Der Mond ist ein Satellit unseres Planeten, der seit jeher die Augen von Wissenschaftlern und einfach nur Neugierigen auf sich zieht. In der Antike widmeten ihr sowohl Astrologen als auch Astronomen beeindruckende Abhandlungen. Die Dichter blieben nicht hinter ihnen zurück. Heute hat sich in diesem Sinne wenig geändert: Die Umlaufbahn des Mondes, die Eigenschaften seiner Oberfläche und seines Inneren werden von Astronomen sorgfältig untersucht. Auch Horoskop-Ersteller lassen sie nicht aus den Augen. Der Einfluss des Satelliten auf die Erde wird von beiden untersucht. Astronomen untersuchen, wie die Wechselwirkung zweier kosmischer Körper die Bewegung und andere Prozesse beider beeinflusst. Während der Erforschung des Mondes hat sich das Wissen auf diesem Gebiet erheblich erweitert.
Ursprung
Wissenschaftlern zufolge entstanden die Erde und der Mond ungefähr zur gleichen Zeit. Beide Körper sind 4,5 Milliarden Jahre alt. Es gibt mehrere Theorien über den Ursprung des Satelliten. Jeder von ihnen erklärt bestimmte Merkmale des Mondes, lässt aber einige Fragen offen. Die Theorie der Riesenkollision gilt heute als der Wahrheit am nächsten.
Der Hypothese zufolge kollidierte ein marsähnlicher Planet mit der jungen Erde. Der Aufprall war tangential und verursachte die Freisetzung des größten Teils der Materie dieses kosmischen Körpers sowie einer bestimmten Menge terrestrischen "Materials" in den Weltraum. Aus dieser Substanz wurde ein neues Objekt geformt. Der Umlaufradius des Mondes betrug ursprünglich sechzigtausend Kilometer.
Die Hypothese einer riesigen Kollision erklärt gut viele Merkmale der Struktur und chemischen Zusammensetzung des Satelliten, die meisten Eigenschaften des Mond-Erde-Systems. Nimmt man jedoch die Theorie als Grundlage, bleiben einige Fakten dennoch unverständlich. Der Eisenmangel auf dem Satelliten lässt sich also nur dadurch erklären, dass zum Zeitpunkt der Kollision auf beiden Körpern eine Differenzierung der inneren Schichten stattgefunden hatte. Bis heute gibt es keine Beweise dafür, dass so etwas stattgefunden hat. Und doch gilt trotz solcher Gegenargumente weltweit die Hypothese eines gigantischen Einschlags als die wichtigste.
Parameter
Der Mond hat, wie die meisten anderen Satelliten, keine Atmosphäre. Nur Spuren von Sauerstoff, Helium, Neon und Argon wurden gefunden. Die Oberflächentemperatur in beleuchteten und dunklen Bereichen ist daher sehr unterschiedlich. Auf der Sonnenseite kann es auf +120 ºС steigen und auf der dunklen Seite auf -160 ºС fallen.
Die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Mond beträgt 384.000 km. Die Form des Satelliten ist fast eine perfekte Kugel. Der Unterschied zwischen dem äquatorialen und dem polaren Radius ist gering. Sie sind 1738,14 bzw. 1735,97 km lang.
Vollständige Umdrehung des Mondes um die Erdedauert etwas mehr als 27 Tage. Die Bewegung des Satelliten über den Himmel ist für den Beobachter durch einen Phasenwechsel gekennzeichnet. Die Zeit von einem Vollmond zum anderen ist etwas länger als der angegebene Zeitraum und beträgt ungefähr 29,5 Tage. Der Unterschied entsteht, weil die Erde und der Satellit sich auch um die Sonne bewegen. Der Mond muss etwas mehr als eine Runde zurücklegen, um zu seiner ursprünglichen Position zurückzukehren.
