Жердің Айының ені Жердің енінің төрттен біріне жуық. Басқа ғаламшарларды серіктерімен салыстырғанға дейін бұл қалыпты көрінуі мүмкін: тіпті Юпитер мен Сатурнның алып серіктерінің диаметрі өз ғаламшарларының диаметрімен салыстырғанда аз ғана үлес құрайды. Сегіз ғаламшардың ішінде Жердің серігі өз ғаламшарының өлшеміне шаққанда ең үлкен.
Бұл тұжырымға қатысты екі жайтты ескеру керек. Ай абсолют өлшемі бойынша ең үлкен серік емес, ал ергежейлі ғаламшарларды қоссақ, Жер мен Ай өлшемдері ең тең жұп та болмайды. Плутонның серігі Харон онымен салыстырғанда әлдеқайда үлкен. Сондықтан қызықты сұрақ жай ғана «Ай қаншалықты үлкен?» емес, «Немен салыстырғанда үлкен?» деген сұрақ.
Арақатынас осы сұрақты пайдалы салыстыруға айналдырады. Сондай-ақ ол жиі араласып кететін үш ұғымды: физикалық өлшемді, гравитациялық маңыздылықты және аспандағы көрінерлік өлшемді бір-бірінен ажыратуға көмектеседі. Күн жүйесінің интерактивті картасы ғаламшарлардың қазіргі орнын көрсетеді; төмендегі салыстырулар осы жүйенің басқа қырын — ғаламшарлар мен олардың серіктерінің өлшемдері қаншалықты ерекшеленетінін түсіндіреді.
Ай Жер енінің төрттен бірінен де үлкен
Айдың радиусы — 1,737.4 км. Жердің орташа радиусын шамамен 6,371 км деп алып, Ай радиусын Жердің радиусына бөлсек, шамамен 0.273 шығады. Басқаша айтқанда, Айдың диаметрі Жер диаметрінің шамамен 27.3%-ына тең. Радиус пен диаметр үшін арақатынас бірдей, өйткені екі өлшемді де екі еселеу олардың пропорциясын өзгертпейді.
Жерді диаметрі 30 см доп деп елестетіңіз. Мұндай масштабта Айдың диаметрі шамамен 8.2 см болар еді: кішкентай моншақтан гөрі үлкен апельсинге жақын. Бұл — серігі үшін айтарлықтай үлкен өлшем. Бірақ мұндай үлгі иллюстрациялардағы жиі кездесетін қателікті де көрсетеді. Жер мен Айдың орташа арақашықтығы 384,400 км болғанда, екі шардың центрлерінің арасы шамамен 9.1 метр болар еді. Оларды бір-біріне тиіп тұрғандай көрсететін сурет салыстырмалы өлшемдерін сақтағанымен, олардың арасындағы бос кеңістікті қатты қысқартып көрсетеді.
Бұл жұпты өлшеудің бір жолы ғана — диаметр. Айдың массасы Жер массасының сексен бірден біріне жуық, яғни шамамен 1.2%, 27.3% емес. Көлем диаметрдің кубына пропорционал өседі: пішіні бірдей дененің ені 0.273 есе болса, көлемі небәрі шамамен 0.020 есе болады. Бұл шамамен 2%.
Қалған айырмашылық тығыздыққа байланысты. Орташа алғанда, Ай Жерден тығыздығы төмен; Жер массасына оның темірге бай үлкен ядросы едәуір үлес қосады. Сондықтан серік ғаламшарының жанында өте үлкен көрінгенімен, гравитациялық тұрғыдан оған тең болмауы мүмкін. Жер мен Айды қос ғаламшарға ұқсата ма деген мәселені талқылағанда диаметр мен массаны бөлек қарастыру өте маңызды.
Үлкен серіктер өз ғаламшарына шаққанда кішірек
Юпитердің Ганимеді — Күн жүйесіндегі ең үлкен серік, диаметрі шамамен 5,268 км. Одан кейін Сатурнның Титаны келеді: диаметрі шамамен 5,149 км. Екеуінің де ені Меркурийдікінен үлкен, сондай-ақ диаметрі 3,474.8 км болатын Айдан да едәуір үлкен. Бірақ бұлардың ешқайсысы өз ғаламшарын кішкентай етіп көрсетпейді.
Орташа диаметрлерді алсақ, Ганимедтің ені Юпитер енінің шамамен 3.8%-ын құрайды. Титанның ені Сатурн енінің шамамен 4.4%-ына тең. Демек, Жер мен Айдың 27.3% арақатынасы бұлардың әрқайсысынан 6 еседен астам үлкен. Бұл Ай 6 есе үлкен дегенді білдірмейді; оның өз ғаламшарына шаққандағы салыстырмалы өлшемі 6 еседен астам үлкен деген сөз.
Нептун да пайдалы салыстыру ұсынады. Оның ең үлкен серігі Тритон Нептун диаметрінің шамамен 5.5%-ына тең. Бұл Ганимед пен Титан көрсеткіштерінен жоғары болғанымен, Жер мен Ай арақатынасынан әлдеқайда төмен. Марс керісінше шеткі мысал: оның екі кішкентай, пішіні дұрыс емес серігі ғаламшарымен салыстырғанда титтей ғана.
Бұл салыстырулар серіктерді диаметрі бойынша реттеу қай ғаламшар жүйесінің серігі ең ірі болып көрінетінін анықтай алмайтынын түсіндіреді. Ай Күн жүйесіндегі серіктердің физикалық өлшемі бойынша бесінші орында, бірақ сегіз ғаламшрын авч үзвэл өз ғаламшарына шаққанда бірінші орында. Серіктер туралы жалпы мәліметті Күн жүйесінің серіктері туралы нұсқаулықтан қараңыз; мұндағы маңызды айырмашылық — абсолют өлшем бойынша орын мен арақатынастың арасында.
Бұл Жер мен Айды қос ғаламшар ете ме?
«Қос ғаламшар» деген атау тартымды болғанымен, оның бәрі бірдей қабылдаған ресми анықтамасы жоқ. Ұсынылған өлшемдердің бірі — екі дененің ортақ масса центрінің қай жерде орналасатыны. Екі дене де барицентр деп аталатын осы нүктені айнала қозғалады; кіші дене мүлде қозғалмайтын үлкен денені айналып жүрмейді.
Жер мен Айдың барицентрі Жердің ішінде орналасқан. Оның орнын масса арақатынасымен жуықтап есептеуге болады. Жердің массасы Айдың массасынан шамамен 81 есе үлкен болса, барицентр екі дене центрінің арасындағы қашықтықтың сексен екіден біріне тең жерде, Жер центрінен есептегенде, орналасады. Орташа арақашықтықты 384,400 км деп алсақ, бұл шамамен 4,700 км болады. Бұл Жердің шамамен 6,371 км радиусынан аз, сондықтан осы қарапайым есеп бойынша нүкте жер бетінен шамамен 1,700 км тереңде жатыр.
Енді Плутон мен Харонды салыстырайық. Харонның ені Плутон енінің шамамен жартысына тең, ал массасы оның массасының шамамен сегізден бірін құрайды. Олардың барицентрі Плутонның сыртында орналасқандықтан, бұл — қос денелі жүйенің анағұрлым айқын мысалы. Плутон ергежейлі ғаламшар санатына жатқызылады, сондықтан бұл жағдай Жердің сегіз ғаламшар арасындағы ерекшелігін өзгертпейді.
Барицентр өлшемі пайдалы болғанымен, ол толық жіктеу ережесі емес. Оның орны массаға ғана емес, арақашықтыққа да тәуелді: бірдей екі денені бір-бірінен алыстатсаңыз, барицентр олардың центрлерінен де алысырақ орналасады. Сондықтан нүктенің үлкен дененің сыртында орналасуы өздігінен бәрі мойындаған «қос ғаламшар» мәртебесін белгілемейді. Айдың салыстырмалы диаметрі ерекше үлкен болғанымен, қалыптасқан түсінік бойынша Жер — ғаламшар, ал Ай — оның табиғи серігі.
