AZCL2209 Mesec

Mesec je pre 4,5 milijarde godina obletao našu planetu na svega tridesetak hiljada kilometara visine (22,530 kilometara govore neki proračuni). Danas je petnaest i više puta dalje i u proseku nalazi se na visini od 385 000,6 kilometara (od središta Zemlje do središta Meseca). On od praiskonskih vremena stalno beži od nas. 

(O vrlo zanimljivim posledicama tokom tog puta Meseca u sve dalje orbite pisali smo u članku: Mesec je nekada bio mnogo bliži). To putovanje Meseca u svemir traje i danas, a trajaće i u buduće. I sve je to lepo i vrlo interesantno, ali nameće se pitanje: zašto se uopšte Mesec udaljava? Zašto?

Kratak odgovor glasi: zato što Mesec privlači ka sebi sve na Zemlji, a naročito okeane, pa se tako na površini javlja ispupčenje koje zatim vuče Mesec, ubrzava ga, a on se sa ubrzanjem penje na višu orbitu oko Zemlje! 

Stvar je, dakle, jednostavna, samo meni i pored tog objašnjenja ona ipak nije bila jasna sve do pre neki dan. Otkud sad to ispupčenje na Zemlji koje stvara Mesec i koje on vuče po njenoj površini, a onda ono ide ispred linije Mesec – Zemlja, pa vuče Mesec. Jednostavno nije mi išlo u glavu i prof. Milan Mijić je morao da se pomuči da mi to objasni. A onda sam na svoje čuđenje video da se radi o zapravo vrlo jednostavnom i logičnom rešenju prirode. 

Ali pre nego što to objasnim da dodam da udaljavanje Meseca nije puka teorijska izmišljotina ili naučna pretpostavka koja proizilazi iz matematičkih modela i kompjuterski simulacija, već je to i u praksi dokazano. Drugim rečima izmereno je.

Apollo 11 Lunar Laser Ranging Experiment
Ogledalo na Mesecu

 ZCL7201
Isto to ogledalo iz mog kompleta Lego kocaka posvećenog Apolu 11

Dakle, kada su se Armstrong i Oldrin 1969. iskrcali na Mesec na njegovu površinu su postavili specijalno ogledalo za laser. Kada se sa Zemlje laserom nacilja to ogledalo laserski zrak se od njega odbije i vrati na Zemlju. Pošto znate brzinu kretanja svetlosnog zraka možete izračunati koliko je to ogledalo, odnosno Mesec, daleko od nas. Evo formule: 

Rastojanje = (brzina svetla x vreme za koje se zrak vratio) /2 

što iznosi oko 2,5 sekunde (sad nas ne interesuje precizna računica, koja se ionako stalno menja u skladu sa kretanjem Meseca po svojoj eliptičnoj orbiti).

Zapravo tačno računanje je mnogo komplikovanije nego što pokazuje navedena formula jer treba uzeti u obzir: položaj Meseca na nebu, relativno kretanje Zemlje i Meseca, Zemljinu rotaciju, brzinu svetla u različitim područjima atmosfere itd. a pri tom treba znati i da se laserski snop, ma koliko on nama izgleda uzan, na površini Meseca rasipa na čak 6,5 kilometara i da se na Zemlju vraća tek jedan mali njegov deo. Ipak, i pored svih tih komplikacija danas naučnici udaljenost Meseca mere milimetarskom preciznošću.

No konačno, utvrđeno je da se naš satelit od nas danas udaljava 3,8 centimetara godišnje. Ako ste stari 20 godina za vašeg života on se udaljio 76 centimetara.

Da se vratimo pitanju zašto se Mesec udaljava od Zemlje? I kako je moguće da Mesec pravi ispupčenje koje istrčava ispred linije Zemlja – Mesec pa onda vuče isti taj Mesec napred i ubrzava ga što dovodi do njegovog putovanja sve dalje od nas, uz istovremeno usporavanje rotacije Zemlje i produženje njenog dana?

