Mặt trăng là một vệ tinh của hành tinh chúng ta, thu hút con mắt của các nhà khoa học và những người tò mò từ thời xa xưa. Trong thế giới cổ đại, cả các nhà chiêm tinh và thiên văn học đều dành cho cô những luận thuyết ấn tượng. Các nhà thơ đã không bị tụt lại phía sau họ. Ngày nay, rất ít thay đổi theo nghĩa này: quỹ đạo của Mặt trăng, các đặc điểm bề mặt và bên trong của nó đều được các nhà thiên văn học nghiên cứu kỹ lưỡng. Những người biên soạn sách tử vi cũng không rời mắt khỏi cô. Ảnh hưởng của vệ tinh lên Trái đất đang được cả hai nghiên cứu. Các nhà thiên văn học nghiên cứu cách thức tương tác của hai thiên thể vũ trụ ảnh hưởng đến chuyển động và các quá trình khác của chúng. Trong quá trình nghiên cứu về mặt trăng, kiến thức về lĩnh vực này đã tăng lên đáng kể.
Xuất xứ
Theo các nhà khoa học, Trái đất và Mặt trăng được hình thành vào cùng một thời điểm. Cả hai cơ thể đều có tuổi đời 4,5 tỷ năm. Có một số giả thuyết về nguồn gốc của vệ tinh. Mỗi người trong số họ giải thích các đặc điểm nhất định của Mặt trăng, nhưng để lại một số câu hỏi chưa được giải đáp. Lý thuyết va chạm khổng lồ được coi là lý thuyết gần với sự thật nhất hiện nay.
Theo giả thuyết, một hành tinh có kích thước tương tự như sao Hỏa đã va chạm với Trái đất trẻ. Tác động là tiếp tuyến và gây ra sự giải phóng vào không gian của hầu hết các vật chất của cơ thể vũ trụ này, cũng như một lượng nhất định "vật chất" trên mặt đất. Từ chất này, một vật thể mới được hình thành. Bán kính quỹ đạo của Mặt trăng ban đầu là sáu mươi nghìn km.
Giả thuyết về một vụ va chạm khổng lồ giải thích rất rõ nhiều đặc điểm về cấu trúc và thành phần hóa học của vệ tinh, hầu hết các đặc điểm của hệ Mặt Trăng-Trái Đất. Tuy nhiên, nếu chúng ta lấy lý thuyết làm cơ sở, một số sự kiện vẫn không thể hiểu được. Do đó, sự thiếu hụt sắt trên vệ tinh chỉ có thể được giải thích là vào thời điểm va chạm, sự phân hóa các lớp bên trong đã xảy ra trên cả hai thiên thể. Cho đến nay, không có bằng chứng cho thấy một điều như vậy đã diễn ra. Chưa hết, bất chấp những lập luận trái chiều như vậy, giả thuyết về một tác động khổng lồ vẫn được coi là giả thuyết chính trên toàn thế giới.
Thông số
Mặt trăng, giống như hầu hết các vệ tinh khác, không có bầu khí quyển. Người ta chỉ tìm thấy dấu vết của oxy, heli, neon và argon. Do đó, nhiệt độ bề mặt ở vùng được chiếu sáng và vùng tối rất khác nhau. Ở phía nắng, nó có thể tăng lên +120 ºС và ở phía tối, nó có thể giảm xuống -160 ºС.
Khoảng cách trung bình giữa Trái đất và Mặt trăng là 384.000 km. Hình dạng của vệ tinh gần như là một hình cầu hoàn hảo. Sự khác biệt giữa bán kính xích đạo và bán kính cực là nhỏ. Chúng lần lượt là 1738,14 và 1735,97 km.
Cuộc cách mạng hoàn chỉnh của Mặt trăng quanh Trái đấtmất hơn 27 ngày một chút. Sự chuyển động của vệ tinh trên bầu trời đối với người quan sát được đặc trưng bởi sự thay đổi của các giai đoạn. Thời gian từ lần trăng tròn này đến lần trăng tròn khác dài hơn khoảng thời gian được chỉ định và xấp xỉ 29,5 ngày. Sự khác biệt phát sinh do Trái đất và vệ tinh cũng đang chuyển động quanh Mặt trời. Mặt trăng phải đi nhiều hơn một vòng một chút để trở về vị trí ban đầu.
