Знаете ли вы, почему Луна не падает на Землю?

Наверняка вы смотрели фильм «Падение Луны». Или читали научно‑фантастические романы‑катастрофы. Или просто смотрели на ночное небо и размышляли о вечном. Приходил ли вам в голову вопрос: почему Луна не падает на Землю? Давайте вместе разберёмся.

Теория гравитации, сформулированная Исааком Ньютоном в XVII веке, описывает вращение небесных тел по их орбитам, в том числе — движение Луны вокруг Земли. Согласно ей, сила притяжения между двумя объектами пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

То есть Земля притягивает Луну своей силой гравитации, но та делает то же самое. Это взаимодействие обусловлено массами и расстоянием между объектами.

Если бы Луна неподвижно болталась в вакууме, Земля притянула бы её своей гравитацией гораздо сильнее и спутник упал бы на нашу планету. Так себе вариант.

Но Луна, к счастью, движется вокруг Земли, причём со значительной скоростью — 1,023 км/с. Это обеспечивает необходимую инерцию — свойство объекта сохранять своё состояние движения, если на него не действуют другие силы. Благодаря ей Луна остаётся на своей орбите.

Если бы наш спутник перемещался медленнее, гравитация Земли преобладала бы над его движением и он упал бы на неё. Если же Луна делала бы это быстрее, то сорвалась бы с орбиты и улетела в космос.

Откуда у Луны такая инерция, что она миллиарды лет вращается на орбите Земли и ей нормально? Ну, для ответа нужно припомнить, как наш спутник сформировался.

По современным представлениям (так называемой теории гигантского столкновения), Луна возникла, когда в Землю врезался крупный объект размером примерно с Марс. Это произошло около 4,5 миллиарда лет назад. В результате Земля и столкнувшееся с ней небесное тело (планета Тейя) соединились в одну планету, где мы сейчас и живём.

Сила удара была настолько велика, что выброшенные обломки так и не упали обратно, а собрались на орбите и сформировали Луну. Посмотрите анимацию, подготовленную NASA, чтобы лучше понять, как это выглядело. В реальности процесс, как утверждают учёные, занял всего несколько часов.

К счастью, в тот момент на Земле ещё никого не было (жизнь тогда не зародилась), поэтому все эти увлекательные события космического масштаба прошли без нас. Мы наблюдаем только результат столкновения — Луну.

Согласно закону сохранения движения, если на объект не действуют внешние силы, то его импульс (произведение массы и скорости) сохраняется. А поскольку в космическом пространстве отсутствует значительное сопротивление или трение, Луна продолжает движение по инерции и перемещается вокруг Земли по своей орбите.

Если уж на то пошло, спутник не собирается падать на нашу планету, а, наоборот, постепенно улетает в космос. Мощная земная гравитация замедляет её вращение вокруг собственной оси — это называется приливным взаимодействием. Из‑за этого Луна удаляется от Земли со скоростью примерно 3,8 см в год. Через миллиарды лет наш спутник, скорее всего, улетит, но планета к тому моменту будет уже необитаемой из‑за возрастающей солнечной температуры.

Так что не волнуйтесь, Луна на нас точно не упадёт.