Kuu on meie planeedi satelliit, mis on juba ammusest ajast köitnud teadlaste ja lihts alt uudishimulike pilke. Muistses maailmas pühendasid nii astroloogid kui ka astronoomid talle muljetavaldavaid traktaate. Luuletajad ei jäänud neist maha. Tänapäeval on selles mõttes vähe muutunud: astronoomid uurivad hoolik alt Kuu orbiiti, selle pinna ja sisemuse iseärasusi. Ka horoskoopide koostajad ei võta tem alt silmi maha. Satelliidi mõju Maale uurivad mõlemad. Astronoomid uurivad, kuidas kahe kosmilise keha vastastikmõju mõjutab kummagi liikumist ja muid protsesse. Kuu uurimise käigus on teadmised selles valdkonnas märkimisväärselt suurenenud.
Päritolu
Teadlaste sõnul tekkisid Maa ja Kuu umbes samal ajal. Mõlemad kehad on 4,5 miljardit aastat vanad. Satelliidi päritolu kohta on mitu teooriat. Igaüks neist selgitab Kuu teatud tunnuseid, kuid jätab mitu lahendamata küsimust. Hiiglasliku kokkupõrke teooriat peetakse tänapäeval tõele kõige lähemal olevaks.
Hpoteesi kohaselt põrkas Marsi suuruselt sarnane planeet noore Maaga kokku. Löök oli tangentsiaalne ja põhjustas suurema osa selle kosmilise keha ainest, aga ka teatud koguse maapealse "materjali" vabanemise kosmosesse. Sellest ainest moodustus uus objekt. Kuu orbiidi raadius oli algselt kuuskümmend tuhat kilomeetrit.
Hiiglasliku kokkupõrke hüpotees selgitab hästi palju satelliidi struktuuri ja keemilise koostise tunnuseid, enamikku Kuu-Maa süsteemi tunnustest. Kui aga võtta aluseks teooria, jäävad mõned faktid siiski arusaamatuks. Seega saab satelliidi rauapuudust seletada vaid sellega, et kokkupõrke hetkeks oli mõlemal kehal toimunud sisekihtide diferentseerumine. Tänaseni pole tõendeid selle kohta, et selline asi aset leidis. Ja vaatamata sellistele vastuargumentidele peetakse hiiglasliku mõju hüpoteesi kogu maailmas peamiseks.
Parameetrid
Kuul, nagu enamikul teistel satelliitidel, puudub atmosfäär. Leitud on vaid hapniku, heeliumi, neooni ja argooni jälgi. Pinna temperatuur valgustatud ja pimedates kohtades on seetõttu väga erinev. Päikesepoolsel küljel võib see tõusta +120 ºС-ni ja pimedal poolel võib langeda kuni -160 ºС.
Keskmine kaugus Maa ja Kuu vahel on 384 000 km. Satelliidi kuju on peaaegu täiuslik sfäär. Ekvatoriaal- ja polaarraadiuse vahe on väike. Need on vastav alt 1738,14 ja 1735,97 km.
Kuu täielik pööre ümber Maavõtab veidi üle 27 päeva. Satelliidi liikumist üle taeva vaatleja jaoks iseloomustab faaside vaheldumine. Aeg ühest täiskuust teise on mõnevõrra pikem kui näidatud periood ja on ligikaudu 29,5 päeva. Erinevus tekib sellest, et Maa ja satelliit liiguvad samuti ümber Päikese. Kuu peab oma algsesse asendisse naasmiseks läbima veidi rohkem kui ühe ringi.
Maa-Kuu süsteem
Kuu on satelliit, mis erineb mõnevõrra teistest sarnastest objektidest. Selle peamine omadus selles mõttes on mass. See on hinnanguliselt 7,351022 kg, mis on ligikaudu 1/81 Maa samast parameetrist. Ja kui mass ise pole ruumis midagi ebatavalist, siis on selle suhe planeedi omadustega ebatüüpiline. Reeglina on massisuhe satelliit-planeedi süsteemides mõnevõrra väiksem. Sarnase suhtega võivad kiidelda vaid Pluuto ja Charon. Neid kahte kosmilist keha hakati mõni aeg tagasi iseloomustama kui kahest planeedist koosnevat süsteemi. Tundub, et see tähistus kehtib ka Maa ja Kuu puhul.
Kuu orbiidil
Satelliit teeb ühe tiiru ümber planeedi tähtede suhtes ühe kuu jooksul, mis kestab 27 päeva 7 tundi ja 42,2 minutit. Kuu orbiit on elliptilise kujuga. Erinevatel perioodidel asub satelliit kas planeedile lähemal või sellest kaugemal. Maa ja Kuu vaheline kaugus muutub 363 104 kilomeetrilt 405 696 kilomeetrile.
