Maa Kuu laius on umbes veerand Maa omast. See võib tunduda tavaline, kuni võrdled teisi planeete nende kaaslastega: isegi Jupiteri ja Saturni hiidkuud moodustavad nende planeetide läbimõõdust vaid väikese osa. Kaheksa planeedi seas on Maal oma emakeha suurusega võrreldes suurim kuu.
Sellel erisusel on kaks täpsustust. Meie Kuu pole absoluutmõõtmetelt suurim kaaslane ning kui arvestada ka kääbusplaneete, pole Maa ja Kuu kõige võrdsem paar. Pluuto kaaslane Charon on proportsionaalselt palju suurem. Seega pole huvitav küsimus lihtsalt „Kui suur on Kuu?”, vaid „Millega võrreldes suur?”
Suhtarv muudab selle küsimuse kasulikuks võrdluseks. Samuti aitab see eristada kolme mõistet, mida sageli segamini aetakse: füüsiline suurus, gravitatsiooniline tähtsus ja näiv suurus taevas. Päikesesüsteemi interaktiivne kaart näitab planeetide praeguseid asukohti; allpool toodud võrdlused selgitavad selle süsteemi teist tahku – kui erinevad on planeetide ja nende kuude suurused.
Kuu laius on rohkem kui veerand Maa omast
Kuu raadius on 1,737.4 km. Kui võtta Maa keskmiseks raadiuseks umbes 6,371 km, saame Kuu raadiuse Maa omaga jagamisel ligikaudu 0.273. Teisisõnu, Kuu läbimõõt on umbes 27.3% Maa omast. Sama suhtarv kehtib nii raadiuse kui ka läbimõõdu puhul, sest mõlema mõõdu kahekordistamine ei muuda nende omavahelist suhet.
Kujutle Maad 30 cm läbimõõduga pallina. Sellel skaalal oleks Kuu läbimõõt umbes 8.2 cm – pigem suure apelsini kui tillukese pärli suurune. See on tähelepanuväärselt suur kaaslane. Mudel toob aga esile ka levinud eksituse illustratsioonidel. Maa ja Kuu keskmise, 384,400 km kauguse korral oleks nende pallide keskpunktide vahe umbes 9.1 meetrit. Pilt, millel need peaaegu kokku puutuvad, võib nende suhtelised mõõtmed õigesti edasi anda, kuid tühja ruumi oluliselt kokku suruda.
Lähedust saab mõõta ka muul viisil kui läbimõõdu järgi. Kuu mass on umbes üks kaheksakümne esimendik Maa massist ehk ligikaudu 1.2%, mitte 27.3%. Ruumala kasvab läbimõõdu kuubiga: sama kujuga objekt, mille laius on 0.273 korda väiksem, on ruumalalt vaid umbes 0.020 korda väiksem. See on ligikaudu 2%.
Ülejäänud erinevus tuleneb tihedusest. Kuu keskmine tihedus on Maa omast väiksem; Maa suur rauarikas tuum annab selle massile olulise panuse. Seega võib kuu oma planeedi kõrval muljetavaldavalt suur paista, ilma et ta oleks gravitatsiooniliselt võrdväärne partner. Läbimõõdu ja massi eraldi käsitlemine on hädavajalik, kui arutleda selle üle, kas Maa ja Kuu meenutavad kaksikplaneeti.
Suuremad kuud võivad olla väiksemad kaaslased
Jupiteri Ganymedes on Päikesesüsteemi suurim kuu, selle läbimõõt on ligikaudu 5,268 km. Järgneb Saturni Titan, mille läbimõõt on ligikaudu 5,149 km. Mõlemad on Merkuurist laiemad ja meie Kuust, mille läbimõõt on 3,474.8 km, märksa laiemad. Ometi ei pane kumbki oma emaplaneeti väikesena paistma.
Keskmisi läbimõõte kasutades moodustab Ganymedes Jupiteri laiusest vaid umbes 3.8%. Titan moodustab Saturni laiusest umbes 4.4%. Maa 27.3% suhtarv on seega kummastki suhtarvust rohkem kui kuus korda suurem. See ei tähenda, et meie Kuu oleks kuus korda suurem, vaid et selle suhteline suurus oma planeedi kõrval on rohkem kui kuus korda suurem.
Neptuun pakub veel ühe kasuliku võrdluse. Selle suurim kuu Triton moodustab Neptuuni läbimõõdust umbes 5.5%. See osakaal on suurem kui Ganymedese või Titani oma, kuid jääb siiski Maa ja Kuu suhtarvust palju väiksemaks. Marss on teises äärmuses: selle kaks väikest ebakorrapärast kuud on planeediga võrreldes tillukesed.
Need võrdlused selgitavad, miks kuude läbimõõdu järgi koostatud pingeread ei vasta küsimusele, millise planeedisüsteemi kaaslane on kõige silmapaistvam. Meie Kuu on Päikesesüsteemi kuude seas füüsilise suuruse poolest viiendal kohal, kuid kaheksa planeedi seas oma emaplaneediga võrreldes esikohal. Laiema ülevaate saamiseks vaata Päikesesüsteemi kuude juhendit; siin on oluline eristada absoluutset pingerida suhtarvust.
Kas see teeb Maast ja Kuust kaksikplaneedi?
„Kaksikplaneet” on ahvatlev nimetus, kuid sellel puudub üldtunnustatud ametlik määratlus. Ühe pakutud kriteeriumi järgi vaadatakse, kus asub kahe keha ühine massikese. Mõlemad kehad tiirlevad selle punkti, mida nimetatakse barütsentriks, ümber; väiksem keha ei tiirle täiesti paigal seisva suurema keha ümber.
