Mjesečeva masa u odnosu na masu Zemlje. Opšte karakteristike Mjeseca

Priča procjene mjesečne mase stara je stotinama godina. Retrospektiva ovog procesa predstavljena je u članku stranog autora Davida W. Hughesa. Prijevod ovog članka napravljen je u mjeri mog skromnog znanja engleskog jezika i predstavljen je u nastavku. Newton procijenio je masu Mjeseca na dvostruko veću vrijednost koja je sada prihvaćena kao vjerodostojna. Svako ima svoju istinu, ali istina je samo jedna. poenta u ovom pitanju mogli bismo stavio Amerikance s klatnom na površinu mjeseca. Bili su tamo ;) . Isto bi mogli učiniti i telemetrijski operateri na orbitalnim karakteristikama LRO-a i drugih ISL-ova. Šteta što ove informacije još nisu dostupne.

Opservatorija

Mjerenje Mjesečeve mase

Revija za 125. godišnjicu Opservatorije

David W. Hughes

Odsjek za fiziku i astronomiju, Univerzitet u Sheffieldu

Prvu procjenu lunarne mase napravio je Isaac Newton. Značenje ove količine (mase), kao i gustina Mjeseca, od tada su predmet rasprave.

Uvod

Težina je jedna od najnezgodnijih veličina za mjerenje u astronomskom kontekstu. Obično mjerimo silu nepoznate mase na poznatu masu, ili obrnuto. U istoriji astronomije nije postojao koncept "mase", recimo, Meseca, Zemlje i Sunca (MM M, M E, M C) do vremena Isaac Newton(1642 - 1727). Nakon Newtona, uspostavljeni su prilično tačni omjeri masa. Tako, na primjer, u prvom izdanju Početak (1687.) dat je omjer M C / M E = 28700, koji se zatim povećava na M C / M E = 227512 i M C / M E = 169282 u drugom (1713.) i treća (1726) publikacija, u vezi sa usavršavanjem astronomske jedinice. Ovi odnosi su naglasili činjenicu da je Sunce važnije od Zemlje i pružili značajnu podršku heliocentričnoj hipotezi. Copernicus.

Podaci o gustini (masi/zapremini) tijela pomažu u procjeni njegovog hemijskog sastava. Grci su prije više od 2200 godina dobili prilično točne vrijednosti za veličine i zapremine Zemlje i Mjeseca, ali mase su bile nepoznate, a gustoće se nisu mogle izračunati. Dakle, iako je Mjesec izgledao kao kamena sfera, to nije moglo biti naučno potvrđeno. Osim toga, prvi naučni koraci ka rasvjetljavanju porijekla Mjeseca nisu mogli biti preduzeti.

Daleko najbolja metoda za određivanje mase planete danas, u svemirskom dobu, oslanja se na treći (harmonični) Keplerov zakon. Ako satelit ima masu m, okreće se oko Meseca mase M M

gdje a je vremenski prosječna prosječna udaljenost između M M i m, G je Newtonova konstanta gravitacije, i P je period orbite. Pošto M M >> m, ova jednačina direktno daje vrijednost M M.

Ako astronaut može izmjeriti ubrzanje gravitacije, G M, na površini Mjeseca, onda

gdje je R M lunarni radijus, parametar koji se od tada mjeri razumnom preciznošću Aristarh sa Samosa, prije oko 2290 godina.

Isaac Newton 1 nije direktno mjerio masu Mjeseca, već je pokušao procijeniti odnos između sunčeve i lunarne mase koristeći mjerenja morske plime. Iako su mnogi ljudi prije Newtona pretpostavljali da su plime i oseke povezane s položajem i utjecajem Mjeseca, Newton je bio prvi koji je tu temu pogledao u smislu gravitacije. Shvatio je da je sila plime i oseke koju stvara tijelo mase M na udaljenosti d proporcionalan M/d 3 . Ako ovo tijelo ima prečnik D i gustinu ρ , ova sila je proporcionalna ρ D 3 / d 3 . A ako je ugaona veličina tijela, α , mala, plimna sila je proporcionalna ρα 3. Dakle, snaga Sunca koja stvara plimu je nešto manja od polovine mjesečeve.