Hệ thống Trái đất-Mặt trăng
Mặt trăng là một vệ tinh, hơi khác so với các vật thể tương tự khác. Đặc điểm chính của nó theo nghĩa này là khối lượng của nó. Nó ước tính khoảng 7,351022kg, xấp xỉ 1/81 thông số tương tự của Trái đất. Và nếu bản thân khối lượng không phải là một thứ gì đó khác thường trong không gian, thì mối quan hệ của nó với các đặc điểm của hành tinh là không điển hình. Theo quy luật, tỷ lệ khối lượng trong hệ thống vệ tinh-hành tinh có phần nhỏ hơn. Chỉ có Pluto và Charon mới có thể tự hào về một tỷ lệ tương tự. Hai thiên thể vũ trụ này cách đây một thời gian bắt đầu được đặc trưng như một hệ thống gồm hai hành tinh. Có vẻ như chỉ định này cũng hợp lệ trong trường hợp của Trái đất và Mặt trăng.
Mặt trăng trong quỹ đạo
Vệ tinh thực hiện một vòng quay xung quanh hành tinh so với các ngôi sao trong mỗi tháng cận kề, kéo dài 27 ngày, 7 giờ 42,2 phút. Quỹ đạo của Mặt trăng có dạng hình elip. Tại các thời kỳ khác nhau, vệ tinh được đặt gần hành tinh hơn hoặc xa nó hơn. Khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trăng thay đổi từ 363.104 thành 405.696 km.
Với quỹ đạo vệ tinhThêm một bằng chứng nữa được kết nối ủng hộ giả thiết rằng Trái đất với một vệ tinh phải được coi là một hệ thống bao gồm hai hành tinh. Quỹ đạo của Mặt trăng không nằm gần mặt phẳng xích đạo của Trái đất (như điển hình của hầu hết các vệ tinh), mà thực tế nằm trong mặt phẳng quay của hành tinh quanh Mặt trời. Góc giữa hoàng đạo và đường đi của vệ tinh lớn hơn 5º một chút.
Quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Về vấn đề này, việc xác định quỹ đạo chính xác của vệ tinh không phải là một việc dễ dàng.
Một chút lịch sử
Lý thuyết giải thích cách mặt trăng di chuyển được đặt ra vào năm 1747. Tác giả của những tính toán đầu tiên đưa các nhà khoa học đến gần hơn để hiểu được các đặc điểm của quỹ đạo của vệ tinh là nhà toán học người Pháp Clairaut. Sau đó, vào thế kỷ thứ mười tám xa xôi, cuộc cách mạng của Mặt trăng quanh Trái đất thường được đưa ra như một lý lẽ chống lại lý thuyết của Newton. Các phép tính được thực hiện bằng định luật vạn vật hấp dẫn khác rất nhiều so với chuyển động biểu kiến của vệ tinh. Clairaut đã giải quyết vấn đề này.
Vấn đề đã được nghiên cứu bởi các nhà khoa học nổi tiếng như d'Alembert và Laplace, Euler, Hill, Puiseux và những người khác. Lý thuyết hiện đại về cuộc cách mạng của mặt trăng thực sự bắt đầu với công trình của Brown (1923). Nghiên cứu của nhà toán học và thiên văn học người Anh đã giúp loại bỏ sự khác biệt giữa tính toán và quan sát.
Không phải là một việc dễ dàng
Chuyển động của Mặt Trăng bao gồm hai quá trình chính: quay quanh trục của nó và lưu thông quanh hành tinh của chúng ta. Sẽ không quá khó để tìm ra một lý thuyết giải thích chuyển động của vệ tinh nếuquỹ đạo của nó không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác nhau. Đây là lực hút của Mặt trời, và các đặc điểm về hình dạng của Trái đất, và trường hấp dẫn của các hành tinh khác. Những ảnh hưởng như vậy làm nhiễu loạn quỹ đạo và dự đoán vị trí chính xác của Mặt trăng trong một giai đoạn cụ thể trở thành một nhiệm vụ khó khăn. Để hiểu vấn đề ở đây là gì, chúng ta hãy xem xét một số thông số về quỹ đạo của vệ tinh.
Nút tăng dần và giảm dần, dòng apsides
Như đã đề cập, quỹ đạo của Mặt trăng nghiêng về mặt hoàng đạo. Quỹ đạo của hai thiên thể cắt nhau tại các điểm gọi là nút tăng dần và nút giảm dần. Chúng nằm ở hai phía đối diện của quỹ đạo so với tâm của hệ thống, tức là Trái đất. Một đường tưởng tượng nối hai điểm này được gọi là đường thắt nút.
