Почему видна только одна сторона Луны?

Взгляните на ночное небо. Луна, наш ближайший сосед, всегда встречает нас одним и тем же лицом. Сотни лет люди вглядывались в очертания темных пятен, видя то лицо, то кролика, то девушку с ношей. Но никто никогда не видел, что скрывается за краем этого диска. Почему Луна упорно отворачивает от нас свою обратную сторону? Почему они с Землей вращаются в космосе именно так, а не иначе? Ответ на этот вопрос увлекательнее любой фантастики, и чтобы его понять, нам придется отправиться в далекое прошлое, когда наша планета и ее спутник были совсем другими.

Представьте себе юную Землю и только что родившуюся Луну. Это случилось более четырех миллиардов лет назад. По самой популярной теории, в нашу планету врезалось огромное небесное тело размером с Марс — протопланета Тейя. Чудовищный удар выплеснул в космос раскаленные обломки, которые постепенно собрались в шар — будущую Луну. В те времена все выглядело иначе. Земля вращалась быстрее, день был короче, а Луна находилась гораздо ближе к нам. Но самое главное — она вращалась вокруг своей оси с другой скоростью.

Представьте себе фигуриста на льду. Когда он прижимает руки к телу, он вращается быстрее. Когда раскидывает — медленнее. Луна в начале своей жизни была расплавленным, мягким шаром, и ее вращение можно было тормозить. Тормозом выступила сама Земля. Гравитация нашей планеты действовала на лунную породу неравномерно. Ближняя к Земле сторона притягивалась сильнее, дальняя — слабее. Из-за этого внутри молодой Луны возникало трение, приливы твердой породы, которые постепенно съедали энергию ее вращения.

Этот процесс можно сравнить с чашкой чая, в которой ложкой размешивают сахар. Если перестать мешать, чай в конце концов остановится. Но с Луной история еще интереснее. Гравитация не просто тормозила ее вращение, она подстраивала его под движение Луны вокруг Земли. Наш спутник словно попал в гравитационную ловушку. Когда он, наконец, замедлился до такого состояния, что один его оборот вокруг оси стал занимать ровно столько же времени, сколько один оборот вокруг Земли, процесс остановился. Наступило равновесие.

Сейчас это кажется почти чудом точности. Луна делает один оборот вокруг собственной оси за 27,3 земных суток. И ровно за те же 27,3 суток она облетает вокруг Земли. Поэтому, где бы на орбите она ни находилась, к нам обращена одна и та же ее половина. Представьте, что вы обходите вокруг стола, все время повернутый к нему лицом. Чтобы это получилось, вам придется медленно поворачиваться вокруг себя. Именно это и делает Луна — вращается вокруг своей оси.

Это явление называется приливным захватом, и оно не уникально для пары Земля-Луна. Многие крупные спутники в Солнечной системе, например, спутники Юпитера и Сатурна, тоже повернуты к своим планетам одной стороной. Гравитация не знает исключений, она действует везде одинаково.

Значит ли это, что мы обречены никогда не увидеть обратную сторону? И да, и нет. Прямо сейчас, глядя на Луну с Земли, мы видим лишь около 59 процентов ее поверхности. Это происходит из-за легких покачиваний, которые называются либрациями. Луна движется по орбите не по идеальному кругу, а по чуть вытянутому эллипсу. Когда она ускоряется или замедляется на своей траектории, ее вращение то чуть-чуть отстает, то немного обгоняет положение равновесия. Мы можем заглянуть то немного за левый край, то за правый. Но целиком, полностью, обратная сторона от нас скрыта навсегда.

Именно это делало ее такой манящей загадкой на протяжении тысячелетий. Что там? Есть ли там моря и горы? Может быть, там прячется что-то неведомое? Ответ пришел в 1959 году, когда советская автоматическая станция «Луна-3» облетела спутник и впервые сфотографировала его обратную сторону. Ожидания не оправдались. Никаких инопланетных баз там не обнаружилось. Но открытие оказалось не менее захватывающим для науки.

Обратная сторона оказалась совершенно другой. Если с нашей стороны Луна покрыта темными гладкими пятнами — древними морями застывшей лавы, то обратная сторона оказалась сплошной горной местностью, густо усеянной кратерами. Там почти нет морей. Почему? Возможно, виновата все та же Земля. В далеком прошлом наша планета прикрывала Луну от особо сильных метеоритных ударов, а также сильнее разогревала ее своим теплом, помогая лаве изливаться на поверхность и образовывать ровные пространства. Обратная сторона остывала быстрее и сохранила свою древнюю, израненную кору.

Сегодня тайна обратной стороны почти раскрыта, но интерес к ней не угасает. Китайский аппарат «Чанъэ-4» впервые в истории совершил там мягкую посадку. Ученые мечтают построить на обратной стороне гигантские радиотелескопы, ведь там, в зоне вечной радиотишины, защищенные от земного шара толщей лунного грунта, мы сможем слушать эхо рождения Вселенной.

Так что же такое обратная сторона Луны? Это не царство вечного мрака, а мир, где день сменяется ночью раз в две земные недели, и где никогда не восходит голубая Земля. Это геологическая летопись, которую мы только учимся читать. Это результат долгого гравитационного танца, начавшегося миллиарды лет назад, но этот механизм работает прямо сейчас, каждую минуту.

Луна по-прежнему взаимодействует с Землей, и в результате этого взаимодействия она медленно, но верно улетает от нас. Каждый год расстояние между Землей и Луной увеличивается примерно на 4 сантиметра. Скорость этого дрейфа постепенно снижается, потому что чем дальше уходит Луна, тем слабее становится гравитационная связь. Откуда берется энергия, которая толкает Луну прочь? Главный источник это океаны Земли. Луна своей гравитацией притягивает воду, создавая приливы — океаны как бы «раздуваются» в сторону спутника. Но эти океанские горбы не успевают мгновенно следовать за Луной. Пока вода смещается и накапливается, Луна уже немного уходит вперед по орбите. Возникает запаздывание, рассогласование.

И вот здесь происходит самое интересное. Эта огромная масса воды, смещенная относительно Луны, начинает тянуть ее в ответ. Возникает гравитационное взаимодействие, которое дает два главных эффекта. Во-первых, трение движущейся воды о дно океанов и внутренние слои Земли постепенно замедляет вращение нашей планеты. Наши сутки становятся чуточку длиннее, хотя за человеческую жизнь это незаметно.

Во-вторых, запаздывающий океанский горб тянет Луну вперед по ее орбите, немного увеличивая ее скорость. Это дополнительное ускорение заставляет Луну переходить на более высокую орбиту, то есть удаляться от Земли. Есть и другие, более слабые факторы, которые тоже влияют на движение Луны: наклон ее орбиты, ее вытянутая форма (эллипс), внутреннее строение Земли, притяжение Солнца. Но их вклад в изменение расстояния очень мал по сравнению с океанским механизмом.

Теперь заглянем в очень далекое будущее. Примерно через 50 миллиардов лет, если наша планета и ее спутник каким-то чудом доживут до этого срока (а это проблематично, потому что Солнце к тому времени погибнет), ситуация может кардинально измениться. Луна уйдет так далеко, а ее орбита станет настолько большой, что Земля, в свою очередь, попадет в приливной захват со стороны Луны. Это значит, что наше собственное вращение замедлится настолько, что мы тоже будем повернуты к Луне всегда одной стороной. И тогда только половина будущих землян сможет видеть Луну в небе, а для другой половины она навсегда исчезнет из вида.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях