Žemės Mėnulio skersmuo yra maždaug 1/4 Žemės skersmens. Tai gali atrodyti įprasta, kol nepalyginate kitų planetų su jų palydovais: net didieji Jupiterio ir Saturno palydovai sudaro tik mažą dalį jų planetų skersmens. Iš 8 planetų Žemė turi didžiausią palydovą, palyginti su planetos dydžiu.
Šį išskirtinumą reikia įvertinti su 2 išlygomis. Mūsų Mėnulis nėra didžiausias palydovas absoliučiu dydžiu, o jei įtrauktume nykštukines planetas, Žemė ir Mėnulis nebūtų labiausiai panašaus dydžio pora. Plutono palydovas Charonas, proporcingai, yra gerokai didesnis. Tad įdomus klausimas yra ne vien „Kokio dydžio yra Mėnulis?“, bet ir „Palyginti su kuo jis didelis?“
Santykis paverčia šį klausimą naudingu palyginimu. Jis taip pat padeda atskirti 3 idėjas, kurios dažnai painiojamos: fizinį dydį, gravitacinę reikšmę ir regimąjį dydį danguje. Interaktyviame Saulės sistemos žemėlapyje rodomos dabartinės planetų padėtys; toliau pateikti palyginimai atskleidžia kitą šios sistemos aspektą – kokio dydžio yra planetos, palyginti su jų mėnuliais.
Mėnulio skersmuo viršija ketvirtį Žemės skersmens
Mėnulio spindulys yra 1 737,4 km. Jei laikysime, kad vidutinis Žemės spindulys yra apie 6 371 km, padaliję Mėnulio spindulį iš Žemės spindulio gausime maždaug 0,273. Kitaip tariant, Mėnulio skersmuo sudaro apie 27,3% Žemės skersmens. Toks pat santykis galioja ir spinduliams, ir skersmenims, nes padvigubinus abu matmenis jų proporcija nepasikeičia.
Įsivaizduokite 30 cm skersmens Žemės rutulį. Pagal tokį mastelį Mėnulio skersmuo būtų apie 8,2 cm – jis labiau primintų didelį apelsiną nei mažą karoliuką. Tai įspūdingai didelis palydovas. Tačiau toks modelis atskleidžia ir dažną iliustracijų klaidą. Vidutinis atstumas tarp Žemės ir Mėnulio yra 384 400 km, tad šių rutulių centrai būtų maždaug 9,1 m atstumu vienas nuo kito. Paveikslėlyje jie gali būti pavaizduoti beveik liečiantis, išlaikant santykinius dydžius, bet gerokai sumažinant tuščią erdvę tarp jų.
Šią porą galima apibūdinti ne vien skersmeniu. Mėnulio masė yra maždaug 1/81 Žemės masės, arba apie 1,2%, o ne 27,3%. Tūris didėja proporcingai skersmens kubui: jei objekto skersmuo sudaro 0,273 kito objekto skersmens, jo tūris, darant prielaidą, kad forma tokia pati, sudaro tik apie 0,020 kito objekto tūrio. Tai maždaug 2%.
Likusius skirtumus lemia tankis. Vidutinis Mėnulio tankis mažesnis nei Žemės, kurios masę gerokai padidina didelis, geležies turtingas branduolys. Taigi palydovas gali atrodyti įspūdingai didelis šalia savo planetos, bet gravitaciniu požiūriu nė iš tolo neprilygti jai. Svarbu atskirti skersmenį nuo masės, kai svarstoma, ar Žemė ir Mėnulis primena dvigubą planetą.
Didesni mėnuliai gali būti mažesni palydovai
Jupiterio Ganimedas yra didžiausias Saulės sistemos mėnulis, jo skersmuo siekia maždaug 5 268 km. Toliau eina Saturno Titanas, kurio skersmuo yra maždaug 5 149 km. Abu šie mėnuliai platesni už Merkurijų ir gerokai platesni už mūsų Mėnulį, kurio skersmuo yra 3 474,8 km. Tačiau dėl nė vieno iš jų planeta šeimininkė neatrodo maža.
