Dlaczego Księżyc oddala się od Ziemi?

A jednak Księżyc oddala się od Ziemi, a obecna prędkość ucieczki wynosi około 4 cm na rok.

Układ Ziemia – Księżyc, ze względu na proporcje wielkościowe jest niespotykany nigdzie indziej, dlatego by przybliżyć problem, chciałbym dokonać kilku uproszczeń. Pierwsze z nich, to przyjęcie założenia, że Księżyc krąży po orbicie kołowej, a drugie, to przyjęcie, iż Ziemia pozostaje nieruchoma w sensie drgań. W rzeczywistości jest tak, że orbita Księżyca, choć bardzo zbliżona do okręgu, jest eliptyczna, a sam Księżyc ma na tyle dużą masę, by wprawiać Ziemię w drgania podczas swoich okrążeń.

Księżyc utrzymywany jest na orbicie ziemskiej w wyniku równoważenia się dwóch sił: siły grawitacyjnej i siły odśrodkowej. Siła grawitacyjna wynika z prawa powszechnego ciążenia (http://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_powszechnego_ci%C4%85%C5%BCenia), które głosi, że dwa ciała przyciągają się wprost proporcjonalnie do iloczynu ich mas a odwrotnie proporcjonalnie, do kwadratu odległości między nimi. Siła odśrodkowa (http://pl.wikipedia.org/wiki/Si%C5%82a_od%C5%9Brodkowa) jest siłą bezwładności, która wynika z ruchu ciała poruszającego się po okręgu. My odczuwamy działanie siły odśrodkowej na przykład w sytuacjach, gdy szybko jadący samochód zaczyna wchodzić w zakręt i wtedy ta siła próbuje nas „wypchnąć z pojazdu. I te dwie siły pozostają w równowadze. Jednak konsekwencją takiej równowagi jest układ Ziemia-Księżyc, gdzie nic się od siebie nie oddala. Gdzie jest zachowane status quo na wieki. A jednak Księżyc oddala się od Ziemi, a obecna prędkość ucieczki wynosi około 4 cm na rok. Dzieje się tak, ponieważ wielka część powierzchni Ziemi pokryta jest wodą. Woda po stronie ‘księżycowej’ na Ziemi jest przyciągana bardziej niż woda po drugiej stronie Ziemi. Tworzy się wybrzuszenie (przypływ). Jednak z racji tego, że Ziemia się obraca, a także posiada jakąś lepkość, wypiętrzenie to nie jest równo na osi Ziemia – Księżyc, ale jest troszkę przesunięte. Przedstawiam to obrazowo poniżej, jako ‘widok z góry’, jednocześnie prosząc o wyrozumiałość dla moich rysowniczych talentów. 

Ta wybrzuszona masa wody jest na tyle duża, że ma własną, ‘wyczuwaną’ przez Księżyc grawitację. Wybrzuszenie przyciąga Księżyc, jednak nie czyni tego na osi Ziemia – Księżyc, a ‘z boku’. Powoduje to, że Księżyc jest ‘ciągnięty’ przez te wybrzuszenie wzdłuż swojej orbity, gdyż jedna ze składowych tej siły jest styczna do orbity Księżyca, a mechanika mówi prosto: Jeśli pchasz coś po orbicie, kiedy dodajesz do tego energii – orbita będzie się powiększać. Dlatego też Księżyc oddala się od nas powoli każdego roku.

W istocie są dwa wybrzuszenia, tylko że wybrzuszenie po drugiej stronie jest mniejsze, gdyż leży dalej od Księżyca. To drugie wybrzuszenie jest również ‘przesunięte’, podobnie jak pierwsze.

Obydwa wybrzuszenia przyciągają Księżyc z tym, że to bliższe Księżyca, przyciąga bardziej, ponieważ Księżyc jest od niego o dwa promienie ziemskie bliżej. Wypadkowa siła wynikająca z tych dwóch wybrzuszeń powoduje właśnie ‘ciągnięcie’ Księżyca.

Nie będę zamęczał wzorami i obliczeniami z tego wynikającymi, ale wszystkie one dają wynik około 1.6 miliarda lat wstecz, kiedy to Księżyc ‘szorował’ po Ziemi. Do czegoś takiego oczywiście nigdy nie doszło, więc wyjaśnienia ‘naukowe’ skąd zatem księżyc ma 4.5 miliarda lat są niczym kolejne hipotezy i gdybania. Pogląd, który to tłumaczy opiera się na teorii, że kiedyś Księżyc oddalał się wolniej, bo było może nie tyle mniej wody, ale była ona uwięziona w lodowce, a jeszcze wcześniej oceany były dożo głębsze, ale za to o mniejszej powierzchni, etc.

Zatem czekamy na kolejne ‘wyjaśnienia’.