Komplikacije su nastale jer je najveća plima zabilježena kada je Sunce zapravo bilo 18,5° od sizigije, a također i zato što lunarna orbita ne leži u ravni ekliptike i ima ekscentricitet. Uzimajući sve ovo u obzir, Njutn je, na osnovu svojih zapažanja, da je „Do ušća reke Avon, tri milje ispod Bristola, visina porasta vode u prolećnim i jesenjim sizigijama svetiljki (prema zapažanja Samjuela Sturmija) iznosi oko 45 stopa, ali u kvadraturama samo 25", zaključio je, "da je gustina supstance Meseca i gustine supstance Zemlje povezana kao 4891 prema 4000, ili kao 11 prema 9. Dakle, supstanca Meseca je gušća i zemljanija od same Zemlje“, a „masa Mesečeve supstance biće u masi supstance Zemlje kao 1 u 39.788“ (Počeci, knjiga 3, Propozicija 37, Problem 18).

Budući da je trenutna vrijednost za odnos između mase Zemlje i mase Mjeseca data kao M E / M M = 81,300588, jasno je da je nešto pošlo po zlu sa Njutnom. Osim toga, vrijednost od 3,0 je nešto realističnija od 9/5 za omjer visine sizigije? i kvadraturnu plimu. Takođe je veliki problem bila Njutnova netačna vrednost mase Sunca. Imajte na umu da je Newton imao vrlo malo statističke preciznosti, a njegovo citiranje pet značajnih cifara u M E /MM M je potpuno neispravno.

Pierre-Simon Laplace(1749. - 1827.) posvetio je dosta vremena analizi visina plime i oseke (posebno u Brestu), koncentrišući se na plime i oseke u četiri glavne mjesečeve faze iu solsticiju iu ravnodnevici. Laplas 2, koristeći kratku seriju zapažanja iz 18. vijeka, dobio je M E /MM M vrijednost od 59. Do 1797. je ispravio ovu vrijednost na 58,7. Koristeći prošireni skup podataka o plimi i oseci 1825., Laplace 3 je dobio M E /M M = 75.

Laplas je shvatio da je plimni pristup jedan od mnogih načina da se odredi masa Meseca. Očigledno mu je smetala činjenica da Zemljina rotacija komplikuje modele plime i oseke, te da je krajnji proizvod proračuna omjer masa Mjesec/Sunce. Stoga je uporedio svoju silu plime i oseke s rezultatima mjerenja dobivenim drugim metodama. Laplace 4 dalje zapisuje M E /MM M koeficijente kao 69,2 (koristeći d'Alembertove koeficijente), 71,0 (koristeći Bradleyjevu Maskeline analizu nutacije i posmatranja paralakse) i 74,2 (koristeći Burgov rad o nejednakosti lunarne paralakse). Laplace je očigledno smatrao svaki rezultat jednako vjerodostojnim i jednostavno je usrednio četiri vrijednosti da bi došao do prosjeka. “La valeur le plus vraisembable de la masse de la lune, qui me parait resulted des divers phenomenes 1/68.5” (ref 4, str. 160). Prosječni omjer M E / M M jednak 68,5 se više puta nalazi u Laplaceu 5 .

Sasvim je razumljivo da su do početka devetnaestog veka trebalo da se pojave sumnje u njutnovsku vrednost od 39,788, posebno u glavama nekih britanskih astronoma koji su bili svesni rada svojih francuskih kolega.

Finlayson 6 se vratio na tehniku ​​plimovanja i kada se koristi mjerenje syzygy? i kvadraturne plime u Doveru za godine 1861, 1864, 1865 i 1866, dobio je sljedeće M E /M M vrijednosti: 89.870, 88.243, 87.943 i 86.000, respektivno. Ferrell 7 je izdvojio glavne harmonike iz devetnaest godina podataka o plimi i oseci u Brestu (1812 - 1830) i dobio mnogo manji omjer M E / M M = 78. Harkness 8 daje vrijednost plime M E / M M = 78,65.