Da dodamo još i ovo ako nekom to nije jasno. Kada telo koje obilazi Zemlju smanjuje svoju brzinu onda ono polako pada, tj. približava nam se. Na primer, zbog trenja o retke čestice atmosfere Međunarodna svemirska stanica stalno usporava svoje kretanje i zato je potrebno da se ona povremeno pogura, kako bi dobila na brzini i tako se premestila u višu orbitu. 

tides1

Ovako: Mesec gravitacijom utiče na celu planetu, ali je to njegovo dejstvo najuočljivije na velike vode, kakve su okeani. Dakle, i samo tlo na kojem stojimo periodično se podiže (za tridesetak centimetara), u skladu sa položajem Meseca, ali pričaćemo o vodi jer je njena deformacija najuočljivija.

tides3

Mesec stvar plimu (isto radi i Sunce, samo njegovo dejstvo nije toliko upadljivo jer je jako daleko). Kako Mesec obilazi Zemlju tako ka sebi povlači vodu i stvara ispupčenje na površini Zemlje. Dakle, Mesec vuče velike vode ka sebi. Ali, Zemlja rotira i to mnogo brže nego što Mesec obilazi našu planetu. Da napravi jedan krug oko Zemlje Mesecu je potrebno oko 30 dana, a za to vreme Zemlja napravi trideset rotacija. Tolika brzina rotacije dovodi do toga da plimno ispupčenje „istrčava“, juri i prestiže liniju Zemlja – Mesec. To ispupčenje je, dakle, uvek ispred linije Zemlja - Mesec i dovoljno je snažno da svojom gravitacijom vuče Mesec, ubrzava ga i – Mesec se udaljava od nas kako je rečeno.

Kliknite na ilustraciju da se uveća!

 

Da ne bude zabune, nije ovo neka specifična osobina Meseca i Zemlje. Slično se dešava i između nekih drugih tela, drugih planeta i njihovih satelita, pa i između tesnih parova dvojnih zvezda. Dinamika plimskih sila je široko prisutna u svemiru. 

 


Komentari  
Milan Mijić
+1 #9 Milan Mijić 26-10-2021 10:14
Citat Laslo:

"...ukoliko bi postojala samo rotacija Zemlje odnosno svih masa koje ona "nosi" oko baricentra, da li bi imali ispupčenje sa suprotne strane od Meseca?"

Dragi Laslo, mislite na situaciju kada je period rotacije Zemlje oko svoje ose jednak perodu obilaska oko baricentra? Tako da Zemlja pokazuje uvek isto lice Mesecu kao što on već pokazuje nama?

I u tom slučaju postojala bi oba ispupčenja. Samo bi tada ona bila na fiksnim longitudama: jedno na lokacji gde je Mesec uvek u meridijanu, drugo na lokaciji 180 stepeni odatle, odakle se Mesec nikad ne vidi.

"Čestice vazduva, na primer, koje ulaze u pravac unose ne samo svoju masu nego i ugaoni moment usled rotacije Zemlje oko svoje ose."

Tačno. Efekat tog ugaonog momenta je upravo ono što je Saša opisao u članku gore.

"Samo da primetim: brzina pomenutih čestica vazduha tokom ulaska u pravac poseduju komponentu koja je u pravcu plime (normalno na pravac centra Zemlje) baš zbog postojanja razdvojenosti baricentra i centra Zemlje ili grešim?"

Pre bih rekao da je tu zbog razlike u periodu rotacije i periodu revolucije Zemlje oko centra masa Zemlje i Meseca. Jer ako su ta dva perioda ista, imamo situciju kao gore, da su plimska ispupčenja na fiksiranim longitudama Zemlje. Tada ne postoji komponenta brzine koju ste opisali.

"Nisam proveravao ali mi se čini da bi ta plima bila sa blažim prelazima pre nego nekakvo ispupčenje."

