5 Minuten
Mėnulis tolsta nuo Žemės maždaug 1½ colio (3,8 centimetro) per metus. Mokslininkai šį atitolimą matuoja ypač tiksliai naudojant mėnulio lazerinį nuotolį: lazeriai, paleidžiami iš Žemės, atsispindi nuo retroreflektorių veidrodžių, kuriuos ant Mėnulio paviršiaus paliko Apollo astronautai ir robotinės misijos. Matuodami šviesos kelionės pirmyn ir atgal laiką, tyrėjai gali užfiksuoti smulkius Žemės–Mėnulio atstumo pokyčius ir stebėti, kaip jis keičiasi per dešimtmečius.
Įprastai Mėnulis yra maždaug 239 000 mylių (385 000 km) nuo Žemės, tačiau jo orbita yra elipsinė ir per mėnesį kinta apie 12 400 mylių (20 000 km). Ši orbitinė ekscentriškumas paaiškina, kodėl kai kurios pilnaties — vadinamosios supermėnuliai — atrodo didesnės mūsų danguje.
Tidalinės jėgos ir mėnulio atitolimo mechanizmas
Potvyniai kyla dėl gravitatinių traukos skirtumų Žemėje. Mėnulio trauka yra stipresnė Žemės artimosios pusės link nei tolimosios, todėl vandenynuose susidaro dvi potvynių kupolos: viena į Mėnulio pusę ir kita — priešingoje. NASA animacija, ne pagal mastelį, iliustruoja, kaip Mėnulis sukelia potvynius Žemėje. Vandenys vandenynuose siūbuoja link Mėnulio ir nuo jo. (NASA/Vi Nguyen)
Kadangi Žemė sukasi greičiau nei Mėnulis apsisuka aplink ją, šios kupolos šiek tiek „išslenka“ priešais Mėnulio orbitą. Trintis tarp judančio okeano ir Žemės paviršiaus verčia potvynių kupolas „pralenkti“ Mėnulį, sukurdama gravitacinį sukimo momentą, kuris perduoda kampinį momentą iš Žemės Mėnuliui. Arti esanti kupola traukia Mėnulį į priekį jo orbitoje, didindama Mėnulio orbitinę energiją ir ilgainiui didindama vidutinį atstumą nuo Žemės.
Kai Mėnulis sukais aplink Žemę, potvynių kupolos ne visada tiesiogiai nukreiptos į Mėnulį — dėl trinties tarp kupolų ir besisukančios Žemės jos šiek tiek išslenka į priekį. (NASA/Vi Nguyen)
Šis procesas vyksta lėtai, bet nuosekliai. Energijos ir kampinio momento mainai šiek tiek sulėtina Žemės sukimąsi — diena pailgėja dalimis sekundės per amžių — tuo pačiu didindami Mėnulio orbitos spindulį pastebimu greičiu.
Mokslinis pagrindas ir stebėjimų įrodymai
Mėnulio lazerinis nuotolys (LLR) prasidėjo nuo retroreflektorių, paliktų Apollo ir sovietinių misijų. Šie eksperimentai sudaro pagrindą tiksliems potvynių disipacijos, orbitos evoliucijos ir gravitacijos teorijos testams. LLR taip pat riboja Žemės–Mėnulio sistemos parametrus, kurie naudojami klimato, geofizikos ir planetų dinamikos modeliuose.
Geologiniai ir fosilijų duomenys pateikia nepriklausomą patvirtinimą apie Žemės sukimosi pokyčius. Analizės, tiriant fosilizuotų koralų augimo žiedus ir senovinių dviskiltų moliuskų kriauklių augimo raštus, rodo, kad šimtmečius milijonai metų dienos buvo trumpesnės — tai atitinka didesnį sukimąsi, kai Mėnulis buvo arčiau.
Daugiausiai priimtina susidarymo hipotezė — gigantiško smūgio modelis — teigia, kad apie 4,5 milijardo metų prieš Marsą primenantis protoplanetas smogė ankstyvajai Žemei, išmetdamas medžiagą, kuri susijungė ir sudarė Mėnulį. Iš pradžių daug arčiau buvęs Mėnulis būtų atrodęs didesnis ir sukėlęs stipresnius potvynius.
Pasekmės Žemei ir ilgalaikė perspektyva
Ar Mėnulio lėtai vykstantis atitolimas daro poveikį kasdieniam gyvenimui? Iš esmės — staigių pokyčių nenumatoma. Dabartinis atitolimo greitis — 1,5 colio per metus — yra nereikšmingas, palyginti su vidutiniu Mėnulio atstumu (apie 0,00000001 % per metus). Potvyniai, užtemimai ir maždaug 24 valandų trukmės dienos išliks milijonus ar milijardus metų.
Jei numatytume labai tolimą ateitį, tidalinės sąveikos galiausiai galėtų sinchronizuoti Žemės sukimąsi su Mėnulio orbitiniu periodu (būklė vadinama tidaline užrakta). Tuo atveju Mėnulis atrodytų stovintis virš vienos Žemės pusės ir atitolimas sustotų. Tačiau žvaigždžių evoliucija kišasi: maždaug už milijardo metų didėjanti Saulės šviesuma sumažins vandenynus ir susilpnins potvynių disipaciją, o už keleto milijardų metų Saulės raudonojo milžino fazė smarkiai pakeis arba sunaikins Žemės–Mėnulio sistemą.
Misijos ir technologijos
Pagrindinės technologijos apima mėnulio retroreflektorius, žemės bazės lazerinius nuotolio stočių tinklus ir tikslų laiko matavimą. Esamos ir planuojamos Mėnulio misijos, kurių imasi NASA, ESA ir kitos agentūros, gali išplėsti LLR tinklus, atnaujinti geofizikos modelius ir patikslinti prognozes dėl potvynių evoliucijos.
Eksperto įžvalga
Dr. Elena Morales, planetų mokslininkė (fiktyvi), komentuoja: „Mėnulio lazerinis nuotolys suteikia unikalią, itin tikslią galimybę stebėti Žemės ir Mėnulio susietą dinamiką. Atitolimo greitis pateikia nuoseklią istoriją apie potvynių disipaciją Žemės vandenynuose ir mantijoje. Nors metinis pokytis yra mažas, susumuotas per geologinius laikotarpius jis turi matomą poveikį Žemės sukimuisi ir fosilijose užfiksuotai istorijai.“
Išvados
Potvynių jėgos lemia, kad Mėnulis pamažu tolsta nuo Žemės maždaug 1½ colio (3,8 cm) per metus. Lazerinio nuotolio eksperimentai, geologiniai įrašai ir kampinio momento mainų fizika sudaro nuoseklų paaiškinimą: okeaninės potvynių kupolos, šiek tiek nutolusios į priekį dėl Žemės sukimosi, perduoda momentą Mėnuliui ir lėtina Žemės sukimąsi. Nors šis procesas keičia dienos ilgį ir Mėnulio atstumą per geologinį laiką, jo tiesioginiai padariniai yra menki, o mums įprastos prigimtinės reiškiniai — potvyniai, užtemimai ir Mėnulio vaizdas — išliks dar daug milijonų metų.
Quelle: sciencealert
Kommentar hinterlassen