Satelliidi trajektoorigaveel üks tõend on seotud eeldusega, et Maad koos satelliidiga tuleb käsitleda kahest planeedist koosneva süsteemina. Kuu orbiit ei asu Maa ekvatoria altasandi lähedal (nagu enamikule satelliitidele omane), vaid praktiliselt planeedi pöörlemistasandil ümber Päikese. Ekliptika ja satelliidi tee vaheline nurk on veidi suurem kui 5º.
Kuu orbiiti ümber Maa mõjutavad paljud tegurid. Sellega seoses ei ole satelliidi täpse trajektoori määramine lihtne ülesanne.
Natuke ajalugu
Teooria, mis selgitab Kuu liikumist, loodi 1747. aastal. Esimeste arvutuste autor, mis tõid teadlased satelliidi orbiidi tunnuste mõistmisele lähemale, oli prantsuse matemaatik Clairaut. Siis, kaugel XVIII sajandil, esitati Kuu pöörde ümber Maa sageli argumendina Newtoni teooria vastu. Universaalse gravitatsiooni seaduse alusel tehtud arvutused erinesid suuresti satelliidi näivast liikumisest. Clairaut lahendas selle probleemi.
Seda uurisid sellised tuntud teadlased nagu d'Alembert ja Laplace, Euler, Hill, Puiseux jt. Moodne Kuu pöörde teooria sai tegelikult alguse Browni tööst (1923). Briti matemaatiku ja astronoomi uurimustöö aitas kõrvaldada lahknevused arvutuste ja vaatluste vahel.
Pole lihtne ülesanne
Kuu liikumine koosneb kahest põhiprotsessist: pöörlemisest ümber oma telje ja ringlusest ümber meie planeedi. Poleks nii keeruline tuletada satelliidi liikumist selgitavat teooriat, kuiselle orbiiti ei mõjutanud erinevad tegurid. See on Päikese külgetõmme, Maa kuju ja teiste planeetide gravitatsiooniväljad. Sellised mõjud häirivad orbiiti ja Kuu täpse asukoha ennustamine konkreetsel perioodil muutub keeruliseks ülesandeks. Et aru saada, milles asi, peatume mõnel satelliidi orbiidi parameetril.
Tõusev ja kahanev sõlm, apsiidide rida
Nagu juba mainitud, on Kuu orbiit ekliptika poole kaldu. Kahe keha trajektoorid ristuvad punktides, mida nimetatakse tõusvateks ja laskuvateks sõlmedeks. Need asuvad orbiidi vastaskülgedel süsteemi keskpunkti, see tähendab Maa suhtes. Mõeldud joont, mis ühendab neid kahte punkti, nimetatakse sõlmede jooneks.
Satelliit on meie planeedile kõige lähemal perigee punktis. Maksimaalne vahemaa eraldab kahte kosmosekeha, kui Kuu on oma apogees. Neid kahte punkti ühendavat joont nimetatakse apside jooneks.
Orbiidihäired
Selle tulemusena, et satelliidi liikumist mõjutavad paljud tegurid, on see tegelikult mitme liikumise summa. Mõelge esilekerkivatest häiretest kõige märgatavamatele.
Esimene on sõlme joone regressioon. Kuu orbiidi ja ekliptika tasandi kahte lõikepunkti ühendav sirgjoon ei ole ühes kohas fikseeritud. See liigub väga aeglaselt satelliidi liikumisele vastupidises suunas (sellepärast nimetatakse seda regressiooniks). Ehk siis Kuu orbiidi tasapindpöörleb ruumis. Ühe täispöörde tegemiseks kulub tal 18,6 aastat.
Apside rida liigub ka. Apotsentrit ja periapsist ühendava sirge liikumine väljendub orbita altasandi pöörlemises Kuu liikumisega samas suunas. See juhtub palju kiiremini kui sõlmerea puhul. Täispööre võtab 8, 9 aastat.
Lisaks kogeb Kuu orbiidil teatud amplituudiga kõikumisi. Aja jooksul muutub selle tasapinna ja ekliptika vaheline nurk. Väärtuste vahemik on 4°59' kuni 5°17'. Nii nagu sõlmede rea puhul, on ka selliste kõikumiste periood 18,6 aastat.
Lõpuks muudab Kuu orbiit oma kuju. See venib veidi ja naaseb seejärel uuesti oma algsesse konfiguratsiooni. Samal ajal muutub orbiidi ekstsentrilisus (selle kuju kõrvalekalde aste ringist) 0,04-lt 0,07-le. Muudatused ja algsesse asendisse naasmine võtab aega 8,9 aastat.
See pole nii lihtne
Tegelikult pole neid nelja tegurit, mida tuleb arvutuste tegemisel arvesse võtta, nii palju. Kuid need ei ammenda kõiki satelliidi orbiidi häireid. Tegelikult mõjutab Kuu liikumise iga parameetrit pidev alt suur hulk tegureid. Kõik see raskendab satelliidi täpse asukoha ennustamise ülesannet. Ja kõigi nende parameetrite arvestamine on sageli kõige olulisem ülesanne. Näiteks Kuu trajektoori ja selle täpsuse arvutamine mõjutab sellele saadetud kosmoselaeva missiooni edukust.
