Диссипация вращения Луны в твердом теле и расплавленном ядре

Анализ данных лунной лазерной дальнометрии показывает смещение направления полюса вращения Луны, свидетельствующее о сильной диссипации, действующей на ее вращение. Возможными источниками диссипации являются месячные приливы в твердом теле, вызываемые Землей и Солнцем, а также жидкое ядро, вращающееся иначе, чем твердое тело. Оба эффекта были включены в численное интегрирование вращения Луны. Теоретические следствия влияния приливов и ядра на вращение и орбиту также были рассчитаны аналитически. Эти вычисления показывают, что признаки диссипации, обусловленные приливами и ядром, можно разделить. Они также позволяют использовать произвольные зависимости удельной приливной диссипации Q от частоты. Аппроксимация данных лунной лазерной дальнометрии выявляет три небольших диссипативных слагаемых в дополнение к доминирующему слагаемому, связанному со смещением полюса. Одна лишь приливная диссипация не обеспечивает хорошего согласия со всеми четырьмя амплитудами. Диссипация, обусловленная приливами и жидким ядром, объясняет их. Наилучшее согласие указывает на приливную добротность Q, медленно возрастающую с периодом, и небольшое жидкое ядро. Размер ядра зависит от недостаточно точно известных свойств жидкости и границы раздела ядро–мантия. Радиус ядра может достигать 352 км для железного ядра и 374 км для эвтектического состава Fe–FeS. Если предполагается, что зависимость приливной добротности Q от частоты описывается степенным законом, показатель степени равен −0,19 ± 0,13. Месячная приливная добротность Q составляет 37 (−4, +6), а годовая — 60 (−15, +30). Мощность, рассеиваемая в настоящее время твердым телом и ядром, мала, однако на ранней Луне она могла быть значительной. По мере удаления Луны от Земли она прошла через изменение состояния вращения, вызвавшее всплеск рассеиваемой мощности в мантии и на границе ядро–мантия. Энергия, выделившаяся на этой границе, вероятно, вызвала конвекцию в ядре и временно поддерживала работу динамо. Остаточная намагниченность лунных пород могла возникнуть в результате этих событий, а максимальная напряженность поля может отражать прохождение Луны через переход вращательного состояния.