De maan is een satelliet van onze planeet, die sinds onheuglijke tijden de aandacht trekt van wetenschappers en gewoon nieuwsgierige mensen. In de oudheid wijdden zowel astrologen als astronomen indrukwekkende verhandelingen aan haar. De dichters bleven niet achter. Tegenwoordig is er in die zin weinig veranderd: de baan van de maan, de kenmerken van het oppervlak en het interieur worden zorgvuldig bestudeerd door astronomen. Ook samenstellers van horoscopen wenden hun ogen niet van haar af. De invloed van de satelliet op de aarde wordt door beiden bestudeerd. Astronomen bestuderen hoe de interactie van twee kosmische lichamen de beweging en andere processen van elk beïnvloedt. Tijdens de studie van de maan is de kennis op dit gebied aanzienlijk toegenomen.
Oorsprong
Volgens wetenschappers zijn de aarde en de maan ongeveer tegelijkertijd gevormd. Beide lichamen zijn 4,5 miljard jaar oud. Er zijn verschillende theorieën over het ontstaan van de satelliet. Elk van hen verklaart bepaalde kenmerken van de maan, maar laat een aantal onopgeloste vragen achter. De gigantische botsingstheorie wordt tegenwoordig als het dichtst bij de waarheid beschouwd.
Volgens de hypothese is een planeet die qua grootte vergelijkbaar is met Mars, in botsing gekomen met de jonge aarde. De impact was tangentieel en veroorzaakte het vrijkomen in de ruimte van de meeste materie van dit kosmische lichaam, evenals een bepaalde hoeveelheid aards "materiaal". Uit deze stof werd een nieuw object gevormd. De baanstraal van de maan was oorspronkelijk zestigduizend kilometer.
De hypothese van een gigantische botsing verklaart goed veel kenmerken van de structuur en chemische samenstelling van de satelliet, de meeste kenmerken van het maan-aarde-systeem. Als we echter de theorie als basis nemen, blijven sommige feiten nog steeds onbegrijpelijk. Het gebrek aan ijzer op de satelliet kan dus alleen worden verklaard door het feit dat op het moment van de botsing differentiatie van de binnenste lagen op beide lichamen had plaatsgevonden. Tot op heden is er geen bewijs dat zoiets heeft plaatsgevonden. En toch, ondanks dergelijke tegenargumenten, wordt de hypothese van een gigantische impact over de hele wereld als de belangrijkste beschouwd.
Parameters
De maan heeft, net als de meeste andere satellieten, geen atmosfeer. Alleen sporen van zuurstof, helium, neon en argon zijn gevonden. De oppervlaktetemperatuur in verlichte en donkere gebieden is daarom heel anders. Aan de zonnige kant kan het oplopen tot +120 ºС en aan de donkere kant tot -160 ºС.
De gemiddelde afstand tussen de aarde en de maan is 384.000 km. De vorm van de satelliet is bijna een perfecte bol. Het verschil tussen de equatoriale en polaire straal is klein. Ze zijn respectievelijk 1738,14 en 1735,97 km.
Volledige revolutie van de maan rond de aardeduurt iets meer dan 27 dagen. De beweging van de satelliet door de lucht voor de waarnemer wordt gekenmerkt door een verandering van fasen. De tijd van de ene volle maan naar de andere is iets langer dan de aangegeven periode en is ongeveer 29,5 dagen. Het verschil ontstaat doordat de aarde en de satelliet ook om de zon bewegen. De maan moet iets meer dan één cirkel afleggen om terug te keren naar zijn oorspronkelijke positie.
Aarde-Maan Systeem
De maan is een satelliet, enigszins anders dan andere soortgelijke objecten. Het belangrijkste kenmerk in deze zin is de massa. Het wordt geschat op 7,351022 kg, wat ongeveer 1/81 is van dezelfde parameter van de aarde. En als de massa zelf niet iets buitengewoons is in de ruimte, dan is de relatie met de kenmerken van de planeet atypisch. In de regel is de massaverhouding in satelliet-planeetsystemen iets kleiner. Alleen Pluto en Charon kunnen bogen op een vergelijkbare verhouding. Deze twee kosmische lichamen werden enige tijd geleden gekarakteriseerd als een systeem van twee planeten. Het lijkt erop dat deze aanduiding ook geldig is in het geval van de aarde en de maan.
Maan in baan
De satelliet maakt één omwenteling rond de planeet ten opzichte van de sterren per siderische maand, die 27 dagen 7 uur en 42,2 minuten duurt. De baan van de maan is elliptisch van vorm. In verschillende perioden bevindt de satelliet zich ofwel dichter bij de planeet, ofwel verder weg. De afstand tussen de aarde en de maan verandert van 363.104 naar 405.696 kilometer.
Met satelliettrajectnog een bewijs is verbonden ten gunste van de veronderstelling dat de aarde met een satelliet moet worden beschouwd als een systeem bestaande uit twee planeten. De baan van de maan bevindt zich niet in de buurt van het equatoriale vlak van de aarde (zoals typisch is voor de meeste satellieten), maar praktisch in het rotatievlak van de planeet rond de zon. De hoek tussen de ecliptica en het pad van de satelliet is iets meer dan 5º.
