пять миллиардов лет, но у всего живого есть лишь один миллиард.
В общем, Луна может удалиться от Земли, но Солнце уничтожит их задолго до того, как прекратятся приливы и отливы. Давайте отойдем от этой горячей темы и вернемся к взаимоотношениям Луны и Земли. Тот факт, что период вращения Луны совпадает с орбитальными периодами Земли и Луны, — не совпадение. На протяжении миллиардов лет приливная связь между ними привела к синхронизации. И она всё еще развивается. Земля замедляет свой период вращения. В конце концов он совпадет с лунным, и небесные соседи станут полностью синхронны. Дни на Земле продолжат увеличиваться — на две миллисекунды каждое столетие. Для появления значительной разницы потребуется много тысяч лет. Как бы то ни было, приятно думать, что и Земля, и Луна влияют друг на друга разными мощными и интересными способами, тусуясь вместе, как старые добрые космические друзья.