5 Minutės
Mėnulis tolsta nuo Žemės maždaug 1½ colio (3,8 centimetro) per metus. Mokslininkai itin tiksliai matuoja šią recesiją naudodami mėnulio lazerinį atstumo matavimą: žemės paviršiuje paleisti lazeriai atsispindi nuo retroreflektorių veidrodžių, kuriuos ant Mėnulio paliko „Apollo" astronautai ir robotinės misijos. Matuodami šviesos kelionės trukmę „ten–atgal", tyrėjai gali aptikti menkiausius Žemės–Mėnulio atstumo pokyčius ir stebėti, kaip šis atstumas kinta per dešimtmečius.
Įprastai Mėnulis yra maždaug 239 000 mylių (385 000 km) atstumu nuo Žemės, tačiau jo orbita yra elipsinė ir per mėnesį kinta maždaug 12 400 mylių (20 000 km). Ši orbitos ekscentricitetas paaiškina, kodėl kai kurios pilnaties fazės—vadinamosios supermėnuliai—mūsų danguje atrodo didesnės.
Potvynių jėgos ir mėnulio recesijos mechanizmas
Potvyniai kyla dėl skirtingo gravitacinio traukos poveikio Žemėje. Mėnulio trauka yra stipresnė Žemės pusėje, esančioje arčiau Mėnulio, nei tolimajame krante, todėl okeanuose susidaro dvi potvynių iškilpos: viena link Mėnulio ir kita priešingoje pusėje. NASA animacija, ne pagal mastelį, iliustruoja, kaip Mėnulis sukelia potvynius Žemėje. Okeanuose vanduo linguoja link Mėnulio ir nuo jo. (NASA/Vi Nguyen)
Kadangi Žemė sukasi greičiau nei Mėnulis juda orbitoje, šios iškilpos yra šiek tiek pastūmėtos prieš Mėnulio padėtį. Trintis tarp judančio vandenyno ir Žemės paviršiaus verčia potvynių iškilpas „lenkti" Mėnulį, sukurdama gravitacinį sukimosi momentą, kuris perkelia kampinį momentą iš Žemės Mėnuliui. Artimoji iškilpa stumia Mėnulį į priekį jo orbitoje, didindama orbitalinę energiją ir ilgainiui didindama vidutinį atstumą nuo Žemės.
Kai Mėnulis skrieja aplink Žemę, potvynių iškilpos neparodo tiesiai į Mėnulį, o šiek tiek prieš jį dėl trinties tarp iškilpų ir besisukančios Žemės. (NASA/Vi Nguyen)
Šis procesas yra lėtas, bet nuolatinis. Energetikos ir kampinio momento mainai šiek tiek sulėtina Žemės sukimąsi—prailgina paros trukmę sekundės dalimis per šimtmetį— tuo pačiu didindami Mėnulio orbitos spindulį fiksuotu matuojamu greičiu.
Mokslinis kontekstas ir stebėjimo įrodymai
Mėnulio lazerinis atstumo matavimas (LLR) prasidėjo nuo retroreflektorių, paliktų „Apollo" ir sovietų misijų. Šie eksperimentai sudaro pagrindą tiksliems potvynių disipiavimo, orbitos evoliucijos ir gravitacijos teorijos bandymams. LLR taip pat apriboja Žemės–Mėnulio sistemos parametrus, kurie yra svarbūs klimatui, geofizikai ir planetų dinamikos modeliams.
Geologiniai ir fosilijų įrašai teikia nepriklausomą patvirtinimą apie Žemės sukimosi pokyčius. Tyrimai, analizuojantys augimo žiedus fosilizuotų koralų ir senovinių dvigeldžių kriauklių augimo raštus, rodo, kad šimtus milijonų metų atgal paros buvo trumpesnės—atitinkamai su didesniu sukimosi greičiu, kai Mėnulis buvo arčiau.
Dominanti susidarymo hipotezė—didelio smūgio modelis—teigia, kad maždaug prieš 4,5 mlrd. metų Marso dydžio protoplanetas atsitrenkė į ankstyvąją Žemę, išmetęs medžiagą, kuri susijungė į Mėnulį. Iš pradžių daug arčiau buvęs ankstyvasis Mėnulis būtų atrodęs didesnis ir sukėlęs stipresnius potvynius.
Pasekmės Žemei ir ilgalaikė perspektyva
Ar lėtas Mėnulio tolimas turi įtakos kasdieniam gyvenimui? Iš esmės—ne: staigių pokyčių nenumatoma. Dabartinis recesijos greitis—1,5 colio per metus—is nereikšmingas palyginti su Mėnulio vidutiniu atstumu (apie 0,00000001 % per metus). Potvyniai, užtemimai ir maždaug 24 valandų dienos trukmė išliks milijonus ar net milijardus metų.
Jeigu extrapoliuotume į labai tolimą ateitį, potvynių sąveikos galiausiai galėtų sinchronizuoti Žemės sukimąsi su Mėnulio orbita (būklė vadinama tidalinio užrakinimo). Tokiu atveju Mėnulis atrodytų stovintis virš vienos pusrutulio ir recesija sustotų. Tačiau žvaigždžių evoliucija kišasi: maždaug per milijardą metų didėjanti Saulės spinduliuotė sumažins vandenynus ir susilpnins potvynių disipiaciją, o per kelis milijardus metų Saulės raudonojo giganto fazė smarkiai pakeis arba sunaikins Žemės–Mėnulio sistemą.
Misijos ir technologijos
Svarbiausios technologijos apima mėnulio retroreflektorius, antžemines lazerinio atstumo matavimo stotis ir tikslų laiko matavimą. Esamos ir planuojamos Mėnulio misijos, kurias vykdo NASA, ESA ir kitos agentūros, gali išplėsti LLR tinklus, atnaujinti geofizikos modelius ir tiksliau prognozuoti potvynių evoliuciją.
Eksperto įžvalga
Dr. Elena Morales, planetų mokslų specialistė (fiktyvi), komentuoja: „Mėnulio lazerinis atstumo matavimas suteikia mums unikalų, didelio tikslumo langą į Žemės ir Mėnulio susietą dinamiką. Recesijos greitis pateikia nuoseklią istoriją apie potvynių disipiaciją Žemės vandenynuose ir mantijoje. Nors metinis pokytis yra mažas, susumavus per geologinius laikotarpius jis daro matomą įtaką Žemės sukimui ir fosilijose įrašytai istorijai.“
Išvada
Potvynių jėgos verčia Mėnulį palaipsniui tolti nuo Žemės maždaug 1½ colio (3,8 cm) per metus. Lazeriniai atstumo matavimai, geologiniai įrašai ir kampinio momento mainų fizika suteikia nuoseklų paaiškinimą: okeaninės potvynių iškilpos, dėl Žemės sukimosi šiek tiek pasistūmėjusios prieš Mėnulį, perduoda jam kampinį momentą ir lėtina Žemės sukimąsi. Nors šis procesas per geologinį laiką keičia paros ilgį ir Mėnulio atstumą, jo tiesioginiai padariniai yra nedideli, o įprasti reiškiniai—potvyniai, užtemimai ir Mėnulio vaizdas—išliks milijonus metų.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai