Mjesec je satelit našeg planeta koji od pamtivijeka privlači poglede znanstvenika i samo znatiželjnika. U antičkom svijetu, i astrolozi i astronomi posvetili su joj impresivne rasprave. Za njima nisu zaostajali pjesnici. Danas se malo toga promijenilo u tom smislu: orbitu Mjeseca, značajke njegove površine i unutrašnjosti pomno proučavaju astronomi. Sastavljači horoskopa također ne skidaju pogled s nje. Obojica proučavaju utjecaj satelita na Zemlju. Astronomi proučavaju kako interakcija dvaju kozmičkih tijela utječe na kretanje i druge procese svakog od njih. Tijekom proučavanja Mjeseca, znanje u ovom području značajno se povećalo.
Porijeklo
Prema znanstvenicima, Zemlja i Mjesec nastali su otprilike u isto vrijeme. Oba tijela su stara 4,5 milijardi godina. Postoji nekoliko teorija o nastanku satelita. Svaki od njih objašnjava određene značajke Mjeseca, ali ostavlja nekoliko neriješenih pitanja. Teorija divovskog sudara danas se smatra najbližom istini.
Prema hipotezi, planet sličan Marsu sudario se s mladom Zemljom. Udar je bio tangencijalan i izazvao je oslobađanje u svemir većine materije ovog kozmičkog tijela, kao i određene količine zemaljskog "materijala". Od ove tvari nastao je novi objekt. Mjesečev orbitalni polumjer izvorno je bio šezdeset tisuća kilometara.
Hipoteza o divovskom sudaru dobro objašnjava mnoge značajke strukture i kemijskog sastava satelita, većinu karakteristika sustava Mjesec-Zemlja. No, uzmemo li teoriju kao osnovu, neke činjenice i dalje ostaju neshvatljive. Dakle, nedostatak željeza na satelitu može se objasniti samo činjenicom da je do trenutka sudara došlo do diferencijacije unutarnjih slojeva na oba tijela. Do danas nema dokaza da se tako nešto dogodilo. Pa ipak, unatoč takvim protuargumentima, hipoteza o golemom udaru smatra se glavnom u cijelom svijetu.
Parametri
Mjesec, kao i većina drugih satelita, nema atmosferu. Pronađeni su samo tragovi kisika, helija, neona i argona. Temperatura površine u osvijetljenim i tamnim područjima je stoga vrlo različita. Na sunčanoj strani može porasti do +120 ºS, a na tamnoj strani može pasti do -160 ºS.
Prosječna udaljenost između Zemlje i Mjeseca je 384 000 km. Oblik satelita je gotovo savršena kugla. Razlika između ekvatorijalnog i polarnog polumjera je mala. Oni su 1738,14 odnosno 1735,97 km.
Potpuna revolucija Mjeseca oko Zemljetraje nešto više od 27 dana. Kretanje satelita po nebu za promatrača karakterizira promjena faza. Vrijeme od jednog punog mjeseca do drugog je nešto duže od naznačenog razdoblja i iznosi otprilike 29,5 dana. Razlika nastaje jer se Zemlja i satelit također kreću oko Sunca. Mjesec mora prijeći malo više od jednog kruga da bi se vratio u prvobitni položaj.
Sustav Zemlja-Mjesec
Mjesec je satelit, donekle drugačiji od drugih sličnih objekata. Njegova glavna karakteristika u tom smislu je njegova masa. Procjenjuje se na 7,351022 kg, što je otprilike 1/81 istog parametra Zemlje. A ako sama masa nije nešto neobično u svemiru, onda je njezin odnos s karakteristikama planeta netipičan. U pravilu je omjer mase u sustavima satelit-planet nešto manji. Sličnim omjerom mogu se pohvaliti samo Pluton i Haron. Ova dva kozmička tijela prije nekog vremena počela su se karakterizirati kao sustav dvaju planeta. Čini se da ova oznaka vrijedi i u slučaju Zemlje i Mjeseca.
Mjesec u orbiti
Satelit napravi jednu revoluciju oko planeta u odnosu na zvijezde po sideričkom mjesecu, što traje 27 dana 7 sati i 42,2 minute. Mjesečeva orbita je eliptičnog oblika. U različitim razdobljima, satelit se nalazi ili bliže planetu, ili dalje od njega. Udaljenost između Zemlje i Mjeseca mijenja se sa 363.104 na 405.696 kilometara.
Sa satelitskom putanjomjoš jedan dokaz povezan je u prilog pretpostavci da se Zemlja sa satelitom mora promatrati kao sustav koji se sastoji od dva planeta. Mjesečeva orbita se ne nalazi blizu ekvatorijalne ravnine Zemlje (kao što je tipično za većinu satelita), već praktički u ravnini rotacije planeta oko Sunca. Kut između ekliptike i putanje satelita je nešto veći od 5º.