Vệ tinh gần nhất với hành tinh của chúng ta tại điểm nguy hiểm. Khoảng cách tối đa ngăn cách hai thiên thể không gian khi Mặt trăng ở đỉnh cao. Đường nối hai điểm này được gọi là đường apsides.
Rối loạn quỹ đạo
Là kết quả của sự ảnh hưởng của một số lượng lớn các yếu tố đến chuyển động của vệ tinh, trên thực tế, nó là tổng của một số chuyển động. Hãy xem xét điều đáng chú ý nhất trong số những nhiễu loạn đang nổi lên.
Đầu tiên là hồi quy dòng nút. Đoạn thẳng nối hai giao điểm của mặt phẳng quỹ đạo Mặt Trăng và mặt phẳng hoàng đạo không cố định tại một nơi. Nó di chuyển rất chậm theo hướng ngược lại (đó là lý do tại sao nó được gọi là hồi quy) với chuyển động của vệ tinh. Nói cách khác, mặt phẳng của quỹ đạo Mặt trăngquay trong không gian. Cô ấy mất 18,6 năm để thực hiện một vòng quay đầy đủ.
Dòng apses cũng đang di chuyển. Chuyển động của đường thẳng nối tâm điểm và điểm cận kề được thể hiện trong chuyển động quay của mặt phẳng quỹ đạo theo cùng hướng khi Mặt trăng chuyển động. Điều này xảy ra nhanh hơn nhiều so với trường hợp của một dòng các nút. Một lượt đầy đủ mất 8, 9 năm.
Ngoài ra, quỹ đạo Mặt Trăng trải qua những dao động ở một biên độ nhất định. Theo thời gian, góc giữa mặt phẳng của nó và mặt phẳng hoàng đạo thay đổi. Phạm vi giá trị là từ 4 ° 59 'đến 5 ° 17'. Cũng giống như trường hợp của đường các nút, khoảng thời gian dao động như vậy là 18,6 năm.
Cuối cùng, quỹ đạo của Mặt trăng thay đổi hình dạng. Nó giãn ra một chút, sau đó trở lại cấu hình ban đầu một lần nữa. Đồng thời, độ lệch tâm của quỹ đạo (mức độ lệch của hình dạng của nó so với hình tròn) thay đổi từ 0,04 thành 0,07. Việc thay đổi và trở lại vị trí ban đầu của nó mất 8,9 năm.
Không hề đơn giản đâu
Trên thực tế, bốn yếu tố cần phải tính đến trong quá trình tính toán không quá nhiều. Tuy nhiên, chúng không làm hết nhiễu loạn quỹ đạo của vệ tinh. Trên thực tế, mỗi thông số về chuyển động của Mặt trăng liên tục bị ảnh hưởng bởi một số lượng lớn các yếu tố. Tất cả điều này làm phức tạp nhiệm vụ dự đoán vị trí chính xác của vệ tinh. Và tính toán cho tất cả các thông số này thường là nhiệm vụ quan trọng nhất. Ví dụ: việc tính toán quỹ đạo của Mặt trăng và độ chính xác của nó ảnh hưởng đến sự thành công của sứ mệnh của tàu vũ trụ được gửi đến nó.
Ảnh hưởng của Mặt trăng đến Trái đất
Vệ tinh của hành tinh chúng ta tương đối nhỏ, nhưng tác động của nó rất tốtđáng chú ý. Có lẽ ai cũng biết rằng, chính Mặt trăng đã tạo nên thủy triều trên Trái đất. Ở đây chúng ta phải lập tức bảo lưu: Mặt trời cũng gây ra một hiệu ứng tương tự, nhưng do khoảng cách xa hơn nhiều, nên ảnh hưởng thủy triều của ngôi sao ít được chú ý. Ngoài ra, sự thay đổi mực nước ở các biển và đại dương cũng có liên quan đến tính chất đặc thù của sự tự quay của Trái đất.
Ảnh hưởng hấp dẫn của Mặt trời lên hành tinh của chúng ta lớn hơn Mặt trăng khoảng hai trăm lần. Tuy nhiên, lực thủy triều chủ yếu phụ thuộc vào tính không đồng nhất của trường. Khoảng cách ngăn cách giữa Trái đất và Mặt trời làm chúng bị thu hẹp lại, vì vậy hiệu ứng của Mặt trăng ở gần chúng ta mạnh hơn (có ý nghĩa gấp đôi so với trường hợp ánh sáng chói).