Takozvani metoda klatna na osnovu merenja ubrzanja usled gravitacije. Vraćajući se na treći Keplerov zakon, uzimajući u obzir drugi Newtonov zakon, dobijamo

gdje aM je vremenski prosječna udaljenost između Zemlje i Mjeseca, P M- lunarni siderički period okretanja (tj. dužina zvezdanog mjeseca), gE ubrzanje zbog gravitacije na površini Zemlje, i R E je poluprečnik zemlje. Dakle

Prema Barlowu i Brianu 9 , ovu formulu je koristio Airy 10 za mjerenje M E / M M, ali je bila neprecizna zbog male količine ove količine i akumulirane - akumulirane nesigurnosti u vrijednostima količina aM , gE, R E, i P M.

Kako su teleskopi postajali sve napredniji, a preciznost astronomskih opservacija poboljšana, postalo je moguće preciznije riješiti lunarnu jednačinu. Zajednički centar mase sistema Zemlja/Mjesec kreće se oko Sunca po eliptičnoj orbiti. I Zemlja i Mjesec se okreću oko ovog centra mase svakog mjeseca.

Posmatrači na Zemlji tako vide, tokom svakog mjeseca, blagi pomak nebeske pozicije objekta prema istoku, a zatim prema zapadu, u poređenju sa koordinatama objekta da bi Zemlja imala masivni satelit. Čak i sa modernim instrumentima, ovo kretanje nije uočljivo u slučaju zvijezda. Međutim, može se lako izmjeriti za Sunce, Mars, Veneru i asteroide koji prolaze u blizini (Eros, na primjer, u svojoj najbližoj tački je samo 60 puta udaljeniji od Mjeseca). Amplituda mjesečnog pomaka položaja Sunca je oko 6,3 lučne sekunde. Dakle

gdje a C- prosječna udaljenost između Zemlje i centra mase sistema Zemlja-Mjesec (ovo je oko 4634 km), i a S je prosječna udaljenost između Zemlje i Sunca. Ako je prosječna udaljenost Zemlja-Mjesec a M takođe je poznato da

Nažalost, konstanta ove "lunarne jednačine", tj. 6,3", ovo je veoma mali ugao, koji je izuzetno teško precizno izmeriti. Osim toga, M E / M M zavisi od tačnog poznavanja udaljenosti Zemlja-Sunce.

Vrijednost lunarne jednačine može biti nekoliko puta veća za asteroid koji prolazi blizu Zemlje. Gill 11 je koristio posmatranja položaja asteroida 12 Viktorija iz 1888. i 1889. i solarne paralakse od 8,802" ± 0,005" i zaključio da je M E /M M = 81,702 ± 0,094. Hinks 12 je koristio dugi niz posmatranja asteroida 433 Eros i zaključio da je M E /M M = 81,53±0,047. Zatim je koristio ažuriranu solarnu paralaksu i ispravljene vrijednosti za asteroid 12 Victoria od Davida Gilla i dobio korigiranu vrijednost M E /M M = 81,76±0,12.

Koristeći ovaj pristup, Newcomb 13 je izveo M E /M M =81,48±0,20 iz posmatranja Sunca i planeta.

Spencer John S 14 analizirali su opažanja asteroida 433 Eros dok je prolazio 26 x 10 6 km od Zemlje 1931. godine. Glavni zadatak je bio mjerenje solarne paralakse, a u tu svrhu je 1928. osnovana komisija Međunarodne astronomske unije. Spencer Jones je otkrio da je konstanta lunarne jednačine 6,4390 ± 0,0015 lučnih sekundi. Ovo, u kombinaciji s novom vrijednošću za solarnu paralaksu, rezultiralo je omjerom M E /M M =81,271±0,021.

Precesija i nutacija se također mogu koristiti. Pol Zemljine ose rotacije precesira oko pola ekliptike svakih 26.000 godina ili otprilike, što se takođe manifestuje u kretanju prve tačke Ovna duž ekliptike na oko 50,2619" godišnje. Precesiju je otkrio Hiparh prije više od 2000 godina pronađeno malo periodično kretanje poznato kao nutacija James Bradley(1693-1762) 1748. godine. Nutacija se uglavnom javlja zato što se ravan lunarne orbite ne poklapa sa ravninom ekliptike. Maksimalna nutacija je oko 9,23" i potpuni ciklus traje oko 18,6 godina. Postoji i dodatna nutacija koju proizvodi Sunce. Svi ovi efekti su posljedica momenata sila koje djeluju na Zemljine ekvatorijalne izbočine.

