Student World

Žádné přímé důkazy prozatím nedokumentují přílivové cykly na Zemi před miliardou let, můžeme si ale být jistí, že před 4,5 miliardy let zde panovaly mnohem divočejší podmínky.

Kromě toho, že den trval pět hodin, obíhal Měsíc po své méně vzdálené dráze rychleji. Trvalo mu jen 84 hodin, tři a půl dnešního dne, než Zemi oběhl. Země se točila velice rychle a Měsíc ji obíhal velice rychle. Klasický cyklus nov, dorůstající Měsíc, úplněk a ubývající Měsíc tedy také probíhal fantastickou rychlostí: každých pár pětihodinových dnů nastávala nová fáze.

Z této skutečnosti plyne řada následků – a některé zdaleka nejsou neškodné. Když na obloze zacláněl tak obrovský Měsíc a veškeré otáčení probíhalo tak rychle, byla zatmění běžnou záležitostí. K úplnému zatmění Slunce docházelo každých 84 hodin při skoro každém novu, když se Měsíc nacházel mezi Zemí a Sluncem. Po několik minut bylo sluneční záření zcela zacloněno a na černém nebi se najednou vyhouply hvězdy a planety.

Ohnivé měsíční vulkány a oceány magmatu jasně žhnuly na temném pozadí měsíčního kotouče. I úplná zatmění Měsíce se konala s železnou pravidelností, vždy o 42 hodin později. Při každém úplňku se Země nacházela přímo mezi Sluncem a Měsícem a její mohutný stín zcela zakryl obrovitou tvář jinak jasně zářícího Měsíce. Na temné obloze se opět znenadání vylouply hvězdy a planety a rudě zazářily měsíční sopky.

Mnohem dramatičtějším následkem takové blízkosti Měsíce byly obří přílivy. Kdyby Země a Měsíc byly neměnnými pevnými tělesy, byly by na tom dnes stejně jako před 4,5 miliardy let: dělilo by je 24 000 km, otáčely by se a obíhaly by rychle a docházelo by k častým zatměním. Jenže Země a Měsíc neměnná
tělesa nejsou. Horniny se mohou napínat a ohýbat, a když jsou roztavené, vzdouvají se následkem přílivů. Mladý Měsíc, vzdálený jen 24 000 km, působil na pozemské horniny extrémní přitažlivou silou a právě tak Země působila na z větší části roztavený měsíční povrch ekvivalentní a protichůdnou gravitační silou.

Je obtížné si představit ohromné přílivy magmatu, k nimž docházelo. Každých několik hodin se převážně roztavený zemský povrch vydul směrem k Měsíci až o několik kilometrů. V zemském tělese docházelo k intenzivnímu vnitřnímu tření, které dále zvyšovalo teplotu, takže povrch vydržel roztavený déle, než by tomu bylo na planetě, která by tomuto působení vystavena nebyla. A pozemská gravitace to Měsíci oplácela: k Zemi natočená strana se vydouvala a naše oběžnice ztrácela tvar dokonalé koule.

Tyto nesmírné přílivové výkyvy jsou hlavním důvodem, proč se Měsíc vzdaluje od Země. Jak se objekt o průměru 3 475 km vzdálí z počátečních 24 000 km na dnešních 385 000 km? Odpověď spočívá v zachování točivého momentu – konstantním součtu točivého momentu Země a točivého momentu Měsíce. Fyzikální zákony určují, že ať už měl systém Země-Měsíc na počátku jakýkoliv točivý moment, musí jej i dnes mít zhruba shodný.

Před 4,5 miliardy let se mohutná přílivová vyboulenina přehnala kolem Země každých několik hodin. Ale protože se povrch Země otáčel kolem zemské osy rychleji (každých pět hodin), zatímco Měsíc obíhal kolem téže osy pomaleji (každých 84 hodin), byla přílivová vyboulenina vždy o krok napřed, přičemž neustále přitahovala Měsíc gravitační silou a přenášela na něj při každém oběhu točivý moment ze Země. Neměnné
zákony planetárního pohybu, poprvé navržené před čtyřmi staletími německým matematikem Johannem Keplerem, říkají, že čím větší točivý moment oběžnice má, tím dále od ústřední planety se musí nacházet. S každým oběhem se Měsíc nevyhnutelně vzdaloval od Země.

V téže době, kdy přílivová vyboulenina Země táhla za sebou Měsíc, táhl slapovými silami zdeformovaný Měsíc masivní vybouleninu na Zemi ekvivalentní a protichůdnou gravitační silou k sobě, takže Země se kolem své osy otáčela pomaleji a pomaleji. A v tuto chvíli vstupuje do hry zachování točivého momentu. Čím rychleji Měsíc obíhal Zemi, tím dále od ní musel být a tím větší podíl točivého momentu přebíral. Aby se to vykompenzovalo a celkový točivý moment celého systému zůstal zachován, musela se Země kolem své osy otáčet pomaleji a pomaleji – opět si představte, jak krasobruslařka rozpažuje a zpomaluje tak svůj pohyb.

Za 4,5 miliardy let se otáčení Země zpomalilo z původních pěti na čtyřiadvacet hodin, zatímco Měsíc se vzdálil a jeho točivý moment se současně výrazně zvýšil.
Ne každá dvojice planeta-měsíc se musí chovat podle tohoto scénáře. Když se planeta otáčí kolem své osy pomaleji, než ji obíhá její měsíc, dojde k nevyhnutelnému brzdnému efektu. Přílivové vybouleniny na planetě budou zaostávat, měsíc bude s každým oběhem zpomalovat a jeho osud se nachýlí: nakonec v sestupné spirále narazí do planety a bude pohlcen v další variaci na téma velká srážka. Možná proto Venuše, která se otáčí „špatně“, v protisměru, nemá měsíc. Možná takový kataklyzmatický zánik měsíce, který Venuši kdysi obíhal, vysvětluje, proč přišla o svou vodu a proč je nyní nehostinným, žhavým a neživým světem.

V rané fázi historie systému Země-Měsíc byly tyto výměny točivého momentu mezi zpomalující Zemí a zrychlujícím Měsícem mnohem intenzivnější než dnes. V prvních staletích po vzniku Měsíce se na povrchu obou těles přelévaly bouřlivé oceány magmatu, jež se mohlo vzdouvat a deformovat. Gigantické magmatické přílivy na Zemi a obdobná vzdutí na Měsíci pravděpodobně zapříčinily, že se Měsíc od Země za rok vzdálil
o desítky až stovky metrů a původní šílená rychlost otáčení Země trvale klesala. Takové enormní přílivy nemohly vydržet dlouho. Jak vzdálenost obou těles rostla, přílivové síly klesaly, a to ještě větším tempem: zdvojnásobení vzdálenosti snížilo gravitační faktor čtyřikrát, po ztrojnásobení vzdálenosti už měla gravitace jen devítinu své původní síly.

Opakované přílivy tuhnutí obou světů zpomalily, ale nemohly je zastavit. Za několik milionů let po velké srážce byl povrch Země i Měsíce pokryt pevnou temnou horninou. Pohyby hornin – deformace pevných skal – nebyly tehdy vůbec vzácné, ovšem s původními každodenními pohyby rozbouřeného magmatu se rovnat nemohly.

Tento text je úryvkem z knihy
Robert M. Hazen: Příběh Země, Academia 2015
O knize na stránkách vydavatele

autor