De baan van de maan rond de aarde wordt door veel factoren beïnvloed. In dit opzicht is het bepalen van de exacte baan van de satelliet geen gemakkelijke taak.
Een beetje geschiedenis
De theorie die uitlegt hoe de maan beweegt, stamt uit 1747. De auteur van de eerste berekeningen die wetenschappers dichter bij het begrip van de kenmerken van de baan van de satelliet brachten, was de Franse wiskundige Clairaut. Toen, in de verre achttiende eeuw, werd de omwenteling van de maan rond de aarde vaak naar voren gebracht als een argument tegen de theorie van Newton. Berekeningen gemaakt met behulp van de wet van universele zwaartekracht verschilden sterk van de schijnbare beweging van de satelliet. Clairaut heeft dit probleem opgelost.
De kwestie is bestudeerd door bekende wetenschappers als d'Alembert en Laplace, Euler, Hill, Puiseux en anderen. De moderne theorie van de omwenteling van de maan begon eigenlijk met het werk van Brown (1923). Het onderzoek van de Britse wiskundige en astronoom hielp de discrepanties tussen berekeningen en waarnemingen te elimineren.
Geen gemakkelijke taak
De beweging van de maan bestaat uit twee hoofdprocessen: rotatie om zijn as en circulatie rond onze planeet. Het zou niet zo moeilijk zijn om een theorie af te leiden die de beweging van de satelliet verklaart als:zijn baan werd niet beïnvloed door verschillende factoren. Dit is de aantrekkingskracht van de zon en de kenmerken van de vorm van de aarde en de zwaartekrachtsvelden van andere planeten. Dergelijke invloeden verstoren de baan en het voorspellen van de exacte positie van de maan in een bepaalde periode wordt een moeilijke taak. Laten we, om te begrijpen wat hier aan de hand is, stilstaan bij enkele parameters van de baan van de satelliet.
Oplopende en aflopende knoop, lijn van apsides
Zoals reeds vermeld, helt de baan van de maan naar de ecliptica. De banen van twee lichamen kruisen elkaar op punten die stijgende en dalende knopen worden genoemd. Ze bevinden zich aan weerszijden van de baan ten opzichte van het centrum van het systeem, dat wil zeggen de aarde. Een denkbeeldige lijn die deze twee punten verbindt, wordt een knopenlijn genoemd.
De satelliet bevindt zich het dichtst bij onze planeet op het punt van perigeum. De maximale afstand scheidt twee ruimtelichamen wanneer de maan op haar hoogtepunt is. De lijn die deze twee punten verbindt, wordt de lijn van apsides genoemd.
Baanverstoringen
Als gevolg van de invloed van een groot aantal factoren op de beweging van de satelliet is het in feite de som van verschillende bewegingen. Overweeg de meest opvallende van de opkomende verstoringen.
De eerste is knooppuntlijnregressie. De rechte lijn die de twee snijpunten van het vlak van de baan om de maan en de ecliptica verbindt, ligt niet op één plaats vast. Het beweegt heel langzaam in de tegenovergestelde richting (daarom wordt het regressie genoemd) van de beweging van de satelliet. Met andere woorden, het vlak van de baan van de maandraait in de ruimte. Het kost haar 18,6 jaar om één volledige rotatie te maken.
De rij apsis beweegt ook. De beweging van de rechte lijn die het apocentrum en de periapsis verbindt, wordt uitgedrukt in de rotatie van het baanvlak in dezelfde richting als de maan beweegt. Dit gebeurt veel sneller dan in het geval van een rij knooppunten. Een volledige beurt duurt 8, 9 jaar.
Bovendien ervaart de baan van de maan fluctuaties van een bepaalde amplitude. Na verloop van tijd verandert de hoek tussen het vlak en de ecliptica. Het waardenbereik is van 4°59' tot 5°17'. Net als in het geval van de lijn van knopen, is de periode van dergelijke fluctuaties 18,6 jaar.
Eindelijk verandert de baan van de maan van vorm. Het rekt een beetje uit en keert dan weer terug naar zijn oorspronkelijke configuratie. Tegelijkertijd verandert de excentriciteit van de baan (de mate van afwijking van de vorm van een cirkel) van 0,04 in 0,07. Veranderingen en terugkeer naar de oorspronkelijke positie duren 8,9 jaar.
Het is niet zo eenvoudig
Eigenlijk zijn de vier factoren waarmee rekening moet worden gehouden tijdens de berekeningen niet zo veel. Ze putten echter niet alle verstoringen van de baan van de satelliet uit. In feite wordt elke parameter van de beweging van de maan constant beïnvloed door een groot aantal factoren. Dit alles bemoeilijkt de taak om de exacte locatie van de satelliet te voorspellen. En het verantwoorden van al deze parameters is vaak de belangrijkste taak. De berekening van de baan van de maan en de nauwkeurigheid ervan beïnvloeden bijvoorbeeld het succes van de missie van het ruimtevaartuig dat ernaartoe is gestuurd.