Pagal vidutinius skersmenis Ganimedo skersmuo sudaro tik apie 3,8% Jupiterio skersmens, o Titano – apie 4,4% Saturno skersmens. Taigi Žemės ir Mėnulio santykis – 27,3% – daugiau nei 6 kartus viršija bet kurį iš jų. Tai nereiškia, kad mūsų Mėnulis yra 6 kartus didesnis; jo proporcinis dydis šalia savo planetos yra daugiau nei 6 kartus didesnis.
Neptūnas yra dar vienas naudingas palyginimas. Didžiausias jo mėnulis Tritonas sudaro apie 5,5% Neptūno skersmens. Tai didesnė proporcija nei Ganimedo ar Titano, tačiau vis dar gerokai mažesnė už Žemės ir Mėnulio santykį. Marsas yra priešingame kraštutinume: 2 maži, netaisyklingos formos jo mėnuliai, palyginti su planeta, yra menkučiai.
Šie palyginimai paaiškina, kodėl mėnulių reitingas pagal skersmenį neatsako į klausimą, kuri planetų sistema turi ryškiausią palydovą. Pagal fizinį dydį mūsų Mėnulis yra 5-as tarp Saulės sistemos mėnulių, bet pagal dydį, palyginti su savo planeta, užima 1-ąją vietą tarp 8 planetų. Išsamesnį palydovų sąrašą rasite Saulės sistemos mėnulių vadove; čia svarbu atskirti absoliutų reitingą nuo santykio.
Ar tai reiškia, kad Žemė ir Mėnulis yra dviguba planeta?
„Dviguba planeta“ – patrauklus apibūdinimas, tačiau nėra visuotinai priimto oficialaus jo apibrėžimo. Vienas siūlomas kriterijus – nustatyti, kur yra bendras abiejų kūnų masės centras. Abu kūnai skrieja aplink šį tašką, vadinamą baricentru; mažesnis kūnas nesisuka aplink visiškai nejudantį didesnįjį.
Žemės ir Mėnulio atveju baricentras yra Žemės viduje. Jo padėtį galima apytikriai apskaičiuoti pagal masių santykį. Jei Žemės masė yra maždaug 81 kartą didesnė už Mėnulio masę, baricentras yra maždaug per 1/82 atstumo tarp jų centrų nuo Žemės centro. Naudojant vidutinį 384 400 km atstumą, gaunama maždaug 4 700 km. Tai mažiau nei maždaug 6 371 km siekiantis Žemės spindulys, todėl pagal šį supaprastintą skaičiavimą taškas yra maždaug 1 700 km gylyje po paviršiumi.
Palyginkime tai su Plutonu ir Charonu. Charono skersmuo sudaro maždaug pusę Plutono skersmens, o jo masė – maždaug 1/8 Plutono masės. Jų baricentras yra už Plutono ribų, todėl ši pora yra gerokai ryškesnis dvinarės sistemos pavyzdys. Plutonas priskiriamas nykštukinėms planetoms, tad tai nekeičia Žemės išskirtinės padėties tarp 8 planetų.
Baricentro kriterijus naudingas, bet nėra išsamus klasifikavimo principas. Jo padėtis priklauso ir nuo atstumo, ir nuo masės: padidinus atstumą tarp tų pačių 2 kūnų, baricentras nutolsta nuo abiejų centrų. Todėl vien tai, kad taškas yra už didesniojo kūno ribų, nereiškia, kad pora visuotinai pripažįstama „dviguba planeta“. Pagal įprastą klasifikaciją Žemė tebėra planeta, o Mėnulis – jos gamtinis palydovas, nors Mėnulio skersmuo, palyginti su planetos skersmeniu, yra neįprastai didelis.