Ako zamislimo Zemlju koju pokriva svetski okean svuda iste dubine, visina plime zavisi samo od masa Zemlje i Meseca, medjusobnog rastojanja, radijusa Zemlje, i dubine okeana. Dužina dana ne ulazi kao faktor. A u praksi, sa realnom Zemljom, visina plime zavisi od lokalne dubine mora ili okeana i oblika obale. Što može samo da se modelira.
Milan Mijić
0 #8 Milan Mijić 24-10-2021 00:50
Tačno ispupčenje nestaje kada rotacija Zemlje pomeri tu masu (okena, vazduh...) sa smera nasuprot ili ka Mesecu pa ih Mesec privlači koliko i centar Zemlje.

Ali nova masa vode i vazduha udje u taj pravac i onda se ona izdužuje. To je ciklus plima-oseka-plima-oseka.

Evo objašnjenja koristeći centrifugalnu silu koju je Saša pomenuo.

Mesec i Zemlja se u stvari obrću oko zajedničkog centra mase. Pošto je masa Zemlje veća on je unutar Zemlje, ali svejedno, Zemlja se obrće oko njega pa zbog oga postoji centrifugalna sila.

Zemlja vuče masu okena nasuprot Mesecu istom brzinom oko centra mase kao i centar Zemlje. To dovodi to centrifugalne sile koja je veća od gravitacije Meseca na tom rastojanju (jer je dalje od centra Zemlje) pa ta centrifugalna sila odgura vodu u ispupčenje nasuprot Mesecu.

Slično, za okean na strani ka Mesecu gravitacija Meseca je jača od centrifugalne sile (koja balansira gravitaciju Meseca na centar Zemlje) pa ta voda "pada" ka Mesecu i stvara se ispupčenje ka njemu.

Drugim rečima, Zemlja nosi okean naspram Meseca suviše malom brzinom a okean nasuprot Meseca suviše velikom brzinom oko težišta sistema Zemlja-Mesec.

Otuda je u prvo slučaju centrifugalna sila nedovoljna a u drugom je prejaka, pa imamo ispupčenja i na jednoj i na drugoj strani.

Hm, kako kažu, kad već pišeš nejasno napiši to dvaput...
Laslo
+1 #7 Laslo 23-10-2021 17:56
@Milan Mijić 23-10-2021 12:01
Postoji nekoliko načina i faktora da se razume zašto dva ispupčenja, dve visoke plime na dan, itd. Evo još jednog.

Zamislimo da smo u centru Zemlje. Okean (i Zemljina koru) na strani okrenutoj Mesecu, Mesec privlači jače nego nas u centru. Zato ta voda, zemlja i vazduh "beže" od centra ka Mesecu. pa na toj strani nastaje ispupčenje.

S druge strane, okean i Zemljinu koru na strani nasuprot Meseca, Mesec privlači slabije nego nas u centru. Zato okean, zemljina kora, i atmosfera na toj strani beže od nas u centru, pa i na toj strani nasuprot Mesecu nastaje ispupčenje.

Sada mi je jasnije odakle ispupčenje na strani nasuprot Mesecu: materijalne tačke vode, tla, vazduha se već nalaze u pokretu jer rotiraju zajedno sa Zemljom pri čemu ulaze u prostor sa sve slabijom gravitacijom. Te mase teže da zadrže stanje kretanja (Prvi Njutnov zakon - zakon inercije). Gravitacija preostalih masa teži da ih vrati ka centru Zemlje ali usled smanjenog intenziteta u sve udaljenijim položajima to dejstvo više nije tako efikasno kao što je bilo kada su te iste mase bile bliže Zemlji, odnosno formira se ispupčenje - dolazi da razvlačenja materije. Konačno, te mase gube svoju kinetičku energiju i vraćaju se ka centru Zemlje pri čemu bivaju zahvaćene sve jačom gravitacijom što ih ubrzava u suprotnom smeru (ka centru Zemlje) i ispupčenje nestaje.
Milan Mijić
+1 #6 Milan Mijić 23-10-2021 12:01
Postoji nekoliko načina i faktora da se razume zašto dva ispupčenja, dve visoke plime na dan, itd. Evo još jednog.

