Тайна лунной орбиты
Период обращения Луны вокруг нашей планеты по странному стечению обстоятельстве равен времени ее собственного полного оборота вокруг оси. Возникает вопрос, случайно ли возникла подобная система или в ее основе лежат фундаментальные физические законы?
Нет, это не случайность. Синхронизация между орбитой и периодом вращения Луны произошла в результате "приливного захвата".
Движение космических объектов обычно рассматривают через гравитационные формулы, но если отбросить математику, то весь процесс можно объяснить на интуитивном уровне. Вращающаяся по орбите Луна испытывает две мощные силы. Одна сила - притяжение Земли, а другая - центробежная сила, которая выталкивает объект в космос. Совместное действие сил создает баланс и наш спутник вращается по стабильной орбите.
Но Луна не маленькая точка, а довольно большой шар, поэтому на участках поверхности, расположенных ближе к Земле, сила притяжения больше, чем на обратной стороне. В то же время на участках с теми же географическими координатами сзади Луны достигает своих максимальный показателей центробежная сила, а не гравитация Земли. В результате действие двух противоположных сил как бы незначительно растягивает наш спутник, придавая ему сигарообразную форму. Проще говоря, "приливной эффект" действует точно так же со стороны Луны на Землю, так и в обратном порядке. Только на Луне нет морей и вместо приливов происходит гравитационная деформация поверхности объекта.
Гравитационное поле Земли вытягивает форму Луны
Находясь в сильном гравитационном поле, эта "сигара" всегда должна указывать по направлению к Земле. Чтобы подобное позиционирование всегда сохранялось, Луна приспособилась совершать полный оборот вокруг своей оси за то же самое время, что и длится вращение по орбите. Если бы какая-нибудь посторонняя сила вывела "сигару" из равновесного состояния, то "приливная" сила Земли вернула бы ее на место.
В момент появления Луны на орбите Земли она, скорей всего, имела другой период обращения, но постепенно под действием гравитации произошла синхронизация. Выравнивание орбиты наблюдалось около 100 миллионов лет назад, и очевидно, что по Земле еще не ходили разумные люди, поэтому никто и мог увидеть заднюю сторону Луны, пока не запустили первые космические спутники.
Совместное гравитационное взаимодействие планет далеко не уникальная ситуация для Солнечной системы. В случае с Плутоном и Хароном встречается еще более нестандартная связь. Харон повернут к Плутону всегда одной стороной, но и Плутон никогда еще не показывал Харону противоположного полушария. Странный эффект возникает от совпадения орбитальных периодов и собственного вращения, которые равны по 6,39 суток.
Правда, не всегда правило "приливного" захвата безупречно работает для каждой планеты. У Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна встречаются так называмемые нерегулярные спутники, которые были захвачены гравитационным полем после образования планет, поэтому у них нет точной синхронизации между орбитальным периодом и собственным вращением.
К примеру, Феба - юркий спутник Сатурна, делает полный оборот вокруг оси за 9,3 часа, что значительно меньше орбитального периода. Предположительно, она сбежала из пояса Кейпера и была захвачена сильным гравитационным полем Сатурна.
Нереида - нерегулярный спутник Нептуна, диаметром около 300 км, тоже возможно пойманный силой притяжения объект из космоса. Хотя есть догадки, что она все-таки зародилась вместе с газовым гигантом, только подвержена влиянию более массивного соседа - Тритона.
Особый интерес представляет Гиперион - еще один спутник Сатурна. Его форма напоминает неправильную картошку с размерам 360 на 165 км, а элиптическая орбита сильно вытянута, скорей всего, из-за гравитационного вторжения со стороны другого соседа - Титана.
Близко расположенные к звездам планеты вероятно тоже испытывают влияние "приливного" захвата. В нашей Солнечной системе таким представителем является Меркурий, которого соотношение орбитального периода и вращения 3:2, то есть почти равны.
Космические наблюдения выявили существование звездных систем, где вокруг красных карликов вращается экзопланеты размером с Землю, орбиты которых полностью синхронизированы с вращением из-за сильного гравитационного поля. Они подобно Луне смотрят только вперед на свое светило. Приемлемая дистанция от звезды и набор других параметров допускают присутствуие на поверхности такой планеты жидкой воды и, вероятно, простых форм жизни, но превратятся ли простейшией микроорганизмы в сложные существа, когда обильное освещение получает только одна часть объекта?