Когда остановилась Луна?

[Кукулькан]

Поворачивалась ли Луна к наблюдателю с Земли в прошлом? И если да, то когда примерно она остановилась нынешней видимой стороной?

[George12]

Однозначно когда то луна вращалась вокруг оси с большей скоростью чем вокруг земли. Синхронизировалась она давольно быстро. Когда точно наверное можно выяснить анализируя кратеры и их породу. Но точно это было на заре жизни на земле и наблюдать человек этого не мог.

[Кукулькан]

Спасибо, George12, за ответ на один из вопросов. Но видимо мне следует уточнить основной вопрос.

Когда Луна перестала поворачиваться для гипотетического наблюдателя (или вполне реального какого-нибудь трилобита - конкретный биологический вид как-раз вытекает из ответа на - "когда")? Где есть данные на этот счёт? Есть ли этот самый хронологический анализ появления кратеров на Луне?

[xd]

А какая точность Вам нужна? Что-то мне подсказывает, что значительно выше, чем та, которую можно достичь, рассматривая кратеры с орбиты вокруг Луны.

[Кукулькан]

А какая точность Вам нужна? Что-то мне подсказывает, что значительно выше, чем та, которую можно достичь, рассматривая кратеры с орбиты вокруг Луны.

Да любая точность, главное - чтоб не с потолка, а на основании какого-нибудь науко-ориентированного исследования. Если знаете, где можно посмотреть таблицу кратеров с датировкой появления - говорите, не стесняйтесь. Просто я, как совершенный профан в данном вопросе, удивлён что такие данные придётся собирать самому, разглядывая кратеры

[L_Pt]

На карте селеноида Феррари отчетливо видно увеличение высоты поверхности уровня над шаром в сторону Земли на 400 метров и свыше 300 метров -- с обратной стороны Луны. То есть вытянутость селеноида в сторону Земли очевидна. Правда, расчеты показывают, что приливной потенциал Земли на порядок меньше! Пофантазируем немного. Мы знаем, что Луна из-за приливного действия Земли от нас отдаляется. Когда-то Луна была существенно ближе к нам, а приливной эффект много больше современного. Если бы Луна была ближе в 2,7 раза, то приливным влиянием можно было бы объяснить наблюдаемую вытянутость селеноида в сторону Земли. Но тогда следует вывод, что даже тогда вращение Луны и ее обращение вокруг Земли были синхронны!

http://lnfm1.sai.msu.ru/grav/russian/lecture/geophiz/node33.html

Т.е. Луна имела синхронное вращение как минимум еще 4 млрд лет назад.

[George12]

Вопрос когда очень сложный. Чтобы рассчитать нужно знать период вращения луны в какой нибудь период после ее образования. Для этого нужны сложные методы и много образцов породы, причем не только с поверхности луны. Анализ грунта показал, что луна образовалась 4,4 миллиарда лет назад. Геологическая активность длилась где-то 950 миллионов лет.
Как быстро вращалась земле в доисторические времена, ученые определили по анализу линий роста кораллов имеющих годические и суточные циклы. Также луна отдаляется от нас на 4 см в год.  Через 4 миллиарда лет земля и луна могут вращаться лицо к лицу с периодом 45 дней, расстояние будет где-то 530 т.км., если конечно луна не покинет нас вообще :-)

[Скеп-тик]

Луна, по крайней мере один раз, проворачивалась.
http://universemagazine.com/index.php?option=com_content&task=view&id=142&Itemid=80
Ведущее полушарие "ловит" больше метеоритов, и падают они на 1 км/сек быстрее, поэтому образуется диспропорция в размерах и количестве кратеров на "ведущем" и "отстающим" полушариях.

[Klapaucius]

Луна, по крайней мере один раз, проворачивалась.

Это всего лишь неподтверждённая гипотеза.

Вообще, Кукулькан, погуглите в поисковых системах "эволюция системы Земля-Луна".
Такие теории строятся по некоторым известным параметрам: по палеонтологическим данным примерно на 400-500 млн. лет назад (раньше Земля вращалась быстрее). Известен и темп удаления Луны сейчас. И замедление вращения Земли сейчас. Где-то через пару миллиардов лет Земля тоже будет обращена к Луне одной стороной. George12 чуть выше, по-моему, привёл неправильные данные. Хотя может по чьим-то новым расчётам это так.

