Vesmír, nᚠdomov

* Gamma č. 054 (Vesmír, náš domov (VIII.) - Měsíc (I.))

Vydáno dne 09. 02. 2006 (3464 přečtení)

Vesmír, náš domov (VIII.) - Měsíc (I.) - geometrie a rotace

Mezi společné vlastnosti vnitřních, terrestrických planet sluneční soustavy patří (dosud přesně nezdůvodněná) skutečnost, že tato tělesa nemají přirozené satelity, tj. měsíce. Takové tvrzení se při pohledu na naši noční oblohu za úplňku může zdát poněkud podivné, ale Země v tomto ohledu není výjimkou. Náš Měsíc totiž nevznikl normálním vývojem jako sesterské těleso Země, nýbrž je produktem gigantické kolize, která postihla (pra)Zemi - podstatně menší než dnes - před necelými pěti miliardami let. Země se tehdy srazila s planetesimálou - tělesem první generace o průměru několika tisíc kilometrů, jedním z mnoha set tisíc, které se v první fázi vývoje sluneční soustavy poslepovaly z kosmického prachu a z nichž se během vzájemných srážek postupně skládaly planety.



Měsíc


Tahle planetesimála ale tenkrát předvedla i na poměry kosmického biliáru opravdu speciální číslo, protože do planety už hotové udeřila obrovskou rychlostí po tečně. Výsledkem byla globální katastrofa, při níž došlo k úplnému zničení a přetavení celého zemského povrchu. Dopadnuvší těleso podstatně zvětšilo hmotnost Země a zároveň vyvrhlo na její oběžnou dráhu ohromné množství rozžhavených trosek, z nichž se vytvořil prstenec a z něj během velmi krátké doby - řádově týdnů - zkondenzoval náš Měsíc. Obíhal tehdy mnohem blíž - jen pár desítek tisíc kilometrů, a mnohem rychleji (?měsíc? tehdy trval jen pár pozemských dní, které ostatně byly rovněž kratší než dnes). Měsíc sám se po svém vzniku také otáčel mnohem rychleji a střídavě ukazoval Zemi obě své polokoule, zatím ještě nepokryté krátery. Teprve pak mnoho miliónů let trvající nepřetržité bombardování kosmickými projektily všech velikostí od mikrometrových smítek až po mnohakilometrová tělesa několikrát přeoralo celý povrch Měsíce, takže se novější krátery překládaly přes staré a nakonec z původního povrchu nezbylo vůbec nic.


Všechna tělesa ve sluneční soustavě obíhají kolem Slunce stejným směrem a naprostá většina jich tímtéž směrem také rotuje kolem vlastní osy. Výše zmíněná planetesimála shodou okolností (s pravděpodobností zhruba 1:1) udeřila do Prazemě ve směru shodném s její vlastní rotací a Měsíc proto od té doby obíhá i rotuje ve stejném smyslu jako Země. Kdyby byla planetesimála dopadla na opačnou polokouli Prazemě, Měsíc by dnes obíhal i rotoval retrográdně (protisměrně), takže by vycházel na západě a zapadal na východě a byl by ve stejné situaci jako Marsovy měsíčky Phobos a Deimos.


Kdyby byl Měsíc býval vznikl jako dokonale symetrická koule, byl by dodnes obíhal stejným způsobem jako tehdy. Jelikož však nevyhnutelně obsahoval zhuštěniny a hmotnostní nerovnoměrnosti, postihlo ho to, co potká každé nesymetrické těleso obíhající kolem těžšího gravitačního centra: jeho rotace kolem vlastní osy se vlivem slapových sil začala zpomalovat, až se po mnoha miliónech let změnila na rotaci vázanou, kdy se k Zemi trvale obrací jen jedna z jeho polokoulí - ta, která je nepatrně těžší. (Stejná příčina má za následek i postupné zpomalování rotace Země; jelikož však Měsíc jako těleso působící tento efekt je vůči Zemi mnohokrát (81x) lehčí, je i zpomalování rotace Země mnohem méně znatelné.)


