Роберт Гейзен - Історія Землі

Велетенські приливи були значно страшнішим наслідком первинної близькості Місяця. Якби і Земля, і Місяць були абсолютно твердими тілами, то сьогодні вони залишилися б такими ж, як і 4,5 млрд років тому: розташовані на відстані в 24 тис. км, оберталися б навколо осі та орбітами дуже швидко, мали часті сонячні та місячні затемнення. Проте Земля та Місяць не тверді. Їхні породи здатні викривлятися та згинатися, особливо в розплавленому стані під дією припливів. Молодий Місяць з відстані в 24 тис. км спрямовував на гірські породи Землі неймовірні припливні сили, майже рівні гравітаційному впливу, який чинила Земля на розплавлену поверхню Місяця. Важко собі навіть уявити ті колосальні магматичні припливи. Кожні декілька годин розплавлена магма на кам’янистій поверхні Землі випиналася хвилями висотою більше кілометра в напрямку Місяця, створюючи надзвичайно сильне внутрішнє тертя, підвищуючи температуру і в такий спосіб утримуючи поверхню розплавленою набагато довше, ніж це могло би бути на планеті без супутника. Зі свого боку гравітаційні сили Землі не забарилися віддячити, випинаючи поверхню Місяця, якою він обернений до Землі, позбавляючи наш супутник ідеальної кулястої форми.

Ці вражаючі припливні руйнування відіграють ключову роль у тому процесі, який примушує Місяць віддалятися від Землі. Як так сталося, що об’єкт діаметром у 3476 км перемістився із відстані в якихось 24 140 км аж до 384 633 км? Відповідь знайдемо у законі збереження моменту імпульсу, тобто кількості руху – сума моменту імпульсу Землі та Місяця – постійні. За законами фізики, яким би не був початковий сумарний момент імпульсу системи Земля—Місяць, він має практично повністю зберігатися аж до наших днів.

Чотири з половиною мільярди років тому гігантські припливні хвилі котилися Землею кожні декілька годин. Але, оскільки Земля оберталася навколо власної осі значно швидше (кожні п’ять годин), ніж навколо неї крутився Місяць (кожні вісімдесят чотири години), припливний горб через свою додаткову масу завжди головував, постійно діючи на Місяць силою тяжіння та з кожним новим обертом переносячи момент імпульсу із Землі до Місяця. Непорушні закони планетарного руху, вперше запропоновані десь чотириста років тому німецьким математиком Йоганном Кеплером, передбачають, чим більший момент імпульсу супутника, тим далі він має бути розташований від своєї центральної планети. З кожним новим обертом Місяць невблаганно віддаляється від Землі.

У той самий час, коли Земля діяла на Місяць, деформований припливними силами супутник зі свого боку протидіяв з такими ж силами, впливаючи на Землю і змушуючи її вповільнити обертання навколо власної осі. І ось де наочно проявляється збереження загального моменту імпульсу. Чим швидше Місяць рухався по орбіті, тим далі він мав бути від Землі і тим більше він забирав від загального моменту імпульсу. Щоб компенсувати це, Земля мала би крутитися навколо своєї осі все повільніше, зберігаючи сталим спільний момент імпульсу системи Земля—Місяць; знову пригадайте фігуриста, який тепер розводить руки і так уповільнює своє кружіння. За 4,5 млрд років обертання Землі навколо осі вповільнилося від п’яти годин до двадцяти чотирьох, а Місяць віддалився і забрав значну частину загального спільного моменту імпульсу системи.

Не кожна система планета—супутник розвивається за цією схемою. Якщо планета рухається навколо власної осі повільніше, ніж її супутник орбітою, неминуче виникає ефект гальмування. Припливні хвилі планети будуть відставати від її обертання; супутник, уповільнюючись із кожним обертом, наближатиметься до своєї загибелі. Врешті-решт супутник спіралеподібною траєкторією дрейфуватиме в напрямку планети, яка його і поглине, або ж відбудеться якась інша варіація на тему Потужного удару. Ймовірно, саме тому Венера зі своїм неправильним зворотнім обертанням не має супутника. Можливо, саме катастрофічна загибель супутника, який існував колись, пояснює, чому Венера втратила більшу частину води й зараз є мертвим ворожим розпеченим світом.

На початках існування системи Земля—Місяць цей обмін моментами імпульсу від Землі, що вповільнювалася, до Місяця, що пришвидшувався, відбувався значно активніше, ніж сьогодні. У перші століття після утворення Місяця, обидва тіла були охоплені океанами вируючої магми, які могли викривлятися та деформуватися. Гігантські магматичні припливи на Землі, а також схоже магматичне випинання на Місяці, ймовірно, призвели до того, що Місяць віддалявся на тисячі метрів у рік, у той час, коли обертання Землі поступово вповільнювалося відносно початкової божевільної швидкості. Проте ці велетенські припливи розплавленої Землі не могли тривати довго. У той час, як відстань в системі Земля—Місяць збільшувалася, припливні сили зменшувалися, подвоєння відстані зменшувало силу тяжіння в чотири рази. Потроєння відстані та зменшення гравітаційних сил зменшувало і припливні сили в 27 разів.