Dlaczego planety, niedawno odkryte – głośno było bardzo o nich – w systemie (…) Trappist-1 nie kręcą się wokół własnej osi?
Dr Rożek skupił się na tłumaczeniu, że te planety kręcą się, jednak ich obrót jest zsynchronizowany z obrotem wokół gwiazdy pomijając jednak możliwe przyczyny takiego stanu.
Kiedy duże ciała krążą wokół siebie, działają na nie siły pływowe. Wynikają one z tego, że część takiego ciała (na przykład Ziemi) jest nieco bliżej drugiego (na przykład Księżyca) niż część znajdująca się po przeciwnej stronie. Ziemia jest w większości skalista i tak łatwo się nie odkształca, jednak pokrywająca ją w większości woda wybrzusza się – zarówno od strony zwróconej akurat do Księżyca, jak i tej zdecydowanie przeciwpołożnej. Słońce też powoduje pływy na Ziemi. Mimo, że działa dużo większą siłą na Ziemię niż Księżyc, to te pływy są dużo mniejsze ponieważ istotna jest różnica tych sił na dwóch „końcach” (o ile można powiedzieć, że Ziemia ma koniec) odkształcanego ciała. Rozmiary Ziemi są pokaźniejsze względem odległości do Księżyca niż do Słońca.Za to Ziemia powoduje pokaźne pływy na samym Słońcu.
Wróćmy jednak na Ziemię. A dokładnie – na ocean. Takie falowanie wodami powoduje straty energii. Jej bardzo niewielkie ilości wykorzystujemy, a zdecydowana większość zamienia się w ciepło bardzo nieznacznie podgrzewając wodę. To nie perpetuum mobile więc coś musi tę energię tracić. Traci ją Ziemia zwalniając obroty. Bardzo powoli ale jednak nasze doby stają się coraz dłuższe. Jeżeli nie zdarzy się jakieś kosmiczne zderzenie to Ziemia będzie zwalniała aż… właśnie, nie do zatrzymania tylko do stanu, w którym będzie zwrócona ciągle tą samą stroną do Księżyca bo wtedy będzie w równowadze, wtedy pływy ustaną.
Księżyc ma to już za sobą. Tam nie falowała woda (księżycowe „morza” są wyjątkowo suche) lecz gniecione były skały. I teraz w stanie stabilnym Księżyc jest nieco rozciągnięty na linii łączącej go z Ziemią. O ile Ziemia, której spłaszczenie wynika (jeszcze) z dosyć szybkiego ruchu obrotowego, przypomina piłkę lekarską, o tyle Księżyc można porównać do piłki do Rugby zwróconej jednym z czubków w stronę Ziemi.
Dr Rożek opisując tę sytuację powiedział:
Widzimy cały czas dokładnie tą samą stronę Księżyca.
Nie tak dokładnie. Okres obrotu Księżyca jest równy okresowi obiegu wokół Ziemi, jednak o ile obrót jest jednostajny, o tyle obieg już nie. Wynika to z tego, że orbita Księżyca jest spłaszczona (o czym była mowa w poprzednim wpisie). W takim wypadku (bardzo popularnym w kosmosie, orbita Ziemi jest spłaszczona bardzo lekko ale orbity Merkurego, Marsa czy Plutona wokół Słońca już całkiem pokaźnie) Księżyc będąc bliżej Ziemi porusza się szybciej, a będąc dalej – wolniej. Dodatkowo, kiedy jest dalej, to jeszcze wolniej przesuwa się z naszego punktu widzenia. Dzięki temu każdego miesiąca lekko zaglądamy na tę „niewidoczną” stronę. Ponadto orbita Księżyca wokół Ziemi podlega precesji, zachowuje się trochę jak zakręcony talerz czy moneta na stole. A oś jego obrotu nie zmienia orientacji wraz z orbitą, dzięki temu zaglądamy nie tylko za prawy i lewy „róg” ale też górą i pod spodem. Dzięki tym efektom nigdy nie widoczna strona Księżyca to jedynie ok. 41% powierzchni.