Invloed van de maan op de aarde
De satelliet van onze planeet is relatief klein, maar de impact is goedmerkbaar. Misschien weet iedereen dat het de maan is die de getijden op aarde vormt. Hier moeten we meteen een voorbehoud maken: de zon veroorzaakt ook een soortgelijk effect, maar door de veel grotere afstand is het getij-effect van de ster weinig merkbaar. Bovendien wordt de verandering in het waterpeil in de zeeën en oceanen ook geassocieerd met de eigenaardigheden van de rotatie van de aarde zelf.
De zwaartekrachtsinvloed van de zon op onze planeet is ongeveer tweehonderd keer groter dan die van de maan. Getijdenkrachten zijn echter voornamelijk afhankelijk van de inhomogeniteit van het veld. De afstand die de aarde en de zon scheidt, maakt ze glad, dus het effect van de maan dichtbij ons is krachtiger (twee keer zo belangrijk als in het geval van het licht).
Er ontstaat een vloedgolf aan de kant van de planeet die momenteel naar de nachtster is gericht. Aan de andere kant is er ook een getij. Als de aarde stil zou staan, zou de golf zich van west naar oost verplaatsen, precies onder de maan. Zijn volledige omwenteling zou in 27 dagen voltooid zijn, dat wil zeggen in een siderische maand. De rotatieperiode van de aarde om haar as is echter iets minder dan 24 uur, waardoor de golf van oost naar west over het oppervlak van de planeet loopt en één omwenteling voltooit in 24 uur en 48 minuten. Omdat de golf constant de continenten ontmoet, verschuift hij naar voren in de richting van de beweging van de aarde en overtreft hij de satelliet van de planeet tijdens zijn vlucht.
De baan van de maan verwijderen
Een vloedgolf zorgt ervoor dat een enorme massa water beweegt. Dit heeft direct invloed op de beweging van de satelliet. Het imposante deelDe massa van de planeet wordt verplaatst van de lijn die de massacentra van twee lichamen verbindt, en trekt de maan naar zich toe. Als gevolg hiervan ervaart de satelliet een krachtmoment, dat zijn beweging versnelt.
Tegelijkertijd ervaren de continenten die op een vloedgolf bewegen (ze bewegen sneller dan de golf, aangezien de aarde met een hogere snelheid draait dan de maan), een kracht die hen vertraagt. Dit leidt tot een geleidelijke vertraging van de rotatie van onze planeet.
Als gevolg van de getijdeninteractie van twee lichamen, evenals de werking van de wetten van behoud van energie en impulsmoment, beweegt de satelliet naar een hogere baan. Dit vermindert de snelheid van de maan. In een baan om de aarde begint het langzamer te bewegen. Iets soortgelijks gebeurt met de aarde. Het vertraagt, wat resulteert in een geleidelijke toename van de lengte van de dag.
De maan beweegt zich met ongeveer 38 mm per jaar van de aarde af. De studies van paleontologen en geologen bevestigen de berekeningen van astronomen. Het proces van geleidelijke vertraging van de aarde en het verwijderen van de maan begon ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, dat wil zeggen vanaf het moment dat de twee lichamen werden gevormd. De gegevens van onderzoekers ondersteunen de veronderstelling dat eerder de maanmaand korter was en de aarde met een hogere snelheid draaide.
De vloedgolf komt niet alleen voor in de wateren van de oceanen. Soortgelijke processen vinden zowel in de mantel als in de aardkorst plaats. Ze vallen echter minder op omdat deze lagen niet zo kneedbaar zijn.
De recessie van de maan en het vertragen van de aarde zal niet voor altijd gebeuren. Uiteindelijk zal de rotatieperiode van de planeet gelijk zijn aan de omwentelingsperiode van de satelliet. De maan zal over één gebied "zweven"oppervlakken. De aarde en de satelliet zullen altijd aan dezelfde kant naar elkaar worden gedraaid. Hier is het passend eraan te herinneren dat een deel van dit proces al is voltooid. Het is de getijdeninteractie die ertoe heeft geleid dat dezelfde kant van de maan altijd zichtbaar is aan de hemel. In de ruimte is er een voorbeeld van een systeem dat in zo'n evenwicht is. Deze heten al Pluto en Charon.
Maan en aarde zijn in constante interactie. Het is onmogelijk om te zeggen welke van de lichamen meer invloed heeft op de andere. Tegelijkertijd worden beide blootgesteld aan de zon. Andere, verder weg gelegen, kosmische lichamen spelen ook een belangrijke rol. Rekening houdend met al dergelijke factoren maakt het vrij moeilijk om nauwkeurig een model te bouwen en te beschrijven van de beweging van een satelliet in een baan om onze planeet. Een enorme hoeveelheid verzamelde kennis, evenals voortdurend verbeterende apparatuur, maakt het echter mogelijk om op elk moment min of meer nauwkeurig de positie van een satelliet te voorspellen en de toekomst te voorspellen die op elk object afzonderlijk wacht en het aarde-maan-systeem als een geheel.
