?

Log in

No account? Create an account

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Топ заблуждений об астрономии. 7. Вращение Луны и её обратная сторона
lex_kravetski


Русскоязычным, надо отметить, ещё повезло: на русском мы говорим «обратная сторона», тогда как дословный перевод с английского звучит как «тёмная сторона».

Что, разумеется, добавляет ещё одно заблуждение — следующее прямо из некорректного названия: якобы противоположная от Земли сторона Луны всегда находится во тьме. Хотя, постойте, в новолуние та сторона Луны, которая смотрит в сторону Земли, ведь целиком тёмная. И противоположная тоже «тёмная». Так что получается, Луна в этот момент тёмная целиком?

Конечно, нет. В прошлом разделе ведь уже была картинка, иллюстрирующая положение вещей.




Да, в это время с Земли Луна выглядит тёмной и даже кое-где в Бразилии и Солнца тоже не видно — его загораживает Луна, — но другая сторона Луны при этом всё-таки освещена.

Однако, избежав заблуждения посредством названия, всё равно не удаётся избежать других заблуждений, связанных с обратной стороной.

И основное из них касается вращения Луны. Кажется, будто бы, если Луна всё время повёрнута к Земле одной стороной, то она не вращается.

Как мы уже знаем, движение относительно. Избранных систем отсчёта нет, а потому мы наверняка для любого тела сумеем подобрать такую систему отсчёта, в которой оно не вращается вокруг своей оси. Но это ли подразумевают люди, когда высказываются касательно вращения Луны? Думаю, нет.

Скорее всего, людям в этом случае представляется, что Луна не вращается в какой-то более привычной им системе отсчёта — как-то связанной с Землёй.

Давайте посмотрим, как выглядит система Земля-Луна.



Чтобы Луна могла «показывать» Земле всё время одну и ту же свою сторону, красная точка всё время должна находиться на пунктирной линии, соединяющей центры Луны и Земли. Так что, если Луна отклонена от горизонтали выбранной нами системы отсчёта на угол α, то красная точка должна отклоняться от горизонтали на угол (α – 180°).

Однако, из этого следует, что если угол положения Луны относительно Земли — α — меняется, то и угол поворота Луны тоже просто обязан меняться.

Иными словами, чтобы быть повёрнутой к Земле всё время одной и той же стороной, Луна должна вращаться вокруг своей оси с той же угловой скоростью, что и вокруг Земли, но в противоположную сторону.

И вот как это выглядит в динамике (чтобы проще было отследить вращение Луны и вокруг своей оси тоже, обратите внимание на её «закреплённую копию» в правом нижнем углу иллюстрации).




А вот как это выглядело бы, если бы Луна действительно не вращалась вокруг своей оси.




Единственная же система отсчёта, в которой Луна не вращается вокруг своей оси, — это та, в которой одна из осей совпадает с пунктирной линией. Однако в этой системе отсчёта Луна и вокруг Земли тоже не вращается (как, впрочем, и Земля вокруг Луны).

Подобное синхронное вращение небесного тела вокруг другого небесного тела и вокруг своей оси также называют «приливный захват».



Вращение одного массивного тела вокруг другого массивного тела заставляет эти тела слегка «вытягиваться» по оси, соединяющей их центры, и сжиматься по перпендикулярным ей направлениям.

В результате, если, скажем, на Земле есть океаны, то в них будут наблюдаться приливы — синхронизированные с вращением Луны вокруг Земли: ведь вода «растягивается» заметно лучше, чем твёрдая порода.

И одновременно с тем периодическое изменение форм Земли и Луны будет слегка замедлять или ускорять их вращения вокруг своей оси — до тех пор, пока их вращения вокруг своей оси не синхронизируются с их вращением друг вокруг друга.

Поскольку же Земля ощутимо тяжелее Луны, синхронизация вращения у Луны произойдёт раньше — к настоящему моменту уже произошла.

Такое успело произойти со многими спутниками планет, но всё-таки ещё не со всеми: некоторые спутники вращаются независимо от своих «хозяев», и таким образом с их хозяйской планеты можно посмотреть на все стороны этих спутников.

При этом некоторые другие небесные тела — например, Плутон с Хароном, — уже взаимно захватили друг друга: так, с Плутона можно увидеть только одну сторону Харона, а с Харона — только одну сторону Плутона.

С Землёй и Луной пока что несколько не так: с Земли всегда видна только одна сторона Луны (с точностью до небольших относительных «покачиваний»), но с Луны в разное время видны разные стороны Земли.


На сайте «XX2 век»
doc-файл



  • 1
>> И одновременно с тем периодическое изменение форм Земли и Луны будет слегка замедлять или ускорять их вращения вокруг своей оси — до тех пор, пока их вращения вокруг своей оси не синхронизируются с их вращением друг вокруг друга. Поскольку же Земля ощутимо тяжелее Луны, синхронизация вращения у Луны произойдёт раньше — к настоящему моменту уже произошла.<<

Два вопроса, возможно, дурацких, но я не побоюсь их задать:

1. Если бы у Земли было два спутника, то возможна ли подобная "синхронизация" из системы из трёх тел?
2. Если предположить, что Солнце всегда будет таким каким оно есть, то будем ли мы видеть всегда одну сторону звезды, допустим, с Юпитера?

