Вековое ускорение Луны

Луна с борта МКС 8 марта 2015 года

Веково́е ускоре́ние Луны́ — опережение Луной своего предвычисленного положения на небе для земного наблюдателя, который использует солнечное или звёздное время.

Описание

Орбита Земли и орбита Луны

Вековое ускорение Луны связано прежде всего с приливным воздействием Луны и Земли, вызывающим изменение лунной орбиты и тормозящим вращение Земли. Так как приливные горбы на поверхности Земли увлекают Луну вперёд по орбите, её механическая энергия возрастает. При этом радиус её орбиты увеличивается, а угловая скорость орбитального движения уменьшается. Но влияние самой Луны на приливные горбы Земли также тормозит вращение нашей планеты, причём угловая скорость вращения Земли при этом уменьшается быстрее, чем угловая скорость движения её естественного спутника. Ввиду этого при измерении скорости Луны относительно некоторых точек на поверхности Земли кажется, что Луна ускоряет своё движение. Именно из-за этого астрономы говорят о вековом ускорении Луны под действием приливного трения.

Многолетними замерами было доказано, что Луна действительно удаляется от Земли в среднем на 3,8 см за год. Тем самым было установлено, что одна из составляющих векового ускорения Луны вызвана приливным взаимодействием.

Несмотря на то, что приливные силы являются силами тяготения, они не подчиняются закону обратных квадратов, а их величина зависит от механических свойств Земли и Луны. Все особенности движения Луны невозможно объяснить только на основании закона всемирного тяготения.

Современный взгляд на вековое ускорение Луны состоит в следующем. Учёные соглашаются с тем, что вековое ускорение имеет место и оно частично обусловлено гравитационными силами, а частично — приливным взаимодействием Земли и Луны. Наблюдаемое ускорение Луны складывается из реально существующего ускорения и кажущейся добавки, которая вызвана неравномерностью шкалы времени, использовавшейся при наблюдениях положения Луны.

Сравнение древних наблюдений над затмениями с новыми показало, что в настоящее время Луна движется немного быстрее, чем прежде. Это ускорение невелико: за одно столетие Луна уходит вперёд против вычисленного положения на 10′′ или примерно на расстояние 18,6 км. Теорией тяготения объясняется приблизительно 6′′, а остальная доля — 4′′ — вызывается неизвестной причиной.

История

Бюст Эдмонда Галлея в музее Королевской гринвичской обсерватории

В начале XI века арабский астроном Ибн Юнус (950—1009) на основании анализа данных наблюдений затмений Солнца и Луны с 977 по 1007 год открыл вековое ускорение среднего движения Луны.

В 1695 (1697) году Эдмунд Галлей, проанализировав древние (записанные у Птолемея и наблюдаемые арабами в IX в.) и современные ему солнечные затмения, предположил, что угловая скорость движения Луны увеличивается по отношению к скорости вращения Земли. Дальнейшие расчёты показали, что не Луна ускоряет свой бег, а Земля замедляет своё вращение.

В 1754 году Иммануил Кант высказал предположение о том, что морские приливы могут тормозить вращение Земли. Проверить эту гипотезу на тот момент не было возможности, так как для определения изменений продолжительности суток необходимы были очень точные часы, которые были созданы лишь в XX веке.

В 1787 году Пьер-Симон Лаплас попытался объяснить ускорение Луны. Основываясь на результатах Жозефа Луи Лагранжа, который много занимался изучением векового ускорения среднего движения Луны, он попытался объяснить данное явление через гравитационное влияние со стороны других тел Солнечной системы: показал, что причина ускорения Луны кроется в медленном вековом уменьшении эксцентриситета орбиты Земли, которое в свою очередь происходит от возмущений Земли планетами. Теоретическая величина ускорения, найденная Лапласом (10′′ в 100 лет), хорошо согласовалась с результатами сравнения затмений.

Затем астрономы Джованни Антонио Амедео Плана и Мари Шарль Дамуазо развили идеи Лапласа и дали величину ускорения от 11′′ до 12′′. Петер Андреас Ганзен в работе «Теория Луны» говорил о 13′′ как о предельной величине.

В 1853 году британский астроном Джон Куч Адамс показал, что Плана и Дамуазо сделали теоретическую ошибку, а верный результат не превосходит 6′′. Иным путём к выводу Адамса пришёл французский астроном Шарль-Эжен Делоне. Начался научный спор об ускорении Луны. В 1865 году Делоне указал на приливное трение в системе «Земля — Луна» как на вероятную вторую причину ускорения Луны.

Дюфур и Оппольцер пытались объяснить невязку ускорения Луны нарастанием массы Земли и Луны вследствие непрестанного падения на них метеоритов, из-за чего не только должно ускоряться движение Луны, но и замедляться вращение Земли, то есть происходить кажущееся ускорение Луны.

В ХХ веке были созданы достаточно точные часы, которые позволяли обнаружить систематическое удлинение земных суток на малую величину — на 0,0015 секунды за 100 лет. Выяснилось, что за последние 2 тыс. лет Земля «отстала» от идеальных часов на 3 часа.

Литература

• Сурдин В. Г. Вековое ускорение Луны // Большая энциклопедия астрономии. — М.: Эксмо, 2012. — С. 63—64. — 480 с.
• Смарт У. М. Вековое ускорение Луны // Небесная механика. — М.: Мир, 1965. — С. 432—445. — 504 с.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Вековое ускорение Луны», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Вековое_ускорение_Луны» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».