Erde-Mond-System
Der Mond ist ein Satellit, etwas anders als andere ähnliche Objekte. Sein Hauptmerkmal in diesem Sinne ist seine Masse. Es wird auf 7,351022 kg geschätzt, was ungefähr 1/81 des gleichen Parameters der Erde ist. Und wenn die Masse selbst im Weltraum nichts Außergewöhnliches ist, dann ist ihre Beziehung zu den Eigenschaften des Planeten atypisch. In der Regel ist das Massenverhältnis in Satelliten-Planeten-Systemen etwas kleiner. Nur Pluto und Charon können sich eines ähnlichen Verhältnisses rühmen. Diese beiden kosmischen Körper begannen vor einiger Zeit, als ein System von zwei Planeten charakterisiert zu werden. Diese Bezeichnung scheint auch für die Erde und den Mond zu gelten.
Mond im Orbit
Der Satellit macht relativ zu den Sternen pro Sternmonat eine Umdrehung um den Planeten, die 27 Tage 7 Stunden und 42,2 Minuten dauert. Die Umlaufbahn des Mondes hat eine elliptische Form. Zu unterschiedlichen Zeiten befindet sich der Satellit entweder näher am Planeten oder weiter davon entfernt. Die Entfernung zwischen Erde und Mond ändert sich von 363.104 auf 405.696 Kilometer.
Mit SatellitenbahnDamit ist ein weiterer Beweis für die Annahme verbunden, dass die Erde mit einem Satelliten als ein aus zwei Planeten bestehendes System betrachtet werden muss. Die Umlaufbahn des Mondes befindet sich nicht in der Nähe der Äquatorialebene der Erde (wie es für die meisten Satelliten typisch ist), sondern praktisch in der Rotationsebene des Planeten um die Sonne. Der Winkel zwischen der Ekliptik und der Bahn des Satelliten beträgt etwas mehr als 5º.
Die Umlaufbahn des Mondes um die Erde wird von vielen Faktoren beeinflusst. Insofern ist es keine leichte Aufgabe, die exakte Flugbahn des Satelliten zu bestimmen.
Ein bisschen Geschichte
Die Theorie, die erklärt, wie sich der Mond bewegt, wurde 1747 aufgestellt. Der Autor der ersten Berechnungen, die Wissenschaftlern das Verständnis der Merkmale der Umlaufbahn des Satelliten näher brachten, war der französische Mathematiker Clairaut. Dann, im fernen 18. Jahrhundert, wurde die Umdrehung des Mondes um die Erde oft als Argument gegen Newtons Theorie angeführt. Berechnungen nach dem Gesetz der universellen Gravitation wichen stark von der scheinbaren Bewegung des Satelliten ab. Clairaut hat dieses Problem gelöst.
Das Thema wurde von so bekannten Wissenschaftlern wie d'Alembert und Laplace, Euler, Hill, Puiseux und anderen untersucht. Die moderne Theorie der Mondumdrehung begann tatsächlich mit der Arbeit von Brown (1923). Die Forschungen des britischen Mathematikers und Astronomen trugen dazu bei, die Diskrepanzen zwischen Berechnung und Beobachtung zu beseitigen.
Keine leichte Aufgabe
Die Bewegung des Mondes besteht aus zwei Hauptprozessen: Rotation um seine Achse und Zirkulation um unseren Planeten. Es wäre nicht so schwierig, eine Theorie abzuleiten, die die Bewegung des Satelliten erklärt, wennseine Umlaufbahn wurde von verschiedenen Faktoren nicht beeinflusst. Dies ist die Anziehungskraft der Sonne und die Merkmale der Form der Erde und der Gravitationsfelder anderer Planeten. Solche Einflüsse stören die Umlaufbahn und die Vorhersage der genauen Position des Mondes in einem bestimmten Zeitraum wird zu einer schwierigen Aufgabe. Um zu verstehen, worum es hier geht, wollen wir uns mit einigen Parametern der Umlaufbahn des Satelliten befassen.
Aufsteigender und absteigender Knoten, Apsidenlinie
Wie bereits erwähnt, ist die Umlaufbahn des Mondes zur Ekliptik geneigt. Die Bahnen zweier Körper schneiden sich an Punkten, die aufsteigende und absteigende Knoten genannt werden. Sie befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Umlaufbahn relativ zum Zentrum des Systems, dh der Erde. Eine gedachte Linie, die diese beiden Punkte verbindet, wird als Knotenlinie bezeichnet.
