Содержание
Что, если бы… Земля осталась без Луны?
Случайный климат
Смене времен года мы обязаны наклону оси вращения Земли к плоскости ее орбиты. Луна выравнивает земную «болтанку», и угол постоянен. Без спутника неизменный климат периодически сменялся бы экстремальным с такой же разницей температур между зимой и осенью, как между Южным полюсом и экватором.
Возможность жизни
На ранних этапах формирования системы «Земля — Луна» под воздействием притяжения спутника, неравномерного для ближней и дальней части планеты, земная магма постоянно двигалась. Это дополнительно разогревало Землю, и она оставалась жидкой и теплой дольше «положенного» срока. Возможно, именно эта отсрочка дала зарождающейся жизни шанс закрепиться на планете.
Темные ночи
Ночи на безлунной Земле были бы куда темнее, чем сейчас. Второй по яркости объект ночного неба, Венера, светит в 14 000 раз слабее спутника. Эволюционируя в полной темноте, приматы развили бы отличное ночное зрение — иначе их бы попросту съели хищники.
И кто знает, понадобилось бы тогда изобретать лампочку.
Никаких затмений
Не будь Луны, земляне никогда не смогли бы любоваться солнечными затмениями. Благодаря удачно «подобранному» расстоянию, в тот момент, когда Луна оказывается между Землей и Солнцем, ее тень полностью закрывает звезду. Следующий по размерам объект, который может «затмить» Солнце, — Венера — выглядит на его фоне как крошечное темное пятнышко.
Сверхбыстрый год
Спутник не только заставляет земные океаны двигаться. Из-за так называемого приливного ускорения Земля с каждым годом вращается все медленнее. За столетие год удлиняется на две микросекунды (микросекунда — одна миллионная секунды). С тех пор как планета обзавелась спутником, он замедлил вращение Земли в несколько раз! Без Луны сутки длились бы восемь часов, а год насчитывал бы больше 1000 дней.
Суровый климат
Из-за скоростного вращения Земли в атмосфере все время формировались бы мощные потоки, ветра и шторма. Большинство нынешних животных и растений не выдержали бы таких условий, так что флора и фауна безлунной Земли напоминала бы флору и фауну суровых степей и высокогорных плато.
Спокойная вода
Воды океана перемещают приливные силы Луны и Солнца, причем вклад звезды только 40%. Без лунной гравитации не было бы кораллов и многих моллюсков, которые неподвижны и ловят еду в перемещающейся под воздействием Луны воде. А значит, морские пищевые цепочки были бы устроены совершенно иначе.
Прошлое: космическая авария
Считается, что Земля сформировалась 4,56 млрд лет назад и обзавелась спутником уже 30 млн лет спустя, после того как в планету врезался объект размером с Марс. Он выбил из тогда еще полужидкой планеты гигантский кусок, который не смог преодолеть силу притяжения и остался на орбите Земли. Изначально Луна находилась на расстоянии 20 000–30 000 км от планеты — в 20 раз ближе, чем сейчас.
По-соседски
Луна не только украшает ночное небо и волнует влюбленных. Несмотря на значительное расстояние (космонавты добираются до спутника трое суток), Луна влияет на Землю сильнее, чем любое другое небесное тело. Рисунок гор и равнин, животный мир океанов и даже продолжительность суток — без Луны на нашей планете все было бы иначе.
Иллюстрации: Андрей Дорохин, Alamy / Legion-Media
Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 11, ноябрь 2014
Теги
- наука
Сегодня читают
Экспресс-тест: только 2 из 10 человек смогут найти жирафа на этой картинке меньше чем за 15 секунд
Тест на возраст мозга: попробуйте найти на картинке 10 предметов
Тест на внимательность: только 2 человека из 10 смогут найти черепаху на этой картинке
В Швейцарии на маршрут вышел самый длинный в мире пассажирский поезд
Тест: сможете отгадать советский фильм по трем эмодзи?
