Když Neil Armstrong v červenci 1969 seskočil z žebříku do měsíčního prachu, byl Měsíc o něco blíž než dnes. Ne o moc. Za těch 57 let se od nás odsunul zhruba o 2,2 metru, tedy asi o výšku dveří i se zárubní. Na vzdálenost kolem 384 400 kilometrů je to drobnost, kterou nevidíš, necítíš a na fotkách ji nenajdeš.

Přesto o ní víme na milimetry. A přesto tahle drobnost prodlužuje tvůj den, mění příliv a jednou připraví Zemi o úplná zatmění Slunce. V článku o přistání Apolla 11 jsme slíbili, že vysvětlíme, proč se Měsíc vzdaluje. Tak tady to je – a začneme tam, kde jsme minule skončili: u panelu se zrcátky, který Aldrin s Armstrongem nechali v Moři klidu.

Laser, zrcátka a čekání na fotony

Odražeč z Apolla 11 je hliníkový panel se stovkou křemenných hranolů. Každý hranol je takzvaný koutový odražeč: tři kolmé plochy, které vrátí světlo přesně tam, odkud přišlo, ať na něj míříš z jakéhokoli úhlu. Stejný princip má odrazka na kole. A malá kuriozita na úvod: každý hranol má průměr 3,8 centimetru. Přesně tolik, o kolik se Měsíc ročně vzdálí. Čistá náhoda, ale pěkná.

Proč se Měsíc vzdaluje – laserový odražeč Apolla 11 s řadami skleněných hranolů v měsíčním prachu
Laserový odražeč, který na Měsíci nechala posádka Apolla 11. Míří se na něj dodnes. Foto: NASA

Další panely přivezly Apollo 14 (taky sto hranolů) a Apollo 15 (tři sta). Dva odražeče francouzské výroby vozily po Měsíci sovětské robotické vozítko Lunochod 1 a Lunochod 2. Na všechny dnes míří lasery observatoří v Novém Mexiku, Francii, Itálii a Německu. Měří, jak dlouho světlu trvá cesta tam a zpátky – zhruba dvě a půl sekundy – a z toho počítají vzdálenost.

Zní to jednoduše, ale není. Laserový paprsek se cestou rozšíří do stopy široké kolem dvou kilometrů a zpátky do dalekohledu se z obrovského záblesku vrátí jen hrstka fotonů. Proto první úspěšný „zásah“ přišel až 1. srpna 1969, dvanáct dní po přistání, z Lickovy observatoře v Kalifornii.

Ztracené zrcátko z Lunochodu

Odražeč Lunochodu 1 se po roce 1971 prakticky ztratil. Vozítko přestalo komunikovat a nikdo přesně nevěděl, kde zaparkovalo, takže laser neměl kam mířit. Až v roce 2010 ho na snímcích z americké sondy Lunar Reconnaissance Orbiter našli jako světlou tečku – kilometry od místa, kde ho fyzici hledali. Tým z observatoře Apache Point na něj hned zamířil a napoprvé dostal zpátky kolem dvou tisíc fotonů. Víc, než za roky snažení dostával od jeho dvojčete na Lunochodu 2. Po téměř čtyřiceti letech mlčení mělo zrcátko zjevně co říct.

Z laserových měření nevíme jen to, že Měsíc utíká. Ukázala třeba, že Měsíc má tekuté jádro, což byl pro řadu vědců šok, a slouží jako zkouška Einsteinovy teorie gravitace. Zatím prošla.

Reklama

Proč Měsíc utíká: přetahovaná o příliv

Viníkem je příliv a odliv. Měsíc svou gravitací vytahuje oceány (a v menší míře i pevninu) do dvou vyboulenin – jedné na straně přivrácené k Měsíci a druhé na opačné straně Země.