Der Satellit ist unserem Planeten am Punkt des Perigäums am nächsten. Die maximale Entfernung trennt zwei Raumkörper, wenn der Mond auf seinem Apogäum steht. Die Linie, die diese beiden Punkte verbindet, wird Apsidenlinie genannt.
Orbitstörungen
Infolge des Einflusses einer Vielzahl von Faktoren auf die Bewegung des Satelliten handelt es sich tatsächlich um die Summe mehrerer Bewegungen. Betrachten Sie die auffälligste der aufkommenden Störungen.
Die erste ist die Knotenlinienregression. Die gerade Linie, die die beiden Schnittpunkte der Ebene der Mondbahn und der Ekliptik verbindet, ist nicht an einer Stelle fixiert. Es bewegt sich sehr langsam in die entgegengesetzte Richtung (deshalb heißt es Regression) zur Bewegung des Satelliten. Mit anderen Worten, die Ebene der Umlaufbahn des Mondesrotiert im Raum. Für eine volle Umdrehung braucht sie 18,6 Jahre.
Auch die Reihe der Apsiden bewegt sich. Die Bewegung der Geraden, die Apozentrum und Periapsis verbindet, drückt sich in der Drehung der Bahnebene in der gleichen Richtung aus, in der sich der Mond bewegt. Dies geschieht viel schneller als bei einer Reihe von Knoten. Eine volle Umdrehung dauert 8, 9 Jahre.
Außerdem erfährt die Mondumlaufbahn Schwankungen einer bestimmten Amplitude. Mit der Zeit ändert sich der Winkel zwischen seiner Ebene und der Ekliptik. Der Wertebereich reicht von 4°59' bis 5°17'. Die Dauer solcher Schwankungen beträgt wie bei der Knotenlinie 18,6 Jahre.
Schließlich ändert die Umlaufbahn des Mondes ihre Form. Es dehnt sich ein wenig und kehrt dann wieder in seine ursprüngliche Konfiguration zurück. Gleichzeitig ändert sich die Exzentrizität der Umlaufbahn (der Grad der Abweichung ihrer Form von einem Kreis) von 0,04 auf 0,07. Änderungen und die Rückkehr in ihre ursprüngliche Position dauern 8,9 Jahre.
So einfach ist das nicht
Eigentlich sind die vier Faktoren, die bei den Berechnungen berücksichtigt werden müssen, gar nicht so viele. Sie erschöpfen jedoch nicht alle Störungen der Umlaufbahn des Satelliten. Tatsächlich wird jeder Parameter der Mondbewegung ständig von einer großen Anzahl von Faktoren beeinflusst. All dies erschwert die Aufgabe, den genauen Standort des Satelliten vorherzusagen. Und die Berücksichtigung all dieser Parameter ist oft die wichtigste Aufgabe. Beispielsweise beeinflusst die Berechnung der Mondbahn und ihre Genauigkeit den Missionserfolg des dorthin geschickten Raumfahrzeugs.
Einfluss des Mondes auf die Erde
Der Satellit unseres Planeten ist relativ klein, aber seine Wirkung ist gutdeutlich. Vielleicht weiß jeder, dass es der Mond ist, der die Gezeiten auf der Erde formt. Hier müssen wir gleich vormerken: Auch die Sonne bewirkt einen ähnlichen Effekt, aber aufgrund der viel größeren Entfernung ist die Gezeitenwirkung des Sterns kaum wahrnehmbar. Darüber hinaus ist die Veränderung des Wasserspiegels in den Meeren und Ozeanen auch mit den Eigenheiten der Erdrotation selbst verbunden.
Der Gravitationseinfluss der Sonne auf unseren Planeten ist etwa zweihundert Mal größer als der des Mondes. Gezeitenkräfte hängen jedoch hauptsächlich von der Inhomogenität des Feldes ab. Die Entfernung zwischen Erde und Sonne glättet sie, sodass die Wirkung des Mondes in unserer Nähe stärker ist (doppelt so stark wie im Fall der Leuchte).