Na putanju Mjeseca oko Zemlje utječu mnogi čimbenici. U tom smislu, određivanje točne putanje satelita nije lak zadatak.
Malo povijesti
Teorija koja objašnjava kako se mjesec kreće postavljena je davne 1747. Autor prvih proračuna koji su znanstvenike približili razumijevanju značajki orbite satelita bio je francuski matematičar Clairaut. Zatim, u dalekom osamnaestom stoljeću, revolucija Mjeseca oko Zemlje često se iznosila kao argument protiv Newtonove teorije. Proračuni napravljeni korištenjem zakona univerzalne gravitacije uvelike su se razlikovali od prividnog kretanja satelita. Clairaut je riješio ovaj problem.
Problem su proučavali poznati znanstvenici kao što su d'Alembert i Laplace, Euler, Hill, Puiseux i drugi. Moderna teorija mjesečeve revolucije zapravo je započela radom Browna (1923.). Istraživanje britanskog matematičara i astronoma pomoglo je u otklanjanju neslaganja između izračuna i promatranja.
Nije lak zadatak
Kretanje Mjeseca sastoji se od dva glavna procesa: rotacije oko svoje osi i kruženja oko našeg planeta. Ne bi bilo tako teško izvesti teoriju koja objašnjava kretanje satelita akona njegovu orbitu nisu utjecali različiti čimbenici. To je i privlačnost Sunca, i značajke oblika Zemlje, i gravitacijska polja drugih planeta. Takvi utjecaji remete orbitu i predvidjeti točan položaj Mjeseca u određenom razdoblju postaje težak zadatak. Da bismo razumjeli o čemu je ovdje riječ, zadržimo se na nekim parametrima orbite satelita.
uzlazni i silazni čvor, linija apside
Kao što je već spomenuto, Mjesečeva orbita je nagnuta prema ekliptici. Putanja dvaju tijela sijeku se u točkama koje se nazivaju uzlazni i silazni čvorovi. Nalaze se na suprotnim stranama orbite u odnosu na središte sustava, odnosno na Zemlju. Zamišljena linija koja spaja ove dvije točke naziva se linija čvorova.
Satelit je najbliži našem planetu u točki perigeja. Maksimalna udaljenost razdvaja dva svemirska tijela kada je Mjesec u apogeju. Pravac koji povezuje ove dvije točke naziva se linija apside.
Poremećaji orbite
Kao rezultat utjecaja velikog broja čimbenika na kretanje satelita, to je zapravo zbroj nekoliko kretanja. Razmotrite najuočljivije perturbacije koje se pojavljuju.
Prva je regresija linije čvora. Ravna crta koja povezuje dvije točke presjeka ravnine mjesečeve orbite i ekliptike nije fiksirana na jednom mjestu. Kreće se vrlo sporo u smjeru suprotnom (zato se zove regresija) od kretanja satelita. Drugim riječima, ravnina Mjesečeve orbiterotira u prostoru. Potrebno joj je 18,6 godina da napravi jednu punu rotaciju.
Linija apsida se također kreće. Kretanje ravne linije koja spaja apcentar i periapsis izražava se rotacijom orbitalne ravnine u istom smjeru u kojem se kreće Mjesec. To se događa mnogo brže nego u slučaju linije čvorova. Puni okret traje 8, 9 godina.
Osim toga, lunarna orbita doživljava fluktuacije određene amplitude. S vremenom se kut između njegove ravnine i ekliptike mijenja. Raspon vrijednosti je od 4°59' do 5°17'. Kao iu slučaju linije čvorova, razdoblje takvih fluktuacija je 18,6 godina.
Konačno, Mjesečeva orbita mijenja svoj oblik. Malo se rasteže, a zatim se ponovno vraća u prvobitnu konfiguraciju. Istovremeno, ekscentricitet orbite (stupanj odstupanja njenog oblika od kružnice) mijenja se s 0,04 na 0,07. Promjene i povratak u prvobitni položaj traju 8,9 godina.
Nije tako jednostavno
Zapravo, četiri čimbenika koja treba uzeti u obzir tijekom izračuna nisu toliko mnogo. Međutim, oni ne iscrpljuju sve poremećaje orbite satelita. Zapravo, na svaki parametar Mjesečevog kretanja neprestano utječe veliki broj čimbenika. Sve to komplicira zadatak predviđanja točne lokacije satelita. A obračun svih ovih parametara često je najvažniji zadatak. Na primjer, izračun Mjesečeve putanje i njezina točnost utječe na uspjeh misije letjelice koja mu je poslana.
