Почему Земля замедляет свое вращение?

Прогуливаясь утром по океанскому пляжу, мы можем заметить, что волны, кажется, поднимаются все дальше и дальше по песку. Прилив заливает пляж. Через несколько часов он колеблется, а затем начинает отступать, отступая на отмели, где часто можно встретить моллюсков. Приливы происходят одновременно и симметрично на противоположных сторонах Земли; они возвращаются каждые 12 часов 25 минут в каждое место, хотя и не точно на одну и ту же высоту. Время между последовательными приливами составляет чуть больше половины дня, потому что Луна вращается вокруг Земли в том же направлении, что и Земля вокруг своей оси, поэтому Земле требуется дополнительно 25 минут вращения, чтобы обогнать Луну .

На медленно вращающейся планете без континентов прилив был бы самым высоким вдоль линии, соединяющей центры Земли и Луны, то есть когда Луна находится над головой. Это не относится к Земле. Трение континентов и быстрое вращение Земли переносят приливную выпуклость океана вперед, так что она опережает линию Земля-Луна примерно на 3 градуса. Это означает, что в открытом океане прилив на самом деле происходит примерно через 12 минут после того, как Луна находится над головой.

И Солнце, и Луна участвуют в формировании приливов, но большая часть этих ритмичных приливов и отливов управляется Луной, чей прилив в 2,2 раза выше, чем у Солнца. В течение месяца изменение выравнивания Солнца и Луны приводит к тому, что приливы, создаваемые этими двумя телами, попеременно усиливаются и мешают друг другу, что приводит к циклу весенних приливов и приливов. Весенний прилив возникает около новолуния и полнолуния, когда Солнце и Луна усиливают приливы друг друга, а квазиприлив возникает около первой и третьей четверти, когда они мешают друг другу. Весенние приливы могут быть в 2-3 раза выше, чем квази-приливы. Солнечные приливы также немного меняются в течение года, поскольку Земля движется по своей эксцентрической орбите и изменяется расстояние между Солнцем и Землей, причем наибольшие солнечные приливы наблюдаются, когда Земля находится ближе всего к Солнцу.

=======================

При вращении Земли выпуклость, поднятая на ее поверхность под действием гравитации Луны, всегда находится немного впереди Луны, а не прямо под ней. Луна притягивает выпуклость, и в процессе замедляет движение всей планеты. Другими словами, наша планета встречает сопротивление в своем суточном вращении, вызванное приливным взаимодействием Луны с Землей.

=======================

Приливы и отливы создают водовороты в воде, создавая трение и рассеивая энергию за счет вращения Земли. Океанская вода слегка нагревается движением приливов и вращение Земли замедляется. Таким образом, приливы действуют как тормоза на вращающейся Земле, замедляя ее за счет трения, подобно тому, как тормоза автомобиля замедляют его колеса и нагреваются. Трение приливов рассеивает энергию со скоростью 5 миллиардов лошадиных сил (4 x 1012 ватт). Приливное трение замедляет вращение Земли, и день становится длиннее со скоростью 2 миллисекунды, или 0,002 секунды, за столетие. Другими словами, дни становятся длиннее со скоростью одна секунда каждые 50 000 лет, и завтрашний день будет на 60 миллиардных секунды длиннее, чем сегодняшний.

Луна притягивает земные океаны, а океаны отступают в соответствии с третьим законом Ньютона, согласно которому каждое действие имеет равное и противоположное противодействие. Чистый эффект состоит в том, чтобы повернуть Луну наружу на более дальнюю орбиту. Это происходит потому, что приливная выпуклость на стороне, обращенной к Луне, смещается впереди Луны, и эта выпуклость тянет Луну вперед.

Когда Земля замедляется, потерянный ею угловой момент передается Луне, которая ускоряется на своей орбите вокруг нас. Нетрудно увидеть, что это оттолкнет Луну от Земли, если мы посмотрим на ключевые уравнения. Выполнив арифметические действия, мы обнаружим, что изменение продолжительности дня на 0,002 секунды за столетие подразумевает движение Луны наружу, составляющее примерно 0,04 метра в год. Как ни мала эта величина, ее можно измерить с помощью лазерных отражателей, установленных на Луне астронавтами Аполлона. Данные лунной лазерной локации показывают, что Луна удаляется от Земли со скоростью 0,0382 ± 0,0007 метра в год.

Ориентация оси вращения Земли вызывает ежегодные сезонные колебания нашего климата, а небольшие колебания ее ориентации способствуют наступлению и отступлению ледниковых периодов. Наклонение Земли, угол, который ось ее вращения составляет с перпендикуляром к плоскости ее орбиты, сейчас составляет скромные 23,5 градуса, но этого достаточно, чтобы сменять лето и зиму по мере того, как северное или южное полушарие наклоняется в сторону или от нее. Солнце. Изменение наклона Земли всего на ± 1,3 градуса при среднем значении 23,3 градуса может способствовать или вызывать ледниковые периоды.

Климатический прогноз для безлунной Земли был бы намного мрачнее. Гравитационное притяжение нашей большой Луны действует как якорь, ограничивая отклонение оси вращения Земли и поддерживая относительно стабильный климат. Без Луны наклон оси вращения Земли хаотично колебался бы от 0 до 85 градусов. Такие большие колебания наклона планеты привели бы к резким изменениям климата. При наклоне 0 градусов не было бы сезонных изменений в распределении солнечного света на Земле. При 85 градусах земная ось полностью перевернулась бы. Тогда экваториальные тропики могли бы постоянно находиться в холодных зимних снегах, а полюса в течение одного года попеременно указывали бы почти прямо на Солнце или от него. Такие масштабные климатические изменения могут быть враждебны многим формам жизни на Земле.

Источник https://ase.tufts.edu/cosmos/view_chapter.asp?id=5&page=8