Підручник з Природничих наук. 2 частина. 10 клас. Гільберг - Нова програма

ТУРБОТЛИВИЙ СУПУТНИК

На момент формування Землі й Місяця відстань між ними становила 22 000 км, у порівнянні із сьогоднішніми 402 000 км. На ранній Землі, коли Місяць тільки сформувався, дні тривали близько п’яти годин.

Якби не було Місяця, то день на Землі так і тривав би не більше шести годин, гравітаційний вплив Юпітера призвів би до того, що вісь обертання нашої планети хаотично коливалася — зокрема, її кут нахилу до площини орбіти коливався б у межах від 0 до 85 градусів.

Гравітація Місяця створює добовий цикл припливів і відпливів. Цей процес уповільнює обертання планети навколо своєї осі, що збільшує тривалість земної доби на 0,002 с за століття і змушує Місяць віддалятися від Землі приблизно на 3,8 см за рік (з такою самою швидкістю ростуть наші нігті).

На різні частини Землі по-різному впливає тяжіння Місяця. У найближчій до Місяця області океану відбувається підйом води назустріч Місяцю. Одночасно в протилежній частині Світового океану відцентрова сила теж спричинює підйом води (мал. 2.3). Але підняття води в одному місці не може відбутися без падіння рівня води в іншому місці, тому це падіння й відбувається в смузі, яка перпендикулярна до лінії впливу Місяця.

Мал. 2.3. Як виникають припливи та відпливи

Гравітація Сонця зумовлює аналогічний ефект, але висота сонячного припливного горба у 2,17 раза менша. Більші припливи бувають під час молодика та повні, коли Місяць і Сонце розташовані майже на одній лінії із Землею, зумовлюючи їх сумарний гравітаційний вплив.

Припливні горби пересуваються вздовж поверхні морів та океанів услід за Місяцем зі сходу на захід зі швидкістю 1800 км/год. Над кожним пунктом припливна хвиля проходить двічі на добу. У відкритому морі рівень води піднімається на 1-2 м, а біля узбережжя, особливо у вузьких затоках чи бухтах, рівень води піднімається значно вище — на 4-5 м (мал. 2.4), а в деяких місцях на десятки метрів.

Висота припливів і відпливів

18 м — затока Фанді в Атлантичному океані

14 м — Бристольська затока в Атлантичному океані

13,5 м — Магелланова протока в Атлантичному океані

12,3 м — протока Ла-Манш в Атлантичному океані

Мал. 2.4. Моменти відпливу та припливу

Уранці й увечері, в години припливу, до каналу заходили морські окуні, і дорогою вони бачили, як відчайдушно скидається над поверхнею, рятуючись від тих хижаків, риб’яча дрібнота і як вирує вода, коли окуні нападають на здобич.

(Ернест Хемінгуей. «Райський сад»).

...у неохопному рухові Землі довкола Сонця океан з припливами та відпливами подібний до жердини, якою земна куля балансує, щоб зберегти рівновагу.

(Віктор Гюго. «Трудівники моря»).

Ударами припливів і відпливів здіймає груди вічний океан і в скелі б’є. І космос, як пеан, гримить в безкрай.

(Євген Маланюк. «Фастівська ніч»).

Тяжіння Місяця створює припливні деформації не тільки в гідросфері, а й в атмосфері, викликаючи двічі на добу зміну тиску повітря на кілька міліметрів ртутного стовпчика, і в літосфері, викликаючи підйом та опускання поверхні Землі.

Система Земля—Місяць деякими вченими розглядається не як система Планета—Супутник, а як подвійна планета, оскільки розмір і маса Місяця досить великі. Діаметр Місяця дорівнює 3/4 діаметра Землі, а маса Місяця становить 1/81 маси Землі. У результаті обертання системи Земля—Місяць відбувається не навколо центра Землі, а навколо центра мас системи Земля- Місяць, який перебуває на відстані 5000 км від центра Землі (мал. 2.5).

Оскільки Земля обертається швидше ніж Місяць, то припливна хвиля зміщується вперед у напрямку обертання Землі, випереджаючи Місяць. Наслідком такого випередження є те, що значна частина маси океанських вод (і частина маси всієї Землі) зміщується вперед з лінії, яка з’єднує центри мас Землі й Місяця. Ця, зміщена вперед, маса притягує до себе Місяць, створюючи силу, що діє перпендикулярно лінії Земля-Місяць. У результаті на Місяць діє момент сили, що прискорює його обертання по орбіті навколо Землі. Це прискорення супроводжується віддаленням Місяця від центра Землі, що згодом може призвести до втрати Місяця.

Мал. 2.5. Рух системи Земля-Місяць

Зворотним наслідком усього цього є те, що на береги материків, коли вони «набігають» на припливну хвилю, діє протилежно спрямована сила, яка «гальмує» їх. Таким чином Місяць уповільнює обертання Землі.

На Місяць припливні сили впливають ще більше, адже Земля набагато масивніша й більша. Швидкість обертання Місяця навколо своєї осі настільки сповільнилася, що він «покірно» повернувся до нашої планети одним боком, і припливний горб більше не біжить по місячній поверхні.

Місяць відіграв важливу роль для виникнення життя на Землі. Поява на нашій планеті перших одноклітинних організмів сталася близько 3,5 млрд років тому. У той час Місяць перебував дуже близько до Землі. Місячна гравітація спричинювала більш значні, ніж у наші дні, припливи й відпливи. У результаті цього вода змогла проникнути далі на суходіл і вимити в океан мінерали, які зробили води океану нашої планети більш придатними для зародження життя.

Місяць робить повний оберт навколо Землі протягом 27,3 доби. Однак через обертання Землі навколо Сонця люди на Землі можуть спостерігати циклічну зміну місячних фаз тільки кожні 29,5 доби. Рух Місяця навколо Землі відбувається в площині екліптики, а не в площині земного екватора (більшість природних супутників інших планет обертаються в площині екватора своїх планет).

Виходить, що Місяць оточив Землю турботою, а після появи Homosapiens земний супутник став відігравати для нього роль одного з перших хронометрів, яким відміряли час. Саме регулярні фази Місяця подарували первісним культурам ідею створення перших календарів.

Місяць допоміг у перевірці теорії гравітації Альберта Ейнштейна. У 1919 р. для з’ясування існування викривлення світлових променів в полі Сонця, передбаченого теорією Ейнштейна, наукову експедицію було відправлено в Африку для спостереження цього явища під час повного сонячного затемнення.