Топ заблуждений об астрономии 7. Вращение Луны и её обратная сторона

Русскоязычным ещё повезло: на русском мы говорим «обратная сторона», тогда как дословный перевод с английского звучит как «тёмная сторона».

Что, разумеется, добавляет ещё одно заблуждение — следующее прямо из некорректного названия: якобы противоположная от Земли сторона Луны всегда находится во тьме. Хотя, постойте, в новолуние та сторона Луны, которая смотрит в сторону Земли, ведь целиком тёмная. И противоположная тоже «тёмная». Так что получается — Луна в этот момент тёмная целиком?

Конечно, нет. В прошлом разделе ведь уже была картинка, иллюстрирующая положение вещей.


Рисунок 1.

Да, в это время с Земли Луна выглядит тёмной и даже кое-где в Бразилии и Солнца тоже не видно — его загораживает Луна, — но другая сторона Луны при этом всё-таки освещена.

Однако, избежав заблуждения посредством названия, всё равно не удаётся избежать других заблуждений, связанных с обратной стороной.

И основное из них касается вращения Луны. Кажется, будто бы, если Луна всё время повёрнута к Земле одной стороной, то она не вращается.

Как мы уже знаем, движение относительно. Избранных систем отсчёта нет, а потому мы наверняка для любого тела сумеем подобрать такую систему отсчёта, в которой оно не вращается вокруг своей оси. Но это ли подразумевают люди, когда высказываются касательно вращения Луны? Думаю, нет.

Скорее всего, людям в этом случае представляется, что Луна не вращается в какой-то более привычной для них системе отсчёта — как-то связанной с Землёй.


Рисунок 2.

Давайте посмотрим, как выглядит система Земля—Луна.

Чтобы Луна могла «показывать» Земле всё время одну и ту же свою сторону, красная точка всё время должна находиться на пунктирной линии, соединяющей центры Луны и Земли. Так что, если Луна отклонена от горизонтали выбранной нами системы отсчёта на угол α, то красная точка должна отклоняться от горизонтали на угол (α — 180°).

Однако из этого следует, что если угол положения Луны относительно Земли α — меняется, то и угол поворота Луны тоже просто обязан меняться.

Иными словами, чтобы быть повёрнутой к Земле всё время одной и той же стороной, Луна должна вращаться вокруг своей оси с той же угловой скоростью, что и вокруг Земли, но в противоположную сторону.

И вот как это выглядит в динамике (чтобы проще было отследить вращение Луны и вокруг своей оси тоже, обратите внимание на её «закреплённую копию» в правом нижнем углу иллюстрации).

Рисунок 3.

А вот как это выглядело бы, если бы Луна действительно не вращалась вокруг своей оси.

Рисунок 4.

Единственная же система отсчёта, в которой Луна не вращается вокруг своей оси, — это та, в которой одна из осей совпадает с пунктирной линией. Однако в этой системе отсчёта Луна и вокруг Земли тоже не вращается (как, впрочем, и Земля вокруг Луны).

Подобное синхронное вращение небесного тела вокруг другого небесного тела и вокруг своей оси также называют «приливный захват».

Вращение одного массивного тела вокруг другого массивного тела заставляет эти тела слегка «вытягиваться» по оси, соединяющей их центры, и сжиматься по перпендикулярным ей направлениям.

В результате, если, скажем, на Земле есть океаны, то в них будут наблюдаться приливы — синхронизированные с вращением Луны вокруг Земли: ведь вода «растягивается» заметно лучше, чем твёрдая порода.


Рисунок 5.

И одновременно с тем периодическое изменение форм Земли и Луны будет слегка замедлять или ускорять их вращения вокруг своей оси — до тех пор, пока их вращения вокруг своей оси не синхронизируется с их вращением друг вокруг друга.

Поскольку же Земля ощутимо тяжелее Луны, синхронизация вращения у Луны произойдёт раньше — к настоящему моменту уже произошла.

Такое успело произойти со многими спутниками планет, но всё-таки ещё не со всеми: некоторые спутники вращаются независимо от своих «хозяев», и таким образом с их хозяйской планеты можно посмотреть на все стороны этих спутников.

При этом некоторые другие небесные тела — например, Плутон с Хароном, — уже взаимно захватили друг друга: так, с Плутона можно увидеть только одну сторону Харона, а с Харона — только одну сторону Плутона.

С Землёй и Луной пока что несколько не так: с Земли всегда видна только одна сторона Луны (с точностью до небольших относительных «покачиваний»), но с Луны в разное время видны разные стороны Земли.

Другие статьи из этой серии:

Часть 1 — Смена времён года — https://xren.su/myths-about-astronomy-1/

Часть 2 — Земля вращается вокруг Солнца — https://xren.su/2334/

Часть 3 — В Солнечной системе 9 планет — https://xren.su/myths-about-astronomy-3/

Часть 4 — В космосе невесомость — из-за слабой гравитации — https://xren.su/myths-about-astronomy-4/

Часть 5 — Только с космической скоростью можно улететь с Земли — https://xren.su/myths-about-astronomy-5/

Часть 6 — Фазы Луны — https://xren.su/myths-about-astronomy-6/