Как Луната прави по-дълги дните на Земята

Преди милиарди години средният ден на Земята е траел по-малко от 13 часа и продължава да се удължава. Причината се крие във връзката между Луната и нашите океани.

През цялата човешка история Луната е била неразделно, призрачно присъствие над Земята. Нейното леко гравитационно привличане определя ритъма на приливите и отливите, а бледата ѝ светлина осветява нощните сватби на много видове. Цели цивилизации са определяли календарите си по нея, когато тя е намалявала и нараствала, а някои животни - като бръмбарите - използват слънчевата светлина, отразяваща се от повърхността на Луната, за да се ориентират, разказва BBC.

По-важното е, че според някои теории Луната може да е помогнала за създаването на условията, които правят възможен живота на нашата планета, и дори може да е помогнала за възникването му. Смята се, че нейната ексцентрична орбита около планетата ни /когато е по-близо до Земята тя се движи по-бързо и по-бавно, когато е по-далеч/ играе роля и за някои от важните метеорологични системи, които доминират в живота ни днес.

Докато изпълнява своя фино балансиран астробалет около Земята, така, че винаги виждаме само едната ѝ страна, тя постепенно се отдалечава от нашата планета в процес, известен като "лунна рецесия". Чрез изстрелване на лазери от рефлектори, поставени на лунната повърхност от астронавтите на мисиите "Аполо", учените наскоро успяха да измерят с точност колко бързо се отдръпва Луната.

Снимка: Getty Images

Те потвърдиха, че Луната се отдалечава със скорост от 1,5 инча (3,8 см) всяка година. С това дните ни стават все по-дълги. "Всичко това е свързано с приливите и отливите", казва Дейвид Уолтъм, професор по геофизика в Роял Холоуей, Лондонски университет, който изучава връзката между Луната и Земята. "Приливното съпротивление на Земята забавя нейното въртене, а Луната получава тази енергия като гравитационен момент."

По същество, докато Земята се върти, гравитацията на Луната, която обикаля над нея, въздейства върху океаните, предизвиквайки приливи и отливи. Тези приливи и отливи всъщност представляват " водна извивка", която се простира в елипсовидна форма както към, така и обратно на гравитацията на Луната. Но Земята се върти около оста си много по-бързо, отколкото Луната обикаля над нея, което означава, че триенето от движещите се под нея океански басейни също действа, като повлича водата със себе си. Това означава, че изпъкналата част се движи малко по-напред от Луната по нейната орбита, която се опитва да я издърпа назад. Това бавно изчерпва ротационната енергия на нашата планета, забавяйки въртенето ѝ, докато Луната печели енергия, която я кара я да се движи в по-висока орбита.

Това постепенно забавяне на въртенето на нашата планета означава, че според последния анализ от края на 1600 г. насам продължителността на един среден ден на Земята се е увеличила с около 1,09 милисекунди на век. Според други оценки тази стойност е малко по-висока - 1,78 милисекунди на век, като се използват по-древни наблюдения на затъмненията. Макар да не изглежда много, в продължение на 4,5 милиарда години от историята на Земята то се превръща в дълбока промяна.

Смята се, че Луната се е образувала през първите около 50 милиона години след раждането на Слънчевата система. Най-широко разпространената теория е, че сблъсъкът между ембрионалната Земя и друг обект с размерите на Марс, известен като Тея, е откъснал парче материал и отломки, които са се слели в това, което сега наричаме Луна. Това, което става ясно от геологичните данни, запазени в скални пояси на Земята, е, че в миналото Луната е била много по-близо до Земята, отколкото е днес.

Понастоящем Луната се намира на 384 400 км от нас на Земята. Но едно скорошно проучване показва, че преди около 3,2 милиарда години - точно когато тектоничните плочи са започнали да се движат, а микроорганизмите, обитаващи океаните, са поглъщали азот - Луната е била само на 270 000 км от Земята, или на около 70 % от сегашното ѝ разстояние.

"По-бързо въртящата се Земя е съкращавала продължителността на деня, така че [в рамките на 24 часа] е имало два изгрева и два залеза, а не само по един, както е днес", казва Том Ейленфелд, геофизик, ръководител на изследването в университета "Фридрих Шилер" в Йена, Германия. "Това може да е намалило температурната разлика между деня и нощта и да е повлияло на биохимията на фотосинтезиращите организми."

Изследвания като това обаче показват, че скоростта на лунната рецесия също не е била постоянна - тя се е ускорявала и забавяла с течение на времето. Едно от проучванията на Ванина Лопес де Азаревич, геолог от Националния университет в Салта, Аржентина, показва, че преди около 550-625 милиона години Луната е можела да се отдръпва с до 7 см годишно.