Veličina stabilne lunisolarne precesije u geografskoj dužini i amplitude različitih periodičnih nutacija u geografskoj dužini funkcije su, između ostalog, mase Mjeseca. Stone 15 je primijetio da su lunisolarna precesija, L, i nutacijska konstanta, N, date kao:

gdje je ε=(M M /M S) (a S /a M) 3 , a S i a M su prosječne udaljenosti Zemlja-Sunce i Zemlja-Mjesec;

e E i e M su ekscentriciteti zemljine i lunarne orbite, respektivno. Delaunayjeva konstanta je predstavljena kao γ. U prvoj aproksimaciji, γ je sinus polovine ugla nagiba mjesečeve orbite prema ekliptici. Vrijednost ν je pomak čvora mjesečeve orbite,

tokom julijanske godine, u odnosu na liniju ekvinocija; χ je konstanta koja zavisi od prosječne sile uznemiravanja Sunca, momenta inercije Zemlje i ugaone brzine Zemlje u njenoj orbiti. Imajte na umu da se χ poništava ako je L deljivo sa H. Zamena kamena L = 50,378" i N = 9,223" dobija M E / M M = 81,36. Newcomb je koristio vlastita mjerenja L i N i pronašao M E / M M = 81,62 ± 0,20. Proctor 16 je otkrio da je M E /M M = 80,75.

Kretanje Mjeseca oko Zemlje bilo bi upravo elipsa da su Mjesec i Zemlja jedina tijela u Sunčevom sistemu. Činjenica da nisu vodi do nejednakosti lunarne paralakse. Zbog privlačenja drugih tijela u Sunčevom sistemu, a posebno Sunca, mjesečeva orbita je izuzetno složena. Tri najveće nejednakosti koje treba primijeniti su zbog evakcije, varijacije i godišnje jednačine. U kontekstu ovog rada, varijacija je najvažnija nejednakost. (Istorijski gledano, Sedilloth kaže da je lunarnu varijaciju otkrio Abul-Wafa u 9. stoljeću; drugi pripisuju ovo otkriće Tychou Braheu.)

Lunarna varijacija je uzrokovana promjenom koja dolazi od razlike u solarnoj privlačnosti u sistemu Zemlja-Mjesec tokom sinodičkog mjeseca. Ovaj efekat je nula kada su udaljenosti od Zemlje do Sunca i Meseca do Sunca jednake, u situaciji koja se dešava veoma blizu prve i poslednje četvrtine. Između prve četvrtine (preko punog mjeseca) i posljednje četvrti, kada je Zemlja bliža Suncu nego Mjesecu, a Zemlja je pretežno povučena od Mjeseca. Između posljednje četvrtine (preko mladog mjeseca) i prve četvrti, Mjesec je bliži Suncu nego Zemlji, te je stoga Mjesec pretežno povučen od Zemlje. Rezultirajuća rezidualna sila može se razložiti na dvije komponente, jednu tangentu na lunarnu orbitu i drugu okomitu na orbitu (tj. u smjeru Mjesec-Zemlja).

Položaj Mjeseca se mijenja za čak ±124,97 lučnih sekundi (prema Brouweru i Clementsu 17) u odnosu na položaj koji bi imao da je Sunce beskonačno daleko. Upravo ovih 124,9" su poznate kao nejednakost paralakse.

