Почему мы видим только одну сторону Луны

Ночь за ночью Луна смотрит на нас одним и тем же «лицом» — теми же кратерами, теми же тёмными морями. Ни разу за всю историю человечества с поверхности Земли никто не видел обратную сторону спутника. Случайность? Нет. За этим стоит один из самых изящных механизмов небесной механики — и разобраться в нём куда интереснее, чем кажется.

Луна вращается — просто делает это по-особенному

Многие думают, что Луна вообще не крутится вокруг своей оси — иначе мы бы видели её разные стороны. На деле всё наоборот: именно потому, что она вращается, мы и видим всегда одну и ту же сторону.

Луна совершает полный оборот вокруг своей оси ровно за столько времени, за сколько облетает Землю по орбите, — примерно за 27,3 земных суток. Такое совпадение периодов называется синхронным вращением. Из-за него один и тот же полушарий спутника всегда направлен в нашу сторону.

Представьте: вы идёте по кругу вокруг фонарного столба и стараетесь всё время смотреть на него. Ваше тело при этом медленно поворачивается — иначе вы отвернётесь. Именно так движется Луна: один оборот вокруг Земли — один оборот вокруг собственной оси. Результат — вечно одно и то же лицо.

Как сложилось такое равновесие

Миллиарды лет назад Луна вращалась значительно быстрее. Но земное притяжение действует на спутник неравномерно: ближняя к Земле сторона притягивается чуть сильнее, чем дальняя. Это создаёт приливные силы — они постепенно растягивают тело спутника и одновременно тормозят его вращение.

Процесс шёл сотни миллионов лет. Вращение замедлялось до тех пор, пока не совпало с орбитальным периодом. В этой точке тормозящий эффект исчез — система пришла в устойчивое равновесие. Такое состояние называют приливным захватом, и оно характерно не только для Луны: большинство крупных спутников в Солнечной системе находятся в точно таком же положении относительно своих планет.

Вам наверняка будет интересно прочесть о том, почему Луна меняет форму — это напрямую связано с её движением по орбите.

Что находится на обратной стороне

«Обратная» не значит «тёмная» — это распространённое заблуждение. Солнечный свет падает на обе стороны Луны поочерёдно: пока у нас на Земле полнолуние, на обратной стороне — «новолуние», и там сейчас ночь. Но через две недели всё меняется на противоположное. Дальняя сторона получает ровно столько же света, сколько и ближняя — просто не в то время.

Впервые обратную сторону удалось сфотографировать в 1959 году — это сделал советский зонд «Луна-3». Снимки оказались неожиданными: там почти нет тёмных морей, которые так заметны на видимой стороне, зато значительно больше кратеров. Учёные до сих пор спорят о причинах этого различия — одна из версий связана с разной толщиной коры на двух полушариях.

Можно ли увидеть обратную сторону с Земли

С поверхности планеты — нет, никогда. Однако из-за небольших отклонений в орбите Луны — так называемых либраций — мы со временем видим чуть больше половины её поверхности: в совокупности около 59%. Но это происходит постепенно, за многие месяцы, и в любой отдельно взятый момент перед нами всегда одна и та же сторона.

Исследовать дальнюю сторону вблизи стало возможным только с помощью космических аппаратов. В январе 2019 года китайский зонд «Чанъэ-4» впервые в истории совершил мягкую посадку на обратной стороне Луны — в кратере Фон Кармана. Это потребовало специального спутника-ретранслятора «Цюэцяо», размещённого в точке Лагранжа: напрямую связаться с аппаратом с Земли невозможно, горизонт лунного шара полностью закрывает радиосигнал.

Читайте также: Почему Луну видно и днём, и ночью?

Что было бы, если бы Луна не вращалась совсем

Если бы Луна была неподвижна в пространстве, а Земля продолжала двигаться по орбите вокруг Солнца, мы бы постепенно видели все её стороны — примерно раз в месяц она поворачивалась бы к нам разными полушариями. Но такое состояние было бы нестабильным: приливные силы всё равно в итоге привели бы к приливному захвату.

Кстати, нечто похожее ждёт и саму Землю. Луна постепенно замедляет вращение нашей планеты — земные сутки удлиняются примерно на 2 миллисекунды за столетие. Через несколько миллиардов лет, по расчётам астрофизиков, Земля тоже окажется в приливном захвате и будет вечно обращена к Луне одной стороной. Но к тому моменту Солнце давно превратится в красного гиганта — так что людям об этом беспокоиться не стоит.

Читайте далее: Какой была бы Земля без Луны

Интересный факт

До эпохи космических полётов обратная сторона Луны была буквально terra incognita — неизведанной землёй. Когда советский зонд «Луна-3» прислал первые снимки в 1959 году, советские учёные получили право давать названия новым объектам. Так на лунных картах появились горы Советские, море Москвы и кратер Циолковский — в честь основоположника теоретической космонавтики. Международный астрономический союз утвердил большинство этих названий, и они используются до сих пор.