Life.ru разбирался, как Луна влияет на скорость вращения Земли и почему мы часто узнаём об этом не от астрономов, а от геологов.
Вот одно из явных доказательств того, что лунная гонка «под соусом» политического соперничества несла в себе огромное научное значение: без программы «Аполлон», без советских луноходов, без доставивших на Землю лунный грунт аппаратов «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24» мы бы сейчас не знали о Луне многих важнейших вещей.
Во-первых, мы бы не знали её возраст, а анализ грунта этот возраст выдал: около 4,5 миллиарда лет. То есть Луна появилась очень скоро после образования самой Солнечной системы. А во-вторых, мы бы не знали, что Луна сейчас от нас удаляется со скоростью 3,8 сантиметра в год. Об этом мы знаем благодаря лазерным отражателям, которые оставили на Луне астронавты и которые были установлены на «Луноходе-1» и «Луноходе-2». Как они работают: с Земли на Луну посылается лазерный луч, он от этих штук отражается, и по тому, как скоро он возвращается к нам, подсчитывают пройденное им расстояние. Напомним, в среднем расстояние до Луны составляет 384 тысячи километров, но наука и космонавтика позволяют его подсчитывать с сантиметровой точностью.
Но когда учёные сопоставили эти два факта — на 4 сантиметра дальше каждый год при возрасте больше 4 миллиардов лет, — то обнаружили большую несостыковку. Если отталкиваться от этой скорости удаления, то Луне не может быть так много лет: она ещё полтора миллиарда лет назад должна была бы тогда оказаться настолько близко к Земле, что гравитация планеты её бы раздробила, разрушила. Значит, Луна не всегда улетала от Земли с такой скоростью.
А почему вообще Луна улетает от Земли? Это доступно объясняет известный астроном Владимир Сурдин, к примеру, в брошюре «Пятая сила»: как известно, притяжение Луны «приподнимает» Мировой океан, создаёт над планетой приливные «горбы», притом и со стороны Луны, и с обратной. Так вот, ближний «горб» усиливает притяжение Земли, и Луна под действием этой усиленной гравитации ускоряет своё движение по орбите. То есть гравитация притягивает, но она же при нужном расположении захваченного ею объекта может его и «отталкивать», а точнее, разгонять. А ускорение движения по орбите означает «поднятие» этой орбиты, то есть удаление от Земли.
Тем временем сама планета вращается вокруг собственной оси гораздо быстрее, чем вокруг неё оборачивается тянущийся к Луне океанский приливный «горб». Он, само собой, следует за Луной, которая делает оборот вокруг Земли за 27 дней. И этот «горб» — вкупе с точно таким же с другой стороны — немного тормозит планету, и она замедляет своё вращение вокруг оси. А когда планета медленнее вертится, сутки на ней становятся длиннее.
Есть такие подсчёты, что изначально, 4,5 миллиарда лет назад, земные сутки длились лишь около пяти часов. Но это опять же зависит от того, насколько близко тогда была Луна. А это не так однозначно. Как ни удивительно, очень много нового в этом смысле астрономам сообщили геологи. Дело в том, что в некоторых древних отложениях они наблюдают такое чередование слоёв, которое говорит о циклическом изменении количества поступающего на поверхность планеты в этом месте солнечного света. А эти изменения говорят о колебании земной оси — так называемой прецессии. И интенсивность этого колебания зависит от расстояния до Луны. Луна, с одной стороны, стабилизирует наклон земной оси, но в то же время она и заставляет эту ось немного колебаться.
Благодаря всему этому у нас есть три взаимосвязанные вещи: колебание земной оси, расстояние до Луны, продолжительность суток. Достаточно узнать первое, и мы выясним всё остальное. И так при рассмотрении скал удалось установить, что 1,4 миллиарда лет назад до Луны было около 341 тысячи километров, а сутки на Земле длились менее 19 часов. Ещё более древние камни — им почти 2,5 миллиарда лет — рассказали, что тогда расстояние до Луны составляло 322 тысячи километров и сутки длились 17 часов. Это очень сильно отличается от предыдущих оценок — раньше считалось, что Луна в те далёкие времена была гораздо ближе. Но хотелось бы знать не только о том, как было раньше, но и о том, как будет потом.
Везде и всюду пишут, что через 200 миллионов лет в сутках будет 25 часов. Ссылаются при этом на американский Университет Висконсина-Мэдисона. На его сайте в публикации на эту тему такого прогноза нет, они приводят свою научную статью 2018 года в издании PNAS. Там тоже не наблюдается этих цифр, хотя в принципе, исходя из полученной учёными картины, пожалуй, похоже на то, что через пару сотен миллионов лет к суткам может прибавиться около часа.
А вот по более ранним прогнозам, сутки будут увеличиваться во много раз быстрее: за те 5 миллиардов лет, которые, скорее всего, отведены Земле в будущем, они в итоге достигнут продолжительности около 870 часов. И Луна при этом никуда навеки не улетит. Она будет в конце «жизни» Солнечной системы находиться на расстоянии 464 тысяч километров от Земли. Интересно, что скорости вращения Луны и Земли к тому времени уравняются, и так же, как сейчас Луна «смотрит» на нас всё время одной стороной, Земля будет постоянно обращена одной стороной к Луне.