Айдың қалай пайда болғанына қатысты бір дерек
Айдың едәуір үлкен өлшемі — оның пайда болу теориясы түсіндіруге тиіс бірнеше қасиеттің бірі. Ең кең тараған түсінік — алып соқтығысу гипотезасы: Жер тарихының ерте кезеңінде болған ірі соқтығыс материалды орбитаға шығарған, ал Ай сол орбитадағы қоқыстан қалыптасқан. Жалпы көрініс ғылыми деректермен жақсы расталғанымен, соқтығыстың нақты жағдайлары мен одан кейінгі эволюция әлі де зерттеліп жатыр.
Айдың өлшемі бұл болжамды өздігінен дәлелдемейді. Ғалымдар жүйенің бұрыштық импульсін, Айдың металдық ядросының салыстырмалы түрде шағын екенін, сондай-ақ Жер мен Ай заттарының химиялық және изотоптық ұқсастықтарын да қарастырады. Табысты түсіндірме симуляцияда жай ғана үлкен серік қалыптастырумен шектелмей, осы бақылаулардың бәрін бір мезгілде түсіндіруі керек.
Бұл алып ғаламшарлардың үлкен әрі реттелген серіктерінің қалыптасуы туралы жалпы түсініктен өзгеше. Олар өсіп келе жатқан ғаламшарларды қоршаған газ бен қатты заттар дискілерінің ішінде пайда болған деп есептеледі. Қалыптасу орталарының әртүрлі болуы ғаламшар мен оның серіктерінің өлшемдері арасындағы әртүрлі арақатынастарға әкелуі мүмкін. Әр ғаламшар жүйесі басқаларының кішірейтілген көшірмесі болуы міндетті емес.
Қалыптасу үдерісі мен кейінгі эволюцияны да бөлек қарастыру керек. Толысу әсерлесулері уақыт өте Жер мен Ай жүйесін өзгертіп келді, ал Ай Жерден жылына шамамен 3.8 см алыстап барады. Бұл олардың арақашықтығын өзгертеді, бірақ диаметрлерінің арақатынасын өзгертпейді. Осы әсерлесулер олардың орбиталық және осьтік айналысының синхрондалуын да түсіндіруге көмектеседі; бұл туралы Айдың бір бетін ғана үнемі көретініміз туралы мақаладан оқыңыз.
Неліктен үлкен серік аспанда кішкентай көрінеді?
Айдың Жермен салыстырғандағы өлшемі мен Жердегі бақылаушыға көрінетін өлшемі бір нәрсе емес. Көрініске Ай диаметрінің бақылаушыға дейінгі қашықтыққа қатынасы әсер етеді. Диаметрі 3,474.8 км және Жер мен Ай центрлерінің орташа арақашықтығы 384,400 км деп алсақ, бұрыштық диаметр шамамен 0.52 градус болады. Бұл — белгілі бір бақылау орны үшін дәл болжам емес, пайдалы жуық мән.
Сондықтан Жер енінің төрттен бірінен асатын серік аспанның шағын ғана бөлігін алып көрінеді. Денелердің арасындағы кеңістік олардың кез келгенінің диаметрінен әлдеқайда үлкен. Ай алысырақ орналасса, физикалық өлшемі кішіреймей де, Жерге шаққандағы ерекше үлкен арақатынасын жоғалтпай да кішірек көрінер еді.
Бұл айырмашылық Айдың фотосуреттерін салыстырғанда пайдалы тексеріс болады. Фокустық қашықтығы, кадр қиындысы немесе алдыңғы көрінісі әртүрлі суреттер Айдың физикалық өлшемі өзгергенін дәлелдей алмайды. Көрінерлік диаметрді мәнді салыстыру үшін сурет масштабы бірдей болуы керек. Қала бойынша Ай бақылау тақталарында фаза мен жарықтану көрсеткіштеріне қоса қашықтық, биіктік және азимут та беріледі, бұл бақылауды тіркеуге қажетті контекст ұсынады. Камера баптауларын өзгертпей, қашықтықты жазып отырсаңыз, Айдың көрінерлік өлшемінің өзгерісін оның Жерге шаққандағы әлдеқайда іргелі өлшемімен шатастырмай зерттей аласыз.