Budući da ovih 124,97 lučnih sekundi odgovara četiri minuta vremena, treba očekivati ​​da se ova vrijednost može izmjeriti sa dovoljnom preciznošću. Najočiglednija posljedica nejednakosti paralakse je da je interval između mladog mjeseca i prve četvrtine oko osam minuta, tj. duže nego od iste faze do punog mjeseca. Nažalost, tačnost kojom se ova veličina može izmjeriti je donekle umanjena činjenicom da je mjesečeva površina neravna i da se moraju koristiti različiti lunarni rubovi za mjerenje položaja Mjeseca u različitim dijelovima orbite. (Pored ovoga, postoji i mala periodična varijacija u prividnom polu-prečniku Mjeseca zbog promjene kontrasta između svjetline Mjesečeve ivice i neba. Ovo uvodi grešku koja varira između ±0,2" i 2" “, vidi Campbell i Neison 18).

Roy 19 primećuje da je disparitet lunarne paralakse, P, definisan kao

Prema Campbellu i Neysonu,18 nejednakost paralakse je ustanovljena kao 123,5" 1812. godine, 122,37" 1854., 126,46" 1854., 124,70" 1859., 125.36" 1859., 125.36" i 4. 1867. godine. Dakle, omjer masa Zemlja/Mjesec može se izračunati iz opažanja nejednakosti paralakse ako druge veličine, a posebno solarna paralaksa (tj. a S) su poznati. To je dovelo do dihotomije među astronomima. Neki predlažu korištenje omjera masa Zemlja/Mjesec iz nejednakosti paralakse za procjenu prosječne udaljenosti Zemlja-Sunce. Drugi predlažu da se prvo evaluira kroz drugo (vidi Moulton 20).

Konačno, razmotrite perturbaciju planetarnih orbita. Orbite naših najbližih suseda, Marsa i Venere, koje su pod gravitacionim uticajem sistema Zemlja-Mjesec. Zbog ove akcije, orbitalni parametri kao što su ekscentricitet, dužina čvora, inklinacija i argument perihela se mijenjaju u funkciji vremena. Precizno mjerenje ovih promjena može se koristiti za procjenu ukupne mase sistema Zemlja/Mjesec, a oduzimanjem i mase Mjeseca.

Ovaj prijedlog je prvi iznio Le Verrier (vidi Young 21). Naglasio je činjenicu da su kretanja nodula i perihela, iako spora, bila kontinuirana, te da će se s vremenom sve točnije znati. Le Verrier je bio toliko zapaljen ovom idejom da je napustio promatranja tadašnjeg tranzita Venere, budući uvjeren da će solarna paralaksa i omjer masa Sunce/Zemlja na kraju biti mnogo tačnije pronađeni metodom perturbacije.

Najranija tačka dolazi iz Njutnove Principije.

Preciznost poznate lunarne mase.

Metode mjerenja se mogu podijeliti u dvije kategorije. Tehnologija plimovanja zahtijeva posebnu opremu. Vertikalni stup sa stepenicama izgubljen je u obalnom mulju. Nažalost, složenost okruženja plime i oseke oko obala i zaljeva Evrope značila je da su rezultirajuće vrijednosti lunarne mase bile daleko od tačnih. Sila plime i oseke s kojom tijela djeluju proporcionalna je njihovoj masi podijeljenoj s kubom udaljenosti. Zato imajte na umu da je krajnji proizvod izračuna zapravo omjer između lunarne i sunčeve mase. A odnos između udaljenosti do Mjeseca i Sunca mora biti precizno poznat. Tipične plimne vrijednosti M E / M M su 40 (1687.), 59 (1790.), 75 (1825.), 88 (1865.) i 78 (1874.), naglašavajući poteškoće svojstvene interpretaciji podataka.

Sve ostale metode su se oslanjale na tačna teleskopska posmatranja astronomskih položaja. Detaljna posmatranja zvijezda tokom dugih vremenskih perioda dovela su do izvođenja konstanti za precesiju i nutaciju Zemljine ose rotacije. Mogu se tumačiti u smislu omjera lunarnih i solarnih masa. Precizna posmatranja položaja Sunca, planeta i nekih asteroida tokom nekoliko mjeseci dovela su do procjene udaljenosti Zemlje od centra mase sistema Zemlja-Mjesec. Pažljiva posmatranja položaja Mjeseca kao funkcije vremena tokom mjeseca dovela su do amplitude paralaktičke nejednakosti. Posljednje dvije metode, zajedno, oslanjajući se na mjerenja Zemljinog radijusa, dužine sideralnog mjeseca i ubrzanja gravitacije na površini Zemlje, dovele su do procjene veličine od , a ne direktno mase Mjeseca. Očigledno, ako je poznata samo sa ± 1%, masa Mjeseca je neodređena. Da bi se dobio odnos M M / M E sa tačnošću od, recimo, 1, 0,1, 0,01%, potrebno je izmeriti vrednost sa tačnošću od ± 0,012, 0,0012 i 0,00012%, respektivno.

