Luna je satelit našega planeta, ki že od nekdaj pritegne poglede znanstvenikov in samo radovednežev. V starodavnem svetu so ji tako astrologi kot astronomi posvetili impresivne razprave. Pesniki niso zaostajali za njimi. Danes se je v tem smislu malo spremenilo: astronomi natančno preučujejo orbito Lune, značilnosti njene površine in notranjosti. Tudi sestavljalci horoskopov ne odmaknejo oči od nje. Vpliv satelita na Zemljo preučujeta oba. Astronomi preučujejo, kako interakcija dveh kozmičnih teles vpliva na gibanje in druge procese vsakega. Med študijem lune se je znanje na tem področju znatno povečalo.
Izvor
Po mnenju znanstvenikov sta nastali Zemlja in Luna približno istočasno. Obe telesi sta stari 4,5 milijarde let. Obstaja več teorij o nastanku satelita. Vsak od njih pojasnjuje določene značilnosti Lune, vendar pušča več nerešenih vprašanj. Teorija velikanskega trka danes velja za najbližjo resnici.
Po hipotezi je planet, podoben Marsu, trčil v mlado Zemljo. Udar je bil tangencialni in je povzročil izpust v vesolje večine snovi tega kozmičnega telesa, pa tudi določene količine zemeljskega "materiala". Iz te snovi je nastal nov predmet. Lunin orbitalni polmer je bil prvotno šestdeset tisoč kilometrov.
Hipoteza o velikanskem trku dobro pojasnjuje številne značilnosti strukture in kemične sestave satelita, večino značilnosti sistema Luna-Zemlja. Če pa za osnovo vzamemo teorijo, ostajajo nekatera dejstva še vedno nerazumljiva. Tako je pomanjkanje železa na satelitu mogoče razložiti le z dejstvom, da je do trka prišlo do diferenciacije notranjih plasti na obeh telesih. Do danes ni dokazov, da se je kaj takega zgodilo. In vendar kljub takšnim protiargumentom velja, da je hipoteza o velikanskem udarcu glavna po vsem svetu.
Parametri
Luna, tako kot večina drugih satelitov, nima atmosfere. Našli so le sledi kisika, helija, neona in argona. Temperatura površine na osvetljenih in temnih območjih je zato zelo različna. Na sončni strani se lahko dvigne do +120 ºС, na temni pa do -160 ºС.
Povprečna razdalja med Zemljo in Luno je 384.000 km. Oblika satelita je skoraj popolna krogla. Razlika med ekvatorialnim in polarnim polmerom je majhna. Njihova dolžina je 1738,14 in 1735,97 km.
Popolna revolucija Lune okoli Zemljetraja nekaj več kot 27 dni. Za gibanje satelita po nebu je za opazovalca značilna sprememba faz. Čas od ene polne lune do druge je nekoliko daljši od navedenega obdobja in je približno 29,5 dni. Razlika nastane, ker se Zemlja in satelit gibata tudi okoli Sonca. Luna mora prepotovati malo več kot en krog, da se vrne v prvotni položaj.
Sistem Zemlja-Luna
Luna je satelit, ki se nekoliko razlikuje od drugih podobnih predmetov. Njegova glavna značilnost v tem smislu je njegova masa. Ocenjuje se na 7,351022 kg, kar je približno 1/81 enakega parametra Zemlje. In če masa sama po sebi ni nekaj neobičajnega v vesolju, potem je njen odnos z značilnostmi planeta netipičen. Praviloma je masno razmerje v sistemih satelit-planet nekoliko manjše. S podobnim razmerjem se lahko pohvalita le Pluton in Haron. Ti dve kozmični telesi so pred časom začeli označevati kot sistem dveh planetov. Zdi se, da ta oznaka velja tudi v primeru Zemlje in Lune.
Luna v orbiti
Satelit naredi en obrat okoli planeta glede na zvezde na zvezdni mesec, kar traja 27 dni 7 ur in 42,2 minute. Lunina orbita je eliptične oblike. V različnih obdobjih se satelit nahaja bližje planetu ali dlje od njega. Razdalja med Zemljo in Luno se spreminja s 363.104 na 405.696 kilometrov.
S satelitsko potjoše en dokaz je povezan v prid predpostavke, da je treba Zemljo s satelitom obravnavati kot sistem, sestavljen iz dveh planetov. Lunina orbita se ne nahaja v bližini ekvatorialne ravnine Zemlje (kot je značilno za večino satelitov), ampak praktično v ravnini vrtenja planeta okoli Sonca. Kot med ekliptiko in satelitsko potjo je nekaj več kot 5º.