Proč se Měsíc vzdaluje – příliv v zálivu Fundy v Kanadě
Příliv v kanadském zálivu Fundy, kde je rozdíl hladin největší na světě. Foto: Dylan Kereluk, CC BY 2.0, Wikimedia Commons

Háček je v tom, že Země se otočí jednou za den, ale Měsíc ji oběhne jednou za zhruba 27 dní. Země se tedy točí mnohem rychleji, než Měsíc obíhá, a vyboulenina oceánů se jí kvůli tření a setrvačnosti „veze“ kousek před Měsícem. A teď přichází přetahovaná:

  • Měsíc táhne vyboulení zpátky k sobě, a tím Zemi jemně brzdí. Funguje to jako brzdová destička na točícím se kole.
  • Vyboulení zároveň táhne Měsíc dopředu po jeho dráze. Měsíc tím získává energii a vystoupá na vyšší oběžnou dráhu.

Co Země ztratí na rotaci, Měsíc získá na dráze. Fyzici tomu říkají přenos momentu hybnosti. A ještě jeden paradox navrch: Měsíc sice dostává „postrk“ dopředu, ale na vyšší dráze se pohybuje pomaleji. Tak to s oběžnými drahami chodí – čím výš, tím líněji.

Den se prodlužuje (a dinosauři spěchali)

Když Měsíc Zemi brzdí, musí se prodlužovat den. A taky že ano: podle měření i dávných záznamů o zatměních se den za sto let prodlouží zhruba o 1,7 milisekundy. Samotné slapové brzdění by dělalo asi 2,3 milisekundy, jenže Země se mezitím pomalu „narovnává“ po tání ledovců z doby ledové a trochu tím zrychluje.

Milisekunda za století zní jako nic. Jenže čas dělá svoje. Tyrannosaurus rex před 68 miliony let měl den zhruba o 20 minut kratší než ty.

Halley, staré zatmění a korály

První stopu našel už v roce 1695 Edmond Halley, ten od komety. Přepočítal podle Newtonovy čerstvé teorie gravitace, kdy a kde měla nastat zatmění popsaná v antických záznamech, a výsledek nesouhlasil. Na gravitaci to nesvedl. Čísla do sebe zapadnou, když připustíš, že se Země před dvěma tisíci lety točila o chlup rychleji a Měsíc byl o kousek blíž.

Ještě elegantnější důkaz přinesl v roce 1963 paleontolog John Wells. Korály přirůstají po troškách každý den a zároveň vytvářejí výraznější roční pruhy, trochu jako letokruhy. Wells spočítal denní linky v ročním pruhu fosilních korálů z devonu, starých kolem 400 milionů let, a napočítal jich asi 400. Rok trval zhruba stejně dlouho jako dnes, takže se do něj vešlo víc kratších dní – zhruba po 22 hodinách. Pomůckou mu byla v podstatě obyčejná lupa.

Brzdění Země má i úplně praktický dopad. Atomové hodiny tikají naprosto pravidelně, Země ne. Od roku 1972 se proto občas přidávala přestupná sekunda, aby se úřední čas nerozešel s otáčením planety. Jen nesmíš čekat, že je za každou sekundou Měsíc – rotaci Země rozhoupávají i oceány, atmosféra nebo dění v jádře, a v posledních letech se dokonce trochu zrychlila. Přestupné sekundy dělaly počítačům takovou paseku, že se v roce 2022 rozhodlo s nimi nejpozději do roku 2035 skončit.

Mimochodem, i dnes je Země na rovníku slušně rychlá: točí se zhruba 1 670 kilometry za hodinu. Concorde ji přesto předhonil – a cestující tak podle místních hodinek přistávali v New Yorku dřív, než odletěli z Londýna.

Proč se to nedá jen tak spočítat pozpátku

Svádí to k jednoduché matematice: 3,8 centimetru ročně, krát věk Měsíce, a máš, kde začínal. Jenže kdyby se Měsíc vzdaloval pořád stejně rychle, vyšlo by, že mu je jen asi miliarda a půl let. Ve skutečnosti je mu kolem 4,5 miliardy.

Rozpor má překvapivě pozemské vysvětlení: dnešní příliv je nadprůměrně silný. Severní Atlantik má zrovna takovou šířku a hloubku, že voda v něm se slapovým rytmem rezonuje – houpe se jako dítě na houpačce, do které někdo strká ve správnou chvíli. Oceánograf Mattias Green ho přirovnal k dokonale naladěné varhanní píšťale. Modely jeho týmu ukazují, že slapy byly po většinu posledních 252 milionů let mnohem slabší než dnes. Podle záznamů v horninách se Měsíc za posledních zhruba 620 milionů let vzdaloval v průměru jen asi o 2,2 centimetru ročně.