Gledajući unazad kroz istorijski period od 1680. do 2000. godine, može se vidjeti da je mjesečeva masa bila poznata ± 50% između 1687. i 1755., ± 10% između 1755. i 1830., ± 3% između 1830. i 1900., ± 0,100% između 1687. i 1755. i 1968. i ± 0,0001% između 1968. i danas. Između 1900. i 1968. ova dva značenja bila su uobičajena u ozbiljnoj literaturi. Lunarna teorija je pokazala da je M E /MM M = 81,53, a lunarna jednačina i nejednakost lunarne paralakse daju nešto manju vrijednost M E /MM M = 81,45 (vidi Garnett i Woolley 22). Druge vrijednosti su citirali istraživači koji su koristili različite vrijednosti solarne paralakse u svojim jednadžbama. Ova manja zabuna je otklonjena kada su svjetlosni orbiter i komandni modul letjeli dobro poznatim i dobro izmjerenim orbitama oko Mjeseca tokom Apolo ere. Trenutna vrijednost M E /M M = 81,300588 (vidi Seidelman 23), jedna je od najtačnije poznatih astronomskih veličina. Naše tačno znanje o stvarnoj lunarnoj masi zamagljeno je nesigurnostima u Njutnovoj konstanti gravitacije, G.

Značaj Mjesečeve mase u astronomskoj teoriji

Isak Newton je učinio vrlo malo sa svojim novootkrivenim znanjem o Mjesecu. Iako je bio prvi naučnik koji je izmjerio lunarnu masu, čini se da njegova M E / M M = 39,788 zaslužuje malo suvremenih komentara. Činjenica da je odgovor bio premali, skoro dva puta, nije se shvatila više od šezdeset godina. Fizički značajan je samo zaključak koji je Njutn izveo iz ρ M /ρ E =11/9, a to je da je "telo Meseca gušće i zemaljskije od tela naše Zemlje" (Počeci, knjiga 3, tvrdnja 17, zaključak 3).

Na sreću, ovaj fascinantan, iako pogrešan, zaključak neće odvesti savjesne kosmogoniste u ćorsokak u pokušaju da objasne njegovo značenje. Oko 1830. postalo je jasno da je ρ M /ρ E 0,6, a M E / M M između 80 i 90. Grant 24 je napomenuo da je "ovo tačka u kojoj se veća preciznost ne sviđa postojećim temeljima nauke", aludirajući, ta tačnost je ovde nevažna jednostavno zato što se ni astronomska teorija ni teorija porekla meseca nisu u velikoj meri oslanjale na ove podatke. Agnes Clerk 25 je bila opreznija, napominjući da je "lunarno-zemaljski sistem... bio poseban izuzetak među telima na koja utiče Sunce".

Mesec (mase 7,35-1025 g) je peti od deset satelita u Sunčevom sistemu (počevši od broja jedan, to su Ganimed, Titan, Kalisto, Io, Luna, Evropa, Saturnovi prstenovi, Triton, Titanija i Reja). Relevantan u 16. i 17. veku, Kopernikanski paradoks (činjenica da se Mesec okreće oko Zemlje, dok se Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter i Saturn okreću oko Sunca) odavno je zaboravljen. Od velikog kosmogonijskog i selenološkog interesa bio je omjer masa „glavni/najmasivniji-sekundarni“. Evo liste Plutona/Harona, Zemlje/Mjeseca, Saturna/Titana, Neptuna/Tritona, Jupitera/Kalista i Urana/Titanije, koeficijenti kao što su 8,3, 81,3, 4240, 4760, 12800 i 24600, redom. Ovo je prva indikacija njihovog mogućeg porijekla zglobova bifurkacijom kroz kondenzaciju tjelesne tekućine (vidi, na primjer, Darwin 26, Jeans 27 i Binder 28). U stvari, neobičan omjer masa Zemlje/Mjeseca naveo je Wood 29 da zaključi da "sasvim jasno ukazuje da je događaj ili proces koji je stvorio Zemljin Mjesec bio neobičan, i sugerira da bi neko slabljenje normalne averzije prema upletenosti posebnih okolnosti moglo biti prihvatljiv." u ovom izdanju."