Можно прикинуть вообще по-простому. Если Земля синхронизируется с Луной через 2-4 млд. лет, то на весь процесс с начала уйдёт 6,5-8,5 лет. Делим на 81 (соотношение масс Земли и Луны), получаем порядка 100 млн. лет. Скорее всего во всех гипотезах время синхронизации Луны примерно такое (я даже про 70 млн. лет где-то читал). Впрочем может быть и степенная зависимость (если квадратичная то делить уже на корень из 81, это всё равно очень ранний этап - все многоклеточные уже не застали), хотя это было бы странно.

[Скеп-тик]

В эволюции "Земля - Луна" меня беспокоит другой "пустяк".
Плоскость лунной орбиты лежит почти в плоскости эклиптики (наклон три градуса). Сама же ось вращения Луны практически перпендикулярна эклиптике (1,3^о). Эти параметры подходят для совместного образования с Венерой, а не Землёй! Иначе приходиться предпологать, что после совместного формирования (сутки на Земле - 5 часов,  расстояние до Луны - около 80 тыс км! - куда только приливная сила смотрит!!!) и последующей эволюции Земля начала "кувыркаться" примерно 700-500 млн лет назад.

[Klapaucius]

Наклон не 3, а 5 градусов. Но сути это не меняет. Вроде бы конечно, должно быть как с Ураном, где плоскость вращения спутников совпадает с его экватором, т.е. торчком к эклиптике. Но с другой стороны, Солнце много массивнее, а наклон его оси тоже не совпадает с плоскостью вращения планет -7 градусов, многовато.

Тут объяснение может быть в том, что Луна формировалась всё-таки в плоскости эклиптики. Не обязательно на орбите Земли, но как и сама Земля - на земной орбите. А наклон оси Земли (есть гипотезы что он меняется довольно сильно, есть и такие в которых Луна его стабилизирует) вызван уже некими другими факторами.

[Кукулькан]

Анализ грунта показал, что луна образовалась 4,4 миллиарда лет назад. Геологическая активность длилась где-то 950 миллионов лет.

Выходит, что 3,5 млрд лет тому назад Луна уже гарантированно смотрела на нас своими застывшими морями. И на Земле до этого момента не было никаких глаз, чтоб увидеть обратную сторону Луны.

Спасибо, L_Pt, George12, Скеп-тик, Klapaucius.

[xd]

Как-то так, да.

[Крупин]

В эволюции "Земля - Луна" меня беспокоит другой "пустяк".
Плоскость лунной орбиты лежит почти в плоскости эклиптики (наклон три градуса). Сама же ось вращения Луны практически перпендикулярна эклиптике (1,3^о). Эти параметры подходят для совместного образования с Венерой, а не Землёй! Иначе приходиться предпологать, что после совместного формирования (сутки на Земле - 5 часов,  расстояние до Луны - около 80 тыс км! - куда только приливная сила смотрит!!!) и последующей эволюции Земля начала "кувыркаться" примерно 700-500 млн лет назад.

     В том, что лунная ось почти перпендикулярна эклиптике, а вовсе не лунной орбите нет никакого криминала. Орбита луны очень быстро прецессирует с периодом около 18 лет, так что эклиптика - это как бы усреднённая лунная орбита и , соответственно, ось вращения луны перпендикулярна не к "мгновенной", а к среднестатистической лунной орбите.

     По поводу происхождения Луны есть тема:

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,98785.0.html

[Diman]

"Также луна отдаляется от нас на 4 см в год.  Через 4 миллиарда лет земля и луна могут вращаться лицо к лицу с периодом 45 дней, расстояние будет где-то 530 т.км., если конечно луна не покинет нас вообще"

А почему расстояние увеличивается? Это просходит только в системе Земля-Луна или у других планет со спутниками аналогично?

[летбур]

Расстояние от Земли до Луны увеличивается под действием приливных сил. Ту сторону Луны, которая повернута к нам, земля притягивает сильнее, чем противоположную, потому, что она ближе. От этого луна слегка вытягивается в радиальном направлении. То же самое происходит и с Землей. Но поскольку земля вращается, то направление втянутости постоянно меняется. Это приводит к приливам и отливам, а так же к тому, что земля вытянута не в направлении луны, а чуть-чуть вперед, и это заставляет Луну быстрее крутиться вокруг земли, и постепенно набирать скорость, а от этого удаляться от нас. Но и вращение Земли постепенно тормозится. Когда-нибудь (если земля до этого доживет) оба тела будут повернуты друг другу одной стороной.