Podle složitých zákonů kosmické mechaniky působí zmíněné slapové síly nejen zpomalování rotace Měsíce kolem vlastní osy, ale i velmi pomalé přenášení celkového rotačního momentu soustavy na pulsující deformace povrchových vrstev obou těles a následně na ztrátovou tepelnou energii; v důsledku toho dochází k postupnému vzdalování Měsíce od Země a zpomalování jeho oběhu kolem Země.


Zeptá-li se vás někdo, jak je dlouhý měsíc, odpovíte nejspíš otázkou - ?který? květen nebo červen?? Stejně jako v kalendáři, ani na obloze není odpověď jednoduchá. Doba, za kterou se Měsíc dostane do stejné polohy vůči hvězdnému pozadí, se nazývá siderický měsíc a trvá 27.3 středních slunečních dnů. Doba mezi dvěma úplňky, tj. čas, za který se Měsíc dostane do stejné polohy vůči spojnici Slunce-Země, je o něco delší, protože zmíněná spojnice se za tu dobu o něco pootočí: synodický měsíc je dlouhý 29.53 slunečního dne; to je hodnota, která je ?selskému rozumu? nejbližší a na níž je také založen kalendář. Jelikož je oběžná dráha Měsíce kolem Země mírně eliptická - s výstředností 0.0549 - můžeme změřit i dobu, za kterou se Měsíc vrátí do téhož bodu této elipsy. A protože se zmíněná elipsa v souladu s kosmickými zákony mírně stáčí směrem kupředu, bude tento anomalistický měsíc také delší než siderický: 27.55 dne. A konečně interval mezi dvěma po sobě následujícími průchody Měsíce takzvanými uzly (tj. body, v nichž jeho oběžná dráha protíná ekliptiku čili rovinu oběhu Země kolem Slunce) - drakonický měsíc - je ze všech nejkratší (protože se uzly posunují zpětným směrem) a měří 27.21 dnů.


Ačkoliv definice drakonického měsíce vypadá poněkud abstraktně, je to důležitý údaj, protože na jeho hodnotě závisí frekvence zatmění, která mohou nastávat pouze tehdy, když Měsíc prochází uzlem (tj. leží v rovině ekliptiky) a zároveň se v té chvíli nachází na spojnici Slunce - Země. Je-li v takovém okamžiku Měsíc mezi Sluncem a Zemí, dojde k zatmění Slunce; nachází-li se Měsíc v opozici (tj. vůči Zemi na opačné straně než Slunce - viz Gamma052), nastane zatmění Měsíce.


Zatmění Měsíce může být částečné nebo úplné, podle toho, jak přesně je splněno seřazení všech tří těles na přímce Slunce - Země - Měsíc; logicky jsou částečná zatmění častější než úplná. Zatmění Slunce mohou být také úplná nebo částečná; to však záleží nejen na seřazení těles na přímce Slunce - Měsíc - Země, ale i na poloze pozorovatele na povrchu Země. Měsíc totiž představuje vůči Slunci velmi malé ?stínítko? a úplné zatmění Slunce je proto vidět jen v nepříliš širokém pásu běžícím přes zemský kotouč. Pozor - hádanka: jakým směrem se po zemském povrchu pohybuje stín Měsíce při zatmění Slunce: na východ nebo na západ, a proč zrovna tam?


