Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Category:

Если бы Юпитер был на месте Луны. 2. Какой бы стала Земля?

      Чисто астрономические следствия такой подмены мы обсудили в прдыдущем псто. Теперь посмотрим - какой бы стала Земля, обращающаяся вокруг Юпитера за 38 часов и ориентированная на него только одним своим полушарием. Из-за приливного захвата Юпитером. Нас в этом псто будут в первую очередь интересовать масштабы приливных эффектов и вулканизма на Земле.

      6. Форма земного шара. Юпитер массивнее Луны примерно в 25 тысяч раз. Во столько же раз будут мощнее растягивающие Землю приливные силы. Насколько мне помнится, высота приливного горба от Луны на земной тверди ~ 20-30 см. И если, следуя закону Гука считать, что деформация Земли линейна по растягивающей ее силе, то высота стационарного приливного горба на земной тверди от Юпитера будет ~ 5-7 км. А земной диаметр по линии, соединяющей центры Земли и Юпитера, будет ~ на 10-15 км больше, чем диаметр по линии, касательной к орбите Земли.

      Это не так уж и много. Земной диаметр от полюса до полюса сейчас примерно на 44 км меньше, чем экваториальный диаметр Земли. А большая величина экваториального диаметра обусловлена центробежной силой, действующей на любой кусок Земли из-за ее вращения вокруг собственной оси.

      Тем не менее, уже в комментариях к первому посту (в otrageniya) раздались апокалиптические пророчества о разрыве Земли на куски приливными силами Юпитера. Придется показать, что эти пророчества абсолютно безосновательны.

   Но сначала еще один пример. Так, у Ио, первого из галилеевых спутников Юпитера (радиус орбиты Ио примерно на 10% больше радиуса орбиты Луны), диаметр по соединяющей их центры линии больше чем диаметр по касательной к орбите линии примерно на 30 км. Что можно объяснить гораздо меньшей гравитацией на Ио (ускорение свободного падения там ~ 0,18 земного g) и, возможно, меньшей прочностью пород, из коих состоит Ио.

      7. Испытаем Землю на разрыв приливными силами от Юпитера? Приливная сила есть разность гравитационных сил. Такая разность, действующая на любой кусок массы "m" на поверхности Земли, на расстоянии от центра Земли до ее поверхности Fприлив ~ 2*G*Мю*m*Rз/Rорб↑3. А гравитационная сила, притягивающая тот же кусок к Земле, Fграв ~ G*Mз*m/Rз↑2. Здесь индексы "ю" и "з" означают Юпитер и Землю, а "Rорб" - радиус орбиты Земли, вращающейся вокруг Юпитера.

      Подставляя реальные числа этих параметров в оценочные формулы, легко увидеть, что  Fграв / Fприлив ~ 400. Другими словами, приливные силы от Юпитера, действующие на любой кусок породы на поверхности Земли, будут в сотни раз меньше сил притяжения этого куска к Земле. И потому приливные силы от Юпитера в нашем сценарии никогда Землю на куски не разорвут.

      8. Другие приливные эффекты. Если бы орбита вращающейся вокруг Юпитера Земли была в точности круговой, то упомянутый выше приливной горб был бы полностью стационарен. То есть, никаких бы деформаций Земли в процессе ее движения вокруг Юпитера не происходило бы. И не возникало бы никаких приливов и отливов в земных океанах.

      Но если бы орбита Земли, вращающейся вокруг Юпитера, отличалась от круговой, то приливной горб "дышал" бы по высоте. Масштаб такого "дыхания" оценить нетрудно. Он прямо пропорционален масштабу колебаний приливных сил от Юпитера при отклонениях орбиты Земли от круговой.

      Если бы эксцентриситет орбиты Земли был бы таким, как у Ио (е = 0,004), то приливные горбы на земной тверди "дышали" бы с амплитудой до 40 метров. Но если бы эксцентриситет орбиты Земли вокруг Юпитера был бы таким, как у Луны (е = 0,05), то масштаб приливных колебаний горбов земной тверди достигал бы полукилометра.

      Такие масштабы шокируют. Тем более, что соответствующие водяные горбы в земных океанах были бы заметно выше. Утешить нас  может лишь то, что орбита Земли, если бы она была единственным спутником Юпитера, из-за эффекта приливного ускорения не за слишком долгое по геологическим меркам время проэволюционировала бы к близкой к круговой. Что существенно уменьшило бы масштабы приливов и отливов на Земле.

      Кстати, приливы и отливы от Юпитера в каждой точке Земли происходили бы один раз за 38-часовые сутки, а не дважды за 24-часовые как сейчас в системе Земля-Луна. Это утверждение легко понять. Поскольку прилив соответствует минимальному расстоянию на орбите Земли вокруг Юпитера, а отлив - максимальному. А их - только по одному на замкнутой орбите.

      9. Вулканизм. Понятно, что при точно круговой орбите Земли, вращающейся вокруг Юпитера, вулканизм на Земле был бы довольно слабым. Просто потому, что при отсутствии периодических приливных деформаций Земли достаточного объема энергии для вулканизма из недр Земли не выделялось бы. Однако, даже при относительно малом эксцентриситете земной орбиты вулканизм был бы довольно интенсивным.

      Совсем грубая оценка показывает, что интенсивность вулканизма на Земле была бы сопоставима с нынешней при при эксентриситете земной орбиты е ~ 0,0001. Что эквивалентно отклонениям земной орбиты от круговой не более чем 40-50 км. При большем эксцентриситете орбиты вулканизм на Земле был бы более интенсивным чем сейчас.

      Примером для сравнения может служить спутник Юпитера Ио. У него е ~ 0,004 и вулканизм очень приличный - несколько сотен действующих вулканов.


      Такой бы была неживая Земля, если бы она стала спутником Юпитера на таком же расстоянии от него, как ныне Луна от Земли. Остается обсудить условия относительного безопасного возникновения и развития Жизни на ней (с учетом магнитной защиты от космической радиации) и характер эволюции мировоззрения населяющего ее человечества. Но об этом - в следующих постах.

Tags: Земля, Планеты, Физика на пальцах
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Чем могу быть полезен?

    Еще Козьма Прутков говаривал: Специалист подобен флюсу, полнота его одностороння. К середине 1980-х я тоже стал подобен флюсу, что было…

  • Глаз белого карлика...

    Недавно написал пост " Как будет выглядеть смерть Солнца?" и для примера привел два снимка туманностей, образованных сбросом оболочек…

  • Физический запрет на существование частиц темной материи.

    Подогреваемая отнюдь не астрофизиками, но частично астрономами и, особенно, околонаучными журналистами идеология темной материи уже немало лет…

promo moralg march 5, 03:01 29
Buy for 20 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 17 comments