Eine Flutwelle bildet sich auf der Seite des Planeten, die gerade dem Nachtstern zugewandt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite gibt es auch eine Flut. Wenn die Erde stationär wäre, würde sich die Welle von West nach Ost bewegen und sich genau unter dem Mond befinden. Seine vollständige Umdrehung würde in etwa 27 Tagen abgeschlossen sein, das heißt in einem Sternmonat. Die Rotationsdauer der Erde um ihre eigene Achse beträgt jedoch etwas weniger als 24 Stunden, wodurch die Welle von Ost nach West über die Erdoberfläche läuft und eine Umdrehung in 24 Stunden und 48 Minuten vollzieht. Da die Welle ständig auf die Kontinente trifft, verschiebt sie sich in Richtung der Erdbewegung nach vorne und überholt in ihrem Lauf den Satelliten des Planeten.
Löschen der Umlaufbahn des Mondes
Eine Flutwelle bringt eine riesige Wassermasse in Bewegung. Dies wirkt sich direkt auf die Bewegung des Satelliten aus. Der imposante TeilDie Masse des Planeten wird von der Linie verschoben, die die Massenschwerpunkte zweier Körper verbindet, und zieht den Mond an sich. Dadurch erfährt der Satellit ein Kraftmoment, das seine Bewegung beschleunigt.
Zur gleichen Zeit erfahren die Kontinente, die auf einer Flutwelle laufen (sie bewegen sich schneller als die Welle, da sich die Erde mit einer höheren Geschwindigkeit als der Mond dreht), eine Kraft, die sie verlangsamt. Dies führt zu einer allmählichen Verlangsamung der Rotation unseres Planeten.
Infolge der Gezeitenwechselwirkung zweier Körper sowie der Wirkung der Gesetze der Energieerh altung und des Drehimpulses bewegt sich der Satellit auf eine höhere Umlaufbahn. Dadurch verringert sich die Geschwindigkeit des Mondes. Im Orbit beginnt es sich langsamer zu bewegen. Etwas Ähnliches passiert mit der Erde. Es verlangsamt sich, was zu einer allmählichen Verlängerung des Tages führt.
Der Mond entfernt sich um etwa 38 mm pro Jahr von der Erde. Die Studien von Paläontologen und Geologen bestätigen die Berechnungen der Astronomen. Der Prozess der allmählichen Verlangsamung der Erde und der Entfernung des Mondes begann vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, also seit der Entstehung der beiden Körper. Die Daten der Forscher stützen die Annahme, dass früher der Mondmonat kürzer war und sich die Erde schneller drehte.
Die Flutwelle tritt nicht nur in den Gewässern der Ozeane auf. Ähnliche Prozesse finden sowohl im Mantel als auch in der Erdkruste statt. Sie fallen jedoch weniger auf, da diese Schichten nicht so formbar sind.
Die Rezession des Mondes und die Verlangsamung der Erde werden nicht ewig dauern. Am Ende wird die Rotationsperiode des Planeten gleich der Rotationsperiode des Satelliten sein. Der Mond „schwebt“über einem BereichOberflächen. Die Erde und der Satellit werden einander immer um die gleiche Seite zugewandt sein. An dieser Stelle sei daran erinnert, dass ein Teil dieses Prozesses bereits abgeschlossen ist. Es ist die Wechselwirkung der Gezeiten, die dazu geführt hat, dass immer dieselbe Seite des Mondes am Himmel sichtbar ist. Im Weltraum gibt es ein Beispiel für ein System, das sich in einem solchen Gleichgewicht befindet. Diese heißen bereits Pluto und Charon.
Mond und Erde stehen in ständiger Wechselwirkung. Es ist unmöglich zu sagen, welcher der Körper mehr Einfluss auf den anderen hat. Gleichzeitig sind beide der Sonne ausgesetzt. Andere, weiter entfernte kosmische Körper spielen ebenfalls eine bedeutende Rolle. Die Berücksichtigung all dieser Faktoren macht es ziemlich schwierig, ein Modell der Bewegung eines Satelliten in der Umlaufbahn um unseren Planeten genau zu erstellen und zu beschreiben. Eine riesige Menge an gesammeltem Wissen sowie eine ständig verbesserte Ausrüstung ermöglichen es jedoch, die Position eines Satelliten jederzeit mehr oder weniger genau vorherzusagen und die Zukunft vorherzusagen, die jedes Objekt einzeln und das Erde-Mond-System als Ganzes erwartet ganz.