Utjecaj Mjeseca na Zemlju
Satelit našeg planeta je relativno mali, ali njegov utjecaj je dobarprimjetno. Možda svi znaju da je Mjesec taj koji tvori plimu na Zemlji. Ovdje odmah moramo napraviti rezervu: Sunce također izaziva sličan učinak, ali zbog puno veće udaljenosti, plimni učinak zvijezde je malo zamjetan. Osim toga, promjena razine vode u morima i oceanima također je povezana s osobitostima rotacije same Zemlje.
Gravitacijski utjecaj Sunca na naš planet je oko dvjesto puta veći od utjecaja Mjeseca. Međutim, plimne sile prvenstveno ovise o nehomogenosti polja. Udaljenost koja dijeli Zemlju i Sunce ih izglađuje, pa je učinak Mjeseca blizu nas snažniji (dvostruko značajniji nego u slučaju svjetiljke).
Plimni val formira se na strani planeta koja je trenutno okrenuta prema noćnoj zvijezdi. Na suprotnoj strani također je plima. Da je Zemlja nepomična, tada bi se val kretao od zapada prema istoku, smješten točno ispod Mjeseca. Njegova puna revolucija bila bi gotova za 27-ak dana, to jest u zvjezdanom mjesecu. Međutim, period rotacije Zemlje oko svoje osi je nešto kraći od 24 sata. Kao rezultat toga, val prolazi površinom planeta od istoka prema zapadu i dovršava jednu rotaciju za 24 sata i 48 minuta. Budući da se val neprestano susreće s kontinentima, pomiče se naprijed u smjeru kretanja Zemlje i u svom trčanju nadmašuje planetov satelit.
Brisanje Mjesečeve orbite
Plimni val uzrokuje pomicanje ogromne mase vode. To izravno utječe na kretanje satelita. Impozantan dioMasa planeta je pomaknuta s linije koja spaja središta masa dvaju tijela i privlači Mjesec k sebi. Kao rezultat toga, satelit doživljava trenutak sile, koji ubrzava njegovo kretanje.
U isto vrijeme, kontinenti koji se kreću na plimnom valu (kreću se brže od vala, budući da se Zemlja rotira većom brzinom od Mjeseca), doživljavaju silu koja ih usporava. To dovodi do postupnog usporavanja rotacije našeg planeta.
Kao rezultat plime interakcije dvaju tijela, kao i djelovanja zakona održanja energije i kutnog momenta, satelit se pomiče u višu orbitu. Time se smanjuje brzina mjeseca. U orbiti se počinje kretati sporije. Nešto slično se događa sa Zemljom. Usporava, što rezultira postupnim povećanjem duljine dana.
Mjesec se udaljava od Zemlje za oko 38 mm godišnje. Studije paleontologa i geologa potvrđuju proračune astronoma. Proces postupnog usporavanja Zemlje i uklanjanja Mjeseca započeo je prije otprilike 4,5 milijardi godina, odnosno od trenutka nastanka dvaju tijela. Podaci istraživača podržavaju pretpostavku da je ranije lunarni mjesec bio kraći, a da se Zemlja rotirala bržom brzinom.
Plimni val javlja se ne samo u vodama oceana. Slični se procesi odvijaju i u plaštu i u zemljinoj kori. Međutim, manje su uočljivi jer ovi slojevi nisu tako savitljivi.
Recesija Mjeseca i usporavanje Zemlje neće se dogoditi zauvijek. Na kraju će period rotacije planeta biti jednak razdoblju okretanja satelita. Mjesec će "lebdjeti" nad jednim područjempovršine. Zemlja i satelit uvijek će biti okrenuti na istu stranu jedan prema drugom. Ovdje je prikladno podsjetiti da je dio ovog procesa već završen. Upravo je interakcija plime i oseke dovela do činjenice da je na nebu uvijek vidljiva ista strana Mjeseca. U prostoru postoji primjer sustava koji je u takvoj ravnoteži. Oni se već zovu Pluton i Haron.
Mjesec i Zemlja su u stalnoj interakciji. Nemoguće je reći koje od tijela ima veći utjecaj na drugo. U isto vrijeme, oboje su izloženi suncu. Druga, udaljenija, kozmička tijela također igraju značajnu ulogu. Uzimajući u obzir sve takve čimbenike, prilično je teško točno izgraditi i opisati model gibanja satelita u orbiti oko našeg planeta. Međutim, ogromna količina akumuliranog znanja, kao i stalno usavršavanje opreme, omogućuje manje-više precizno predvidjeti položaj satelita u bilo kojem trenutku i predvidjeti budućnost koja čeka svaki objekt pojedinačno i sustav Zemlja-Mjesec kao cijeli.
