Laserowe pomiary międzyplanetarnej odległości
Dzięki tzw. odbłyśnikom pozostawionym na powierzchni Księżyca podczas misji Apollo naukowcy mogą precyzyjnie mierzyć dystans dzielący oba ciała niebieskie. Technika polega na wysyłaniu wiązek laserowych z Ziemi i mierzeniu czasu ich powrotu po odbiciu od księżycowych luster. Dokładność tych pomiarów sięga centymetra, co przy typowej odległości wynoszącej 385 tysięcy kilometrów robi wrażenie. Orbita Księżyca nie jest idealnie kołowa, przez co dystans zmienia się o około 20 tysięcy kilometrów w ciągu miesiąca. Ta zmienność sprawia, iż regularne obserwacje są niezbędne do wychwycenia długoterminowych trendów, takich jak stopniowe oddalanie się satelity.
Czytaj też: Potężna dziura na Słońcu może nieźle namieszać. NOAA wydała ostrzeżenie dla Ziemi
Sercem całego procesu są siły pływowe. Grawitacja Księżyca działa nierównomiernie na Ziemię – silniej na stronę zwróconą ku niemu, słabiej na przeciwną. Różnica wynosi około 4%, co prowadzi do powstawania dwóch wybrzuszeń oceanicznych. Ponieważ Ziemia obraca się szybciej niż Księżyc krąży wokół niej, te wybrzuszenia “wyprzedzają” naszego satelitę. Grawitacyjne przyciąganie bliższego wybrzuszenia działa jak kosmiczny holownik, stopniowo zwiększając prędkość orbitalną Księżyca. A zgodnie z prawami mechaniki, wyższa prędkość oznacza większą orbitę. Ten proces ilustruje prawo zachowania momentu pędu. Księżyc zyskuje energię orbitalną kosztem rotacji Ziemi, co powoduje bardzo powolne wydłużanie się doby. Choć zmiana jest mikroskopijna, to w geologicznej skali czasu staje się znacząca. W praktyce oznacza to, że za miliony lat doba będzie trwała nieco dłużej, choć w skali ludzkiego życia różnica pozostaje całkowicie niezauważalna.
Ślady w skamieniałościach
Fascynujące dowody na te zmiany pochodzą z analizy skamieniałych muszli małży sprzed 70-83 milionów lat. Badania wzorców wzrostu tych organizmów ujawniły, że w tamtym okresie rok liczył 372 dni, a doba trwała 23 godziny i 31 minut. Dokonane odkrycia potwierdzają modele astronomiczne i pokazują, jak Księżyc wpływał na życie na Ziemi. Krótsze dni oznaczały inne rytmy biologiczne, a silniejsze pływy mogły odgrywać większą rolę w ewolucji organizmów przybrzeżnych. Teoretycznie, za około 50 miliardów lat Ziemia mogłaby zostać pływowo związana z Księżycem, zawsze pokazując mu tę samą stronę. Scenariusz ten jednak prawdopodobnie nie dojdzie do realizacji, ponieważ za około 10 miliardów lat Słońce wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma, co może zniszczyć zarówno Ziemię, jak i jej naturalnego satelitę.
Czytaj też: Egzoplaneta wielkości Saturna kryje niespodziankę? Astronomowie mówią o jej księżycu i… Avatarze
W skali ludzkiej cywilizacji zmiany te pozostają całkowicie niezauważalne. Będziemy nadal obserwować zaćmienia, doświadczać pływów i cieszyć się 24-godzinnymi dniami przez miliony kolejnych lat. To kosmiczne zjawisko przypomina nam jednak o dynamicznej naturze wszechświata i nieustannych procesach, które kształtują nasz układ planetarny. Mówiąc krótko: chociaż tempo oddalania się Księżyca – wynoszące 3,8 centymetra rocznie – wydaje się znikome, to w perspektywie miliardów lat prowadzi do fundamentalnych zmian w całym układzie planetarnym.