Движение Луны вокруг Земли. Фазы Луны

Луна сопровождает нашу планету в её большом космическом путешествии вот уже несколько миллиардов лет. И показывает она нам, землянам, из века в век всегда один и тот же свой лунный пейзаж. Почему мы любуемся только одной стороной нашего спутника? Вращается ли Луна вокруг своей оси или же парит в космическом пространстве неподвижно?

Характеристики нашего космического соседа

В Солнечной системе имеются спутники гораздо крупнее Луны. Ганимед - спутник Юпитера, к примеру, в два раза тяжелее Луны. Но зато она - самый большой спутник относительно материнской планеты. Её масса составляет более процента от земной, а диаметр - около четверти земного. Таких пропорций в солнечной семье планет больше нет.

Давайте попытаемся ответить на вопрос о том, вращается ли Луна вокруг своей оси, присмотревшись повнимательнее к ближайшему нашему космическому соседу. По принятой сегодня в научных кругах теории, естественный спутник наша планета приобрела будучи ещё протопланетой - не до конца остывшей, покрытой океаном жидкой раскалённой лавы, в результате столкновения с другой планетой, меньшей по размеру. Поэтому химические составы лунного и земного грунтов слегка отличаются - тяжёлые ядра столкнувшихся планет слились, из-за чего земные породы богаче железом. Луне же достались остатки верхних слоёв обеих протопланет, там больше камня.

Вращается ли Луна

Если быть точным, то вопрос о том, вращается ли Луна, не совсем корректный. Ведь как и любой спутник в нашей системе, она оборачивается около материнской планеты и вместе с ней кружится вокруг светила. А вот, Луны не совсем обычно.

Сколько ни смотри на Луну, она всегда повёрнута к нам кратером Тихо и морем Спокойствия. «А вращается ли Луна вокруг своей оси?» − из века в век задавали себе вопрос земляне. Строго говоря, если оперировать геометрическими понятиями, ответ зависит от выбранной системы координат. Относительно Земли осевое вращение у Луны и вправду отсутствует.

А вот с точки зрения наблюдателя, расположенного на линии Солнце-Земля, осевое вращение Луны будет хорошо заметно, причём один полярный оборот до доли секунды окажется равен по длительности орбитальному.

Интересно, что явление это в Солнечной системе не уникально. Так, спутник Плутона Харон всегда смотрит на свою планету одним боком, точно так же ведут себя спутники Марса - Деймос и Фобос.

На научном языке это называется синхронным вращением или приливным захватом.

Что такое прилив?

Для того чтобы понять суть этого явления и уверенно ответить на вопрос о том, вращается ли Луна вокруг собственной оси, необходимо разобрать суть приливных явлений.

Представим себе две горы на поверхности Луны, одна из которых «смотрит» прямо на Землю, другая же находится в противоположной точке лунного шара. Очевидно, что если бы обе горы не были частью одного небесного тела, а вращались вокруг нашей планеты самостоятельно, их вращение не могло бы быть синхронным, та что ближе, по законам ньютоновской механики, должна вращаться быстрее. Именно поэтому массы лунного шара, расположенные в противоположных по направлению к Земле точках, стремятся «убежать друг от друга».

Как «остановилась» Луна

Как действуют приливные силы на то или иное небесное тело, удобно разобрать на примере нашей собственной планеты. Мы ведь тоже вращаемся вокруг Луны, а точнее Луна и Земля, как и положено в астрофизике, "водят хоровод" вокруг физического центра масс.

В результате действия приливных сил и в ближайшей, и в наиболее удалённой от спутника точке уровень воды, покрывающей Землю, поднимается. Причём максимальная амплитуда прилива-отлива может достигать 15 и более метров.

Ещё одной особенностью данного явления является то, что эти приливные «горбы» ежесуточно огибают поверхность планеты против её вращения, создавая трение в точках 1 и 2, и таким образом потихоньку останавливают Земной шар в его вращении.

Воздействие же Земли на Луну гораздо сильнее из-за разности масс. И хотя на Луне нет океана, на каменные породы приливные силы действуют ничуть не хуже. И результат их работы налицо.

Так вращается ли Луна вокруг своей оси? Ответ положительный. Но вращение это тесно связано с движением вокруг планеты. Приливные силы за миллионы лет выровняли осевое вращение Луны с орбитальным.

А что же Земля?

Астрофизики утверждают, что сразу после большого столкновения, ставшего причиной образования Луны, вращения нашей планеты была намного больше, чем сейчас. Сутки длились не более пяти часов. Но в результате трения приливных волн о дно океана год за годом, тысячелетие за тысячелетием вращение замедлялось, и нынешние сутки длятся уже 24 часа.

В среднем каждый век прибавляет нашим суткам по 20-40 секунд. Учёные предполагают, что через пару миллиардов лет наша планета будет смотреть на Луну так же, как и Луна на неё, то есть одной стороной. Правда этого, скорее всего, не произойдёт, так как ещё раньше Солнце, превратившись в красного гиганта, «проглотит» и Землю, и ее верного спутника - Луну.

Кстати, приливные силы дарят землянам не только повышение и понижение уровня мирового океана в районе экватора. Воздействуя на массы металлов в земном ядре, деформируя горячий центр нашей планеты, Луна помогает поддерживать его в жидком состоянии. А благодаря активному жидкому ядру, наша планета имеет собственное магнитное поле, защищающее всю биосферу от убийственного солнечного ветра и смертоносных космических лучей.

Луна не вращается вокруг соей оси, так ли это? Много лет ученые спорят на эту тему, но ответа, который удовлетворял бы всех, не находят. Каждый выдвигает свои гипотезы и старается их доказать. На сегодняшний день существует спорная ситуация по этому вопросу.

Форма Луны

Исследование поверхности Луны вызывает большой интерес в научном обществе. Ее изучение некоторые проводят совместно с Землей, рассматривая как одну целую систему.

Когда Луна совершает свой ход вокруг Земли, то ее положение относительно Солнца тоже меняется. К нашей планете обращена всегда одна и та же ее сторона. Линию, которая разделяет половины, называют терминатором. Поскольку Луна - спутник, то движется она по орбите, форма которой эллипсоидная.

Во время своего пути вокруг Солнца, кажется, что освещенная сторона Луны меняет форму. Однако небесное тело остается круглым всегда, а из-за изменения угла падения солнечных лучей на поверхность кажется, что его форма изменилась. В течение месяца Луна видна с Земли в нескольких разных ракурсах. Основные из них:

• новолуние;
• первая четверть;
• полнолуние;
• последняя четверть.

При новолунии Луны на небе не видно, поскольку эта фаза соответствует местонахождению спутника между Солнцем и Землей. Свет от Солнца на Луну не попадает и, соответственно, не отбивается, поэтому ее половина, видимая с Земли, не освещена.

В первую четверть освещена Солнцем правая половина Луны, поскольку она находится на угловом расстоянии 90° от светила. В последнюю четверть положение аналогично, только освещена левая часть.

Приходя в четвертую фазу - полнолуние, Луна располагается в противостоянии с Солнцем, поэтому она полностью отражает падающий на нее свет, и с Земли видно всю освещенную половину.

Земля

Еще в 16 веке было доказано, что у Земли есть свое собственное вращение. Однако как оно началось и что этому предшествовало, неизвестно. По этому поводу существует несколько теорий. Например, при образовании планет облака пыли соединялись и основали планету, в это же время они притягивали и другие с этими телами и могло привести их в движение, а потом происходило уже по инерции. Это одна из гипотез, не нашедшая четкого подтверждения. В связи с этим появляется другой вопрос: почему Луна не вращается вокруг своей оси? Попробуем ответить.

Виды вращения Луны

Обязательным условием того, что тело может вращаться вокруг собственной оси, является наличие этой оси, а у Луны ее нет. Доказательство этого представлены в таком виде: Луна - это тело, которое мы разобьем на большое количество точек. При вращении эти точки опишут траектории в виде концентрических окружностей. То есть получается, что во вращении они задействованы все. А при наличии оси некоторые точки оставались бы неподвижными, и видимая с Земли сторона бы менялась. Такого не происходит.