Užuomina apie Mėnulio kilmę
Didelis Mėnulio dydis yra viena iš kelių savybių, kurias turi paaiškinti jo kilmės teorija. Pagrindinis paaiškinimas – milžiniško smūgio hipotezė: ankstyvoje Žemės istorijoje įvykęs didelis susidūrimas išsviedė medžiagą į orbitą, o iš aplink skriejančių nuolaužų susidarė Mėnulis. Bendras šio aiškinimo vaizdas gerai pagrįstas, tačiau tikslios smūgio aplinkybės ir vėlesnė sistemos raida tebėra tyrimų objektas.
Vien Mėnulio dydis šios hipotezės neįrodo. Mokslininkai taip pat nagrinėja sistemos kampinį momentą, palyginti mažą Mėnulio metalinį branduolį ir cheminius bei izotopinius sausumos ir Mėnulio medžiagos panašumus. Sėkmingas paaiškinimas turi aprėpti visus šiuos stebėjimus, o ne vien sukurti didelį palydovą kompiuteriniame modelyje.
Tai skiriasi nuo bendro požiūrio į didžiuosius taisyklingos formos milžiniškų planetų mėnulius: manoma, kad jie susidarė dujų ir kietųjų dalelių diskuose aplink augančias planetas. Skirtinga susidarymo aplinka gali lemti skirtingas planetos ir jos palydovų dydžių proporcijas. Nėra pagrindo tikėtis, kad visos planetų sistemos bus viena kitos kopijos, tik skirtingo mastelio.
Taip pat reikėtų atskirti susidarymą nuo vėlesnės raidos. Potvyninės sąveikos ilgainiui pakeitė Žemės ir Mėnulio sistemą, o Mėnulis tolsta nuo Žemės maždaug 3,8 cm per metus. Dėl to keičiasi atstumas tarp jų, bet ne skersmenų santykis. Šios sąveikos taip pat padeda paaiškinti sinchronizuotą jų orbitinį ir sukimosi ryšį, apie kurį rašoma straipsnyje kodėl visada matome tą pačią Mėnulio pusę.
Kodėl didelis palydovas danguje vis tiek atrodo mažas
Santykinis dydis šalia Žemės nėra tas pats, kas regimasis dydis stebėtojui Žemėje. Danguje matomą dydį lemia Mėnulio skersmens ir atstumo nuo jūsų santykis. Padalijus 3 474,8 km skersmenį iš vidutinio 384 400 km atstumo tarp Žemės ir Mėnulio centrų, gaunamas maždaug 0,52 laipsnio kampinis skersmuo. Tai naudingas apytikris įvertis, o ne tikslus dydis konkrečioje stebėjimo vietoje.
Todėl palydovas, kurio skersmuo viršija ketvirtį Žemės skersmens, danguje vis tiek užima tik nedidelę jo dalį. Tarp kūnų esantis atstumas yra milžiniškas, palyginti su abiejų kūnų skersmeniu. Jei Mėnulis būtų toliau, jis atrodytų mažesnis, nors fiziškai nesusitrauktų ir jo neįprastai didelis dydžio, palyginti su Žeme, santykis nepasikeistų.
Šis skirtumas padeda praktiškai vertinti Mėnulio nuotraukas. Skirtingais židinio nuotoliais, skirtingai apkarpytos ar su skirtingais pirmojo plano objektais padarytos nuotraukos negali įrodyti, kad fizinis Mėnulio dydis pasikeitė. Norint prasmingai palyginti regimąjį skersmenį, reikia vienodo vaizdo mastelio. Mėnulio informacijos skydeliuose pagal miestą kartu su faze ir apšviestumu pateikiamas atstumas, aukštis virš horizonto ir azimutas – tai naudinga informacija stebėjimams užrašyti. Palikite tą pačią kameros sąranką, užfiksuokite atstumą ir galėsite tirti, kaip kinta regimasis Mėnulio dydis, nepainiodami to su kur kas esmingesniu klausimu, kokio dydžio mūsų palydovas yra šalia Žemės.