Astronomowie współcześni zaintrygowani możliwościami współczesnej techniki, zwłaszcza daleko w przestrzeń sięgającą aparaturą umieszczoną na orbitującym wokół Ziemi satelicie Hubbla, badają odległe o miliardy lat świetlnych galaktyki, kwazary inne obiekty, szukają planet wokół odległych gwiazd, a jakby zapomnieli o najbliższym nas Kosmosie.

Dziwi, jak niewielu interesuje się bogactwem tematów o obrotach ciał niebieskich, a wiedza przekazywana o tym w szkołach jest na poziomie jaki ukształtował się w połowie XIX wieku. Dziwi to, że nawet w kraju, który wydał Kopernika nie widać powszechnego zainteresowania obrotami najbliższych nam ciał niebieskich: Księżyca, Ziemi, Słońca, Jowisza, Merkurego, Wenus czy nawet Ziemi, a zjawisk z tym związanych obserwuje się mnóstwo.

W Układzie Słonecznym zaobserwować można wiele wzajemnie zsynchronizowanych grawitacyjnie zjawisk, na przykład synchronizacja obiegów orbitalnych. Od niepamiętnych czasów wnikliwi obserwatorzy zauważają, że Księżyc obiegając Ziemię zawsze zwrócony jest do niej tą samą stroną. Jest to wywołane tym, że okres obiegu Księżyca na orbicie wokółziemskiej jest równy okresowi jego obrotu wokół osi. Księżyc ma synchronizację tych okresów dokładnie 1 : 1, co w wyniku powoduje, że zawsze jest do Ziemi zwrócony tą samą stroną. Nieco podobne zjawisko dotyczy Merkurego, którego obrót wokół osi zsynchronizowany jest z okresem obiegu Merkurego wokół Słońca w proporcji 3 : 2.

Nie zauważyłem żeby w szkołach czy uniwersytetach uczono młodych ludzi jaka jest przyczyna tego, że Księżyc w swoim ruchu wokół Ziemi jest regulowany - na przemian hamowany albo przyspieszany tak, że jego prędkość obrotowa nieznacznie waha się wokół wielości równej prędkości obrotowej ruchu po orbicie wokółziemskiej. Jakie zjawisko wymusza taką synchronizację?

Przyczyna tego jest prosta. Masa Księżyca i Merkurego nie jest rozłożona idealnie w warstwach o jednakowej gęstości, ale tworzy coś w rodzaju hantli albo gruszki. Już wczesne satelity Księżyca w latach 1960.. wykryły, że na powierzchni Księżyca istnieją koncentracje masy, tak zwane maskony. Amerykański satelita wykrył co najmniej jeden maskon na Merkurym. Łatwo wykazać, że układ momentów sił spowodowany rozkładem pola grawitacji i niezbędnych sił dla utrzymania Księżyca na orbicie wymusza żeby maskony ustawiały się jak najbliżej linii łączącej środek Księżyca ze środkiem Ziemi.

Obserwując z Ziemi Księżyc zauważyć można jego ruchy libracyjne.


www.bejka.com/st/astro/libracje/Moonc.gif

Libracja ma wiele źródeł. (wg Wikipedii) :

* Eliptyczność orbity Księżyca wywołuje librację w długości. Księżyc, okrążając Ziemię, porusza się ze zmienną prędkością kątową. Natomiast jego prędkość obrotu wokół własnej osi pozostaje stała. W efekcie Księżyc w perygeum obraca się za wolno, a w apogeum za szybko, stopniowo odsłaniając odpowiednio swoją wschodnią i zachodnią stronę. Maksymalne wychylenie ma miejsce około tygodnia przed i po perygeum, i nie przekracza +7,9°. O wiele mniejszy wpływ na librację w długości ma też przyciąganie Słońca i innych planet, deformujące orbitę Księżyca.

* Nachylenie osi obrotu Księżyca do płaszczyzny orbity wokół Ziemi wywołuje librację w szerokości. Księżyc poruszając się po swojej orbicie zwraca się nieznacznie ku Ziemi na przemian północnym i południowym biegunem. Wahania nie przekraczają +6,7°.

* Obrót Ziemi dookoła własnej osi wywołuje librację dzienną, inaczej paralaktyczną. Ziemski obserwator uczestnicząc w ruchu obrotowym Ziemi może oglądać Księżyc z różnych stron. Różnice na dwóch przeciwległych krańcach naszej planety sięgają jednak zaledwie około +1°.

* Do wychyleń tarczy Księżyca w niewielkim stopniu przyczynia się także libracja fizyczna. Księżyc, zatrzymany w swym ruchu obrotowym, nie przestał się nigdy chybotać. Dodatkowo ziemskie pole grawitacyjne oddziałuje na jego niesferyczność, cały czas ten ruch pobudzając. Amplituda wahań wynosi ok. +0,04°."


Księżyc, jako ciała sztywne, powinien na orbicie zachowywać się jak wahadło lub łódka, odchylając się na obie strony od tego położenia równowagi. Z obserwacji wynika, że takich wahań nie ma, a jeżeli występują to są natychmiast tłumione.

Jak dochodzi do tak idealnej synchronizacji?
Aby zatrzymać wahania obracającego się Księżyca i go ustabilizować w rotacji synchronicznej z jego obiegiem orbitalnym musi występować jakiś czynnik tłumiący wahania od położenia równowagi. Co jednak miałoby tłumić oscylacje w ruchu obrotowym? Pływy? Na Księżycu nie ma atmosfery. Nie ma na jego powierzchni płynów. Wnętrze również zdaje się być skaliste, bo gdyby było ciekłe prędzej czy później zaobserwować by można wybuchy wulkanów. A wybuchy wulkanów w Układzie Słonecznym są obserwowane tylko na Ziemi i satelicie Jowisza o pięknej i krótkiej nazwie Io.

Pozdrawiam