A jak to wygląda na Księżycu? Jeśli jakieś ciało obiega inne i kręci się w sposób zsynchronizowany, to na jego niebie obiekt centralny powinien tkwić nieruchomo. Z przyczyn właśnie opisanych, Ziemia jednak powoli i w niewielkim zakresie porusza się na niebie Księżyca, a jeśli będziemy na pograniczu stron: widocznej i niewidocznej to może nawet mozolnie wschodzić i zachodzić.
Z widocznej strony Księżyca może wyglądać to tak:
Przy czym w niektórych cyklach będzie wędrowała prawie po prostym odcinku, a w niektórych zataczała kręgi. Na rysunku zaznaczono maksymalną wędrówkę „wszerz”, ta góra-dół może być większa.
Słońce będzie za to wędrowało dookoła.
Ziemia z Księżyca wygląda naprawdę imponująco – ma widoczną średnicę prawie czterokrotnie większą niż Księżyc widziany z Ziemi, do tego dużo lepiej od szarego Księżyca odbija światło.
Gdyby przyjąć układ selenocentryczny (czyli z nieruchomym Księżycem w środku) orbita Ziemi według księżycowego Ptolemeusza wyglądałaby w uproszczeniu tak:
Taki obrót synchroniczny jest w Układzie Słonecznym popularny. Wszystkie znane duże Księżyce są zwrócone tą samą stroną do macierzystych planet. Za to akurat… żadna planeta nie jest stale tą samą stroną zwrócona ku Słońcu. Ziemi to nie grozi, bo zwróci się raczej w stronę Księżyca. Na dobrej drodze jest za to Wenus, która kręci się bardzo powoli (doba słoneczna trwa tam prawie 117 ziemskich dni). Ciekawym przypadkiem jest Merkury. Jego obrót jest zsynchronizowany z obiegiem w nieco inny sposób. Na 2 obiegi wokół Słońca wykonuje 3 obroty (Słońce w tym czasie robi na jego niebie jeden obieg). Do tego jego orbita jest mocno wydłużona. Skutek tego jest taki, że snujące się powoli na Merkuriańskim niebie Słońce od czasu do czasu na krótko… zawraca.
Gdyby teraz dla odmiany przyjąć układ z nieruchomym Merkurym (niektórzy na Ziemi mówią, że wszystko się kręci wokół pieniędzy i handlu, a to wszak domena Merkurego) to droga Słońca na niebie przedstawiałaby się tak:
Widać, że na pewnych długościach merkurograficznych Słońce (po trwającej ponad 80 dni ziemskich nocy) wschodziłoby najpierw nieśmiało, po czym chowało się i dopiero wtedy wschodziło pełną parą).
A dlaczego z 3 obrotów w ciągu 2 obiegów wychodzi 1 doba, to można sobie sprawdzić bilonem.
A jeśli to dla kogoś ciągle za szybko?
Przenieśmy się w dużo chłodniejsze rejony. Pluton i Charon są zwrócone do siebie stale tymi samymi stronami, a ich wzajemna orbita jest bliska kołowej (w odróżnieniu od ich orbity wokół Słońca, która jest na tyle wydłużona, że w pewnych okresach Pluton i spółka znajdują się bliżej Słońca niż Neptun) i nie ma mowy nawet o zaglądaniu z boku. Tkwią nieruchomo nawzajem na swoich niebach, i choć każde jest mniejsze od ziemskiego Księżyca to dzięki niewielkiej odległości między nimi, Pluton widziany z Charona ma 7 razy większą średnicę niż Księżyc z Ziemi. Jedyne urozmaicenie to zmieniające się w cyklu niecałego ziemskiego tygodnia fazy, które jednak przez sporą część roku (trwającego prawie 248 ziemskich lat) są wybrakowane – bez pełni i nowiu.
Niestety, w świetle ostatnich odkryć, widziany z Charona Pluton ma serce dokładnie po przeciwnej stronie…
Nadzieja w tym, że jeszcze nie wiemy dokładnie jak wygląda cały Pluton.
Co nie zależy od fizycznego punktu widzenia zależy od podejścia. Andrzej Poniedzielski mówił, że:
Optymista uważa, że świat stoi przed nim otworem,
pesymista wie dokładnie, który to otwór…
Odpowiedzi z Ziemi 