Proč nevidíme odvrácenou stranu Měsíce

Měsíc, který pozorujeme na bezmračné obloze, má stále stejnou podobu. Jeho tvar se sice mění, ubývá a roste, jeho tvář ale zůstává nezměněná. Jak je možné, že vypadá stále stejně, nerotuje snad kolem své osy stejně, jako Země?  

Vázaná rotace

Měsíc oběhne kolem Země jednou za 27,3 dne. Za stejnou dobu se stihne otočit kolem své osy. Tento jev, kterému se říká „vázaná rotace“ není náhodný. Nachází se relativně blízko Země. To způsobuje, že ho Země značně ovlivňuje. Vázaná rotace je přímým následkem působení její gravitace.

Gravitace je jednou ze čtyř sil, které určují dění ve vesmíru. Je zároveň nejslabší, ale i nejúpornější z nich. Na rozdíl od elektromagnetické síly se nedá odstínit. Narozdíl od silné a slabé jaderné interakce (dalších dvou svých kolegyň) nemá omezený rozsah působnosti.

Její intenzita klesá se vzdáleností  těles, které na sebe gravitačně působí. V praxi to znamená, že například přitažlivost Země působí na přilehlou část Měsíce a jeho povrch více, než na jeho jádro, které je vzdálenější než povrch. Stejně tak naše gravitace působí na odvrácenou stranu Měsíce ještě menší silou, než na jeho jádro. Měsíc má na Zemi podobný vliv - i když je samozřejmě daleko menší, Měsíc je totiž daleko méně hmotný než naše planeta. 

Slapová síla

... se projevuje např. přílivem a odlivem moří. Vzniká u velkých těles proto, že gravitační pole není konstantní napříč celým tělesem, ale klesá se zvyšující se vzdáleností. Když se těleso ocitne pod vlivem gravitace jiného tělesa, gravitační zrychlení na bližší a vzdálenější straně se může výrazně lišit. To vede ke změnám tvaru tělesa, aniž by se měnil jeho objem. Zatímco byl původní tvar Měsíce koule, mění ho slapová síla na elipsoid se dvěma vybouleninami, jedné na přivrácené straně  a druhé na odvrácené straně Země. Podobným způsobem se chovají pozemské oceány – gravitace Měsíce je formuje do dvou velkých „vyvýšenin“ na přivrácené a na odvrácené straně planety.

Vzhledem k tomuto uspořádání je jen otázkou času, kdy dojde vlivem slapových sil ke zpomalování rotace Země i Měsíce. Současně se zvětšuje vzdálenost, ve které Měsíc Zemi obíhá. Vzdaluje se nám ročně o 4 centimetry.

Jednoho dne se dostane teoreticky i Země do stavu vázané rotace. U menšího tělesa (v našem případě Měsíce) k ní dojde samozřejmě daleko dříve než u většího – není tedy nutno se obávat radikálních nebo rychlých změn.  Za jeden rok se naše dny prodlouží díky měsíční gravitaci jen o 16 mikrosekund.

Příkladem dvojitě vázané rotace ve Sluneční soustavě je systém Pluto-Charon. Obě planetky jsou relativně malé, proto zaujaly tuto vzájemnou pozici poměrně rychle.

Proč se nám zdá, že se Měsíc kolébá?

Pečlivé pozorování měsíčního povrchu odhalí, že nám přivrací stále stejnou tvář. Ještě pečlivější pozorování ale ukáže zajímavý jev – zdá se, že se Měsíc v průběhu svého oběhu na nebi „kolébá“.

 Pomalý kolébavý rytmus našeho souputníka je způsoben faktem, že Měsíc obíhá po lehce eliptické dráze. Když se dostane do největší blízkosti Země, je jeho rychlost vyšší než v nejvzdálenějším bodu oběžné dráhy. Rychlost, kterou rotuje kolem své osy se přitom ale nemění. Ukazuje nám proto občas svou západnější – a občas svou východnější část. Díky tomuto jevu, tzv. libraci, můžeme pak pozorovat i malý kousek povrchu, který by se běžně měl nacházet „za horizontem“. Díky sklonu jeho oběžné dráhy můžeme také nahlédnout i kousek za horizont na severní a jižní části Měsíce.

Na nebi vidíme sice stále stejnou měsíční polokouli, díky libraci ale vidíme více než jeho polovinu. Reálně vidíme 59 procent jeho povrchu. Odvrácenou stranu měsíce však ze Země pozorovat nelze. Tu vidíme jen na snímcích měsíčních sond nebo misí Apollo. 

Kliknutím na tento link si můžete blog otevřít a stahnout jako PDF-dokument

(581 kB)