Земљин Месец је широк око 1/4 колико и Земља. То можда звучи уобичајено, све док не упоредите друге планете са њиховим сателитима: чак су и велики Јупитерови и Сатурнови месеци мали у односу на пречник својих планета. Међу 8 планета, Земља има највећи Месец у односу на величину своје матичне планете.
Ово издвајање треба посматрати уз 2 ограде. Наш Месец није највећи сателит по апсолутној величини, а пар Земља–Месец није најизједначенији ако се урачунају патуљасте планете. Плутонов пратилац Харон је сразмерно много већи. Зато занимљиво питање није само „Колики је Месец?“, већ „Велик у поређењу са чим?“
Однос величина претвара то питање у корисно поређење. Такође помаже да раздвојимо 3 идеје које се често мешају: физичку величину, гравитациони значај и привидну величину на небу. Интерактивна мапа Сунчевог система приказује тренутне положаје планета; поређења у наставку објашњавају други аспект тог система — колико се величине планета и њихових месеца међусобно разликују.
Месец је широк више од 1/4 Земљиног пречника
Полупречник Месеца износи 1.737,4 км. Ако узмемо да је средњи полупречник Земље око 6.371 км, дељењем полупречника Месеца Земљиним добијамо приближно 0,273. Другим речима, Месец има око 27,3% Земљиног пречника. Исти однос важи за полупречник и пречник, јер се њихове пропорције не мењају када се обе мере удвоструче.
Замислите Земљу као лопту пречника 30 цм. На тој размери, Месец би имао пречник око 8,2 цм: био би ближи великој поморанџи него ситном зрнцу. То је изузетно крупан пратилац. Али овај модел открива и честу замку на илустрацијама. На средњој удаљености Земља–Месец од 384.400 км, центри двеју лопти били би међусобно удаљени око 9,1 метар. На слици на којој су готово додирнуте могу бити приказане њихове релативне величине, али је празан простор између њих знатно смањен.
Пречник је само један од начина да се измери овај пар. Месец има око 1/81 Земљине масе, односно приближно 1,2%, а не 27,3%. Запремина расте с кубом пречника: објекат чија ширина износи 0,273 ширине другог објекта има само око 0,020 његове запремине, ако претпоставимо да су истог облика. То је око 2%.
Преостала разлика потиче од густине. Месец је у просеку мање густ од Земље, чије велико језгро богато гвожђем значајно доприноси њеној маси. Зато месец може изгледати изузетно велик поред своје планете, а да притом није ни приближно равноправан гравитациони партнер. Када се говори о томе да ли Земља и Месец личе на двојну планету, неопходно је разликовати пречник од масе.
Већи месеци могу бити мањи пратиоци
Јупитеров Ганимед је највећи месец у Сунчевом систему, пречника око 5.268 км. Следи Сатурнов Титан, пречника око 5.149 км. Оба су шира од Меркура и знатно шира од нашег Месеца, чији пречник износи 3.474,8 км. Ипак, ни због једног ни због другог њихова матична планета не делује мала.
Када се користе средњи пречници, Ганимед је широк само око 3,8% колико и Јупитер. Титан је широк око 4,4% колико и Сатурн. Земљин однос од 27,3% је, дакле, више него 6 пута већи од било ког од та 2 односа. То не значи да је наш Месец 6 пута већи; значи да је његова сразмерна величина у односу на сопствену планету више него 6 пута већа.
Нептун пружа још једно корисно поређење. Његов највећи месец, Тритон, има око 5,5% Нептуновог пречника. То је већи удео него код Ганимеда или Титана, али је и даље далеко мањи од односа Земља–Месец. Марс је на супротној крајности: његова 2 мала, неправилна месеца сићушна су у поређењу са планетом.
Ова поређења објашњавају зашто рангирање месеца по пречнику не даје одговор на питање који планетарни систем има најупечатљивијег пратиоца. Наш Месец је 5. по физичкој величини међу месецима Сунчевог система, али је 1. у односу на своју матичну планету међу 8 планета. За шири преглед сателита погледајте водич кроз месеце Сунчевог система; овде је важно разликовати апсолутни поредак од односа величина.
Да ли то значи да су Земља и Месец двојна планета?