Zamislimo da smo u centru Zemlje. Okean (i Zemljina koru) na strani okrenutoj Mesecu, Mesec privlači jače nego nas u centru. Zato ta voda, zemlja i vazduh "beže" od centra ka Mesecu. pa na toj strani nastaje ispupčenje.

S druge strane, okean i Zemljinu koru na strani nasuprot Meseca, Mesec privlači slabije nego nas u centru. Zato okean, zemljina kora, i atmosfera na toj strani beže od nas u centru, pa i na toj strani nasuprot Mesecu nastaje ispupčenje.
Laslo
+1 #5 Laslo 23-10-2021 08:31
@Duca 20-10-2021 19:23
Meni nije jasno zašto se sa suprotne strane od one na kojoj je mesec, zemlja "izdužuje", umesto da se "sabija". Još negde sam pročitao da je to tako, ali isto bez objašnjenja. Može li neko da mi to objasni?

Vrlo zanimljivo pitanje koje i mene zbunjuje. Nekako bi i meni bilo logično da se Zemlja sabija usled zajedničkog dejstva masa Zemlje i Meseca.

@Aleksandar Zorkić 21-10-2021 21:36
[quote name="Duca"]Men i nije jasno .../quote]
Zbog centrifugalne sile.

Saša, u potrazi za odgovorom na pitanje izduženja Zemlje na suprotnoj strani takođe sam pronašao da je u pitanju rezultat delovanja centrifugalne sile.

Ono što mene buni, odnosno nije mi jasno jeste poreklo te centrifugalne sile. Naime, centrifugalna sila kod nebeskih tela izaziva takozvano ekvatorsko ispupčenje karakteristično i za Jupiter, na primer.

Činjenica je da bi to ekvatorsko ispupčenje postojalo i bez gravitacionog dejstva Mesečevih masa tako da mi je i dalje nejasno kako nastaje centrifugalno dejstvo usled uticaja Mesečevih masa.
Aleksandar Zorkić
+1 #4 Aleksandar Zorkić 21-10-2021 21:36
[quote name="Duca"]Men i nije jasno .../quote]
Zbog centrifugalne sile.
Duca
+1 #3 Duca 20-10-2021 19:23
Meni nije jasno zašto se sa suprotne strane od one na kojoj je mesec, zemlja "izdužuje", umesto da se "sabija". Još negde sam pročitao da je to tako, ali isto bez objašnjenja. Može li neko da mi to objasni?
Neđo
+1 #2 Neđo 29-06-2020 23:33
Interesantna stvar i ova zivuljka zvana Nautilus (u linkovanom tekstu).

Zapravo su svi sateliti u suncevom sistemu zakljucani, ne racunajuci spoljne satelite koji su veoma udaljeni od planeta (jupiter, saturn, neptun). Izuzetak je mali Hiperion ali oko Saturna je svakako Titan nekad napravio dar mar sa svojom gravitacijom. Koliko bi nas Mjesec trebao da pobjegne da bi se otkljucao? Da li bi ga uopste tada cuvala gravitacija Zemlje ili bi potpuno otisao, s obzirom da Mjesec/Zemlja imaju najveci odnos precnik/precnik , vjerovatno je i sa masama slicno.

Skoro nedje procitah da u solarnom sistemu jedino Rea mozda ima prsten, iako to Kasini nije snimio, sto znaci da nema podsatelita... A u nekim drugacijim zvjezdanim sistemima nije isključeno da tako nesto postoji.

Gravitaciona sila je fascinantna. Zamisljam da bi, ako ih dovoljno odaljimo od svega, teniska loptica orbitirala oko kosarkaske :)
Nesa
0 #1 Nesa 29-06-2020 19:01
Da li, i u kojoj meri sile plime i oseke koje kako ste naveli uticu i na kontinentalni deo planete, uticu zagrevanje Zemljine unutrasnosti.
Dodaj komentar