Почему Луна всегда повернута к Земле только одной стороной?

Все мы знаем, что Луна всегда повернута к Земле только одной стороной. Есть даже такое устойчивое выражение, как "темная сторона Луны".

Но ведь это довольно странно. Большинство небесных тел не только летают по своим орбитам, но еще и крутятся вокруг своей оси. А у Луны период вращения вокруг оси синхронизирован с периодом вращением вокруг Земли.

Почему так получилось?

Чтобы быть повёрнутой к Земле всё время одной и той же стороной, Луна должна вращаться вокруг своей оси с той же угловой скоростью, что и вокруг Земли, но в противоположную сторону.

И вот как это выглядит в динамике (чтобы проще было отследить вращение Луны и вокруг своей оси тоже, обратите внимание на её «закреплённую копию» в правом нижнем углу иллюстрации).


Вращение одного массивного тела вокруг другого массивного тела заставляет эти тела слегка «вытягиваться» по оси, соединяющей их центры, и сжиматься по перпендикулярным ей направлениям.

В результате, если, скажем, на Земле есть океаны, то в них будут наблюдаться приливы — синхронизированные с вращением Луны вокруг Земли: ведь вода «растягивается» заметно лучше, чем твёрдая порода.

Вот и Луна не идеальный шар, она немного вытянута.

Если бы Луна была идеальным шаром, период ее вращения вокруг оси не совпадал с периодом вращения вокруг Земли. Но, поскольку она вытянутая, то устойчивое положение Луны на орбите выглядит так: Черный овал - Луна в разных положениях.



Зеленый круг - Земля. Желтый - траектория, по которой Луна движется вокруг Земли.

Если Луна попытается повернуться относительно этого устойчивого положения, возникают силы, которые стремятся вернуть ее обратно.

Гравитация тянет чуть сильнее за “горбик”, который ближе к поверхности Земли. И таким образом возвращает Луну обратно к устойчивому положению.

Почему же вытянулась Луна?



Потому что миллионы лет на нее воздействовало притяжение Земли, которое по чуть-чуть ее вытягивало. Луна тогда была разогретой. И когда начала кристаллизироваться и появилась явная неровность в форме.

Луна тянет Землю (и меняет ее форму, создавая приливы и отливы) с помощью силы гравитации. Земля аналогично тянет Луну.

Этот эффект синхронизации периодов вращения небесных тел называется “приливным захватом”. До того, как Земля взяла Луну в “приливный захват”, наш спутник поворачивался и другой стороной.

Примерно через 5 млрд лет и Земля будет повернута к Луне одной стороной. И с другой стороны Земли ее будет не видно. А сторона Земли, которая будет всегда повернута к Луне, затопится сместившимися туда водами мирового океана.

Еще интересный момент: Луну раз в месяц немного заносит и она чуть-чуть показывает нам свой правый бок, а через полмесяца — левый. Эти колебания называются либрациями. Из-за них с Земли реально наблюдается не половина Луны, а в совокупности почти 60% её поверхности. Приливное трение всегда успокаивает эти либрации и по этому происходит также и стабилизация орбиты самой Луны, но это очень медленный процесс.

Источник