Selenologija, proučavanje porijekla Mjeseca, postala je "naučna" otkrićem 1610. godine Galileom koji je otkrio Jupiterove mjesece. Mjesec je izgubio svoj jedinstveni status. Zatim je Edmond Halley 30 otkrio da se lunarni orbitalni period mijenja s vremenom. Međutim, to nije bio slučaj sve do rada G.Kh. Darwin u kasnim 1870-im, kada je postalo jasno da su prvobitna Zemlja i Mjesec bili mnogo bliži. Darwin je sugerirao da su ranija bifurkacija izazvana rezonancijom, brza rotacija i kondenzacija rastopljene Zemlje doveli do formiranja Mjeseca (vidjeti Darwin 26). Osmond Fisher 31 i W.H. Pickering 32 je čak otišao toliko daleko da je sugerirao da je Pacifički basen ožiljak koji je ostao kada se Mjesec odvojio od Zemlje.

Druga važna selenološka činjenica bio je omjer masa Zemlja/Mjesec. Činjenicu da je došlo do kršenja značenja za Darwinove teze primijetio je A.M. Ljapunov i F.R. Moulton (vidi, na primjer, Moulton 33). . Zajedno sa malim kombinovanim ugaonim momentom sistema Zemlja-Mjesec, to je dovelo do spore smrti Darwinove teorije plime i oseke. Tada je predloženo da je Mesec jednostavno formiran negde drugde u Sunčevom sistemu, a zatim uhvaćen u nekom složenom procesu sa tri tela (vidi npr. C 34).

Treća osnovna činjenica bila je lunarna gustina. Njutnova vrednost ρ M /ρ E od 1,223 postala je 0,61 do 1800. godine, 0,57 do 1850. i 0,56 do 1880. godine (videti četkicu 35). U zoru devetnaestog veka postalo je jasno da je Mesec imao gustinu od oko 3,4 g cm -3. Krajem 20. vijeka ova vrijednost je ostala gotovo nepromijenjena i iznosila je 3,3437±0,0016 g cm -3 (vidi Hubbard 36). Očigledno je da se lunarni sastav razlikovao od sastava Zemlje. Ova gustoća je slična gustoći stijena na malim dubinama u Zemljinom omotaču i sugerira da se Darvinovska bifurkacija dogodila na heterogenoj, a ne homogenoj Zemlji u vrijeme koje je došlo nakon diferencijacije i osnovne morfogeneze. Nedavno je ova sličnost bila jedna od glavnih činjenica koja je doprinijela popularnosti hipoteze o ovnu o formiranju Mjeseca.

Uočeno je da prosječna gustina mjeseca bio isti poput meteorita(i vjerovatno asteroidi). Gullemine 37 pointed gustina mjeseca in 3.55 puta više od vode. Napomenuo je da je "bilo tako zanimljivo znati vrijednosti gustoće od 3,57 i 3,54 za neke meteorite prikupljene nakon što su udarili u površinu Zemlje". Nasmyth i Carpenter 38 su primijetili da je "specifična težina Mjeseca otprilike ista kao silikonsko staklo ili dijamant: i što je čudno, skoro se poklapa sa meteoritima koje s vremena na vreme nalazimo na zemlji; stoga je potvrđena teorija da su ova tijela prvobitno bila fragmenti mjesečeve materije, i vjerovatno su nekada bila izbačena iz lunarnih vulkana takvom snagom da su pala u sferu Zemljine gravitacije i na kraju pala na površinu zemlje.

