Jordens måne er omtrent en fjerdedel så bred som Jorden. Det høres kanskje ikke spesielt ut før du sammenligner andre planeter med månene deres: Selv de største månene til Jupiter og Saturn utgjør bare en liten brøkdel av planetenes diameter. Blant de åtte planetene har Jorden den største månen sett i forhold til vertsplanetens størrelse.
Dette særtrekket må nyanseres på to måter. Månen vår er ikke den største satellitten målt i absolutt størrelse, og Jorden–Månen er heller ikke det mest jevnbyrdige paret dersom dvergplaneter tas med. Plutos følgesvenn Charon er proporsjonalt mye større. Det interessante spørsmålet er derfor ikke bare «Hvor stor er Månen?», men «Stor sammenlignet med hva?»
Et forholdstall gjør spørsmålet nyttig å sammenligne. Det bidrar også til å skille mellom tre begreper som ofte blandes sammen: fysisk størrelse, gravitasjonsmessig betydning og tilsynelatende størrelse på himmelen. Det interaktive kartet over solsystemet viser planetenes nåværende posisjoner; sammenligningene nedenfor forklarer en annen side ved dette systemet – hvor stor forskjell det er på planetenes og månenes størrelse.
Månen er mer enn en fjerdedel så bred som Jorden
Månens radius er 1,737.4 km. Hvis vi bruker en gjennomsnittlig radius for Jorden på omtrent 6,371 km, blir forholdet mellom månens radius og jordens omtrent 0,273. Med andre ord er Månen omtrent 27,3% av jordens diameter. Det samme forholdet gjelder for radius og diameter, fordi en dobling av begge målene ikke endrer forholdet mellom dem.
Se for deg Jorden som en ball med en diameter på 30 cm. I den målestokken ville Månen være omtrent 8,2 cm i diameter – nærmere en stor appelsin enn en liten perle. Det er en imponerende stor følgesvenn. Men modellen avslører også en vanlig fallgruve i illustrasjoner. Ved den gjennomsnittlige avstanden mellom Jorden og Månen på 384,400 km ville sentrene til de to ballene vært omtrent 9,1 meter fra hverandre. Et bilde som viser dem nesten inntil hverandre, kan bevare størrelsesforholdet, men samtidig komprimere det tomme rommet kraftig.
Diameter er bare én måte å måle forholdet på. Månen har omtrent en åttienendedel av jordens masse, eller rundt 1,2%, ikke 27,3%. Volumet øker med diameteren i tredje potens: Et objekt som er 0,273 ganger så bredt, har bare omtrent 0,020 ganger så stort volum, forutsatt at formen er den samme. Det tilsvarer rundt 2%.
Resten av forskjellen skyldes tettheten. Månen har lavere gjennomsnittlig tetthet enn Jorden, der den store, jernrike kjernen bidrar betydelig til massen. En måne kan altså virke imponerende stor ved siden av planeten sin uten å være i nærheten av å være en likeverdig gravitasjonspartner. Det er viktig å skille mellom diameter og masse når man diskuterer om Jorden og Månen ligner på en dobbeltplanet.
Større måner kan være mindre følgesvenner
Jupiters Ganymedes er den største månen i solsystemet, med en diameter på omtrent 5,268 km. Saturns Titan kommer på andreplass, med omtrent 5,149 km. Begge er bredere enn Merkur, og begge er betydelig bredere enn Månen vår, som har en diameter på 3,474.8 km. Likevel får ingen av dem vertsplaneten sin til å virke liten.
Regnet ut fra gjennomsnittsdiametre er Ganymedes bare omtrent 3,8% så bred som Jupiter. Titan er omtrent 4,4% så bred som Saturn. Jordens forhold på 27,3% er dermed mer enn seks ganger større enn begge disse forholdene. Det betyr ikke at Månen vår er seks ganger større; det betyr at dens størrelse i forhold til sin egen planet er mer enn seks ganger større.
Neptun gir en annen nyttig sammenligning. Den største månen, Triton, utgjør omtrent 5,5% av Neptuns diameter. Det er en større andel enn Ganymedes eller Titan utgjør av sine planeter, men likevel langt mindre enn forholdet mellom Jorden og Månen. Mars befinner seg i motsatt ende av skalaen: De to små, uregelmessige månene er ørsmå sammenlignet med planeten.
Disse sammenligningene forklarer hvorfor rangeringer av måner etter diameter ikke svarer på spørsmålet om hvilket planetsystem som har den mest markante følgesvennen. Månen vår er den femte største månen i solsystemet målt i fysisk størrelse, men størst i forhold til vertsplaneten sin blant de åtte planetene. Se veiledningen til månene i solsystemet for en bredere oversikt over satellitter; det viktige skillet her går mellom en absolutt rangering og et forholdstall.
Gjør dette Jorden og Månen til en dobbeltplanet?
«Dobbeltplanet» er en fristende betegnelse, men den har ingen formell definisjon som alle er enige om. En foreslått test undersøker hvor det felles massesenteret til de to himmellegemene ligger. Begge legemene går i bane rundt dette punktet, som kalles barysentrum; det minste legemet går ikke i bane rundt et helt stillestående større legeme.