Другими словами, центробежные силы, направленные к центру, на спутнике отсутствуют, поэтому и Луна не крутится.

Движение небесного тела

Доказывая собственное вращение Луны, ученые используют различные методы исследования. Одним из них остается рассмотрение движения относительно звезд.

Их принимают за неподвижные тела, от которых ведется отсчет. Используя такой метод, получается, что относительно звезд у спутника присутствует свое вращение. В таком варианте при вопросе, почему Луна не вращается вокруг своей оси, ответ будет звучать, что она вертится. Однако такое наблюдение неверно. Поскольку центростремительное управление Луны определяется Землей, то и изучать возможности небесного тела надо относительно Земли.

Орбита или траектория

Чтобы разобраться, рассмотрим такие понятия, как "орбита" и "траектория". Они различаются.

• замкнутая и кривая;
• форма - круглая или эллипсоидная;
• лежит в одной плоскости;

Траектория:

• кривая, имеющая начало и конец;
• прямой или криволинейной формы;
• находится в одной плоскости или в трехмерной.

Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Известно, что тело может принимать участие только в двух видах движения одновременно. У Луны эти два допустимых вида присутствуют: вокруг Земли и вокруг Солнца. Соответственно, других видов вращения быть не может.

Если посмотреть на траекторию Луны с Земли, то увидим сложную кривую.

Наличие орбиты регулируется однако она может измениться, если поменяется Орбита - описывается законами физики, траектория - законами математики.

Система Земля-Луна

В некоторых пособиях Луна и Земля - это единая целая система. Математическим путем высчитывается их общий центр масс, не совпадающий с центром Земли, и утверждается, что вокруг него идет вращение. Однако, с точки зрения астрофизики, любое вращение вокруг этого центра отсутствует, в чем можно убедиться, наблюдая за Луной и Землей через специальное современное оборудование.

Почему Луна не вертится вокруг своей оси? Правда ли это? Вращение небесного тела бывает спин-спиновым и спин-орбитальным. Луна совершает вращательное спин-орбитальное движение вокруг оси, проходящей через центр Земли.

Люди на Земле видят все время одну сторону Луны, и она не меняется. Для практического доказательства можно провести эксперимент с небольшой гирей.

Взять гирьку, привязать ее на веревку и крутить. В этом случае гирька будет Луной, а человек, держащий второй конец веревки, - Землей. Вращая вокруг себя гирьку, человек видит только один ее бок, то есть находящиеся на Земле люди видят одну сторону Луны. Подошедший второй человек, ставший на расстоянии, увидит все стороны гирьки при том, что она не вращается вокруг своей оси. У Луны происходит то же самое, она не вертится вокруг своей оси.

Космическая эпоха

Долгое время ученые изучали только видимую сторону Луны. Не было возможности узнать, как выглядит противоположная. Но с развитием космической эры в середине 20 века человечество смогло увидеть вторую сторону.

Как оказалось, лунные полушария разительно отличаются друг от друга. Так, поверхность стороны, обращенная к Земле, покрыта базальтовыми ложками, а поверхность второго полушария усеяна кратерами. Эти отличия до сих пор вызывают у ученых интерес. Считается, что много лет назад у Земли было два спутника, один из которых столкнулся с Луной и оставил на ее поверхности такие отпечатки.

Заключение

Луна - поведение которого точно не изучено. Почему Луна не вращается вокруг своей оси? Этим вопросом задаются многие ученые на протяжении нескольких лет и однозначно верного ответа не находят. Одни ученые уверены, что вращение все-таки существует, а невидимо оно людям, потому что периоды вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли совпадают. Другие ученые отрицают этот факт и признают обращение Луны только вокруг Солнца и Земли.

Вопрос о том, почему Луна не крутится вокруг своей оси, был рассмотрен в этой статье, и с помощью примера (про гирьку) доказан.

Луна – второй по яркости объект Солнечной системы, который могут наблюдать в небе земляне. Это естественный спутник Земли, определяющий внушительную часть климатических особенностей нашей планеты.


Луна также является пятым по размерам спутником из всех, которые на сегодняшний день существуют в Солнечной системе.

