Миллиарды лет назад сутки на Земле продолжались менее 13 часов. И они продолжают постоянно увеличиваться. Причина этого – в связи между Луной и океанами.
На протяжении всей истории человечества Луна была призрачным присутствием над Землей. Ее гравитация задает ритм приливам, а бледное сияние освещает ночь.
Целые цивилизации устанавливали по нему календари, а некоторые животные, такие как жуки-навозники, ориентируются в пространстве с помощью солнечного света, отражающегося от поверхности Луны.
По некоторым теориям, возможно, именно благодаря Луне на Земле появилась жизнь. Считается, что эксцентрическая орбита вокруг нашей планеты также играет роль в некоторых важных климатических системах.
Но Луна тоже постепенно удаляется от нас.
Выполняя свой прекрасно сбалансированный астробалет вокруг Земли – Луна вращается, но никогда полностью, мы всегда видим лишь одну ее сторону – она постепенно удаляется от нашей планеты. Ученые называют этот процесс “лунной рецессией”.
Посредством лазеров с рефлекторами, которые на поверхности Луны установили астронавты миссии “Аполлон”, ученые недавно смогли с высокой точностью измерить, как быстро отступает Луна.
Они подтвердили, что Луна каждый год удаляется от Земли со скоростью 3,8 см. И вместе с этим наши дни становятся все длиннее.
“Все дело в приливах и отливах”, – говорит Дэвид Уолтем, профессор геофизики Лондонского университета, изучающий связь между Луной и Землей.
“Приливное сопротивление Земли замедляет ее вращение, и Луна получает эту энергию”.
Гравитация Луны создает в земных океанах приливы, которые, в свою очередь, затягивают Луну на высшую орбиту.
По сути, когда Земля вращается, сила притяжения Луны, которая движется вокруг нее, притягивает океаны, создавая приливы и отливы.
Эти приливы на самом деле являются такой “выпуклостью” воды, которая выдвигается в эллиптической форме к Луне, а затем – в обратном направлении.
Но Земля вращается вокруг своей оси гораздо быстрее Луны, а потому трение от океанских бассейнов, двигающихся под орбитой Луны, также тянет за собой воду.
Это означает, что выпуклость двигается немного впереди Луны на своей орбите и пытается оттянуть ее назад. Это медленно забирает энергию вращения нашей планеты, замедляя ее, тогда как Луна получает энергию, заставляющую его двигаться на более высокую орбиту.
Согласно последнему анализу, это постепенное торможение оборотов нашей планеты означает, что продолжительность среднего земного дня возрастает примерно на 1,09 миллисекунды в век с конца 1600-х годов.
Другие оценки, основанные на более давних наблюдениях за затемнениями, показывают чуть большую цифру – 1,78 мс в век.
За 4,5 миллиарда лет истории Земли все это привело к глубоким изменениям.
Считают, что Луна образовалась примерно в первые 50 миллионов лет после рождения Солнечной системы. Самая распространенная теория объясняет, что это произошло из-за столкновения Земли с другим объектом размером примерно с Марс, который называют Тея.
В результате столкновения откололся большой кусок материи, а также обломки, которые соединились в космическое тело, которое мы называем Луной.
Из геологических данных становится понятно, что в прошлом Луна была гораздо ближе к Земле, чем сегодня.
Сегодня Луна расположена на расстоянии 384 400 км от Земли. Но одно недавнее исследование показывает, что примерно 3,2 миллиарда лет назад – именно тогда, когда тектонические плиты начали двигаться, а живущие в океане микроорганизмы поглощали азот – Луна была всего в 270 000 км, то есть 70% от нынешнего расстояния.
“Из-за быстрого вращения Земли продолжительность суток была значительно короче, так что в течение наших привычных 24-часовых суток на Земле можно было наблюдать два восхода и два заката”, – говорит Том Эуленфельд, геофизик из Йенского университета в Германии.
“Это могло снизить разницу температур между днем и ночью и, возможно, повлияло на биохимию фотосинтезирующих организмов”.
Однако исследования, похожие на то, которое проводит Эуленфельд, также свидетельствуют, что Луна удалялась неравномерно – она иногда то ускорялась, то замедлялась.
Одно исследование свидетельствует, что около 550-625 миллионов лет назад Луна могла удаляться на целых 7 см ежегодно.
“Скорость, с которой Луна удаляется от Земли, безусловно, изменялась со временем и будет меняться в будущем”, – говорит Уэлленфельд.
Однако на протяжении большей части своей истории Луна удалялась гораздо медленнее, чем сейчас.
Сейчас мы живем в период, когда темпы месячной рецессии очень высоки – Луне пришлось бы отступать с нынешней скоростью всего 1,5 миллиарда лет, чтобы достичь своего нынешнего положения.
Но этот процесс происходил с момента формирования Луны 4,5 миллиарда лет назад, поэтому в некоторые периоды в прошлом он был значительно медленнее.
“Приливное сопротивление теперь в три раза больше, чем мы могли бы ожидать”, – говорит Уолтем. Причиной может служить размер Атлантического океана.
Современная конфигурация континентов означает, что у бассейна Северной части Атлантического океана есть правильные пропорции для создания эффекта резонанса. Поэтому содержащаяся в нем вода хлюпает туда-сюда со скоростью, близкой к скорости приливов. Это означает, что приливы больше, чем они были бы в противном случае. Как говорит Уолтем, представьте, что вы толкаете ребенка на качелях – движение ускоряется, если каждый толчок синхронизируется с текущим движением.
“Если бы Северная Атлантика была немного шире или уже, этого бы не произошло”, – говорит Уолтем.
“Модели показывают, что несколько миллионов лет назад сила притока была меньше, потому что континенты были в другом положении”.
Но вероятно, что этот процесс также будет меняться в будущем.
Моделирование предполагает, что новый приливной резонанс появится через 150 миллионов лет, а затем исчезнет примерно через 250 миллионов лет, когда образуется новый “суперконтинент”.
Итак, возможно ли будущее, в котором возле Земли больше не будет Луны?
Даже при высокой нынешней скорости отступления Луна вряд ли когда-нибудь полностью покинет Землю. Катастрофическая гибель Солнца, вероятно, произойдет задолго до этого, примерно через 5-10 миллиардов лет. Людей к тому времени на Земле уже, по-видимому, не будет.
Однако в краткосрочной перспективе люди и сами могут повлиять на продление суток, если количество воды, заблокированной в ледниках и ледяных шапках, уменьшится из-за климатических изменений.
“Лед фактически удручает приливы и отливы”, – говорит Уолтем. Он отмечает, что когда наша планета, как полагают, вошла в особенно морозный период, известный как Земля-снежный шар, 600-900 миллионов лет назад, произошло резкое замедление темпов отступления Луны.
Однако влияние климатических изменений предусмотреть достаточно сложно, ведь одновременно с уменьшением ледников появятся большие плоскости суши.
Теоретически, следующая группа астронавтов, которые улетят на Луну по программе NASA “Артемида”, могут смело утверждать, что они смотрят на свою планету с большего расстояния, чем их предшественники из миссии “Аполлон” 60 лет назад.
Хотя на самом деле это будет больше определять место, где они высадятся на поверхности Луны. Разница между ближайшим и самым отдаленным расстоянием Луны от Земли каждые 29 дней составляет целых 43 000 км – через его эллиптическую орбиту.
Для остальных из нас наша жизнь слишком коротка, чтобы мы могли заметить, как каждый день увеличивается на пикосеунды. Это гораздо меньше, чем время, нужное, чтобы быстро моргнуть.
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.