Fizikos pradžiamokslis. Kai patvinsta Mėnulis

Prieš porą dienų papasakojau, ką daro Mėnulio trauka Žemėje, t.y. kaip Mėnulis (ir Žemės sukimasis) sukelia potvynius. O dabar papasakosiu apie tai, kas atsitinka pagalvojus apie trečiąjį Niutono dėsnį, kuris sako, kad kiekvienam veiksmui yra ir atoveiksmis. Pritaikant šiai situacijai, tai reiškia efektus, kuriuos Žemės trauka sukuria Mėnulyje.

Potvyniai Žemėje susidaro dėl to, kad Mėnulis „pakelia“ vandenį vandenynuose ir taip sudaro bangą. Tai įmanoma todėl, kad vanduo yra skystas ir gali tekėti. O kas atsitiktų, jeigu vietoj vandens būtų tik dar daugiau uolų ir akmenų? Na, juos pakelti, aišku, yra sudėtinga – gerokai sunkiau, nei vandenį. Tačiau jei tie akmenys traukiami ilgai, stipriai ir nuolatos, jie pakils. Ir pakilę sukris į tokį kalną. Tas kalnas bus labai lėkštas ir labai aukštas – toks aukštas, kad tiksliau jį būtų vadinti ne kalnu, o viso dangaus kūno formos pasikeitimu, iš apvalios į „kriaušę“.

Dabar įsivaizduokime, kad toks kriaušės formos kūnas kažkuriuo momentu yra „smaigaliu“ atsisukęs į kitą, traukiantį. Na tarkim Mėnulis (taip, jis yra vos vos kriaušės formos) į Žemę. Žemės traukos jėga, veikianti Mėnulį, gali būti išskaidyta į dvi dalis: jėgą, veikiančią rutulio formos Mėnulio dalį, ir jėgą, veikiančią tą iškilimą. Jei Mėnulis nors kiek pasisuks į šoną, taip, kad jo „smaigalys“ neberodys į Žemę, tos dvi jėgos veiks ne viena linija. Jėga, veikianti iškilimą, trauks pastarąjį į ankstesnę padėtį. Kūnas ims svyruoti pirmyn-atgal, kol galiausiai nusistovės pradinėje padėtyje, t.y. taip, kad „smaigalys“ rodytų į traukiantį kūną. O jeigu Mėnulis ir Žemė vienas aplink kitą sukasi*, tai Mėnulis aplink savo ašį irgi suksis taip, kad „smaigaliu“ visada rodytų į Žemę. Šitokia Mėnulio savybė yra vadinama „potvyniniu prirakinimu“ (angl. „tidal locking“) ir tai yra priežastis, kodėl mes visada matome tik vieną Mėnulio pusę. Beje, Mėnulis šiek tiek svyruoja aplink pusiausvyros padėtį, taigi iš viso iš Žemės įmanoma pamatyti maždaug 60 procentų Mėnulio paviršiaus.

Šis efektas toli gražu egzistuoja ne vien Žemės-Mėnulio sistemoje: prie savo planetų „prirakinti“ yra keli Jupiterio, Saturno, Urano ir Neptūno palydovai, o Plutonas ir jo palydovas Charonas yra susirakinę abu, t.y. ir Charonas prirakintas prie Plutono, ir Plutonas prie Charono. „Prirakinimas“ gali pasireikšti ir šiek tiek silpniau, kaip vadinamasis orbitinis rezonansas. „Prirakinimo“ atveju palydovas aplink traukiantįjį kūną apsisuka per tiek laiko, kiek jam užtrunka apsisukti aplink savo ašį, taigi savojo ir orbitinio periodų santykis yra 1:1. Orbitinis rezonansas – situacija, kai šis santykis yra kitoks nedidelių natūraliųjų skaičių santykis, pavyzdžiui 1:2 arba 2:3. Merkurijus aplink Saulę sukasi 3:2 rezonanse, t.y. per dvejus savo „metus“ aplink savo ašį apsisuka tris kartus.

Tad šitaip atrodo „potvyniai“ planetose ir palydovuose. Kitame įraše papasakosiu apie dar vieną dalyką, atsirandantį dėl panašių efektų, tad irgi vadinamą „potvyniais“ – potvyninį dangaus kūnų suardymą.

* – taip, teisingiau yra sakyti, kad Mėnulis sukasi aplink Žemę; dar teisingiau – kad jie abu sukasi aplink bendrą masės centrą; bet žiūrint, pavyzdžiui, iš Mėnulio centro sistema atrodys besisukanti aplink tą tašką.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *