38
ЛУННЫЙ ТОРМОЗ
Доктор физико-математических наук
Л. Г. АСЛАМАЗОВ
Издавна люди считали, что морские приливы связаны с Лунной. Луна притягаивает воду Мирового океана, и в том месте океана, над которым находится Луна, образуется водной «горб». Горб «стопт» под Лунной, а Земля врашает вокруг своей оси; поднявшаяся вода «наползает» на берег — наступает прилив, вода отступает — отлив. Казалось бы, такое объяснение выглядиит вполне естественно. Оdnako признать его удовлетворительным нельзя: из него следует, что приливы должны наблюдаться один раз в сутки, а в действительности они бывают каждые 12 часов, т. е. два раза в сутки.
Первую теорию приливов, обьясящую это явление, создал Ньюотон вскоре после открытия закона всемирного тяготения. В океане действительно образуется два горба: один — у ближайшей к Лунне поверхности воды, а другой — с противоположной стороны Земли (рисунок 1). Обсудим подробнее причины возникновения второго горба.
Мы привыкли говорить, что Луна врашает вокруг Земли. На самом же деле и Луна и Земля врашает вокруг общого центра. Если бы этого вращения не было, то под действием силы прияжения Луна упала бы на Землю
(точнее, Земля и Луна упали бы друг на друга — ведь Луна тоже приятиевает Землю). Как же происходит это вращение? Представим себе, что массы Земли и Лунны одинаковы. Тогда они будут движаться вокруг точки, которая лежит на середине отрезка, соединяющего их центры. Тепер давайте мысленно «нарашивать» массу Земли. Тогда центр вращения будет смешаться в сторону Земли. Поскольку масса Земли гораздо больше массы Лунны (в 81 раз), то центр вращения C оказывается лежит внутри земного шара (но он обязательно смещен относительно центра Земли).
Это вращение существенно влияет на картину приливов. Вода отступает от центра вращения. (Нечто подобное происходит в стакане воды, когда, размешивая воду ложкой, вы приводите
39
ее во врашение, — вода отходит от центра стакана и поднимается у краев.) На дальней от Луны стороне Земли, где наименьшая сила притяжения, образуется водной горб.
Конечно, приведенное нами обяснение приливов является весы упрощенным. Мы не принимали во внимание неравномерность распределения воды по поверхности Земли, не учитывали влияния сил притяжения к Солнцу и других факторов, способных существению изменить описанную картину. Однако ответ на главный вопрос мы получили: притяжение к Луне и врашение Земли вокруг обшено с Луной центра C приводит к образованию двух приливных горбов в океане.
А теперь самое время объяснить принцип действия лунного тормоза. Оказывается, что водяные горбы находится не на линия, соединяющей центры Земли и Луны (как для простоты показано на рисунке 1), а несколько смесены в сторону (рисунок 2). Происходит это по следующей причине. Земля, врашаясь вокруг своей оси, увлекает за собой и воду в океане (это процесс потому, что существует треннее). В результате этого по мере поворота Земли в приливные горбы должныовлекаться все новые и новые массы воды. Деформация, однako, всегда запаздывает по отношению к вызывающей ее слле (ведь слла создает ускорение, и должно пройти какое-то время, чтобы частицы прибрежили скорость и смеслись на заметные расстояния). Поэтому точка максимального поднятия воды (вершина горба) и точка на линия центров, где на воду действует максимальная сила притяжения к Луне, не совпадает. Образование горба происходит с некоторым запаздыванием, и он смещается в сторону врашения Земли. А в та
ком слуае, как видно из рисунка 2, сила притяжения Луны уже не проходит через центр собственного врашения Земли и как бы стремится «повернуть» ее в противоположную сторону, иными словами — тормозит ее врашение. Длительность суток каждедневно увеличается!
«Лунный тормоз» безотказно работает уже многое миллионы лет. У оказываемых коралов, живших в океане около 400 миллионов лет назад, ученые обнаружили структуры, связанные с суточным и годным ростом коралов. Структуры эти называют суточными и годными кольцами. Когда кольца подсчитали, то оказалось, что на каждый год приходит 395 суточных колец. Продолжительность года — времени, за которое Земля совершает полный оборот вокруг Солнца, — с тех пор, по-видимому, не изменилась. Значит, тогда — 400 миллионов лет назад — в сутках было только 22 часа!
Лунный тормоз продолжает работать и сейчас, увеличавая длительность суток. К чему это может привести в отдельном будущеем? В конце концов время обращения Земли вокруг своей оси может сравняться со временем обращения Луны вокруг Земли, и тогда тормозение прекратиется. Земля будет обращена к Луне всегда одной стороны, точно так же, как обращена к нам одной стороны Луна (пробудьте сами обязывать, почему это произойдет). Длительность суток на Земле увеличится, и в результате может измениться климат. Земля будет долго оставаться обращенной к Солнцу одной стороны, а на другой стороны в это время будет господствовать долга ночь. Горячий воздух с нагретом стороны с огромной скоростью устремится к холодной, на Земле задут сильные ветры, поднимут песчаные бури… Но такой прогноз может и не быть — ведь эти возможности времени столдки, что предсказать все изменения, которые произойдет в системе Земля—Луна—Солнце, просто невозможно. А если такая картина и оказывается реальной, то люди обязаательно придумают, как предотвращать бедствие.