PS. Ещё вопрос. Если бы Земля имела второй спутник, полностью идентичный Луне и вращающийся на точно такой же орбите, но со сдвигом на 180 градусов, то наблюдались бы тогда на Земле приливы и отливы? Вообще, существует ли в природе спутники, двигающиеся по одной орбите?

Edited at 2018-03-30 08:44 (UTC)

1. только в случае, описанном вами в PS. T. к. если орбиты спутников разные, то и обращаться они вокруг общего барицентра системы должны с разной скоростью (чем дальше, тем медленнее). Таким образом, даже если все спутники гравитационно замкнутся на главное тело и начнут вечно показывать ему только одну свою сторону, главное тело может гравитационно замкнуться лишь на один - наиболее массивный/близкий - из спутников.

2. Этот вопрос действительно дурацкий, так как мы точно знаем, что, во-первых, солнце не всегда будет таким, какое оно есть сейчас, но, во-вторых, оно настолько массивно и далеко от Юпитера, что никогда не замкнётся (не "синхронизируется") на него. Так что вообще не совсем ясно, что вопрос имеет в виду.

PS. "со сдвигом на 180 градусов" - Это называется точка Лагранжа №5.
Да, приливы и отливы наблюдались бы и были бы почти в два раза сильнее. Почти, а не ровно в два раза, потому что на самом деле солнце тоже влияет на приливы и отливы, амплитуда которых колеблется в течение лунного месяца и достигает наибольших значений во время полнолуний и новолуний, т. е. когда Земля, Луна и Солнце находятся на одной линии, и самых-самых наибольших, когда они ещё и сближаются на минимальные орбитальные расстояния.

Edited at 2018-03-30 10:23 (UTC)

Только точка Лагранжа там имеет № 3, насколько я помню. Точки 4 и 5 не лежат на прямой, соединяющей два тела.

Товарищ уже ответил. Спасибо ему.

А насчёт спутников (планет) двигающихся на одной орбите, такое, в принципе, возможно?

1. Устойчиво - нет. Ибо Солнце слишком мешает.
2. Солнце состоит из газа и вращается на разных широтах с разной скоростью.

ЗЫ: Спутники движущиеся практически по одной орбите бывают - например у Сатурна на орбитах с большой полуосью 151410 и 151460 км (разница 50 км, при диаметре спутников 100 и 200 км)

Навеяло. В доме-музее Ленина в Ульяновске была механическая модель с керосиновой лампой вместо солнца и бронзовыми, по-моему, шарами с пружинным заводом. На всю жизнь впечатление у меня - первоклашки, ну и правильное понимание. А сейчас, что=то в интернетае и фотки не найду. Надо ногами сходить посмотреть, не сдали ли в цветмет

А мне вспоминается модель из "Сердца четырех", на которой профессор объяснял: "поэтому у нас о ней очень, так сказать, одностороннее представление"

А заблуждение точно существует? И в предыдущих всё в основном очевидно, но там хоть какой-то повод ошибаться есть. А здесь совсем всё просто, кажется.

существует. "dark side of the moon" считается обратной стороной луны, хотя те же Pink Floyd имели в виду вроде как "помутнение рассудка",т.е. темная сторона луны это часть луны, не обращенная к солнцу.
В английском обратная сторона луны это Far side of the Moon

> А заблуждение точно существует? И в предыдущих всё в основном очевидно, но там хоть какой-то повод ошибаться есть.

Мне в комментах к предыдущим чел писал, что Луна не вращается. Так что, сто пудов существует.

Впрочем, я не только от него такой вариант слышал.

> в [новолуние] с Земли Луна выглядит тёмной и даже кое-где в Бразилии и Солнца тоже не видно — его загораживает Луна,

Ой!

Типа, солнечные затмения в Бразилии случаются раз в месяц???


На рисунке — солнечное затмение в Бразилии. Про частоту затмений — в предыдущем мифе.

Какбэ да, простно досадный такой ляпсус получился...

Есть один действенный способ проиллюстрировать осевое вращение Луны - это т.н. либрации, т.е. видимые с Земли периодические покачивания Луны, временно открывающие несколько процентов ее поверхности. Из трех механизмов отвечающих за либрации два прямо связаны с вращением Луны вокруг своей оси.

1 - осевое вращение происходит с постоянной угловой скоростью, в то время как орбитальное движение по эллиптической орбите угловую скорость меняет, в результате осевое вращение сначала немного "отстает" от орбитального, а потом его "догоняет". Мы видим как у Луны приоткрывается/закрывается часть поверхности в широтном направлении, это происходит с периодичностью в месяц.

2 - ось вращения Луны наклонена под небольшим углом к орбитальной оси, вращение вокруг такой наклоненной оси приводит к приоткрыванию/закрыванию полюсов Луны, тоже с месячной периодичностью.

Третий механизм связан с вращением и размером Земли, имеет суточную периодичность.

Резюмируя, осевое вращение Луны легко наблюдать с Земли, т.к. его угловая скорость по направлению и величине все еще достаточно отличается от скорости орбитального вращения, несмотря на воздействие приливных сил.

  • 1