В википедии пишут, что Луна образовалась в результате столкновения земли с другой планетой. И именно благодаря этому столкновению земля быстро вращается.

[Крупин]

... , и это заставляет Луну быстрее крутиться вокруг земли, и постепенно набирать скорость, а от этого удаляться от нас.

     При удалении Луны от Земли её скорость не возрастает, а уменьшается. Это выглядит парадоксально - ведь земной приливной горб тащит Луну вперёд, в направлении её движения и скорость, как и кинетическая энергия должна возрастать. Однако, луна забирается на более высокую орбиту, так что работа приливного горба тратится на это удаление. И оно же забирает кинетическую энергию.

     Наоборот, тормозящийся при спуске космический аппарат не уменьшает, а увеличивает скорость за счёт перехода на более низкую орбиту.

[Klapaucius]

"Также луна отдаляется от нас на 4 см в год.  Через 4 миллиарда лет земля и луна могут вращаться лицо к лицу с периодом 45 дней, расстояние будет где-то 530 т.км., если конечно луна не покинет нас вообще"

А почему расстояние увеличивается? Это просходит только в системе Земля-Луна или у других планет со спутниками аналогично?

Насчёт других спутников неизвестно, нет конкретных измерений с помощью уголковых отражателей например. Для системы Земля-Луна до 1971 года это тоже было неизвестно, и было много разных гипотез. Даже космологических, а не только связанных с этой системой.

Например Юпитер. 4 галилеевых спутника составляют львиную долю массы, всё остальное, десятки спутников, в грубой модели можно вообще не учитывать.
Эти 4 обращены к Юпитеру одной стороной, но их орбитальные параметры связаны друг с другом простыми числами. Есть резонансы. Мне представляется, что ради сохранения этих резонансов (и "повёрнутости" к Юпитеру) их орбиты некоторым образом эволюционируют. Каким именно  - сложно сказать. Влияние же Солнца на это уже на орбите Юпитера мизерно. Для системы Земля-Луна это хоть как-то качественно надо учитывать. Там же случаи похожих по порядку приливных сил от Юпитера, Солнца и других галилеевых спутников вряд ли возможны.

[Крупин]

Насчёт других спутников неизвестно, нет конкретных измерений с помощью уголковых отражателей например.

     Скорость удаления Луны вычислили задолго до уголковых отражателей на основе исторических сведений о затмении Солнца в Вавилоне, которое согласно древним скрижалям произошло в в полдень, тогда как по расчётам при длительности суток 19 века должно было произойти утром. Длительный период наблюдений зачастую может компенсировать недостаточную точность приборов.

      Такая же примерно ситуация с Фобосом - спутником Марса. На основе вековых наблюдений было, вроде бы, обнаружено, что его период обращения уменьшается, а следовательно, он приближается к Марсу. Шкловский предположил, что Фобос - искусственный спутник Марсиан, пустотелый внутри и потому тормозящийся атмосферой. Однако, возобладало другое мнение, что Фобос тормозится вследствие приливного трения (период его обращения меньше марсианских суток). О проблеме торможения Фобоса тема:

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78681.0/all.html

[Klapaucius]

Про Фобос я забыл, есть такое дело. Может и зонд Кассини уже "сказал своё слово" в этом для спутников Сатурна.
Насчёт Вавилона - не слыхал, возможно. Но если даже так, это долгое время должно было оставаться неподтверждённым предположением. У меня есть книжка, 1971 года (переведённая на русский), там автор, немецкий профессор, строит вариант релятивистской теории. И одним из предсказаний как раз было сближение Луны и Земли на несколько сантиметров в год. Он очень надеялся на скорое опубликование данных по уголковым отражателям для  проверки.


p.s. Вот собственно эта книжка: http://eknigi.org/estestvennye_nauki/60754-otnositelnost-inercii.html
стр. 119-121. Оказывается она попозже вышла, да и в других деталях память меня немного подвела.