For Jorden og Månen ligger barysentrum inne i Jorden. Du kan anslå posisjonen ved hjelp av masseforholdet. Hvis Jorden har omtrent 81 ganger så stor masse som Månen, ligger barysentrum omtrent en åttitoendedel av avstanden mellom sentrumspunktene fra jordens sentrum. Med den gjennomsnittlige avstanden på 384,400 km blir det omtrent 4,700 km. Det er mindre enn jordradiusen på omtrent 6,371 km, så i denne forenklede beregningen ligger punktet omtrent 1,700 km under overflaten.
Sammenlign nå Pluto og Charon. Charon er omtrent halvparten så bred som Pluto og har rundt en åttendedel av Plutos masse. Barysentrum deres ligger utenfor Pluto, noe som gjør dem til et langt tydeligere eksempel på et binært par. Pluto er klassifisert som en dvergplanet, så dette endrer ikke Jordens særstilling blant de åtte planetene.
Barysentrumstesten er nyttig, men den er ikke en fullstendig klassifiseringsregel. Posisjonen avhenger både av avstanden og massen: Hvis de samme to legemene flyttes lenger fra hverandre, flyttes barysentrum lenger fra hvert av sentrene. At punktet ligger utenfor det største legemet, er derfor ikke i seg selv nok til å gi dem en «dobbeltplanet»-status alle er enige om. Etter vanlig konvensjon er Jorden fortsatt en planet og Månen dens naturlige satellitt, til tross for månens uvanlig store diameter i forhold til planeten.
Et spor etter hvordan Månen ble til
Månens betydelige størrelse er én av flere egenskaper som en teori om dens opprinnelse må forklare. Den ledende forklaringen er et gigantisk nedslag: Tidlig i Jordens historie sendte en kraftig kollisjon materiale ut i bane, og Månen ble dannet av materiale som gikk i bane rundt Jorden. Hovedtrekkene i denne forklaringen har solid støtte, men de nøyaktige omstendighetene rundt nedslaget og den videre utviklingen er fortsatt gjenstand for forskning.
Størrelsen alene beviser ikke denne teorien. Forskere undersøker også systemets dreieimpuls, månens relativt lille metalliske kjerne og kjemiske og isotopiske likheter mellom materiale fra Jorden og Månen. En god forklaring må redegjøre for alle disse observasjonene samlet, ikke bare skape en stor satellitt i en simulering.
Dette står i kontrast til den generelle forklaringen på hvordan de store, regelmessige månene til kjempeplanetene ble til: De antas å ha dannet seg i skiver av gass og faste stoffer rundt planetene mens disse vokste. Ulike dannelsesmiljøer kan gi ulike størrelsesforhold mellom en planet og følgesvennene dens. Det er ingen grunn til å forvente at alle planetsystemer skal være kopier av hverandre i mindre eller større skala.
Dannelsen og den senere utviklingen bør også holdes adskilt. Tidevannskrefter har endret Jorden–Månen-systemet over tid, og Månen fjerner seg fra Jorden med omtrent 3.8 cm per år. Det endrer avstanden mellom dem, ikke diameterforholdet. De samme vekselvirkningene bidrar til å forklare det synkroniserte forholdet mellom banen og rotasjonen deres, som omtales i derfor ser vi alltid den samme siden av Månen.
Hvorfor en stor følgesvenn likevel ser liten ut på himmelen
Relativ størrelse i forhold til Jorden er ikke det samme som tilsynelatende størrelse for en observatør på Jorden. For hvordan Månen ser ut, er det forholdet mellom diameteren og avstanden fra deg som teller. Hvis vi bruker diameteren på 3,474.8 km og den gjennomsnittlige avstanden mellom sentrumspunktene til Jorden og Månen på 384,400 km, får vi en vinkeldiameter på omtrent 0,52 grader. Dette er et nyttig grovt anslag, ikke en nøyaktig beregning for et bestemt observasjonssted.
Derfor kan en følgesvenn som er mer enn en fjerdedel så bred som Jorden, likevel bare fylle en liten del av himmelen. Avstanden mellom legemene er enorm sammenlignet med diameteren til hvert av dem. Hvis Månen var lenger unna, ville den sett mindre ut uten å bli fysisk mindre eller miste sitt uvanlig store størrelsesforhold til Jorden.
Dette skillet gir en praktisk kontroll når du sammenligner bilder av Månen. Bilder tatt med ulik brennvidde, beskjæring eller plassering av forgrunnen kan ikke dokumentere at månens fysiske størrelse har endret seg. En meningsfull sammenligning av tilsynelatende diameter krever en konsekvent bildeskala. Månedashbordene for byer viser avstand, høyde over horisonten og asimut sammen med fase og belysning, slik at du får nyttig kontekst når du registrerer en observasjon. Hold kameraoppsettet fast, noter avstanden, så kan du undersøke hvordan månens tilsynelatende størrelse endrer seg uten å forveksle det med det langt mer grunnleggende spørsmålet om hvor stor følgesvennen vår er i forhold til Jorden.