Maa ja Kuu puhul asub barütsenter Maa sees. Selle asukohta saab hinnata massisuhte põhjal. Kui Maa mass on umbes 81 korda suurem kui Kuu mass, asub barütsenter Maa keskpunktist umbes ühe kaheksakümne teise keskpunktidevahelise kauguse kaugusel. Kasutades keskmist vahemaad 384,400 km, saame tulemuseks ligikaudu 4,700 km. See on vähem kui Maa ligikaudu 6,371 km raadius, nii et lihtsustatud arvutuse järgi asub punkt umbes 1,700 km sügavusel maapinna all.
Võrdle nüüd Pluutot ja Charonit. Charon on umbes poole Pluuto laiune ja selle mass moodustab ligikaudu ühe kaheksandiku Pluuto massist. Nende barütsenter asub väljaspool Pluutot, mistõttu on nad palju selgem näide kaksiksüsteemist. Pluuto liigitatakse kääbusplaneediks, seega ei muuda see Maa erilisust kaheksa planeedi seas.
Barütsentri kriteerium on kasulik, kuid ei anna täielikku klassifitseerimisreeglit. Selle asukoht sõltub nii kehadevahelisest kaugusest kui ka massist: kui viia samad kaks keha teineteisest kaugemale, liigub barütsenter kummagi keskpunktist kaugemale. Seega ei tõesta suuremast kehast väljaspool asuv punkt iseenesest, et tegu on üldtunnustatud „kaksikplaneediga”. Tavapärase liigituse järgi on Maa planeet ja Kuu selle looduslik kaaslane, hoolimata Kuu ebatavaliselt suurest suhtelisest läbimõõdust.
Vihje Kuu tekke kohta
Kuu märkimisväärne suurus on üks paljudest omadustest, mida selle päritolu teooria peab selgitama. Juhtiva seletuse järgi tekkis Kuu hiiglasliku kokkupõrke tagajärjel: Maa varases ajaloos paiskas suur kokkupõrge ainet orbiidile ning Kuu kujunes orbiidil olevast prahist. Üldjoontes toetavad tõendid seda pilti tugevalt, kuid kokkupõrke täpsed asjaolud ja sellele järgnenud areng on endiselt uurimisobjektid.
Ainuüksi suurus seda seletust ei tõesta. Teadlased arvestavad ka süsteemi impulsimomenti, Kuu suhteliselt väikest metallilist tuuma ning Maa ja Kuu ainete keemilisi ja isotoopseid sarnasusi. Hea seletus peab neid tähelepanekuid arvesse võtma koos, mitte lihtsalt tekitama simulatsioonis suure kaaslase.
See erineb hiidplaneetide suurte korrapäraste kuude üldisest tekkepildist: arvatakse, et need kujunesid gaasi- ja tahke aine ketastes, mis ümbritsesid kasvavaid planeete. Erinevad tekkekeskkonnad võivad luua erineva suurussuhte planeedi ja tema kaaslaste vahel. Pole põhjust eeldada, et iga planeedisüsteem oleks teiste vähendatud koopia.
Teke ja hilisem areng tuleb samuti lahus hoida. Tõusu-mõõnajõud on Maa ja Kuu süsteemi aja jooksul muutnud ning Kuu eemaldub Maast umbes 3.8 cm aastas. See muudab nendevahelist kaugust, mitte läbimõõtude suhet. Samad vastastikmõjud aitavad selgitada nende sünkroonset orbiidi- ja pöörlemissuhet, millest räägib artikkel miks näeme Kuust alati sama külge.
Miks paistab suur kaaslane taevas siiski väikesena
Suhteline suurus Maa kõrval ei ole sama mis näiv suurus Maa vaatleja jaoks. Taevas nähtava Kuu suuruse määrab selle läbimõõdu ja sinu kauguse suhe. Kui võtta Kuu läbimõõduks 3,474.8 km ning Maa ja Kuu keskpunktide vaheliseks keskmiseks kauguseks 384,400 km, saame nurkläbimõõduks ligikaudu 0.52 kraadi. See on kasulik ligikaudne hinnang, mitte täpne ennustus konkreetse vaatluskoha jaoks.
Seepärast võib kaaslane, mille laius ületab veerandi Maa omast, hõivata taevas ikkagi vaid väikese ala. Kehadevaheline ruum on kummagi keha läbimõõduga võrreldes tohutu. Kui Kuu oleks kaugemal, paistaks ta väiksemana, muutumata ise füüsiliselt väiksemaks või kaotamata ebatavaliselt suurt Kuu ja Maa suurussuhet.
See eristus aitab kuufotosid võrreldes praktilist kontrolli teha. Erineva fookuskauguse, kadreeringu või esiplaaniga tehtud pildid ei tõesta, et Kuu füüsiline suurus oleks muutunud. Näiva läbimõõdu sisukaks võrdlemiseks on vaja ühtset pildiskaalat. Linnade kuuvaated näitavad faasi ja valgustatuse kõrval kaugust, kõrgust ja asimuuti ning annavad vaatluse ülesmärkimiseks kasulikku konteksti. Hoia kaamera seadistus muutumatuna ja pane kaugus kirja – nii saad uurida Kuu näiva suuruse muutumist, ajamata seda segamini palju põhjapanevama küsimusega, kui suur on meie kaaslane Maa kõrval.