Ludzkość nie może istnieć bez Księżyca. Pływy to dopiero początek

W konkursie na liczbę księżyców w Układzie Słonecznym Ziemia z jednym takim obiektem plasuje się pod koniec stawki. Jednak rola Księżyca jest ogromna, choć Ziemia ma tylko jednego takiego naturalnego satelitę.

Kilka lat temu astronomowie odkryli 12 obiektów okrążających Jowisza, które w tym roku po potwierdzeniu ich orbit oficjalnie dołączyły do jego rodziny księżyców. Jowisz ma ich obecnie 92, najwięcej z planet w Układzie Słonecznym. Te nowo odkryte księżyce są niewielkie, mają nie więcej niż kilometr średnicy. Nawet gdyby krążyły wokół Ziemi, byłyby przede wszystkim ciekawostką, choć ważną dla astronomów, a ze względu na potencjalną zawartość surowców - także dla branży wydobywczej.

Inaczej ma się sprawa w przypadku dużych księżyców, bo to już w zasadzie niewielkie planety, tylko obiegające inne planety. Jowisz ma cztery duże księżyce, zwane galileuszowymi, a w tym roku poleci je poznawać sonda JUICE. Saturn ma ogromnego Tytana z gęstą azotową atmosferą, Neptun z kolei Trytona, który prawdopodobnie jest obiektem podobnym jak Pluton, ale przechwyconym przez grawitację Neptuna.

Ziemia ma tylko jednego naturalnego satelitę, w przeciwieństwie do tysięcy sztucznych obiektów na jej orbicie, zwanego przez nas po prostu Księżycem (zapisujemy jego nazwę wielką literą, by go wyróżnić). Z racji dużych rozmiarów względem Ziemi wpływa nie tylko na istnienie tej planety, ale ma też niebagatelne znaczenie dla naszej cywilizacji. Jej powstania, teraźniejszości, jak i przyszłości.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Średnica Ziemi to około 12 700 km, Księżyc ma średnicę około 3480 km. Tę różnicę na własne oczy mogli dostrzec astronauci przebywający na Księżycu, widzący stamtąd tarczę Ziemi 3,7 razy większą, niż my widzimy Księżyc w pełni.

Różne jest także przyciąganie grawitacyjne. Na Księżycu jest ono ponad sześć razy mniejsze niż na Ziemi. To dlatego na filmach astronauci wykonują długie i wysokie skoki bez większego wysiłku. Z tego też powodu Księżyc nie ma praktycznie atmosfery.

Te różnice najlepiej obrazuje takie porównanie – gdyby Ziemia była piłką do koszykówki, to Księżyc byłby rozmiarów piłki tenisowej.

A jednak mimo że Księżyc jest mniejszy i waży 81 razy mniej niż Ziemia, to jego rozmiary w porównaniu do planety, którą obiega, są całkiem duże, a siła grawitacyjna jaką wywiera na Ziemię, nie jest zaniedbywalna. Dlatego też astronomowie traktują układ Ziemia – Księżyc jak układ podwójny.

Układów o takiej stosunkowo niewielkiej różnicy mas w Układzie Słonecznym jest wiele, ale układ Ziemia – Księżyc jest wyjątkowy. Te inne są znacznie mniej masywne, najczęściej to obiegające się wzajemnie asteroidy.

Księżyc na niebie to dla nas coś oczywistego. Nawet gdy go praktycznie nie widać, co ma miejsce w przypadku nowiu, wciąż jest obecny na orbicie.

Jego grawitacja, w połączeniu z grawitacją Słońca (jest masywniejsze niż Księżyc, ale też znajduje się 400 razy dalej) oraz ruchem obrotowym Ziemi sprawia, że na Ziemi mamy pływy morskie, czyli regularne zmiany poziomu mórz i oceanów.

