Mēness ir mūsu planētas satelīts, kas no neatminamiem laikiem piesaista zinātnieku un vienkārši zinātkāru cilvēku acis. Senajā pasaulē gan astrologi, gan astronomi viņai veltīja iespaidīgus traktātus. Dzejnieki no viņiem neatpalika. Mūsdienās šajā ziņā maz ir mainījies: astronomi rūpīgi pēta Mēness orbītu, tā virsmas un interjera īpatnības. Acis no viņas nenolaiž arī horoskopu sastādītāji. Satelīta ietekmi uz Zemi pēta abi. Astronomi pēta, kā divu kosmisko ķermeņu mijiedarbība ietekmē katra kustību un citus procesus. Mēness izpētes laikā zināšanas šajā jomā ir ievērojami palielinājušās.
Izcelsme
Pēc zinātnieku domām, Zeme un Mēness veidojās aptuveni vienā laikā. Abi ķermeņi ir 4,5 miljardus gadu veci. Ir vairākas teorijas par satelīta izcelsmi. Katrs no tiem izskaidro noteiktas Mēness iezīmes, bet atstāj vairākus neatrisinātus jautājumus. Milzu sadursmes teorija mūsdienās tiek uzskatīta par vistuvāko patiesībai.
Saskaņā ar hipotēzi, planēta, kas pēc izmēra līdzīga Marsam, sadūrās ar jauno Zemi. Trieciens bija tangenciāls un izraisīja šī kosmiskā ķermeņa matērijas lielākās daļas, kā arī noteikta daudzuma sauszemes "materiāla" izdalīšanos kosmosā. No šīs vielas izveidojās jauns objekts. Mēness orbītas rādiuss sākotnēji bija sešdesmit tūkstoši kilometru.
Hipotēze par milzu sadursmi labi izskaidro daudzas satelīta struktūras un ķīmiskā sastāva iezīmes, lielāko daļu Mēness-Zemes sistēmas īpašību. Taču, ja par pamatu ņemam teoriju, daži fakti joprojām paliek neizprotami. Tādējādi dzelzs deficīts uz satelīta ir izskaidrojams tikai ar to, ka līdz sadursmes brīdim abiem ķermeņiem bija notikusi iekšējo slāņu diferenciācija. Līdz šim nekas neliecina, ka kas tāds būtu noticis. Un tomēr, neskatoties uz šādiem pretargumentiem, hipotēze par milzu triecienu tiek uzskatīta par galveno visā pasaulē.
Parametri
Mēnesim, tāpat kā lielākajai daļai citu satelītu, nav atmosfēras. Ir atrastas tikai skābekļa, hēlija, neona un argona pēdas. Tāpēc virsmas temperatūra apgaismotās un tumšās vietās ir ļoti atšķirīga. Saulainajā pusē tas var paaugstināties līdz +120 ºС, bet tumšajā pusē - līdz -160 ºС.
Vidējais attālums starp Zemi un Mēnesi ir 384 000 km. Satelīta forma ir gandrīz ideāla sfēra. Atšķirība starp ekvatoriālo un polāro rādiusu ir neliela. Tie ir attiecīgi 1738,14 un 1735,97 km.
Pilnīga Mēness revolūcija ap Zemiaizņem nedaudz vairāk par 27 dienām. Satelīta kustību pa debesīm novērotājam raksturo fāžu maiņa. Laiks no viena pilnmēness līdz otram ir nedaudz ilgāks par norādīto periodu un ir aptuveni 29,5 dienas. Atšķirība rodas tāpēc, ka Zeme un satelīts arī pārvietojas ap Sauli. Mēnesim ir jānobrauc nedaudz vairāk par vienu apli, lai atgrieztos sākotnējā stāvoklī.