Что случится, если Земля перестанет вращаться вокруг своей оси
Реалии: моментальный эффект
Скорость вращения нашей планеты — 1670 км/ч, поэтому при остановке все, что не вмуровано в горные породы — животных, людей, деревья, здания, — попросту снесет с поверхности Земли. Кроме того, океаны по инерции продолжат вращаться, так что редких выживших счастливчиков накроет гигантским цунами.
Также само столкновение вызовет многочисленные землетрясения и извержения.
День и ночь
Сутки на планете будут длиться 365 дней. На одной половине Земли почти полгода будет светить солнце и стоять невыносимая жара, а на другой установится почти шестимесячная холодная ночь. «Почти» — из-за того, что между зимней ночью и летним днем будут краткие периоды сумерек.
Вода и суша
Сейчас центробежные силы сплющивают Землю у полюсов и создают «горб» на экваторе — диаметр планеты там на 43 км больше, чем у полюсов. Без вращения «горб» исчезнет и океаны стекут к полюсам. На планете останется один гигантский континент и две шапки из океанов.
Восток и запад
Солнце сейчас встает на востоке и садится на западе. Это происходит из-за того, что Земля вращается вокруг своей оси с запада на восток. Если планета остановится, восход и закат будут определяться только ее вращением вокруг Солнца; восход будет на западе, а закат — на востоке.
Животные и растения
Большая часть животных и растений не сможет приспособиться к резко изменившимся условиям и исчезнет. При этом некоторые виды получат преимущество, например обитатели Антарктики, которым не привыкать к полугодовой ночи.
Канада и Антарктида
В процессе формирования новой географии под воду уйдут Антарктида, Гренландия, Канада, Сибирь, вся Европа, часть Китая и половина Новой Зеландии. Зато вдоль экватора до 30 градусов северной и южной широты появятся равнины и горные хребты.
Поле и космос
Пропадет магнитное поле Земли, которое защищает планету от солнечного ветра — заряженных частиц, с огромной скоростью несущихся к планете от звезды, — и от высокоэнергетических частиц из дальнего космоса. Поле образуется благодаря вращению полужидкого металлического ядра Земли. Оно порождает токи, которые создают магнитные поля. Кстати, вместе с магнитным полем исчезнут и полярные сияния.
Ветра и климат
В другом температурном режиме ветра начнут дуть от экватора к полюсам, а не распределяться параллельно экватору, как сейчас.
Из-за этого изменятся климат и морские течения, что повлечет глобальные перестройки, прежде всего в морских экосистемах.
Частицы и подземелье
Воздействие высокоэнергетических космических частиц смертельно для человека и других живых существ. Людям придется перебраться под землю и там же выращивать растения и пасти скот. Для прогулок по поверхности нужно будет надевать скафандр или защитную одежду.
Будущее: медленно, но верно
Кстати, Земля действительно постепенно замедляет свое вращение. Из-за приливных сил между планетой и Луной (они возникают из-за того, что ближние к Луне участки Земли притягиваются к ней сильнее дальних) каждые 100 лет сутки удлиняются на 1,5–2 миллисекунды. Через 140 миллионов лет в сутках будет уже 25 часов. Впрочем, до полной остановки Земли человечество не доживет, так как примерно через 5 миллиардов лет Солнце превратится в красный гигант, увеличится в размерах и поглотит нашу планету.
Фото в анонсе: dotted zebra / Alamy; иллюстрации: Ольга Дегтярева
Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 5, май 2014
Если Земля перестанет вращаться, что будет с Луной
Задавать вопрос
спросил
Изменено
3 года, 2 месяца назад
Просмотрено
1к раз
$\begingroup$
Сегодня на работе был задан вопрос «если Земля перестанет вращаться, что будет с Луной»? Игнорируя любые воздействия на Землю, что на самом деле происходит с Луной? Продолжает ли он вращаться вокруг теперь не вращающейся Земли, или он улетает в космос, как массивный астероид, или, что более вероятно, что-то еще, чего я не могу себе представить?
Обратите внимание, Земля перестает вращаться, а не вращается вокруг Солнца.
Для дополнительного любопытства, в чем была бы разница, если бы это было чрезвычайно постепенное замедление против почти мгновенной остановки?