Jelikož je Měsíc o tolik menší než Slunce, pozorovateli nacházejícímu se za ním ve vzdálenosti větší než 374 000 km už jeho kotouč nedokáže zakrýt celé Slunce (pozorovatel se nachází dál, než kam sahá kužel totálního zatmění) a úplná zatmění se pak změní na zatmění prstencová, kdy se Měsíc bude jevit jako temný kotouč přecházející přes Slunce, které svítí přes jeho okraje. Taková situace nastane následkem pomalého vzdalování Měsíce od Země, ovšem ve velmi daleké budoucnosti. (Prstencová zatmění Slunce by teoreticky mohla nastávat už teď, protože Měsíc se převážnou část měsíce nachází od Země dál než 374 000 km; to však platí jen pro vzdálenější úsek elipsy, po které kolem Země obíhá, a v této části své oběžné dráhy je Měsíc vždy mimo ekliptiku, nikoliv přesně v její rovině, jak je pro zatmění potřeba.)


Díky své vázané rotaci Měsíc obrací k Zemi stále tutéž polokouli; celá věc je však o něco složitější. Zatímco rotace Měsíce probíhá stále stejnou rychlostí, jeho okamžitá rychlost na dráze kolem Země se mění (protože oběžná dráha má tvar elipsy, nikoliv kružnice). Následkem toho se Měsíc při pohledu ze Země zdánlivě kýve ze strany na stranu. Tento pohyb se nazývá librace v délce a dosahuje až 7 stupňů 54 minut.


Osa měsíční rotace je skloněna vůči oběžné rovině Měsíce o 6 stupňů 41 minut; z toho důvodu se Měsíc během svého oběhu zdánlivě kýve i nahoru a dolů; tomuto jevu říkáme librace v šířce a můžeme díky němu střídavě pozorovat část severní a jižní polární oblasti. V důsledku kombinace těchto dvou zdánlivých pohybů vidíme ze Země víc než jen polovinu Měsíce: 41% měsíčního povrchu je trvale viditelných, 41% je trvale neviditelných a 18% je vidět občas v závislosti na momentální hodnotě librace.


Vzdálenost Měsíce od Země kolísá od 356 000 do 407 000 km; střední vzdálenost pak činí 384 400 km, tj. něco přes 30 zemských průměrů nebo čtvrtinu procenta vzdálenosti Země od Slunce. Když jsme u těch vzdáleností - s těmi bude v tomhle seriálu čím dál větší potíž. Sotva jsme vyšli jsme na zápraží svého kosmického domova a kilometry už počítáme na statisíce - a to je teprve začátek. Abychom se brzo neztratili v dlouhých řadách nul, budeme potřebovat trochu delší metr, a protože se časem chystáme cestovat opravdu daleko, nebudeme troškařit a rovnou se obrátíme na toho nejrychlejšího pomocníka: světlo. Všechny vzdálenosti budeme od téhle chvíle měřit nejen v kilometrech (s tím ostatně brzy přestaneme), ale především ve světelných jednotkách, tj. v době, kterou k uražení příslušné vzdálenosti potřebuje světlo, cestující ve vakuu rychlostí 299 792 km/s.


V pozemských poměrech je náš nový metr dost nepraktický: z Prahy do Brna je to něco přes půl světelné milisekundy, z Prahy do Sydney necelých sedm setin světelné sekundy; i kolem celého rovníku světlo oběhne za něco málo přes desetinu světelné sekundy. Teprve cesta ze Země k Měsíci už ospravedlňuje použití takového exotického měřidla: 1.3 světelné sekundy.


Je to vzdálenost v kosmických poměrech skutečně nepatrná, doslova na dosah ruky, a i v tomto případě nám byl osud překvapivě nakloněn. Nebýt té nepravděpodobné náhody, díky níž Měsíc vznikl, neopeření raketoví konstruktéři na obou stranách Železné opony by bývali neměli po ruce blízký cíl, na kterém by si mohli cvičit kosmickou ostrostřelbu, a president Kennedy by se byl v roce 1961 bez ohledu na potřebu prestižního cíle stěží odhodlal vyhlásit Mars jako cíl americké kosmické desetiletky; světelná sekunda je přece jen něco jiného než tři světelné minuty - a to ještě jenom v opozici.