Na kroženje Lune okoli Zemlje vpliva veliko dejavnikov. V zvezi s tem določitev natančne poti satelita ni lahka naloga.
Malo zgodovine
Teorija, ki pojasnjuje, kako se luna premika, je bila postavljena leta 1747. Avtor prvih izračunov, ki so znanstvenike približali razumevanju značilnosti satelitske orbite, je bil francoski matematik Clairaut. Potem, v daljnem osemnajstem stoletju, je bila revolucija Lune okoli Zemlje pogosto predstavljena kot argument proti Newtonovi teoriji. Izračuni, narejeni z uporabo zakona univerzalne gravitacije, so se močno razlikovali od navideznega gibanja satelita. Clairaut je rešil to težavo.
Zadevo so preučevali tako znani znanstveniki, kot so d'Alembert in Laplace, Euler, Hill, Puiseux in drugi. Sodobna teorija lunine revolucije se je pravzaprav začela z delom Browna (1923). Raziskave britanskega matematika in astronoma so pomagale odpraviti neskladja med izračuni in opazovanjem.
Ni lahka naloga
Gibanje Lune je sestavljeno iz dveh glavnih procesov: vrtenja okoli svoje osi in kroženja okoli našega planeta. Ne bi bilo tako težko izpeljati teorije, ki bi pojasnila gibanje satelita, čena njegovo orbito niso vplivali različni dejavniki. To je privlačnost Sonca, značilnosti oblike Zemlje in gravitacijska polja drugih planetov. Takšni vplivi motijo orbito in napovedovanje natančnega položaja Lune v določenem obdobju postane težka naloga. Da bi razumeli, za kaj gre, se poglobimo pri nekaterih parametrih satelitske orbite.
Naraščajoče in padajoče vozlišče, črta apsid
Kot že omenjeno, je Lunina orbita nagnjena k ekliptiki. Poti dveh teles se sekata v točkah, imenovanih naraščajoče in padajoče vozlišče. Nahajajo se na nasprotnih straneh orbite glede na središče sistema, to je Zemlja. Namišljena črta, ki povezuje ti dve točki, se imenuje črta vozlov.
Satelit je najbližje našemu planetu na točki perigeja. Največja razdalja ločuje dve vesoljski telesi, ko je Luna na vrhuncu. Premica, ki povezuje ti dve točki, se imenuje črta apsid.
Motnje orbite
Zaradi vpliva velikega števila dejavnikov na gibanje satelita je pravzaprav vsota več premikov. Razmislite o najbolj opaznih nastajajočih motnjah.
Prva je regresija vozlišča. Ravna črta, ki povezuje obe točki presečišča ravnine lunine orbite in ekliptike, ni fiksna na enem mestu. Pomika se zelo počasi v smeri, ki je nasprotna (zato se imenuje regresija) od gibanja satelita. Z drugimi besedami, ravnina Lunine orbitevrti v prostoru. Za eno polno rotacijo potrebuje 18,6 let.
Premika se tudi linija apsid. Gibanje premice, ki povezuje apcenter in periapso, se izraža v vrtenju orbitalne ravnine v isto smer, kot se giblje Luna. To se zgodi veliko hitreje kot v primeru linije vozlišč. Celoten obrat traja 8, 9 let.
Poleg tega lunina orbita doživlja nihanja določene amplitude. Sčasoma se kot med njegovo ravnino in ekliptiko spremeni. Razpon vrednosti je od 4°59' do 5°17'. Tako kot v primeru linije vozlišč je obdobje takšnih nihanj 18,6 let.
Končno Lunina orbita spremeni svojo obliko. Malo se raztegne, nato pa se spet vrne v prvotno konfiguracijo. Hkrati se ekscentričnost orbite (stopnja odstopanja njene oblike od kroga) spremeni z 0,04 na 0,07. Spremembe in vrnitev v prvotni položaj trajajo 8,9 let.
Ni tako preprosto
Pravzaprav štirih dejavnikov, ki jih je treba upoštevati pri izračunih, ni veliko. Vendar ne izčrpajo vseh motenj satelitske orbite. Pravzaprav na vsak parameter Luninega gibanja nenehno vpliva veliko število dejavnikov. Vse to otežuje nalogo napovedovanja natančne lokacije satelita. In upoštevanje vseh teh parametrov je pogosto najpomembnejša naloga. Na primer, izračun Lunine poti in njena natančnost vplivata na uspeh misije vesoljskega plovila, ki mu je poslano.
Vpliv Lune na Zemljo
Satelit našega planeta je relativno majhen, vendar je njegov vpliv doberopazno. Morda vsi vedo, da je luna tista, ki tvori plimovanje na Zemlji. Tu se moramo takoj zadržati: podoben učinek povzroča tudi Sonce, vendar je zaradi veliko večje oddaljenosti plimni učinek zvezde malo opazen. Poleg tega je sprememba gladine vode v morjih in oceanih povezana tudi s posebnostmi vrtenja same Zemlje.
Gravitacijski vpliv Sonca na naš planet je približno dvestokrat večji od vpliva Lune. Vendar pa so plimske sile odvisne predvsem od nehomogenosti polja. Razdalja, ki ločuje Zemljo in Sonce, ju zgladi, zato je učinek Lune blizu nas močnejši (dvakrat večji kot v primeru svetilke).
Plimni val nastane na strani planeta, ki je trenutno obrnjena proti nočni zvezdi. Na nasprotni strani je tudi plima. Če bi bila Zemlja nepremična, bi se val premikal od zahoda proti vzhodu, ki se nahaja točno pod luno. Njena popolna revolucija bi bila končana v 27-ih dneh, torej v sideričnem mesecu. Vendar je čas vrtenja Zemlje okoli svoje osi nekaj manj kot 24 ur, zato val teče po površini planeta od vzhoda proti zahodu in opravi en obrat v 24 urah in 48 minutah. Ker se val nenehno srečuje s celinami, se premika naprej v smeri gibanja Zemlje in v svojem teku prehiteva planetov satelit.
Brisanje Lunine orbite
Plimni val povzroči premikanje ogromne mase vode. To neposredno vpliva na gibanje satelita. Impozantni delMasa planeta se premakne od črte, ki povezuje masni središči dveh teles, in k sebi pritegne Luno. Zaradi tega satelit doživi trenutek sile, ki pospeši njegovo gibanje.
Hkrati pa celine, ki tečejo na plimskem valu (gibljejo se hitreje od vala, saj se Zemlja vrti z večjo hitrostjo kot Luna), doživijo silo, ki jih upočasni. To vodi v postopno upočasnitev vrtenja našega planeta.
Zaradi plimske interakcije dveh teles, pa tudi delovanja zakonov ohranjanja energije in kotne količine, se satelit premakne v višjo orbito. To zmanjša hitrost lune. V orbiti se začne premikati počasneje. Nekaj podobnega se dogaja z Zemljo. Upočasni, kar povzroči postopno povečanje dolžine dneva.
Luna se od Zemlje odmika za približno 38 mm na leto. Študije paleontologov in geologov potrjujejo izračune astronomov. Proces postopnega upočasnjevanja Zemlje in odstranitve Lune se je začel pred približno 4,5 milijarde let, torej od trenutka, ko sta nastali telesi. Podatki raziskovalcev podpirajo domnevo, da je bil prej lunin mesec krajši in da se je Zemlja vrtela hitreje.
Plimni val se ne pojavlja le v vodah oceanov. Podobni procesi se pojavljajo tako v plašču kot v zemeljski skorji. Vendar pa so manj opazne, ker te plasti niso tako upogljive.
Recesija Lune in upočasnitev Zemlje se ne bosta zgodila za vedno. Na koncu bo obdobje vrtenja planeta enako obdobju vrtenja satelita. Luna bo "lebdela" nad enim območjempovršine. Zemlja in satelit bosta vedno obrnjena na isto stran drug proti drugemu. Tukaj je primerno opozoriti, da je del tega procesa že zaključen. Prav interakcija plimovanja je privedla do dejstva, da je na nebu vedno vidna ista stran Lune. V vesolju je primer sistema, ki je v takem ravnovesju. Ti se že imenujejo Pluton in Haron.
Luna in Zemlja sta v stalni interakciji. Nemogoče je reči, katero od teles ima večji vpliv na drugo. Hkrati sta oba izpostavljena soncu. Pomembno vlogo imajo tudi druga, bolj oddaljena, kozmična telesa. Ob upoštevanju vseh teh dejavnikov je precej težko natančno zgraditi in opisati model gibanja satelita v orbiti okoli našega planeta. Vendar pa ogromno nabranega znanja ter nenehno izboljševanje opreme omogoča bolj ali manj natančno napovedovanje položaja satelita v vsakem trenutku in napovedovanje prihodnosti, ki čaka na vsak objekt posebej in sistem Zemlja-Luna kot cel.