С Земли мы видим Луну по-разному: то она имеет правильную форму диска, то становится похожей на тонкий серп (мы часто называем его полумесяцем). То, какой мы видим Луну, зависит от взаимного расположения Солнца, Земли и ее спутника. Дело в том, что Земля вращается вокруг Солнца, а – вокруг Земли, и траектории этих небесных тел и определяют, какой видится Луна с Земли в тот или иной период.

Как происходит вращение Луны?

Часто можно прочитать, что Луна вращается не только вокруг Земли, но и вокруг своей оси. Но это утверждение не совсем верно. Дело в том, что если бы Луна вращалась вокруг своей оси в буквальном смысле слова, мы видели бы ее с разных сторон.


Между тем, Луна всегда обращена к Земле только одной стороной. Ее вращение вокруг собственной оси – только кажущееся, обусловленное представлениями человека о математических моделях и системах отсчета. На самом деле прямой линии, от которой расходятся центробежные силы (то есть той самой оси) у Луны вообще нет. И оборот вокруг этой условной оси можно назвать лишь косвенным.

Чтобы представить это, вообразите, что вы обходите круглый стол по часовой стрелке, не поворачиваясь к столу то боком, то спиной, то другим боком, а оставаясь все время в одном положении – к столу лицом.

К тому времени, как вы завершите обход, получится, что вы повернулись вокруг своей оси на 360 градусов. По сути же вокруг себя вы не крутились, ведь ваш взгляд был постоянно направлен в сторону стола.

Аналогичным образом и Луна, повернутая к нашей планете всегда одной стороной, совершает один оборот вокруг Земли и косвенный оборот вокруг своей оси.

Если бы Луна совершала полноценный оборот вокруг своей оси, то к концу оборота вокруг Земли она делала бы уже два оборота вокруг оси. Земляне при этом могли бы увидеть скрытое от них полушарие Луны.

Фазы Луны и лунные ритмы

Регулярные изменения расположения Луны относительно Солнца дают основания выделить так называемые фазы Луны. Это новолуние, когда Луна находится на стороне светила, и та ее часть, которой она повернута к Земле, не освещается. Полнолуние, когда диск Луны имеет правильную форму, потому что полностью освещен Солнцем (Луна и Солнце при этом находятся по разные стороны от Земли).

Еще две лунные фазы – первая четверть и последняя четверть, или прибывающая и убывающая Луна. Масса Луны почти в тридцать миллионов раз меньше массы Солнца, но из-за того, что спутник находится в 374 раза ближе к Земле, чем Солнце, Луна очень сильно влияет на многие процессы на нашей планете.

Например, положением Луны обусловлены приливы и отливы, происходящие в разных частях планеты каждые 12 часов 25 минут (поскольку полный оборот вокруг Земли Луна совершает за 24 часа 50 минут).


Регулярно повторяющиеся изменения в характере и интенсивности разных биологических процессов, связанных с положением Луны, называют лунными ритмами. Различают лунно-суточные и лунно-месячные ритмы.

Размножение некоторых видов животных и растений на Земле происходит только в конкретную фазу лунного цикла. Люди же могут ощущать перемены в самочувствии и настроении, в зависимости от фазы Луны.

Отсюда можно сделать вывод, что все эти спутники, как и Луна, вокруг своей оси не вращаются прямо, а совершив 1 оборот вокруг своей планеты, косвенно совершают и 1 оборот вокруг своей оси. Из двух планет, не имеющих спутников, Меркурий и Венера, по ним давно есть предположение, что они, совершив полный оборот вокруг Солнца, совершают 1 оборот вокруг своей оси, т.е. как Луна вокруг Земли. Меркурий и Венера здесь выступают не как другие планеты, имеющие спутников, а просто как спутники Солнца. А вот планеты, имеющие спутников, все вращаются вокруг своих осей. Эти факты могут помочь астрофизикам решить задачу трех и более тел. Думаю, что, отбросив ошибочное понятие о гравитации и руководствуясь реально существующим всемирным электромагнитным взаимодействием, эта задача будет решена.