Vzpomeneme-li na všechny ty podivné nezbytné náhody a shody okolností, které provázely vznik života a lidské rasy na Zemi, člověk se neubrání myšlence, že to všechno snad musel Někdo naplánovat; existují ovšem i jiná možná vysvětlení. Ale o tom někdy později.

(pokračování příště)



Související články:
Apollo 11 (08.09.2019)
Gamma č. 195 (Vesmír, náš domov (IXX.) - Exoplanety (16.01.2011)
Gamma č. 163 (Vesmír, náš domov (IXX.) - planetka Apophis) (26.03.2006)
Gamma č. 156 (Vesmír, náš domov (XXVIII.) - přistání na Titanu) (25.03.2006)
Gamma č. 150 (Vesmír, náš domov (XXVII.) - Mars (VIII.)) (18.03.2006)
Gamma č. 138 (Vesmír, náš domov (XXVI.) - Mars (VII.)) (16.03.2006)
Gamma č. 136 (Vesmír, náš domov (XXV.) - Mars (VI.)) (16.03.2006)
Gamma č. 135 (Vesmír, náš domov (XXIV.) - Mars (V.)) (15.03.2006)
Gamma č. 134 (Vesmír, náš domov (XXIII.) - Mars (IV.)) (15.03.2006)
Gamma č. 133 (Vesmír, náš domov (XXII.) - Mars (III.)) (15.03.2006)
Gamma č. 132 (Vesmír, náš domov (XXI.) - Mars (II.)) (15.03.2006)
Gamma č. 131 (Vesmír, náš domov (XX.) - Mars (I.)) (14.03.2006)
Gamma č. 128 (Vesmír, náš domov (XIX.) - Heliopauza) (12.03.2006)
Gamma č. 103 (Vesmír, náš domov (XVIII.) - Venuše (II.)) (05.03.2006)
Gamma č. 096 (Vesmír, náš domov (XVII.) - Venuše (I.)) (28.02.2006)
Gamma č. 091 (Vesmír, náš domov (XVI.) - Merkur (III.)) (24.02.2006)
Gamma č. 085 (Vesmír, náš domov (XV.) - Merkur (II.)) (22.02.2006)
Gamma č. 083 (Vesmír, náš domov (XIV.) - Merkur (I.)) (21.02.2006)
Gamma č. 078 (Vesmír, náš domov (XIII.) - Měsíc (VI.)) (21.02.2006)
Gamma č. 075 (Vesmír, náš domov (XII.) - Měsíc (V.)) (17.02.2006)
Gamma č. 072 (Vesmír, náš domov (XI.) - Měsíc (IV.)) (16.02.2006)
Gamma č. 064 (Vesmír, náš domov (X.) - Měsíc (III.)) (15.02.2006)
Gamma č. 057 (Vesmír, náš domov (IX.) - Měsíc (II.)) (14.02.2006)
Gamma č. 053 (Vesmír, náš domov (VII.) - Země (VII.)) (09.02.2006)
Gamma č. 053a (Povídka o Zemi) (09.02.2006)
Gamma č. 044 (Vesmír, náš domov (VI.) - Země (VI.)) (08.02.2006)
Gamma č. 027 (Vesmír, náš domov (V.) - Země (V.)) (31.01.2006)
Gamma č. 026 (Vesmír, náš domov (IV.) - Země (IV.)) (31.01.2006)
Gamma č. 024 (Vesmír, náš domov (III.) - Země (III.)) (28.01.2006)
Gamma č. 018 (Vesmír, náš domov (II.) - Země (II.)) (26.01.2006)
Gamma č. 013 (Vesmír, náš domov (I.) - Země (I.)) (25.01.2006)


Celý článek | Autor: Jarda Pecka | Počet komentářů: 0 | Přidat komentář | Informaèní e-mailVytisknout článek


©2001 Zbyněk Slába, grafické prvky - Renáta Řehová
Stránky byly vytvořeny s využžitím redakčního systému: PhpRS