Ali ste vedeli, da se nam najbližje nebesno telo vsako leto oddalji od nas za 3,8 centimetra? Znanstveniki merijo razdaljo do Lune tako, da laserske žarke odbijajo od zrcal, ki so jih tja namestile vesoljske sonde in astronavti.
Z merjenjem časa, ki ga svetloba potrebuje za pot do tja in nazaj, lahko znanstveniki zelo natančno izmerijo razdaljo do Lune in kako se ta razdalja spreminja.
Ta se dejansko spreminja tekom enega meseca, ko kroži okoli Zemlje. Luna je od našega planeta običajno oddaljena 385.000 km, vendar njena orbita ni popoln krog in se med kroženjem spreminja za približno 20.000 km. Zaradi te spremembe so nekatere polne lune nekoliko večje od drugih; te imenujemo superlune.
Kot raziskovalca astrofizike me zanima gibanje in medsebojno delovanje teles, kot so planeti, zvezde in galaksije. Gibanje Zemlje in Lune ima veliko zanimivih posledic, preučevanje njunega gibanja skozi čas pa lahko raziskovalcem pomaga bolje razumeti, kako sta se obe spremenili v 4,5 milijarde let, odkar sta nastali.
Vpliv plimovanja
Zakaj se torej Luna oddaljuje? Zaradi plimovanja.
Plimovanje nastane zaradi razlike v gravitaciji na različnih delih telesa. Gravitacijska sila, s katero Luna deluje na Zemljo, je za približno štiri odstotke močnejša na tisti strani Zemlje, ki je obrnjena proti Luni, v primerjavi z nasprotno stranjo, ki je od Lune odvrnjena, saj gravitacija z razdaljo slabi.
Ta plimska sila povzroči, da se oceani prelivajo v dve izboklini, ki sta usmerjeni proti Luni in stran od nje. To se zgodi, ker gravitacijska sila, s katero Luna vleče Zemljo, ni le povprečna sila, ki je povsod enako močna. Njena gravitacija je najmočnejša na bližji strani Zemlje, kar ustvari izboklino vode, usmerjeno proti Luni. Na nasprotni strani Zemlje je šibkejša, kar pusti za seboj drugo izboklino vode, ki zaostaja za preostalim delom Zemlje.
Med vrtenjem Zemlje se te izbokline premikajo in zaradi gravitacijske privlačnosti ostajajo usmerjene proti Luni. V New Yorku ali Los Angelesu se lahko gladina vode zaradi teh plimskih izboklin spremeni za približno 1,5 metra. (Podatek za Izolo lahko najdete tukaj, op. pr.).
Te vodne izbokline niso povsem poravnane z Luno – nekoliko jo »prehitevajo«, ker se Zemlja vrti in jih vleče naprej. Te izbokline pa s svojo gravitacijo delujejo tudi na Luno. Izboklina, ki je bližje Luni, je ne vleče le proti središču Zemlje, temveč tudi nekoliko naprej v njeni orbiti – podobno kot pospešek, ki ga dobi športni avto med vožnjo skozi ovinek.
Ta učinek, ki ga povzroča bližnja plimska izboklina, povzroči, da Luna pospeši, zaradi česar se njena orbita poveča. Zamislite si igralca bejzbola, ki močno odbije. Če igralec žogico udari z večjo hitrostjo, bo poletela višje v nebo.
Skratka, gravitacija bližnje plimske izbokline na Zemlji vleče Luno naprej, kar povečuje njeno orbito. To pomeni, da se Luna nekoliko oddaljuje od Zemlje. Ta učinek je zelo postopen in ga je mogoče zaznati le v povprečju skozi več let.
Ali naraščajoča oddaljenost Lune vpliva na Zemljo?
Ko se Lunina orbita veča, Luna pridobiva gibalno količino. Zamislite si vrtenje uteži, privezane na vrvico. Daljša kot je vrvica, večjo gibalno količino ima utež in težje jo je ustaviti.
Ker Zemlja opravlja delo za povečanje Lunine gibalne količine, se posledično upočasni vrtenje Zemlje, saj se njena gibalna količina prenaša na Luno. Povedano drugače, ko se gibalna količina Lune v njeni orbiti povečuje, se v zameno zmanjšuje vrtilna količina Zemlje. Zaradi te izmenjave postaja dan rahlo daljši.
Toda brez skrbi, ti učinki so zelo majhni: 3,8 cm na leto v primerjavi z razdaljo 384.000 km znaša samo 0,00000001 odstotka na leto. Še milijone let bomo imeli mrke, plimovanje in dneve, ki trajajo 24 ur.
Je bila Luna v preteklosti bližje?
V preteklosti so bili Zemljini dnevi krajši.
Luna je verjetno nastala pred približno 4,5 milijarde let, ko je v mlado Zemljo trčil protoplanet velikosti Marsa, pri čemer se je v vesolje odbilo veliko materiala.
Sčasoma je ta material oblikoval Luno, ki je bila na začetku veliko bližje Zemlji. Takrat bi bila na nebu videti veliko večja.
S preučevanjem fosiliziranih školjčnih lupin, ki kažejo vzorce dnevne rasti, so paleontologi našli dokaze, da je pred 70 milijoni let – proti koncu obdobja dinozavrov – dan trajal le 23,5 ure, kar se sklada z napovedmi astronomskih podatkov.
Kaj se bo zgodilo v prihodnosti?
Ali bo Luna, ko se bo oddaljevala, sčasoma ušla gravitacijski sili Zemlje?
Če preskočimo več deset milijard let v prihodnost, bi se vrtenje Zemlje sčasoma lahko upočasnilo do točke, ko bi bila usklajena z Luno. To pomeni, da bi Zemlja za en obrat potrebovala enako časa kot Luna za eno orbito. Na tej točki bi se Luna prenehala oddaljevati, vidna pa bi bila samo z ene strani Zemlje.
Vendar bosta to preprečili dve stvari. Prvič, čez približno milijardo let bo Sonce postalo svetlejše in bo povzročilo, da bodo oceani izpareli. Takrat ne bo več velikih plimskih izboklin vode, ki bi povzročale oddaljevanje Lune. Nekaj milijard let kasneje se bo Sonce razširilo v rdečo orjakinjo in verjetno uničilo Zemljo in Luno.
Toda ti dogodki so tako daleč v prihodnosti, da nas zanje ni treba skrbeti. Mi pa lahko preprosto uživamo v plimovanju na plaži, sončnih mrkih in naši prelepi Luni.
***
Ta članek je bil prvotno objavljen na spletni strani The Conversation pod licenco Creative Commons. Preberite izvirni članek. Tukaj je objavljen z izrecnim dovoljenjem avtorja.
