Приливные силы Луны

На обветренном Атлантическом побережье Северной Америки, на границе США и Канады, находится одно из природных чудес света – залив Фанди. Каждые 12,4 часа круглый год в залив втекает и вытекает до 115 млрд тонн воды, вызывая приливы высотой до – 20 м. Течения и окружающий ландшафт – создают предрасположенность залива к подобным экстремальным измене но их первопричина – это действие силы тяжести Луны.

СИЛА ТЯЖЕСТИ ЛУНЫ

Земные приливы вызваны разницей в действии притяжения Луны на разные стороны Земли. На нашей планете действуют большие приливные силы, поскольку Луна – один из самых крупных спутников в Солнечной системе.

Сила тяжести Луны уменьшается пропорционально квадрату расстояния от нее до центра Земли. Например, сила тяжести Луны на расстоянии 100 000 км в четыре раза сильнее, чем на расстоянии 200 000 км. Поскольку диаметр Земли относительно велик по сравнению со средним расстоянием между Землей и Луной, сила тяжести Луны намного сильнее на ближней к ней стороне Земли, чем в центре планеты или на ее дальней стороне. В результате Луна поднимает на Земле два приливных горба, или вздутия: один – в направлении Луны, а другой – на противоположной стороне. Высокий прилив на дальней стороне Земли вызван тем, что эти океаны настолько удалены, что ощущают малейшее притяжение Луны. Однако существует сила, которая оттягивает-эти океаны от Луны.

Земля и Луна вращаются вокруг общего центра массы, расположенного глубоко внутри Земли. Представьте себе Землю и Луну как единое целое, состоящее из двух шаров на разных концах вращающейся трости. Вода на дальней стороне Земли, вдали от Луны, выталкивается из центра этого вращающегося целого Земля – Луна. Внешняя сила называется инерцией, она равна силе, притягивающей ближнюю сторону Земли к Луне. Водные массы, ощущающие эти две силы, постоянно меняются по мере вращения Земли, но изменения всегда происходят по направлению к Луне и от нее.

СЛОЖНОСТИ ПРИЛИВОВ

Приливные горбы влияют на воды земных океанов намного сильнее, чем твердая кора Земли. Если бы Земля была покрыта однородным океаном, разница между приливом и отливом составляла бы 54 см воды, которая носилась бы вокруг планеты, создавая два цикла в день по мере вращения Земли под горбами. Тем временем деформирующиеся породы недр Земли изогнулись бы лишь на несколько сантиметров.

В действительности приливные горбы Земли находятся не на одной линии с Луной – 24-часовое вращение нашей планеты настолько быстрое, что она несет приливные горбы «вперед» так, что если в полдень вверху проходит Луна, то мы можем ожидать высокий прилив в 10:00. Кроме того, большая часть приливной энергии создается не простым движением воды вверх и вниз, а горизонтальными поверхностными волнами, переносящими свою энергию по планете. В результате невозможно предсказать силу и время приливов, основываясь только на теории.

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПРИЛИВЫ

Это приводит к крайностям, которые наблюдаются в заливе Фанди и других местах, где течения из разных направлений могут создавать два прилива для каждого 12-часового цикла.

Есть еще один важный фактор: Луна – не единственное небесное тело, поднимающее приливы на Земле. Солнце оказывает подобное, но меньшее влияние, поднимая свою собственную пару приливных горбов. В течение синодического (лунной фазы) месяца взаимно меняющиеся направления Солнца и Луны приводят к тому, что их соответствующие приливы усиливают или ослабляют друг друга, создавая цикл высоких приливов и низких отливов.

Подъем и спад океанических вод оказывали сильное влияние на Землю и жизнь на ней. Некоторые биологи считают, что в приливной зоне литорали и влажных песках между приливами и отливами зародилась жизнь. В наши дни циклы размножения многих видов привязаны к приливам. Например, некоторые виды черепах выходят на берег откладывать яйца во время отливов, чтобы на несколько недель уберечь свой выводок от затопления или смывания в воду, пока позднее прилив не унесет вылупившийся молодняк обратно в море.

Приливные силы не ограничиваются нашими океанами. Земля оказывает еще большее приливное влияние на Луну. Поскольку одна часть Луны постоянно повернута в сторону нашей планеты, приливы не передвигаются по поверхности, а создают постоянную деформацию Луны. Однако вследствие того, что расстояние между Луной и Землей изменяется в пределах 42 000 км в течение каждого месяца, мощь приливной силы колеблется. Хотя безводная поверхность смещается лишь на 1,7 м, этого достаточно, чтобы вызвать сейсмические колебания, часами воздействующие на недра Луны.

ПРИЛИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ

Медленное синхронное вращение Луны сводит к минимуму приливные силы. Однако когда Луна была моложе, она вращалась быстрее и находилась ближе к Земле. Это создавало огромные приливные силы, которые формировали большие горбы на обеих сторонах Луны, слегка отстававшие от направления движения Земли. В результате Луна была подвержена гигантским силам приливного торможения.

Следует принять во внимание еще один факт. Горб, направленный на Луну, имеет склонность «управлять» положением нашего спутника, он тянет Луну вперед и слегка ее ускоряет. Это приводит к тому, что Луна немного удаляется на своей орбите, что обнаружили во время экспериментов на космическом корабле «Аполлон». В то же время Луна оттягивает назад приливные горбы Земли и постепенно замедляет нашу планету. Благодаря палеонтологическим данным было установлено, что 180 млн лет назад в году было около 381 дня, каждый из которых длился всего 23 часа.