Zemes-Mēness sistēma
Mēness ir satelīts, kas nedaudz atšķiras no citiem līdzīgiem objektiem. Tā galvenā iezīme šajā ziņā ir tā masa. Tiek lēsts, ka tas ir 7,351022 kg, kas ir aptuveni 1/81 no tā paša Zemes parametra. Un, ja pati masa kosmosā nav nekas neparasts, tad tās attiecības ar planētas īpašībām ir netipiskas. Parasti masu attiecība satelītu-planētu sistēmās ir nedaudz mazāka. Ar līdzīgu attiecību var lepoties tikai Plutons un Šarons. Šos divus kosmiskos ķermeņus pirms kāda laika sāka raksturot kā divu planētu sistēmu. Šķiet, ka šis apzīmējums ir spēkā arī Zemes un Mēness gadījumā.
Mēness orbītā
Satelīts veic vienu apgriezienu ap planētu attiecībā pret zvaigznēm katrā siderālajā mēnesī, kas ilgst 27 dienas 7 stundas un 42,2 minūtes. Mēness orbītai ir elipses forma. Dažādos periodos satelīts atrodas vai nu tuvāk planētai, vai tālāk no tās. Attālums starp Zemi un Mēnesi mainās no 363 104 līdz 405 696 kilometriem.
Ar satelīta trajektorijuvēl viens pierādījums ir saistīts par labu pieņēmumam, ka Zeme ar satelītu ir jāuzskata par sistēmu, kas sastāv no divām planētām. Mēness orbīta neatrodas netālu no Zemes ekvatoriālās plaknes (kā tas raksturīgs lielākajai daļai pavadoņu), bet gan praktiski planētas rotācijas plaknē ap Sauli. Leņķis starp ekliptiku un satelīta ceļu ir nedaudz lielāks par 5º.
Mēness orbītu ap Zemi ietekmē daudzi faktori. Šajā sakarā precīzas satelīta trajektorijas noteikšana nav viegls uzdevums.
Mazliet vēstures
Teorija, kas izskaidro mēness kustību, tika izveidota 1747. gadā. Pirmo aprēķinu autors, kas tuvināja zinātniekus satelīta orbītas īpatnību izpratnei, bija franču matemātiķis Klēro. Tad, tālajā astoņpadsmitajā gadsimtā, Mēness revolūcija ap Zemi bieži tika izvirzīta kā arguments pret Ņūtona teoriju. Aprēķini, kas veikti, izmantojot universālās gravitācijas likumu, ievērojami atšķīrās no satelīta šķietamās kustības. Clairaut atrisināja šo problēmu.
Šo jautājumu pētīja tādi pazīstami zinātnieki kā d'Alembert un Laplass, Eilers, Hils, Puisē un citi. Mūsdienu Mēness revolūcijas teorija faktiski sākās ar Brauna darbu (1923). Britu matemātiķa un astronoma pētījumi palīdzēja novērst atšķirības starp aprēķiniem un novērojumiem.
Nav viegls uzdevums
Mēness kustība sastāv no diviem galvenajiem procesiem: rotācijas ap savu asi un cirkulācijas ap mūsu planētu. Nebūtu tik grūti atvasināt teoriju, kas izskaidro satelīta kustību, jatās orbītu neietekmēja dažādi faktori. Tā ir Saules pievilcība, Zemes formas iezīmes un citu planētu gravitācijas lauki. Šādas ietekmes traucē orbītu un precīzi prognozēt Mēness stāvokli noteiktā laika posmā kļūst par sarežģītu uzdevumu. Lai saprastu, par ko ir runa, pakavēsimies pie dažiem satelīta orbītas parametriem.
Augšupošais un dilstošais mezgls, apsides līnija
Kā jau minēts, Mēness orbīta ir nosliece uz ekliptiku. Divu ķermeņu trajektorijas krustojas punktos, ko sauc par augšupejošiem un lejupejošiem mezgliem. Tie atrodas pretējās orbītas pusēs attiecībā pret sistēmas centru, tas ir, Zemi. Iedomāta līnija, kas savieno šos divus punktus, tiek saukta par mezglu līniju.
Satelīts atrodas vistuvāk mūsu planētai perigeja punktā. Maksimālais attālums atdala divus kosmosa ķermeņus, kad Mēness atrodas apogeja punktā. Līniju, kas savieno šos divus punktus, sauc par apšu līniju.
Orbītas traucējumi
Daudzu faktoru ietekmes rezultātā uz satelīta kustību faktiski tā ir vairāku kustību summa. Apsveriet visievērojamākos traucējumus.
Pirmais ir mezgla līnijas regresija. Taisne, kas savieno divus Mēness orbītas plaknes un ekliptikas krustošanās punktus, nav fiksēta vienā vietā. Tas pārvietojas ļoti lēni virzienā, kas ir pretējs (tāpēc to sauc par regresiju) satelīta kustībai. Citiem vārdiem sakot, Mēness orbītas plaknegriežas telpā. Viņai ir nepieciešami 18,6 gadi, lai veiktu vienu pilnu rotāciju.
Arī apsīdu rinda kustas. Taisnes līnijas kustība, kas savieno apocentru un periapsi, tiek izteikta orbitālās plaknes rotācijā tajā pašā virzienā, kurā pārvietojas Mēness. Tas notiek daudz ātrāk nekā mezglu līnijas gadījumā. Pilns pagrieziens aizņem 8, 9 gadus.
Turklāt Mēness orbītā ir noteiktas amplitūdas svārstības. Laika gaitā mainās leņķis starp tās plakni un ekliptiku. Vērtību diapazons ir no 4°59' līdz 5°17'. Tāpat kā mezglu līnijas gadījumā, šādu svārstību periods ir 18,6 gadi.
Beidzot Mēness orbīta maina savu formu. Tas nedaudz izstiepjas, pēc tam atkal atgriežas sākotnējā konfigurācijā. Tajā pašā laikā orbītas ekscentricitāte (tās formas novirzes no apļa pakāpe) mainās no 0,04 līdz 0,07. Izmaiņas un atgriešanās sākotnējā stāvoklī aizņem 8,9 gadus.
Tas nav tik vienkārši
Patiesībā to četru faktoru, kas jāņem vērā, veicot aprēķinus, nav tik daudz. Tomēr tie neizsmeļ visus satelīta orbītas traucējumus. Faktiski katru Mēness kustības parametru pastāvīgi ietekmē liels skaits faktoru. Tas viss sarežģī uzdevumu paredzēt precīzu satelīta atrašanās vietu. Un visu šo parametru uzskaite bieži vien ir vissvarīgākais uzdevums. Piemēram, Mēness trajektorijas aprēķins un tā precizitāte ietekmē uz to nosūtītā kosmosa kuģa misijas panākumus.
Mēness ietekme uz Zemi
Mūsu planētas satelīts ir salīdzinoši mazs, taču tā ietekme ir labamanāmi. Iespējams, visi zina, ka tieši Mēness veido plūdmaiņas uz Zemes. Šeit uzreiz jāizdara atruna: līdzīgu efektu rada arī Saule, taču daudz lielāka attāluma dēļ zvaigznes plūdmaiņu efekts ir maz pamanāms. Turklāt ūdens līmeņa izmaiņas jūrās un okeānos ir saistītas arī ar pašas Zemes rotācijas īpatnībām.
Saules gravitācijas ietekme uz mūsu planētu ir aptuveni divsimt reižu lielāka nekā Mēness. Tomēr plūdmaiņu spēki galvenokārt ir atkarīgi no lauka neviendabīguma. Attālums, kas atdala Zemi un Sauli, tos izlīdzina, līdz ar to mums tuvākā Mēness ietekme ir spēcīgāka (divreiz lielāka nekā gaismekļa gadījumā).
