Перші дні Місяця: наскільки близько він був до Землі? (3 фото)

Історія появления Місяця розпочалася приблизно 4,5 мільярда років тому, коли молода Земля (протоземля) зіткнулася з небесним тілом завбільшки з Марс, яке умовно називають Тейєю. Ця подія була настільки руйнівною, що частина земної мантії та уламки розтрощеної Тейї опинилися на орбіті. Цей матеріал утворив навколо планети розпечений диск з уламків і розплавленої речовини.





З цього диска доволі швидко — за деякими моделями за лічені години, за іншими оцінками за тисячі чи десятки тисяч років — акреціював Місяць. У кожному разі за астрономічними мірками це сталося миттєво.

Одразу після формування Місяць перебував на відстані приблизно 20–25 тисяч кілометрів від Землі. Для порівняння: сьогодні середня відстань між цими об'єктами становить близько 384 400 кілометрів, і Місяць продовжує віддалятися від нас просто зараз, поки ви читаете цей текст, зі швидкістю 38 міліметрів на рік.

Чому Місяць не був ближчим

Тут усе вкрай просто: існує фізичне обмеження, відоме як межа Роша, — мінімальна відстань, на якій велике тіло здатне існувати без ризику бути розірваним припливними силами масивнішого сусіда. Для системи Земля — Місяць ця межа становить від 9 500 до 18 000 кілометрів залежно від густини тіла.

Місяць на найраннішій стадії формування являв собою пухку, напіврозплавлену масу, яка збиралася з диска уламків. Він не мав такої структурної міцності, яка дозволила б утриматися від розриву на відстані 9 500 кілометрів. Для стабільного формування йому потрібно було перебувати далі за "рідку" межу Роша, тобто далі 18 000 кілометрів, — аби однієї лише власної гравітації вистачило для подолання припливних сил з боку Землі, які в іншому разі роздерли б будь-які згустки матерії на шматки.



І ось тут моделювання дає оцінку у 20–25 тисяч кілометрів від нашої планети. Саме з цієї точки Місяць розпочав своє існування, і стартував його тривалий шлях віддалення від Землі.

Чому Місяць віддаляється від Землі

Під час обертання навколо спільного центра мас Місяць створює на Землі припливні горби — підняття океанічної води та деформації твердої кори, викликані його притяганням. Але через те, що Земля обертається швидше (один оберт навколо своєї осі за 24 години), ніж Місяць навколо неї (один оберт приблизно за 27,3 дня), ці горби виявляються трохи зміщеними вперед відносно самого Місяця.

Ця, здавалося б, незначна асиметрія забезпечує припливне прискорення, яке злегка підтовхує Місяць уперед по орбіті, одночасно уповільнюючи обертання Землі. Прискорюючись, Місяць за законами орбітальної механики піднімається на все вищу й вищу орбіту.

Сьогодні цей процес іде зі швидкістю 38 міліметрів на рік. Цифра настільки точна завдяки відбивачам, які в межах програми NASA "Аполлон" були залишені на місячній поверхні. Вчені регулярно посылають до них лазерні імпульси й вимірюють час повернення сигналу. Знаючи швидкість світла та час, за який був подоланий шлях, можна з легкістю розрахувати відстань — з точністю до міліметрів.

Варто зазначити, що швидкість віддалення не була постійною протягом мільярдів років. Вона сильно залежить від конфігурації континентів на Землі, адже інтенсивність припливного тертя визначається формою та розмірами океанічних басейнів. Були епохи, коли Місяць віддалявся значно повільніше, ніж зараз, і періоди стрімкішого дрейфу.

Коротка доба стародавньої Землі

Зворотний бік віддалення Місяця — уповільнення обертання Землі, оскільки саме воно живить енергією весь процес. Коли Місяць тільки-но сформувався, тривалість земної доби становила лише 5–6 годин.

У міру того як Місяць віддалявся, "крадучи" кутовий момент у Землі, доба поступово розтягувалася — до сучасних 24 годин, і цей процес триває, просто вкрай повільно: щостоліття додається близько 1,7 мілісекунди. Для порівняння: коли на Землі панували динозаври, тривалість доби становила 23–23,5 години.

Гігант на небосхилі

Новонароджений Місяць був у 15–20 разів ближчим до Землі, ніж сьогодні, а отже, і його видимий діаметр був також у 15–20 разів більшим, ніж у звичного нам диска. Тобто на небі висіла велетенська куля, що закривала значну частину небосхилу і вдень, і вночі.



Через таку малу дистанцію припливні сили були на порядки потужнішими за нинішні. Океанські припливи являли собою хвилі заввишки в сотні метрів, а земна кора зазнавала колосальних деформацій: то тут, то там виникали тимчасові гори та розломи.

Як про все це дізналися?

Звісно, у нас немає фотографій тієї епохи, але є не менш цінне джерело інформації — так звані припливні ритміти: осадові породи з тонкою шаруватістю, що формуються в припливних зонах. Вони природним чином задокументували циклічність припливів минулого. Вивчаючи товщину та структуру цих шарів у стародавніх породах, геологи реконструюють, як змінювалися тривалість земної доби та місячна орбіта протягом мільярдів років історії планети.

Поєднуючи ці геологічні дані з сучасними лазерними вимірюваннями та фізичними моделями припливної взаємодії, можна з упевненістю стверджувати, наскільки близько перебував Місяць у момент свого народження і наскільки іншою була Земля на початку своєї історії.