La lune est un satellite de notre planète, attirant les yeux des scientifiques et des curieux depuis des temps immémoriaux. Dans l'Antiquité, astrologues et astronomes lui ont consacré d'impressionnants traités. Les poètes ne sont pas restés en arrière. Aujourd'hui, peu de choses ont changé dans ce sens: l'orbite de la Lune, les caractéristiques de sa surface et de son intérieur sont soigneusement étudiées par les astronomes. Les compilateurs d'horoscopes ne la quittent pas non plus des yeux. L'influence du satellite sur la Terre est étudiée par les deux. Les astronomes étudient comment l'interaction de deux corps cosmiques affecte le mouvement et d'autres processus de chacun. Au cours de l'étude de la lune, les connaissances dans ce domaine ont considérablement augmenté.
Origine
Selon les scientifiques, la Terre et la Lune se sont formées à peu près au même moment. Les deux corps ont 4,5 milliards d'années. Il existe plusieurs théories sur l'origine du satellite. Chacun d'eux explique certaines caractéristiques de la Lune, mais laisse plusieurs questions en suspens. La théorie des collisions géantes est considérée aujourd'hui comme la plus proche de la vérité.
Selon l'hypothèse, une planète de taille similaire à Mars est entrée en collision avec la jeune Terre. L'impact fut tangentiel et provoqua le rejet dans l'espace de la majeure partie de la matière de ce corps cosmique, ainsi qu'une certaine quantité de "matière" terrestre. De cette substance, un nouvel objet a été formé. Le rayon orbital de la Lune était à l'origine de soixante mille kilomètres.
L'hypothèse d'une collision géante explique bien de nombreuses caractéristiques de la structure et de la composition chimique du satellite, la plupart des caractéristiques du système Lune-Terre. Cependant, si l'on prend la théorie comme base, certains faits restent encore incompréhensibles. Ainsi, la carence en fer sur le satellite ne peut s'expliquer que par le fait qu'au moment de la collision, une différenciation des couches internes s'était produite sur les deux corps. À ce jour, rien ne prouve qu'une telle chose ait eu lieu. Et pourtant, malgré de tels contre-arguments, l'hypothèse d'un impact géant est considérée comme la principale à travers le monde.
Paramètres
La lune, comme la plupart des autres satellites, n'a pas d'atmosphère. Seules des traces d'oxygène, d'hélium, de néon et d'argon ont été trouvées. La température de surface dans les zones éclairées et sombres est donc très différente. Du côté ensoleillé, il peut monter jusqu'à +120 ºС, et du côté obscur, il peut descendre jusqu'à -160 ºС.
La distance moyenne entre la Terre et la Lune est de 384 000 km. La forme du satellite est presque une sphère parfaite. La différence entre les rayons équatorial et polaire est faible. Ils font respectivement 1738,14 et 1735,97 km.
Révolution complète de la Lune autour de la Terreprend un peu plus de 27 jours. Le déplacement du satellite dans le ciel pour l'observateur est caractérisé par un changement de phases. Le temps d'une pleine lune à l'autre est un peu plus long que la période indiquée et est d'environ 29,5 jours. La différence vient du fait que la Terre et le satellite se déplacent également autour du Soleil. La lune doit parcourir un peu plus d'un cercle pour revenir à sa position d'origine.
Système Terre-Lune
La lune est un satellite, quelque peu différent des autres objets similaires. Sa principale caractéristique en ce sens est sa masse. Elle est estimée à 7,351022 kg, soit environ 1/81 du même paramètre de la Terre. Et si la masse elle-même n'est pas quelque chose d'extraordinaire dans l'espace, alors sa relation avec les caractéristiques de la planète est atypique. En règle générale, le rapport de masse dans les systèmes satellite-planète est un peu plus petit. Seuls Pluton et Charon peuvent se vanter d'avoir un rapport similaire. Ces deux corps cosmiques ont commencé il y a quelque temps à être caractérisés comme un système de deux planètes. Il semble que cette désignation soit aussi valable dans le cas de la Terre et de la Lune.
Lune en orbite
Le satellite fait une révolution autour de la planète par rapport aux étoiles par mois sidéral, qui dure 27 jours 7 heures et 42,2 minutes. L'orbite de la Lune est de forme elliptique. A différentes périodes, le satellite se situe soit plus près de la planète, soit plus loin de celle-ci. La distance entre la Terre et la Lune passe de 363 104 à 405 696 kilomètres.
Avec trajectoire satelliteune autre preuve est liée en faveur de l'hypothèse selon laquelle la Terre avec un satellite doit être considérée comme un système composé de deux planètes. L'orbite de la Lune n'est pas située près du plan équatorial de la Terre (comme c'est le cas pour la plupart des satellites), mais pratiquement dans le plan de rotation de la planète autour du Soleil. L'angle entre l'écliptique et la trajectoire du satellite est légèrement supérieur à 5º.
L'orbite de la Lune autour de la Terre est influencée par de nombreux facteurs. À cet égard, déterminer la trajectoire exacte du satellite n'est pas une tâche facile.
Un peu d'histoire
La théorie expliquant le mouvement de la lune a été abandonnée en 1747. L'auteur des premiers calculs qui ont rapproché les scientifiques de la compréhension des caractéristiques de l'orbite du satellite était le mathématicien français Clairaut. Puis, au XVIIIe siècle lointain, la révolution de la Lune autour de la Terre fut souvent mise en avant comme argument contre la théorie de Newton. Les calculs effectués à l'aide de la loi de la gravitation universelle différaient grandement du mouvement apparent du satellite. Clairaut a résolu ce problème.
La question a été étudiée par des scientifiques aussi connus que d'Alembert et Laplace, Euler, Hill, Puiseux et d'autres. La théorie moderne de la révolution de la lune a en fait commencé avec les travaux de Brown (1923). Les recherches du mathématicien et astronome britannique ont permis d'éliminer les écarts entre les calculs et l'observation.
Pas une tâche facile
Le mouvement de la Lune consiste en deux processus principaux: la rotation autour de son axe et la circulation autour de notre planète. Il ne serait pas si difficile de dériver une théorie expliquant le mouvement du satellite sison orbite n'a pas été affectée par divers facteurs. C'est l'attraction du Soleil, les caractéristiques de la forme de la Terre et les champs gravitationnels des autres planètes. De telles influences perturbent l'orbite et prédire la position exacte de la Lune à une période donnée devient une tâche difficile. Afin de comprendre de quoi il s'agit ici, attardons-nous sur quelques paramètres de l'orbite du satellite.
Nœud ascendant et descendant, ligne d'apsides
Comme déjà mentionné, l'orbite de la Lune est inclinée vers l'écliptique. Les trajectoires de deux corps se croisent en des points appelés nœuds ascendants et descendants. Ils sont situés sur des côtés opposés de l'orbite par rapport au centre du système, c'est-à-dire la Terre. Une ligne imaginaire qui relie ces deux points est appelée ligne de nœuds.
Le satellite est le plus proche de notre planète au point de périgée. La distance maximale sépare deux corps spatiaux lorsque la Lune est à son apogée. La ligne reliant ces deux points s'appelle la ligne des absides.
Perturbations orbitales
En raison de l'influence d'un grand nombre de facteurs sur le mouvement du satellite, c'est en fait la somme de plusieurs mouvements. Considérez la plus notable des perturbations émergentes.
Le premier est la régression de la ligne de nœud. La droite reliant les deux points d'intersection du plan de l'orbite lunaire et de l'écliptique n'est pas fixée en un seul endroit. Il se déplace très lentement dans le sens opposé (c'est pourquoi on parle de régression) au mouvement du satellite. En d'autres termes, le plan de l'orbite de la Lunetourne dans l'espace. Il lui faut 18,6 ans pour faire une rotation complète.
La ligne des absides bouge également. Le mouvement de la ligne droite reliant l'apocentre et le périastre s'exprime par la rotation du plan orbital dans le même sens que la Lune se déplace. Cela se produit beaucoup plus rapidement que dans le cas d'une ligne de nœuds. Un tour complet prend 8, 9 ans.
De plus, l'orbite lunaire connaît des fluctuations d'une certaine amplitude. Au fil du temps, l'angle entre son plan et l'écliptique change. La plage de valeurs va de 4°59' à 5°17'. Tout comme dans le cas de la ligne de nœuds, la période de telles fluctuations est de 18,6 ans.
Enfin, l'orbite de la Lune change de forme. Il s'étire un peu, puis reprend sa configuration d'origine. Dans le même temps, l'excentricité de l'orbite (le degré de déviation de sa forme par rapport à un cercle) passe de 0,04 à 0,07. Les changements et le retour à sa position d'origine prennent 8,9 ans.
Ce n'est pas si simple
En fait, les quatre facteurs à prendre en compte lors des calculs ne sont pas si nombreux. Cependant, ils n'épuisent pas toutes les perturbations de l'orbite du satellite. En fait, chaque paramètre du mouvement de la Lune est constamment affecté par un grand nombre de facteurs. Tout cela complique la tâche de prédire l'emplacement exact du satellite. Et la prise en compte de tous ces paramètres est souvent la tâche la plus importante. Par exemple, le calcul de la trajectoire de la Lune et sa précision affectent le succès de la mission du vaisseau spatial qui lui est envoyé.
Influence de la Lune sur la Terre
Le satellite de notre planète est relativement petit, mais son impact est bonvisiblement. Peut-être que tout le monde sait que c'est la Lune qui forme les marées sur Terre. Ici, il faut immédiatement faire une réserve: le Soleil provoque également un effet similaire, mais en raison de la distance beaucoup plus grande, l'effet de marée de l'étoile est peu perceptible. De plus, le changement du niveau d'eau dans les mers et les océans est également associé aux particularités de la rotation de la Terre elle-même.
L'influence gravitationnelle du Soleil sur notre planète est environ deux cents fois supérieure à celle de la Lune. Cependant, les forces de marée dépendent principalement de l'inhomogénéité du champ. La distance qui sépare la Terre et le Soleil les lisse, donc l'effet de la Lune proche de nous est plus puissant (deux fois plus important que dans le cas du luminaire).
Un raz de marée se forme sur le côté de la planète qui fait actuellement face à l'étoile de la nuit. De l'autre côté, il y a aussi une marée. Si la Terre était stationnaire, l'onde se déplacerait d'ouest en est, située exactement sous la lune. Sa révolution complète serait achevée en 27 jours environ, c'est-à-dire en un mois sidéral. Cependant, la période de rotation de la Terre autour de son axe étant légèrement inférieure à 24 heures, l'onde parcourt la surface de la planète d'est en ouest et effectue une rotation en 24 heures et 48 minutes. Puisque l'onde rencontre constamment les continents, elle se déplace vers l'avant dans la direction du mouvement de la Terre et dépasse le satellite de la planète dans sa course.
Supprimer l'orbite de la Lune
Un raz de marée provoque le déplacement d'une énorme masse d'eau. Cela affecte directement le mouvement du satellite. La partie imposanteLa masse de la planète se déplace de la ligne reliant les centres de masse de deux corps et attire la Lune à elle-même. En conséquence, le satellite subit un moment de force qui accélère son mouvement.
Dans le même temps, les continents soumis à un raz de marée (ils se déplacent plus vite que la vague, puisque la Terre tourne à une vitesse supérieure à celle de la Lune), subissent une force qui les ralentit. Cela conduit à un ralentissement progressif de la rotation de notre planète.
En raison de l'interaction de marée de deux corps, ainsi que de l'action des lois de conservation de l'énergie et du moment cinétique, le satellite se déplace vers une orbite plus élevée. Cela réduit la vitesse de la lune. En orbite, il commence à se déplacer plus lentement. Quelque chose de similaire se produit avec la Terre. Il ralentit, ce qui entraîne une augmentation progressive de la durée de la journée.
La Lune s'éloigne de la Terre d'environ 38 mm par an. Les études des paléontologues et des géologues confirment les calculs des astronomes. Le processus de ralentissement progressif de la Terre et de retrait de la Lune a commencé il y a environ 4,5 milliards d'années, c'est-à-dire à partir du moment où les deux corps se sont formés. Les données des chercheurs confirment l'hypothèse selon laquelle le mois lunaire plus tôt était plus court et la Terre tournait à une vitesse plus rapide.
Le raz de marée ne se produit pas seulement dans les eaux des océans. Des processus similaires se produisent à la fois dans le manteau et dans la croûte terrestre. Cependant, ils sont moins visibles car ces couches ne sont pas aussi malléables.
Le recul de la Lune et le ralentissement de la Terre ne se produiront pas éternellement. Au final, la période de rotation de la planète sera égale à la période de révolution du satellite. La lune "planera" au-dessus d'une zonesurfaces. La terre et le satellite seront toujours tournés du même côté l'un par rapport à l'autre. Il convient ici de rappeler qu'une partie de ce processus est déjà achevée. C'est l'interaction des marées qui a conduit au fait que le même côté de la Lune est toujours visible dans le ciel. Dans l'espace, il existe un exemple de système qui se trouve dans un tel équilibre. Ceux-ci s'appellent déjà Pluton et Charon.
La Lune et la Terre sont en constante interaction. Il est impossible de dire lequel des corps a le plus d'influence sur l'autre. En même temps, les deux sont exposés au soleil. D'autres corps cosmiques, plus éloignés, jouent également un rôle important. Compte tenu de tous ces facteurs, il est assez difficile de construire et de décrire avec précision un modèle du mouvement d'un satellite en orbite autour de notre planète. Cependant, une énorme quantité de connaissances accumulées, ainsi que des équipements en constante amélioration, permettent de prédire plus ou moins précisément la position d'un satellite à tout moment et de prédire l'avenir qui attend chaque objet individuellement et le système Terre-Lune en tant que entier.