Một làn sóng thủy triều hình thành ở phía bên của hành tinh hiện đang đối mặt với ngôi sao đêm. Ở phía đối diện, cũng có thủy triều. Nếu Trái đất đứng yên, thì sóng sẽ di chuyển từ tây sang đông, nằm chính xác dưới mặt trăng. Cuộc cách mạng đầy đủ của nó sẽ hoàn thành trong 27 ngày lẻ, tức là trong một tháng cận kề. Tuy nhiên, chu kỳ quay của Trái đất quanh trục của nó là ít hơn 24 giờ một chút. Kết quả là, sóng chạy khắp bề mặt hành tinh từ đông sang tây và hoàn thành một vòng quay trong 24 giờ 48 phút. Vì sóng liên tục gặp các lục địa, nó dịch chuyển về phía trước theo hướng chuyển động của Trái đất và vượt xa vệ tinh của hành tinh trong quá trình chạy của nó.
Xóa quỹ đạo của Mặt trăng
Một làn sóng thủy triều làm cho một khối nước di chuyển. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chuyển động của vệ tinh. Phần hùng vĩKhối lượng của hành tinh bị dịch chuyển khỏi đường nối các tâm khối lượng của hai thiên thể, và thu hút Mặt trăng về phía chính nó. Kết quả là, vệ tinh trải qua một lực tác động làm tăng tốc độ chuyển động của nó.
Đồng thời, các lục địa chạy trên sóng thủy triều (chúng chuyển động nhanh hơn sóng, vì Trái đất quay với tốc độ cao hơn Mặt trăng), chịu một lực làm chúng chậm lại. Điều này dẫn đến sự chậm lại dần dần trong quá trình quay của hành tinh chúng ta.
Là kết quả của sự tương tác thủy triều của hai vật thể, cũng như tác động của các định luật bảo toàn năng lượng và mômen động lượng, vệ tinh chuyển động lên quỹ đạo cao hơn. Điều này làm giảm tốc độ của mặt trăng. Trong quỹ đạo, nó bắt đầu chuyển động chậm hơn. Điều gì đó tương tự cũng xảy ra với Trái đất. Nó chậm lại, dẫn đến thời lượng trong ngày tăng dần.
Mặt trăng đang di chuyển ra xa Trái đất khoảng 38 mm mỗi năm. Các nghiên cứu của các nhà cổ sinh vật học và địa chất học khẳng định tính toán của các nhà thiên văn học. Quá trình Trái đất quay chậm dần và tách Mặt trăng bắt đầu cách đây khoảng 4,5 tỷ năm, tức là từ thời điểm hai thiên thể hình thành. Dữ liệu của các nhà nghiên cứu ủng hộ giả định rằng trước đó tháng âm lịch ngắn hơn và Trái đất quay với tốc độ nhanh hơn.
Sóng thủy triều không chỉ xảy ra ở các vùng nước của đại dương. Các quá trình tương tự xảy ra cả trong lớp phủ và vỏ trái đất. Tuy nhiên, chúng ít được chú ý hơn vì những lớp này không dễ uốn.
Sự suy thoái của Mặt trăng và sự chậm lại của Trái đất sẽ không xảy ra mãi mãi. Cuối cùng, chu kỳ quay của hành tinh sẽ bằng chu kỳ quay của vệ tinh. Mặt trăng sẽ "lơ lửng" trên một khu vựccác bề mặt. Trái đất và vệ tinh sẽ luôn quay cùng phía với nhau. Ở đây, rất thích hợp để nhớ lại rằng một phần của quá trình này đã được hoàn thành. Chính sự tương tác thủy triều đã dẫn đến thực tế là luôn có thể nhìn thấy cùng một phía của Mặt trăng trên bầu trời. Trong không gian, có một ví dụ về một hệ thống ở trạng thái cân bằng như vậy. Chúng đã được gọi là Pluto và Charon.
Mặt trăng và Trái đất luôn tương tác với nhau. Không thể nói cơ quan nào có nhiều ảnh hưởng hơn cơ quan kia. Đồng thời, cả hai đều được phơi nắng. Các thiên thể vũ trụ khác, xa hơn, cũng đóng một vai trò quan trọng. Việc tính toán tất cả các yếu tố như vậy khiến việc xây dựng và mô tả chính xác một mô hình chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo xung quanh hành tinh của chúng ta trở nên khá khó khăn. Tuy nhiên, lượng kiến thức khổng lồ được tích lũy cũng như trang thiết bị không ngừng được cải tiến giúp chúng ta có thể dự đoán ít nhiều chính xác vị trí của vệ tinh bất kỳ lúc nào và dự đoán tương lai đang chờ từng vật thể và hệ thống Trái đất-Mặt trăng như một toàn bộ.
