На протяжении почти целых 4,5 миллиарда лет истории нашей Солнечной системы Земля находилась в одиночестве и вращалась вокруг Солнца. Наша гигантская лунная спутница крупнее и гораздо массивнее любых других лун в сравнении с теми планетами, вокруг которых они вращаются. В своей полной фазе Луна ярко светит ночью, и она в течение всей истории своего существования связана с такими феноменами как сумасшествие (или лунатизм), поведение животных (выть на Луну), сельское хозяйство (полнолуние перед осенним равноденствием) и даже с женскими менструальными циклами. Ее разрушение стало бы катастрофой, но оно также навсегда изменило бы наш мир некоторыми невероятно интересными способами.
1) При разрушении Луны ее обломки полетят в сторону Земли, однако это, возможно, не приведет к уничтожению жизни. Представьте себе оружие настолько смертоносное, что оно будет способно гравитационно освободить Луну и разорвать ее на части. Для этого потребуется кусок антиматерии величиной со средний астероид (около километра в диаметре), и тогда ее части разлетятся по всем направлениям. Если взрыв будет достаточно слабым, то осколки сформируют одну или несколько лун; а если он будет сильным, то ничего вообще не останется; а если он будет правильной силы, то он создаст кольцевую систему вокруг Земли. Со временем эти лунные фрагменты сойдут с орбиты благодаря земной атмосфере, и произойдет серия столкновений.
Однако эти столкновения не будут такими разрушительными, как в случае с астероидами или кометами, которых мы так опасаемся сегодня. Хотя куски Луны могут оказаться массивными, плотными и даже, возможно, они будут больше уничтоживших динозавров астероидов, они, тем не менее, будут иметь намного меньше энергии. Астероиды или кометы, сталкивающиеся с Землей, двигаются со скоростью 20, 50 или даже более 100 километров в секунду, тогда как лунные осколки будут двигаться со скоростью всего лишь 8 километров в секунду, и они только по касательной войдут в нашу атмосферу. Тем не менее, падающие на Землю куски Луны будут обладать разрушительной силой, однако эта сила при столкновении будет составлять всего 1% от общей энергии при столкновении со сравнимым по размеру астероидом. А если падающие куски будут достаточно небольшими, то человечество без труда переживет их воздействие.
2) Ночное небо, естественно, будет значительно более ярким. После того как Луна и все ее остатки исчезнут, второй по яркости объект на небе Земли полностью перестанет существовать. Хотя Солнце, естественно, в 400 тысяч раз ярче, чем полная Луна в перигее, она, в свою очередь, в 14 тысяч раз ярче следующего по яркости объекта на небе - Венеры. Если взять шкалу темного неба Бортла (Bortle Dark-Sky Scale), то полная Луна может привести вас с 1-го номера - наиболее чистое и естественное темное небо из всех возможных вариантов - прямо до 7-го или 8-го уровня, затмевая таким образом даже самые яркие звезды. Без Луны не будет помех для чистого, темного неба ни в один из дней года.
3) Больше не будет затмений. Говорим ли мы о солнечном затмении - частичном, полном или кольцеобразном, - или о лунных затмениях, когда этот естественный спутник Земли попадает в нашу тень, в любом случае больше никаких затмений не будет. Затмение требует наличия трех объектов и их определенного выстраивания - Солнца, планеты и луны этой планеты. Когда луна проходит между Солнцем и планетой, то тень может отбрасываться на поверхность планеты (полное затмение), луна может пересекать поверхность солнца (кольцеобразное затмение), или она может затмить только часть солнечного света (частичное затмение). Однако в том случае, если луны нет вообще, то ничего подобного и не происходит. Наш естественный спутник никогда не сможет попасть в тень Земли, если он не существует, и таким образом с затмениями будет покончено.
4) Продолжительность дня станет постоянной. Возможно, вы особенно над этим не задумывались, но Луна представляет собой для вращающейся Земли незначительную фрикционную силу, и в результате скорость ее вращения постепенно падает. Мы можем потерять здесь или там лишь секунду в течение многих веков, но они со временем накапливаются. В нашем современном 24-часовом дне было всего 22 часа во времена динозавров и всего 10 часов несколько миллиардов лет назад. А через четыре миллиона лет мы не будем добавлять больше дни в нашем календаре, поскольку скорость вращения замедлится, а длина дня продолжит увеличиваться. Однако без Луны все это прекратится. Мы будем иметь 24-часовой день каждый день до тех пор, пока на солнце не закончится энергия, и оно не погаснет.
5) Наши приливы и отливы будут незначительными. Приливы и отливы представляют собой интересные, значительные отличия для тех из нас, кто живет недалеко от побережья, особенно в бухте, узком заливе, проливе или в других местах, где скапливается вода. Приливы и отливы на Земле происходят, в основном, из-за влияния Луны, тогда как Солнце оказывает лишь незначительное воздействие на те приливы и отливы, которые мы видим сегодня. Во время полнолуния и новолуния, когда выстраиваются по определенной линии Солнце, Земля и Луна, у нас происходит наибольший, сизигийный прилив - это время самого большого из числа возможных отличий между уровнем прилива и отлива. Когда они находятся по отношению друг к другу под прямым углом во время четверти Луны, мы имеем самый низкий уровень воды - и это момент наименьших изменений. Сизигийный прилив в два раза больше по сравнению с самым низким уровнем, однако без Луны приливы и отливы будут весьма незначительными, и по величине они будут составлять всего лишь четверть от нынешнего максимального уровня.
6) Наш осевой наклон будет нестабильным. Это неприятная вещь. Земля вращается вокруг своей оси с наклоном 23,4 градуса по отношению к нашей орбитальной плоскости вращения вокруг Солнца (это явление называется наклоном или obliquity). Вы можете подумать, что к Луне это не имеет особого отношения, однако в течение десятков тысяч лет этот наклон изменяется - с 22,1 градуса до 24,5 градусов. Луна представляет собой стабилизирующую силу, тогда как миры без больших лун - как, например, Марс - со временем сталкиваются с изменением наклона в десятки раз большим. На Земле, если не будет Луны, наше отклонение, согласно существующим оценкам, временами будет превышать 45 градусов, и это сделает из нас мир, которые будет вращаться на наших боках. На полюсах всегда будет холодно, а на экваторе не обязательно будет тепло. Без Луны, стабилизирующей наше положение, ледниковый период будет распространяться по различным частям нашего мира каждые несколько тысяч лет.
И, наконец:
7) Мы больше не будем иметь удобную стартовую площадку для полета к остальным частям вселенной. Насколько можно судить, человечество является единственным видом, который по собственной воле вступил на поверхность других миров. Частично сделанное в период с 1969 года по 1972 годом можно объяснить тем, что Луна находится так близко к Земле. Расстояние составляет всего 380 тысяч километров, и ракета может преодолеть этот путь примерно за три дня, а полет до Луны и обратно со скоростью света займет всего 2,5 секунды. Что касается следующих ближайших объектов - Марса и Венеры, - по полет до них будет продолжаться несколько месяцев, полет туда и обратно - больше года, а коммуникационный сигнал будет проходить это расстояние в течение большого количества минут.
Полет на Луну - это наиболее легкое «тренировочное путешествие», о котором мы могли бы попросить Вселенную, если бы наша цель состояла в исследовании остальной части Солнечной системы. Возможно, когда-нибудь мы вновь ей воспользуемся, а также всем тем, что она дает Земле - и это не такое далекое время.
Этан Зигель - астрофизик и писатель,
он также является основателем и основным автором блога Starts With a Bang.
10 853
Мы так привыкли к Луне, что даже не задумываемся о том, насколько сильно наша жизнь зависит от этого верного спутника Земли. Представим, что Луна вдруг исчезла. Вдруг произошел какой-то космический коллапс, или ее взорвали инопланетяне, просто потому что они это могут (и видимо не сильно отличаются от человечества). Что будет с нашей планетой без Луны? Ничего хорошего, а именно: Конечно, основную задачу “защищать” Землю от астероидов берут на себя 2 гиганта – Сатурн и Юпитер. Но и Луна принимает на себя удары от многих астероидов, защищая тем самым частично от небесной бомбардировки нашу планету. Без Луны, на Землю падало бы больше небесных булыжников. Благодаря лунной гравитации на нашей планете есть приливы и отливы. И хотя у нас еще есть Солнце, приливные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. С исчезновением Луны, исчезли бы и приливы/отливы. Это имело бы разрушительный эффект для морской жизни, и в конечном счете привело бы к массовому исчезновению разновидностей.1. Угроза астероидов
2. Приливы бы полностью остановились
3. У Земли может случиться “нервный срыв”
Из-за потери лунной гравитации, к которой Земля привыкала за последние 4.5 миллиардов лет, ядро планеты могло бы чувствовать некоторую неловкую перемену. В связи с этим может произойти много очень, очень плохих вещей, таких как
Луну можно воспринимать как приветливого соседа, который, тем не менее, держится особняком и не навязывается в друзья. Сосед нам вполне нравится, но если бы он переехал, то нам бы стоило переживать о том, что может произойти в его отсутствие.
Когда Земля была совсем юной (30 миллионов лет) и представляла собой сгусток расплавленной лавы, гигантское космическое тело ударилось об Землю, захватив часть её горячей мантии, и срикошетило назад в космос. Так образовалась Луна.
Миллиард лет назад Луна перестала быть геологически активной. Но это не означает, что спутник Земли не выполняет важные функции.
1. Приливы и высота океана
Возможно, наиболее очевидным признаком отсутствия Луны будут изменения в приливах. Если бы луна не влияла на наши океаны, приливы были бы в три раза мощнее. Солнце, конечно, тоже влияет на приливные изменения, но оно не обладает такой же мощной силой, как Луна. Луна также влияет на высоту океана; гравитационное притяжение Луны вызывает «вздутие» воды вокруг середины земли. Иными словами, на полюсах меньше воды, чем на экваторе. Если бы луны не было, выпуклость воды бы исчезла, направившись к более мелководным полюсам.
2. Вращение Земли
Ежедневно Луна замедляет вращение Земли на крошечное количество времени. Разделив «микросекунды в год» на 365 дней, вы получите это количество времени. Если бы у нас не было Луны, которая замедляет вращение планеты, мы бы «докрутились» до шестичасового дня. Хотя это может показаться забавным, имейте в виду, что шестичасовой день может привести к последствиям разного рода. Во-первых, усилились бы ветры и штормы. Во-вторых, это, вероятно, повлияло бы на развитие жизни на нашей планете. Имея в наличии нескольких коротких часов дневного света и темноты, кто знает, как бы развивались дальше растения и животные.
3. Земная ось
А ещё Луна влияет на земную ось, помогая нам сохранить изящный наклон в 23 градуса, благодаря которому у нас достаточно хороший климат и условия для жизни. Без Луны мы бы рисковали выровняться или завалиться на бок. При вертикальном положении (почти нулевом наклоне) мы будем видеть солнце буквально несколько минут – как Уран, с его 97-градусным наклоном – или мы могли бы получить 42 года непрерывного солнечного света, после чего 42 года темноты.
Присутствие Луны на небе кажется настолько основательным, что многие могут удивиться новостью о том, что спутник Земли отдаляется от нашей планеты приблизительно на 4 сантиметра каждый год. В связи с этим может возникнуть вопрос: что будет с Землей без Луны? Корреспонденты одного из польских изданий ответили на него: в этом случае Земля утратит сильного союзника, сопутствующего ей практически с самого начала существования Солнечной системы.
Союз Земли и Луны начинался весьма бурно - Луна возникла в итоге масштабного космического столкновения, при котором Земля налетела на небесное тело, по своей массе превышающее в два раза Марс. Однако если бы не произошла эта катастрофа, вероятно, сейчас на земном шаре не существовало бы жизни, или, по крайней мере, выглядела бы она по-другому.
Появление на нашей планете первых одноклеточных организмов произошло приблизительно 3,5 миллиарда лет назад, и они, по всей вероятности, пользовались помощью спутника Земли. В то время она, вероятно, весьма эффектно выглядела на небе, поскольку находилась весьма близко к Земле, а лунная гравитация вызывала гораздо более внушительные, нежели в наши дни, приливы и отливы. В результате этого вода смогла проникнуть на сушу дальше и вымыть в океан минералы, которые сделали первобытный «суп» более пригодным для зарождавшейся на планете жизни. Кроме того, приливы и отливы спровоцировали появление плоских затопляемых пространств, осушавшихся время от времени, которые спустя миллиарды лет стали полигонами для первых живых организмов, попытавшихся выйти на сушу.
Луна от Земли отдаляется из-за силы вращения планеты. Волны приливов, вызванных Луной, ударяют о континенты и замедляют вращение планеты, благодаря чему сутки удлиняются приблизительно на 2 секунды в 100 тысяч лет. По мнению ученых, 4,5 миллиарда лет назад расстояние между юной Луной и Землей составляло всего в 25 тысячах километров (сейчас оно составляет приблизительно 400 тысяч километров), а длительность суток составляла всего 6 часов. Если верить геологическим следам, оставленным приливами и отливами на скалах в Австралии, приблизительно 600 миллионов лет длительность суток уже была всего на два часа короче современной.
Без Луны не было бы человечества.
Если бы в течение миллиардов лет рядом с Землей не находился большой и тяжелый спутник, отнимающий у Земли энергию, она бы вращалась значительно быстрее. Смены дня и ночи при этом происходили бы, как при ускоренной съемке. Как можно было бы жить с таким незначительным количеством времени в течение дня? С одной стороны, длительность рабочего дня стала гораздо бы меньше, а в году было бы значительно больше дней, поскольку время оборота вокруг Солнца оставалось бы таким же, как и сегодня. Однако при этом Земля вращалась бы быстрее, но, вероятнее всего, без людей.
Это связано с тем, что Луна для человеческой цивилизации играет важную роль, поскольку она стабилизирует наклон оси вращения нашей планеты. К такому выводу в начале 90-х годов прошедшего века пришел ученый Жак Ласкар из Парижской обсерватории вместе со своими коллегами. В настоящее время угол наклона Земли к плоскости ее орбиты составляет 23,5 градусов, из-за чего в наших широтах можно наслаждаться 4 временами года. Особенно важно то, что этот угол является достаточно стабильным, поскольку в течение цикла, длительность которого составляет приблизительно 40 тысяч лет, ось Земли отклоняется на 1-2 градуса.
Без Луны мощная гравитация Юпитера в скором времени нарушила бы это равновесие. В этом бы случае ось вращения хаотичным образом меняла бы свое положение в пределах от 0 до 85 градусов. При подобном наклоне она практически легла бы на плоскость собственной орбиты, и в результате полюсы заняли бы положение экватора и наоборот, что спровоцировало бы радикальное изменение климата. Землю каждые несколько миллионов лет покрывал бы толстый слой льда, а это сделало бы почти невозможным эволюционное развитие и появление на планете высокоорганизованных организмов. Кроме того, вряд ли когда-то смог бы появиться разум.
Получается, что Луна окружила Землю заботой, а после появления Homo sapiens, земной спутник стал играть для него роль одного из первых хронометров, которые отмеряли уходящее время. Именно регулярные фазы Луны подарили первобытным культурам идею создания первых календарей. Благодаря Луне год на Земле делится на 12 месяцев, поскольку земному спутнику требуется приблизительно месяц (вернее, 29 с половиной дней) для прохождения всех фаз от новолуния до полнолуния и следующего новолуния.
Кроме того, современная наука многим обязана Луне, которая увлекала ученых. Когда впервые в истории в 1609 году Галилей направил телескоп в небо, он сначала увидел Луну. В его трактате Sidereus Nuncius описывается все увиденное. Галилей отметил, что поверхность Луны не плоская, как раньше думали философы, а похожа на земной пейзаж. Ученый заметил горы, долины и затемненные пятна, которые он счел морями. Другие ученые последовали за Галилеем, создав первые лунные карты. Одна из самых первых была опубликована в 1647 году Яном Гевелием в своем труде «Селенография». Он отметил лунные моря, горы, континенты, заливы, озера и острова. Исаак Ньютон теорию всемирного тяготения создал после того, как, наблюдая за падением яблока, он понял, что сила, притягивающая яблоко, удерживает Луну на околоземной орбите. Вычисление этой силы на высоте Луны стало первой проверкой этой теории.
Спустя несколько сотен лет Луна помогла в проверке теории гравитации, придуманной Альбертом Эйнштейном. В 1919 году научная экспедиция была отправлена для наблюдения полного солнечного затмения в Африку для выяснения существования искривления световых лучей в поле Солнца, предсказанного теорией. Эйнштейн благодаря Луне, которая закрыла солнечный диск, добился бессмертной славы и стал известен на весь мир.
Задумывались ли вы, что бы было, если бы не было Луны? Современный человек редко обращает внимание на диск ночного светила в небе, разве что он ищет источник чудесного серебряного света, любуясь ночным пейзажем. Однако, будучи всего лишь в 81 раз меньше Земли, Луна оказывает сильнейшее влияние на нашу планету, на ее движение в космическом пространстве, ее климат и биосферу. В повседневной жизни человечества, в развитии науки, религии и искусства наличие спутника у Земли сыграло огромную роль.
Луна и планета Земля
Луна уменьшает скорость вращения Земли вокруг оси. За сотню лет вращение замедляется на тысячные доли секунды, но за все время существования Земли продолжительность суток увеличилась очень значительно. Если бы продолжительность дня осталась, как в первоначальную эпоху существования планеты, равной 8 или 9 часам, это требовало бы совершенно другого ритма жизни, к которому было бы тяжело приспособиться крупным животным. Впрочем, маленьким зверюшкам тоже было бы нелегко. При такой скорости вращения на Земле постоянно дули бы ураганные ветры.
Притяжению Луны обязано своим существованием такое явление, как прецессия земной оси. Оно состоит в том, что ось вращения нашей планеты колеблется из стороны в сторону, описывая конус в пространстве за 26 тысяч лет. Точки, на которые в данный момент указывает земная ось, являются полюсами мира – Северным и Южным. Звезды, которые ближе всех расположены к этим точкам на небесной сфере, называются полярными. Из-за прецессии положение полюсов мира среди звезд смещается. Статус полярной получают по очереди разные звезды, вид звездного неба меняется.
Луна стабилизирует наклон оси нашей планеты. Если бы угол наклона земной оси колебался, как это происходит, например, у Марса, на земле бы происходили довольно резкие (в масштабах существования жизни на планете) климатические изменения, что поставило бы под вопрос само существование сложных форм жизни.
Влияние Луны на повседневную жизнь
Во-первых, не было бы лунных ночей, все ночи в течение месяца были бы одинаково черны. Это создало бы прекрасные условия для астрономических наблюдений. Но путешествия в темное время суток стали бы гораздо опаснее.
Во-вторых, изменился бы календарь. Постоянное чередование фаз Луны сделало ее первым универсальным измерителем времени. Достаточно было сказать, к примеру, что какое-либо событие произошло в прошлое новолуние, чтобы собеседник имел представление о времени происшествия. Если бы не было Луны, год не делился бы на месяцы, как теперь, хотя, скорее всего, люди бы придумали какую-нибудь другую единицу измерения.
В-третьих, значительно уменьшилась бы сила приливов и отливов, которые, как известно, образуются за счет совместного действия сил притяжения Луны и Солнца. Но Луна гораздо ближе, поэтому ее влияние в разы сильнее. Прибрежные обитатели, прекрасно приспособившиеся к существованию в условиях регулярного прихода и ухода воды, не смогли бы выжить. Не существовало бы мангровых лесов. В рационе человека могли бы не появиться устрицы и морская капуста, изначально добывавшиеся в море во время отлива.
В-четвертых, не было бы солнечных затмений. Современному человеку трудно представить, какое сильное впечатление наступившая среди белого дня темнота оказывала на его предков. Люди боялись, что дающее свет и тепло божество исчезло навсегда, погибло в неравной схватке с силами тьмы. Они придумали множество ритуалов, которые должны были поддержать силы и вернуть светило к жизни.
Влияние Луны на религию, культуру, науку
Луна оказала огромное влияние на мифологию и религии человечества. Люди считали Луну сестрой или женой Солнца. Она была властительницей страны тьмы, холода и смерти, но одновременно богиней воскрешения и плодородия. Чередование лунных фаз рассматривалось нашими предками как процесс развития и умирания, повторяющийся из месяца в месяц.
С ночным светилом связано множество примет. Есть целый список дел, которые необходимо затевать исключительно при растущем месяце, или же они будут обречены на неудачу. Нельзя при убывающем месяце сажать рассаду, стричься, давать в долг.
При расчете даты празднования Пасхи в христианской традиции учитывается время наступления первого после весеннего равноденствия полнолуния. Мусульмане и буддисты для исчисления дат праздников используют лунный календарь, в некоторых странах он является официальным.
В восточных странах красавицу часто называют «луноликой».
Луна (в виде диска или полумесяца) изображена на многих гербах и флагах. Полумесяц со звездой – символ ислама.
Одно из первых доказательств шарообразности Земли было получено при наблюдении лунных затмений. Тень, отбрасываемая Землей, всегда имеет форму круга, а это значит, что Земля имеет форму шара, а не диска.
Открытие Галилеем гор на Луне показало, что небесные тела имеют ту же природу и подчиняются тем же законам, что и земные. Луна, Солнце и звезды перестали казаться людям божественными лампадами, размещенными на небесной тверди.
Как гласит легенда, однажды Исаак Ньютон, гуляя в яблоневом саду, заметил на небе полупрозрачный лунный диск. Созревшее яблоко сорвалось с ветки. И тут молодому ученому пришло в голову, что падение плода с дерева и вращение Луны вокруг Земли объясняется одним и тем же законом. Так был открыт закон всемирного тяготения, позволивший объяснить закономерности движения небесных тел.
Луна во все века вдохновляла писателей, художников, композиторов на создание произведений искусства. Одни из них вдохновлял ее таинственный свет, других же интересовала возможность путешествий к далеким мирам.
Луна является пока единственным астрономическим объектом в космосе, на котором, теоретически, побывали люди. Учеными рассматривается вопрос колонизации Луны. Создание научных баз позволило бы проводить исследования космоса, невозможные на Земле из-за плотной атмосферы. Кроме того, колонизация Луны принесла бы пользу промышленности, поскольку на Луне есть залежи полезных ископаемых. Также в лунном грунте содержится в значительно большем количестве, чем на Земле, один из двух изотопов гелия, который можно использовать как топливо в ядерной энергетике. Если проекты колонизации Луны осуществятся, то ее значение для человечества многократно возрастет.