„Двојна планета“ је привлачан опис, али нема универзално прихваћену формалну дефиницију. Према једном предложеном критеријуму, треба утврдити где се налази заједнички центар масе два тела. Оба тела круже око те тачке, која се назива барицентар; мање тело не кружи око савршено непокретног већег тела.
Код Земље и Месеца, барицентар се налази унутар Земље. Његов положај можете проценити помоћу односа маса. Ако је маса Земље око 81 пута већа од Месечеве, барицентар је удаљен од Земљиног центра око 1/82 растојања између центара два тела. Ако узмемо средње растојање од 384.400 км, добијамо око 4.700 км. То је мање од Земљиног полупречника, који износи приближно 6.371 км, па се у овом поједностављеном прорачуну тачка налази око 1.700 км испод површине.
Сада упоредите Плутон и Харон. Харон је широк око половине Плутонове ширине и има приближно 1/8 његове масе. Њихов барицентар налази се изван Плутона, што их чини много убедљивијим примером бинарног пара. Плутон је сврстан у патуљасте планете, тако да то не доводи у питање посебност Земље међу 8 планета.
Критеријум барицентра је користан, али није потпуно правило за класификацију. Његов положај зависи и од растојања и од масе: ако се иста 2 тела удаље једно од другог, барицентар се удаљава од центра сваког од њих. Зато тачка изван већег тела сама по себи не успоставља универзално прихваћен статус „двојне планете“. Земља и Месец се уобичајено сматрају планетом и њеним природним сателитом, упркос необично великом релативном пречнику Месеца.
Наговештај о томе како је Месец настао
Значајна величина Месеца једна је од неколико његових особина које теорија о његовом пореклу мора да објасни. Водеће објашњење је хипотеза о великом судару: у раној историји Земље, снажан судар избацио је материјал у орбиту, а Месец се формирао од материјала који је кружио око Земље. Општа слика добро је поткрепљена доказима, али тачне околности судара и каснији развој и даље су предмет истраживања.
Сама величина не доказује ту причу. Научници узимају у обзир и угаони момент система, релативно мало метално језгро Месеца, као и хемијске и изотопске сличности између земаљског и месечевог материјала. Успешно објашњење мора да узме у обзир сва та запажања заједно, а не само да у симулацији створи велики сателит.
То се разликује од опште прихваћене слике о великим, правилним месецима џиновских планета, за које се сматра да су настали у дисковима гаса и чврстих материја око планета у настајању. Различита окружења у којима се тела формирају могу довести до различитих односа величина између планете и њених пратилаца. Не постоји захтев да сваки планетарни систем буде умањена копија других.
Формирање и каснији развој такође треба посматрати одвојено. Плимне интеракције временом су измениле систем Земља–Месец, а Месец се удаљава од Земље брзином од око 3,8 цм годишње. То мења њихово међусобно растојање, а не однос њихових пречника. Исте интеракције помажу да се објасни њихов усклађени орбитални и ротациони однос, о коме можете прочитати у тексту зашто увек видимо исту страну Месеца.
Зашто велики пратилац и даље изгледа мало на небу
Релативна величина Месеца у односу на Земљу није исто што и његова привидна величина посматрана са Земље. За изглед на небу важан је однос Месечевог пречника и растојања до посматрача. Ако пречник од 3.474,8 км поделимо средњим растојањем између центара Земље и Месеца од 384.400 км, добијамо угаони пречник од приближно 0,52 степена. То је корисна груба процена, а не тачно предвиђање за одређено место посматрања.
Зато пратилац који је шири од 1/4 Земљиног пречника и даље може заузимати само мали део неба. Простор између тела огроман је у поређењу са пречником било ког од њих. Ако би Месец био даље, изгледао би мањи, а да притом не би физички постао мањи нити би се променио његов необично велики однос величина Месеца и Земље.
Ова разлика је корисна за практичну проверу приликом поређења фотографија Месеца. На основу слика снимљених различитим жижним даљинама, кадрирањем или распоредом објеката у првом плану не може се закључити да се физичка величина Месеца променила. За смислено поређење привидног пречника неопходна је доследна размера слике. Градске контролне табле за Месец пружају податке о растојању, висини и азимуту, уз фазу и осветљеност, па вам дају користан контекст за бележење посматрања. Задржите исто подешавање камере, забележите растојање и можете да истражите промене привидне величине Месеца, а да их не помешате са много темељнијим питањем колики је наш пратилац у односу на Земљу.