Na Bałtyku są one niewielkie i można je pomylić ze zwykłym wzburzeniem morza, ale są miejsca, gdzie sięgają wielu metrów. W momencie, gdy Słońce i Księżyc leżą z Ziemią w jednej linii, co zdarza się dwa razy na księżycowy miesiąc (trwa 29,5 dnia), pływy są największe. Rekordową zmianę poziomu wody, ponad 21 metrów, zanotowano w Kanadzie w zatoce Fundy w 1869 r.

W ciągu ziemskiej doby pomiędzy przypływem (wysoki poziom wody) a odpływem (niski poziom wody) upływa 6 godzin 12 minut i 30 sekund (cykl półdobowy). W niektórych miejscach jest to 12 godzin i 25 minut (cykl dobowy).

Pływy morskie są traktowane jako jedno ze źródeł energii odnawialnej. Są przewidywalne tak jak ruch Księżyca, ale też nie można liczyć na nie w dowolnym miejscu na Ziemi. Jednak siły pływowe nie wpływają tylko na wodę, ale również na całą Ziemię, próbując ją rozciągnąć, a przy okazji stopniowo spowalniając tempo jej obrotu. Towarzyszy temu także stopniowe oddalanie się Księżyca od Ziemi.

To, że teraz doba na Ziemi trwa 24 godziny, to zasługa obecności Księżyca na jej orbicie. Gdyby Księżyca nie było, doba trwałaby 10 godzin, a nawet krócej. Na dodatek Księżyc stabilizuje też nachylenie osi obrotu Ziemi względem jej orbity wokół Słońca, które wiąże się z kolei z występowaniem pór roku. Brak Księżyca sprawiłby, że to nachylenie mogłoby się w nieregularny sposób zmieniać, nawet w bardzo dużym stopniu.

Konsekwencje takich zmian byłyby ogromne. Klimat na Ziemi zmieniałby się w nieprzewidywalny sposób lub nigdy nie osiągnął równowagi takiej jak obecna (pomimo problemów z jego zmianami w wyniku działalności człowieka). Na Ziemi nie rozwinęłaby się cywilizacja, a być może nawet nie powstałoby życie.

Po powstaniu Księżyc, który był znacznie bliżej Ziemi, miał jeszcze pole magnetyczne współdzielone z ziemskim. Dzięki temu Ziemia miała wyjątkowo dobrą ochronę przed nadmierną aktywnością Słońca w czasie jego młodości. Ta - niczym nieposkromiona - zniszczyłaby ziemską atmosferę. Z kolei silniejsze niż obecnie siły pływowe mogły wpłynąć na powstanie zalążków życia organicznego w oceanach.

Księżyc wciąż wpływa na ziemską magnetosferę, jednak inaczej niż miliardy lat temu i w sposób, który trudno jeszcze określić jako pozytywny lub nie. Od niedawna wiemy, że siły pływowe ze strony Księżyca, deformują kształt pola magnetycznego Ziemi podobnie jak ma to miejsce w przypadku oceanów. To pole zabezpiecza Ziemię i jej otoczenie, w tym astronautów i elektronikę na orbicie, przed szkodliwym promieniowaniem kosmicznym.

Znacznie Księżyca dla ludzkości było ogromne jeszcze przed nastaniem ery technologii kosmicznych. I wciąż takim pozostaje, nawet gdyby człowiek zrezygnował z programu Artemis i innych prób ponownego dostania się na Srebrny Glob.

Skoro jednak myślimy o intensywnej eksploracji Księżyca, warto zauważyć dodatkowe korzyści, jakie płyną z jego obecności.

Na Księżycu znajdziemy zasoby Helu 3, czyli najlepszego paliwa dla reaktorów fuzyjnych, które są uznawane za ekologiczną i wydajną przyszłość ziemskiej energetyki, ale też sporo innych zasobów, na przykład metale ziem rzadkich, które przydatne są w nowoczesnej elektronice.

Księżyc, a szczególnie jego niewidoczna z Ziemi strona, stanowi doskonałą lokalizację dla radioteleskopów, a także innych laboratoriów naukowych wymagających przestrzeni i izolacji.