"Скоростта, с която Луната се е отдалечавала от Земята, определено се е променяла с течение на времето и ще се променя и в бъдеще", казва Еуленфелд. През по-голямата част от историята си обаче Луната се е отдалечавала с много по-бавна скорост, отколкото в момента.

Всъщност в момента живеем в период, в който темпът на рецесия е необичайно висок - за да достигне сегашното си положение, Луната би трябвало да се отдалечава със сегашния си темп само в продължение на 1,5 милиарда години. Но процесът се случва, откакто Луната се е формирала преди 4,5 милиарда години, така че в определени моменти в миналото той очевидно е бил много по-бавен.

"Приливното съпротивление в момента е три пъти по-голямо, отколкото бихме могли да очакваме", казва Уолтъм. Причината може да се дължи на размера на Атлантическия океан.

Настоящата конфигурация на континентите означава, че басейнът на Северния Атлантически океан има точното съотношение, за да създаде резонансен ефект, така че водата в него се движи напред-назад със скорост, близка до тази на приливите и отливите. Това означава, че приливите и отливите са по-големи, отколкото иначе биха били. Както казва Уолтъм, представете си как бутате дете на люлка - то се издига по-високо, ако всяко бутане е съобразено със съществуващото движение.

"Ако Северният Атлантически океан беше малко по-широк или по-тесен, това нямаше да се случи", казва Уолтъм. "Моделите сякаш показват, че ако се върнете няколко милиона години назад, силата на приливите и отливите веднага спада, защото континентите са били в различни позиции."

Но вероятно тя ще продължи да се променя в бъдеще. Моделирането прогнозира, че след 150 милиона години ще се появи нов приливен резонанс, а след това ще изчезне след около 250 милиона години, когато се формира нов "суперконтинент".

Нещо се случва и с вътрешното ядро на Земята

Наред с влиянието на Луната върху продължителността на дните на Земята, едно скорошно проучване показва, че дните може да стават все по-дълги и по друга причина - възможно е въртенето на желязно-никеловото вътрешно ядро на нашата планета да се забавя.

Изследването на учени от Университета на Южна Калифорния показва, че твърдото вътрешно ядро, което е разположено в течното външно ядро на Земята се е въртяло свръхбързо от материала над него между 2003 и 2008 г., но след това се е забавило през следващите 15 години. 

Използвайки анализ на сеизмични вълни от земетресения, изследователите създават модели на изменението на въртенето на земното ядро в периода 1991-2023 г. Моделите им показват, че вътрешното ядро на планетата ни сега се върти малко по-бавно от земната мантия - слоя между кората и външното ядро. Промяната във въртенето на ядрото на дълбочина близо 4800 км под повърхността може да доведе до промени в продължителността на деня "от порядъка на хилядни от секундата", казва Джон Видейл, професор по науки за Земята в Университета на Южна Калифорния, който е един от изследователите, участвали в проучването.

Снимка: Getty Images

И така, възможно ли е в бъдеще Земята вече да няма Луна?

Дори при сегашната си висока скорост на отдалечаване Луната едва ли някога ще напусне изцяло Земята. Собственият катастрофален край на Слънцето вероятно ще се случи много преди това след около 5-10 милиарда години. Човечеството вероятно ще е изчезнало много преди това.

В по-краткосрочен план обаче човечеството може да изиграе роля в удължаването на дните с още малко, като намалява количеството на водата, задържана в ледниците и ледените шапки поради топенето, причинено от изменението на климата.

"Ледът по принцип потиска приливите и отливите", казва Уолтъм, като отбелязва, че преди около 600-900 милиона години, когато се смята, че нашата планета е навлязла в особено мразовит период, известен като "Земята на снежната топка", е имало драматично забавяне на скоростта на отдръпване на луната.

Теоретично следващите астронавти, които ще летят до Луната по програмата "Артемида" на НАСА, ще могат да кажат, че са погледнали към родната си планета от по-голямо разстояние, отколкото техните предшественици от програмата "Аполо" преди 60 години (въпреки че точката, в която ще пристигнат по време на елиптичната орбита на Луната около Земята, вероятно ще определи това в по-голяма степен - разстоянието между най-близката и най-далечната точка на Луната се променя с 43 000 км на всеки 29 дни).

Животът на всички нас е твърде кратък, за да забележим пикосекундите, които се прибавят към продължителността на всеки изминал ден. Ако мигнете, ще го пропуснете.