Urey 39, 40 koristio je ovu činjenicu da podrži svoju teoriju o hvatanju lunarnog porijekla, iako je bio zabrinut zbog razlike između lunarne gustine i gustine određenih hondritskih meteorita i drugih zemaljskih planeta. Epic 41 smatra da su ove razlike beznačajne.

nalazi

Mjesečeva masa je krajnje nekarakteristična. Prevelik je da bi se naš satelit udobno smjestio među planetarno zarobljene asteroidne klastere, poput Fobosa i Deimosa oko Marsa, Himalije i Anankea oko Jupitera i Japeta i Fibe oko Saturna. Činjenica da ova masa iznosi 1,23% Zemljine je nažalost samo manji trag među mnogima u prilog predloženom mehanizmu nastanka udara. Nažalost, danas popularna teorija kao što je "telo veličine Marsa udari u tek diferenciranu Zemlju i izbaci mnogo materijala" ima sitnih problema. Iako je ovaj proces prepoznat kao moguć, ne garantuje da je vjerojatan. poput “zašto se samo jedan mjesec formirao u to vrijeme?”, “zašto se drugi mjeseci ne formiraju u neko drugo vrijeme?”, “zašto je ovaj mehanizam radio na planeti Zemlji, a nije dodirivao naše susjede Veneru, Mars i Merkur? ” pada na pamet.

Masa Meseca je premala da bi se svrstala u istu kategoriju kao i Plutonov Haron. 8,3/1 Odnos između masa Plutona i Harona, koeficijent koji pokazuje da je par ovih tijela nastao bifurkacijom kondenzacije, rotacijom gotovo tečnog tijela, i veoma je daleko od vrijednosti od 81,3/1 o odnosu masa Zemlje i Meseca.

Mjesečevu masu poznajemo sa preciznošću od jednog dijela od 10 9 . Ali ne možemo a da ne osjećamo da je opći odgovor na ovu preciznost “pa šta”. Kao vodič, ili nagovještaj o porijeklu našeg nebeskog partnera, ovo znanje nije dovoljno. U stvari, u jednom od posljednjih svezaka od 555 stranica o toj temi 42, indeks čak ne uključuje "lunarnu masu" kao unos!

Reference

(1) I. Newton, principia, 1687. Ovdje koristimo Sir Isaac Newton Matematički principi prirodne filozofije, preveo na engleski Andrew Motte 1729.; prevod revidiran i snabdjeven historijskim i objašnjavajućim dodatkom Floriana Cajorija, Tom 2: Sistem svijeta(University of California Press, Berkeley i Los Angeles), 1962.

(2) P.-S. Laplace, Mem. Acad.des Sciences, 45, 1790.

(3) P.-S. Laplace, Svezak 5, Livre 13 (Bachelier, Pariz), 1825.

(4) P.-S. Laplace, Traite de Mechanique Celeste, Tome 3 (rimprimerie de Crapelet, Pariz), 1802, str, 156.

(5) P.-S. Laplace, Traite de Mechanique Celeste, Tom 4 (Courcicr, Pariz), 1805, str. 346.

(6) H. P. Finlayson, MNRAS, 27, 271, 1867.

(7)W.E, Fcrrel, Tidal Researches. Dodatak izvještaju o obalama za 1873. (Vašington, D. C) 1874.

(8) W. Harkness, zapažanja Washingtonske opservatorije, 1885? Dodatak 5, 1891

(9) C. W. C. Barlow ScG. H, Bryan, Osnovna matematička astronomija(University Tutorial Press, London) 1914, str. 357.

(10) G. B. Airy, Mem. ras., 17, 21, 1849.

(11) D. Gill, Anali opservatorije Cape, 6, 12, 1897.

(12) A. R. Hinks, MNRAS, 70, 63, 1909.

(13) S. Ncwcomb, Dodatak američkim efemeridama za tSy?(Vašington, D.C.), 1895, str. 189.

(14) H. Spencer Jones, MNRAS, 10], 356, 1941.

(15) E. J. Stone, MNRAS, 27, 241, 1867.

(16) R. A. Proctor, Old and Nets Astronomy(Longmans, Green, and Co., London), )