Ze względu na małą siłę przyciągania i prawie pięć razy mniejszą prędkość ucieczki, start z powierzchni Księżyca wymaga znacznie mniej paliwa niż w przypadku Ziemi. Może on stanowić więc przystanek w podróży np. na Marsa, wygodniej bowiem będzie dowieźć zapasy z Ziemi i rozpocząć podróż z Księżyca niż lecieć od razu z Ziemi.

Już od dawna w planach eksploracji powierzchni Księżyca wspomina się o wykorzystaniu jego regolitu jako doskonałego materiału do budowy siedlisk, jako materiału do druku 3D czy do magazynowania energii. Ostatnio pojawiła się także bardzo odważna koncepcja, która zakłada wykorzystanie pyłu księżycowego do osłony powierzchni Ziemi przed promieniowaniem słonecznym, co przyczyniłoby się do spowolnienia globalnego wzrostu temperatur.

Projekt postuluje, że z Księżyca można z pomocą rakiet przewozić regolit w okolice tak zwanego punktu L1 pomiędzy Ziemią a Słońcem. Tak rozpylony pył z czasem by się rozproszył, co wymuszałoby uzupełnianie jego zasobów, ale przez pewien czas tworzyłby ogromny parasol ochronny, blokujący część promieniowania słonecznego.

W jednej z bardziej wartościowych pozycji literatury SF "Równi Bogom" Isaaca Asimova pojawia się ciekawy wątek cywilizacji księżycowej i jej walki o niezależność od Ziemi, która mogłaby zaowocować opuszczeniem przez Księżyc ziemskiej orbity.

Taka opcja wydaje się nierealna. Lecz wiemy także, że oddala się on w naturalny sposób od Ziemi, a dzięki pomiarom odległości z pomocą luster ustawionych na powierzchni Księżyca i satelitów na jego orbicie, wiemy też, że to tempo wynosi około 4 cm rocznie.

Czy to dużo i wystarczy, by Księżyc kiedyś odleciał w siną dal? W ciągu istnienia ludzkiej cywilizacji, czyli przez około 12 tys. lat, Księżyc oddalił się od Ziemi jedynie o około 480 metrów. Taki dystans można przebiec w niespełna minutę, a statek kosmiczny pokona w ułamek sekundy.

Gdyby to tempo utrzymywało się w przyszłości, to w momencie, gdy Ziemia zostanie pochłonięta przez zbliżające się do kresu swojego istnienia Słońce (za około 5 miliardów lat stanie się ono olbrzymem), Księżyc znalazłby się w odległości około 600 tys. km od Ziemi. Znacznie dalej niż dzisiejsze około 384 tys. km (średnio). Lecz i taka zmiana odległości nie doprowadziłaby do oderwania się Księżyca od Ziemi.

A gdyby to tempo rosło, a czasu było nieograniczenie wiele? To wciąż byłoby za mało. Wręcz przeciwnie, po kilkudziesięciu miliardach lat po osiągnięciu maksymalnej odległości Księżyc zacząłby ponownie zbliżać się do Ziemi. I prawdopodobnie tak jak powstał w kosmicznym kataklizmie zderzenia młodej Ziemi z obiektem wielkości Marsa, tak mógłby zakończyć swoje istnienie rozerwany przez grawitację Ziemi, tworząc przy okazji na pewien czas pierścień podobny jak ten wokół Saturna.

Przyjaźń Księżyca i Ziemi jest więc na zawsze, a my możemy z tego się tylko cieszyć, choćby podczas wieczornych spacerów w blasku księżycowej pełni. Najbliższa czeka nas 7 marca i będzie miała nazwę Pełni Robaczego Księżyca, związaną z nadchodzącą wiosną i rosnącą aktywnością owadów. Te zwyczajowe nazwy każdej pełni w ciągu roku to kolejny przykład wpływu, jaki wywiera Księżyc. Tym razem na nasze obyczaje i kulturę.