- луна
$\endgroup$
5
$\begingroup$
Текущее вращение Земли быстрее (~1 день), чем период обращения Луны вокруг Земли (~28 дней). Это приводит к приливному ускорению — приливные выпуклости, поднятые Луной, вращаются вперед, притягивая (и притягивая) Луну. В течение длительного периода это преобразует вращательный момент Земли в лунный орбитальный импульс. Вращение Земли замедляется, а орбита Луны расширяется. В конце концов, если бы больше ничего не мешало, Земля и Луна оказались бы запертыми приливами, а продолжительность дня и месяца была бы равна.
Если бы Земля не вращалась, этот эффект был бы обратным. Приливное ускорение (замедление?) преобразует лунный орбитальный импульс в земной вращательный момент.
Земля снова начнет медленно вращаться, а орбита Луны сожмется на , снова, пока они не будут заблокированы приливом.
Я не в состоянии просчитать цифры, но должна быть возможность оценить окончательную конфигурацию — насколько близко будет Луна и как долго будет день/месяц.
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Нет ни малейшего шанса, что Земля перестанет вращаться, но если бы это произошло, вряд ли это повлияло бы на Луну. Он будет продолжать двигаться по орбите так же, как и всегда. Вы спрашиваете об очень постепенном замедлении и о том, каким будет результат. Здесь мы находимся на очень твердой почве, потому что постепенное замедление уже произошло, и мы точно знаем, каковы были результаты.
Приливное взаимодействие Луны на ее орбите вокруг Земли значительно замедлило вращение Земли за последние 4 миллиарда лет, и эта вращательная энергия была захвачена Луной и вывела ее на более высокую орбиту.
3}\right)$$
Это относительное ускорение по направлению к Солнцу является небольшим возмущением (менее 1/87 th по звездной величине) на гравитационное ускорение Луны по отношению к Земле. Учитывая нынешние обстоятельства, Солнце не может оторвать Луну от Земли.
Более длинный ответ:
Сила притяжения Солнца на Луну более чем в два раза превышает силу притяжения Земли на Луну. Так почему же мы говорим, что Луна вращается вокруг Земли? Это имеет два ответа. Во-первых, «орбита» не является взаимоисключающим термином. Тот факт, что Луна вращается вокруг Земли (а она вращается), не означает, что она не вращается также вокруг Солнца (или Млечного Пути, если уж на то пошло). Оно делает.
Другой ответ заключается в том, что гравитационная сила как таковая не является хорошим показателем. Силы притяжения Солнца и Земли равны на расстоянии около 260000 км от Земли. Кратковременное и долгосрочное поведение объекта, вращающегося вокруг Земли на высоте 270 000 км, в основном такое же, как и у объекта, вращающегося вокруг Земли на высоте 250 000 км.
Эти 260 000 км, на которых гравитационные силы Солнца и Земли равны по величине, фактически бессмысленны.
Лучшей метрикой является расстояние, на котором орбита остается стабильной в течение долгого-долгого времени. В задаче двух тел орбиты на любом расстоянии стабильны, пока полная механическая энергия отрицательна. В задаче нескольких тел это уже не так. Сфера Хилла — несколько разумная метрика в задаче трех тел.
Сфера Хилла является аппроксимацией гораздо более сложной формы, и эта сложная форма не отражает долгосрочную динамику. Объект, который вращается по кругу, например, на 2/3 радиуса сферы Хилла, не будет оставаться на круговой орбите долго. Вместо этого его орбита станет довольно запутанной, иногда опускаясь почти на 1/3 радиуса сферы Хилла от планеты, а иногда перемещаясь немного за пределы сферы Хилла. Объект вырвется из гравитационных тисков планеты, если один из этих выходов за пределы сферы Хилла произойдет вблизи точки Лагранжа L1 или L2.
В задаче N тел (например, Солнце плюс Земля плюс Венера, Юпитер и все остальные планеты) сфера Хилла остается достаточно хорошей метрикой, но ее нужно немного уменьшить.