Kuu mõju Maale
Meie planeedi satelliit on suhteliselt väike, kuid selle mõju on heamärgatav alt. Võib-olla teavad kõik, et Kuu on see, mis moodustab loodete Maal. Siin tuleb kohe teha reservatsioon: ka Päike tekitab sarnast efekti, kuid palju suurema kauguse tõttu on tähe loodete mõju vähe märgatav. Lisaks on veetaseme muutus meredes ja ookeanides seotud ka Maa enda pöörlemise iseärasustega.
Päikese gravitatsiooniline mõju meie planeedile on umbes kakssada korda suurem kui Kuu oma. Loodejõud sõltuvad aga eelkõige välja ebahomogeensusest. Maad ja Päikest eraldav kaugus silub neid, seega on meile lähedal asuva Kuu mõju võimsam (kaks korda olulisem kui valgusti puhul).
Planeedi sellel küljel, mis on praegu silmitsi öötähega, tekib tõusulaine. Vastasküljel on ka mõõn. Kui Maa oleks paigal, liiguks laine läänest itta, asudes täpselt Kuu all. Selle täispööre oleks lõpule viidud 27 paaritu päevaga, see tähendab sidereaalse kuuga. Maa pöörlemisperiood ümber oma telje on aga veidi alla 24 tunni, mille tulemusena kulgeb laine üle planeedi pinna idast läände ja teeb ühe tiiru 24 tunni ja 48 minutiga. Kuna laine kohtub pidev alt kontinentidega, nihkub see Maa liikumise suunas ettepoole ja ületab planeedi satelliidi.
Kuu orbiidi kustutamine
Tiidlaine paneb tohutu veemassi liikuma. See mõjutab otseselt satelliidi liikumist. Imposantne osaPlaneedi mass nihkub kahe keha massikeskmeid ühendav alt joonelt ja tõmbab Kuu enda poole. Selle tulemusena kogeb satelliit jõumomenti, mis kiirendab selle liikumist.
Samal ajal kogevad hiidlainel kulgevad mandrid (need liiguvad lainest kiiremini, kuna Maa pöörleb suurema kiirusega kui Kuu) jõudu, mis neid aeglustab. See viib meie planeedi pöörlemise järkjärgulise aeglustumiseni.
Kahe keha loodete vastasmõju, samuti energia jäävuse ja nurkimpulsi seaduste toimel liigub satelliit kõrgemale orbiidile. See vähendab kuu kiirust. Orbiidil hakkab see aeglasem alt liikuma. Midagi sarnast juhtub ka Maaga. See aeglustub, mille tulemuseks on päeva pikkuse järkjärguline pikenemine.
Kuu eemaldub Maast umbes 38 mm aastas. Paleontoloogide ja geoloogide uuringud kinnitavad astronoomide arvutusi. Maa järkjärguline aeglustumine ja Kuu eemaldumine algas ligikaudu 4,5 miljardit aastat tagasi, see tähendab kahe keha moodustumise hetkest. Teadlaste andmed toetavad oletust, et varem oli Kuu kuu lühem ja Maa pöörles suurema kiirusega.
Mõõnalaine ei esine ainult ookeanide vetes. Sarnased protsessid toimuvad nii vahevöös kui ka maakoores. Kuid need on vähem märgatavad, kuna need kihid ei ole nii tempermalmist.
Kuu langus ja Maa aeglustumine ei juhtu igavesti. Lõpuks võrdub planeedi pöörlemisperiood satelliidi pöördeperioodiga. Kuu "hõljub" ühe ala kohalpinnad. Maa ja satelliit on alati sama küljega üksteise suhtes pööratud. Siinkohal on asjakohane meenutada, et osa sellest protsessist on juba lõpule viidud. Just loodete vastasmõju on viinud selleni, et taevas on alati näha Kuu sama külg. Ruumis on näide süsteemist, mis on sellises tasakaalus. Neid nimetatakse juba Pluutoks ja Charoniks.
Kuu ja Maa on pidevas vastasmõjus. On võimatu öelda, kumb kehadest teisele rohkem mõju avaldab. Samal ajal on mõlemad päikese käes. Märkimisväärne roll on ka teistel, kaugemal asuvatel kosmilistel kehadel. Kõigi selliste tegurite arvessevõtmine muudab meie planeedi ümber orbiidil satelliidi liikumise mudeli täpse koostamise ja kirjeldamise üsna keeruliseks. Kuid tohutu hulk kogutud teadmisi, aga ka pidev alt täiustatud seadmed võimaldavad igal ajal enam-vähem täpselt ennustada satelliidi asukohta ja ennustada tulevikku, mis ootab iga objekti eraldi ja Maa-Kuu süsteemi kui terve.