Paisuma vilnis veidojas planētas pusē, kas pašlaik ir vērsta pret nakts zvaigzni. Pretējā pusē ir arī paisums. Ja Zeme būtu nekustīga, tad vilnis virzītos no rietumiem uz austrumiem, kas atrodas tieši zem Mēness. Tā pilna revolūcija tiktu pabeigta 27 nepāra dienās, tas ir, siderālā mēnesī. Taču Zemes rotācijas periods ap savu asi ir nedaudz mazāks par 24 stundām, kā rezultātā vilnis skrien pāri planētas virsmai no austrumiem uz rietumiem un vienu apgriezienu veic 24 stundās un 48 minūtēs. Tā kā vilnis pastāvīgi saskaras ar kontinentiem, tas virzās uz priekšu Zemes kustības virzienā un apsteidz planētas pavadoni.
Mēness orbītas dzēšana
Paisuma vilnis izraisa milzīgas ūdens masas pārvietošanos. Tas tieši ietekmē satelīta kustību. Iespaidīgā daļaPlanētas masa ir nobīdīta no līnijas, kas savieno divu ķermeņu masas centrus, un piesaista Mēnesi sev. Tā rezultātā satelīts piedzīvo spēka momentu, kas paātrina tā kustību.
Tajā pašā laikā kontinenti, kas darbojas uz paisuma vilni (tie pārvietojas ātrāk nekā vilnis, jo Zeme griežas ar lielāku ātrumu nekā Mēness), piedzīvo spēku, kas tos palēnina. Tas noved pie pakāpeniskas mūsu planētas rotācijas palēnināšanās.
Divu ķermeņu plūdmaiņu mijiedarbības, kā arī enerģijas nezūdamības un leņķiskā impulsa likumu darbības rezultātā satelīts pārvietojas uz augstāku orbītu. Tas samazina mēness ātrumu. Orbītā tas sāk kustēties lēnāk. Kaut kas līdzīgs notiek ar Zemi. Tas palēninās, kā rezultātā pakāpeniski palielinās dienas garums.
Mēness attālinās no Zemes par aptuveni 38 mm gadā. Paleontologu un ģeologu pētījumi apstiprina astronomu aprēķinus. Zemes pakāpeniskas palēnināšanās un Mēness aizvākšanas process sākās aptuveni pirms 4,5 miljardiem gadu, tas ir, no abu ķermeņu veidošanās brīža. Pētnieku dati apstiprina pieņēmumu, ka agrāk Mēness mēnesis bija īsāks un Zeme griezās ar lielāku ātrumu.
Paisuma vilnis rodas ne tikai okeānu ūdeņos. Līdzīgi procesi notiek gan mantijā, gan zemes garozā. Tomēr tie ir mazāk pamanāmi, jo šie slāņi nav tik kaļami.
Mēness lejupslīde un Zemes palēninājums nenotiks mūžīgi. Galu galā planētas rotācijas periods būs vienāds ar satelīta apgriezienu periodu. Mēness "lidināsies" virs viena apgabalavirsmas. Zeme un satelīts vienmēr būs pagriezti viens pret otru ar vienu un to pašu pusi. Šeit der atgādināt, ka daļa no šī procesa jau ir pabeigta. Tieši plūdmaiņu mijiedarbība ir novedusi pie tā, ka debesīs vienmēr ir redzama viena un tā pati Mēness puse. Kosmosā ir sistēmas piemērs, kas atrodas šādā līdzsvarā. Tos jau sauc par Plutonu un Charon.
Mēness un Zeme pastāvīgi mijiedarbojas. Nav iespējams pateikt, kuram no ķermeņiem ir lielāka ietekme uz otru. Tajā pašā laikā abi ir pakļauti saulei. Nozīmīga loma ir arī citiem, attālākiem, kosmiskiem ķermeņiem. Ņemot vērā visus šādus faktorus, ir diezgan grūti precīzi izveidot un aprakstīt satelīta kustības modeli orbītā ap mūsu planētu. Tomēr milzīgs uzkrāto zināšanu apjoms, kā arī nepārtraukti pilnveidotais aprīkojums ļauj jebkurā brīdī vairāk vai mazāk precīzi paredzēt satelīta pozīciju un paredzēt nākotni, kas sagaida katru objektu atsevišķi un Zemes-Mēness sistēmu kā vesels.