A historie může být ještě zamotanější. Studie z roku 2023 naznačuje, že se den kdysi na zhruba miliardu let „zasekl“ na 19 hodinách. Brzdění od Měsíce mohly vyrovnávat atmosférické slapy, které pohání sluneční teplo. Shodou okolností jde o období, kterému geologové říkají „nudná miliarda“, protože se v něm život skoro nehýbal. Je to ale zatím hypotéza a vědci ji teprve prověřují.

Na začátku byl Měsíc podle modelů Zemi mnohonásobně blíž – podle planetoložky Robin Canupové desetkrát až patnáctkrát. Na obloze by vypadal jako obří kotouč a den na Zemi trval jen pár hodin.

Co to znamená pro zatmění Slunce

Teď to nejsmutnější. Úplné zatmění Slunce funguje díky krásné kosmické náhodě: Slunce je asi 400krát větší než Měsíc, ale zároveň zhruba 400krát dál. Na obloze proto vypadají skoro stejně velké a Měsíc dokáže Slunce zakrýt tak akorát, aby kolem něj zazářila koróna.

Úplné zatmění Slunce v roce 2017 se sluneční korónou
Úplné zatmění Slunce nad USA, 21. srpna 2017. Foto: NASA / Carla Thomas, volné dílo, Wikimedia Commons

S každým centimetrem navíc se ale Měsíc na obloze o kousek zmenšuje. Už dnes, když zatmění vyjde na dobu, kdy je Měsíc nejdál, Slunce celé nezakryje a vznikne prstencové zatmění s „ohnivým kruhem“. Podle výpočtů pro Sky & Telescope začnou být úplná zatmění zhruba za 620 milionů let jen občasná a to úplně poslední nastane asi za 1,2 miliardy let. Pak už jen prstence.

Spěchat tedy nemusíš, ale letošek ukázal, proč je škoda nějaké vynechat. Při zatmění 12. srpna 2026 zahalil Měsíc Slunce úplně na Islandu a v severním Španělsku. Z Česka bylo vidět hluboké částečné zatmění nízko nad západním obzorem – v Chebu Měsíc zakryl skoro 87 procent slunečního kotouče.

A uteče nám Měsíc úplně?

Neuteče. Vzdalování se samo zastaví ve chvíli, kdy se Země otočí stejně pomalu, jako ji Měsíc obíhá. Pak bude Země k Měsíci natočená pořád stejnou stranou, tak jako je dnes Měsíc k nám. Den by v tu chvíli trval zhruba 47 dnešních dní. Jenže na to by bylo potřeba kolem 50 miliard let a Slunce se za pár miliard let rozepne v rudého obra. Takže Měsíc nám nejspíš zůstane věrný až do konce – jen trochu menší.

Věděli jste?

  • Odražeče z Apolla měly původně vydržet zhruba deset let. Fungují přes půl století a jsou posledním experimentem z Apolla, který pořád posílá data.
  • Laserové zásahy slábnou, nejspíš kvůli měsíčnímu prachu, který zrcátka postupně zanáší. Nejhůř to bývá kolem úplňku.
  • Lunochod 1 zaparkoval tak šikovně, že jeho zrcátko míří přímo k Zemi a funguje i za měsíčního dne. Jeho dvojče z Lunochodu 2 na přímém slunci skoro nefunguje.
  • Podle Mattiase Greena patří dnešní slapy k nejsilnějším za posledních 750 milionů let.
  • Kdyby ti den přišel krátký, vydrž. Za nějakých 200 milionů let bude mít zhruba 25 hodin.

Na závěr

Měsíc se od nás pomalu vzdaluje, Země se pomalu brzdí a celé to víme díky panelu se zrcátky, který dva muži v roce 1969 položili do prachu a odešli. Na technologii z doby, kdy se paměť palubního počítače počítala na kilobajty, to není špatný výsledek. A až se zase budeš mračit, že je den moc krátký, utěš se: Měsíc na tom pracuje. Jen to potrvá.

Zdroje

#Rasy69 #trochuovsem #zvedavost69