Луна уходит от Земли, и никакая сила не способна её удержать

Сегодня известно, что Луна удаляется от Земли со скоростью около 3,8 сантиметра в год. Это не догадка, а результат точных измерений, которые NASA проводит уже более полувека. Во время миссий «Аполлон» на поверхности Луны были установлены специальные зеркала — лазерные отражатели. С Земли в их сторону регулярно направляют лазерные лучи, а затем фиксируют, сколько времени требуется сигналу, чтобы вернуться обратно. Учитывая постоянную скорость света, исследователи могут с высокой точностью определить расстояние от Земли до Луны.

Главная причина удаления Луны — приливные силы. Гравитационное притяжение Луны вызывает приливы на Земле, а движение приливных волн создает сопротивление, которое действует на планету как тормоз. В результате вращение Земли постепенно замедляется. Чтобы компенсировать потерю углового момента системы «Земля — Луна», спутник начинает удаляться.

«Так как Земля и Луна — единая гравитационная система, их общий угловой момент должен сохраняться. Когда вращение Земли замедляется, Луна компенсирует это, удаляясь», — пояснила астрофизик Маделин Брум из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

Это явление связано с законами физики: чем дальше объект от центра системы, тем больше его угловой момент. Луна, удаляясь, как бы «берёт на себя» часть энергии вращения Земли.

По оценкам специалистов, когда-то день на Земле длился всего около пяти часов. Это было около 4,5 миллиарда лет назад, вскоре после формирования Луны. С тех пор взаимодействие между Землёй и её спутником постоянно меняло динамику их движения.

Но будущее не менее интересно. Если нынешняя скорость удаления сохранится, через 50 миллиардов лет Луна отдалится ещё на 189 тысяч километров. К тому моменту Земля и Луна достигнут так называемой приливной блокировки: они будут вращаться в унисон, и каждая из сторон постоянно будет «смотреть» на другую одним и тем же лицом.

«Когда Земля полностью притормозит вращение, она будет всегда обращена к Луне одной стороной, как сейчас Луна к нам», — сказала директор планетария Манфреда Олсона при Университете Висконсин-Милуоки Жан Крайтон.

Это состояние станет финальной стабильной фазой их гравитационного взаимодействия. Однако продлится она не вечно.

Примерно через 5 миллиардов лет наступит фаза гибели Солнца: оно начнёт расширяться и превратится в красного гиганта. В этот момент вся система «Земля — Луна» окажется под угрозой.

«Когда Солнце начнёт умирать, оно увеличится в размерах и нарушит всю систему. Земля и Луна будут уничтожены», — считает астроном Дэвид Триллинг из Университета Северной Аризоны.

До этого момента Луна успеет значительно отдалиться, но окончательная развязка будет определена вовсе не её движением, а катастрофическими процессами в самом центре нашей звёздной системы.

Как образовалась Луна

Считается, что Луна появилась в результате мощного столкновения ранней Земли с объектом размером примерно с Марс. Это событие произошло около 4,5 миллиарда лет назад. После удара огромное количество материи было выброшено в космос, и из этих обломков сформировался спутник, который мы наблюдаем сегодня.

«Сила притяжения Земли и приливные взаимодействия постепенно приблизили Луну к стабильной орбите, на которой она находится сейчас — в среднем в 384 400 километрах от нас», — сообщили в Королевской обсерватории Гринвича.

Интересно, что приливные силы не только влияют на расстояние между Землёй и Луной, но и синхронизировали их вращение. Именно поэтому Луна всегда повёрнута к Земле одной и той же стороной — явление, которое кажется нам естественным, но на самом деле является результатом сложной физики.

Может показаться, что удаление Луны — тревожный знак, но в реальности этот процесс происходит настолько медленно, что не представляет угрозы в обозримом будущем. Ни одно поколение людей не ощутит серьёзных изменений от этого явления. Однако для астрономов и физиков оно остаётся важным объектом изучения: в нём скрыты ответы на фундаментальные вопросы о природе гравитации и динамике небесных тел.

В далёком будущем удаление Луны повлияет на приливы, длину суток и, возможно, климатические циклы. Но на фоне грядущей гибели Солнца это лишь один из множества космических процессов, который напоминает нам о хрупкости положения Земли во Вселенной.

Автор: Сергей Докучаев