Ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, что такое Луна и как она возникла.
Единого и безупречного объяснения того, как образовалась Луна, пока нет. Есть доминирующее. И есть набор неоспоримых фактов.
Возраст Луны
Например, Земля старше Луны примерно на 40 млн. лет. По массе Луна составляет более 1 процента от Земли, спутники других планет — гораздо меньше. Что касается размеров, то Луна в диаметре всего в 3,6 раза меньше Земли. (Впервые размеры Луны пытался вычислить древнегреческий астроном Аристарх Самосский на основе данных, которые он получил, наблюдая лунное затмение. Он тогда лишь немного ошибся, решив, что Луна в три раза меньше Земли.) Система Земля — Луна обладает чрезвычайно высоким угловым моментом импульса, как бы «энергией вращения», как разогнавшаяся карусель.
Большой удар, или как Луна образовалась
Доминирующая с конца 1970-х годов модель — теория столкновения, или «большого удара». Ее суть: в период формирования Солнечной системы в Землю под значительным углом влетела планета размером с Марс (ее называют Тейя). Часть вещества была выброшена ударом и сформировала новое небесное тело — Луну. Эта версия подкреплена компьютерным моделированием и объясняет многое. Но не всё. После столкновения Луна должна была бы вобрать в себя большую часть гипотетической Тейи. И изотопный состав её вещества отличался бы от земного, поскольку у Марса и других планет он совсем другой. А вот Земля и Луна — практически близнецы по составу.
Свой вариант решения проблемы в 2017 году предложили астрофизики Саймон Лок и Сара Стюарт. Они моделировали повышение температуры при столкновении двух крупных планет. Один из вариантов — почти полное расплавление и смешивание обоих тел. При этом образуется раздутый по краям диск типа пончика размером с орбиту Луны, в котором сердцевина и внешняя часть вращаются с различной, но очень высокой скоростью, а затем, остывая, разделяются. В нашем случае на Землю и Луну. Эту форму планетных тел назвали «синестией».
Таким образом как бы совмещаются отвергнутая ранее версия Джорджа Дарвина о делении Земли из-за быстрого вращения и почти общепринятая сегодня версия «большого удара». Но эта гипотеза пока не доказана.
Споры о приливах
Поспорили как-то итальянский физик и астроном Галилео Галилей и немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер о том, что вызывает океанические приливы и отливы на Земле. Кеплер считал, что Луна притягивает воду на Земле. А Галилей высмеял его и сравнил Землю с лодкой, которая движется вокруг Солнца, да ещё и вертится. Понятно, что вода в ней плещется от края к краю. Примерно в то же время французский математик и философ Рене Декарт вообще считал, что Луна через эфир давит на воду, расплющивая водную гладь под собой. Все эти теории не объясняли многих фактов. Например, почему в большинстве мест на Земле два прилива в сутки, а в некоторых — только один.
Точку в споре ученых европейской эпохи Возрождения позже поставил английский физик и астроном Исаак Ньютон с теорией гравитации, по ходу дела выяснив, что приливное действие Луны на Землю в два с лишним раза сильнее, чем солнечное. Но и он учел не все.
Сегодня мы знаем, что, кроме Луны, Солнца и вращения самой Земли, на приливы влияют еще размеры и конфигурация водоемов, рельеф дна. А также течения, ветры, атмосферное давление. И, конечно, строительство портовых сооружений и дамб.
Разгадка одного или двух приливов в сутки кроется в наклоне лунной орбиты к земному экватору. Чем дальше Луна от экватора, тем вероятнее нарушения обычного полусуточного цикла приливов. Точнее, чуть более полусуток — 12 часов и около 25 минут. И это тоже объяснил Ньютон. Дальше оставалось учесть физику жидкостей, и в этом преуспел французский математик и астроном Пьер-Симон Лаплас.
Годовые таблицы приливов и отливов составляются сегодня для всех портов, и они чрезвычайно точны. Более длительные прогнозы тоже рассчитываются, скажем, для строительства приливных электростанций, но точность сих прогнозов меньше из-за множества переменных в климате. Кстати, приливных электростанций в мире всего около десятка, большая часть — экспериментальные. Одна из них, вторая старейшая в мире, — в Кислой губе Баренцева моря (Россия). Она начала давать ток в 1968 году.
Сергей Корзун, BFM