Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Freitag, 3. Januar 2020

Ein Blick in die Zukunft

In 1 Milliarden Jahren erscheint uns der Mond am Himmel nur noch halb so groß wie heute, da er dann etwa 600 000 km entfernt ist. Der Tag auf der Erde dauert dann 53 Stunden.

Woran liegt dies?
Der Mond übt auf die Erde Gezeitenkräfte aus. Wir haben deshalb Ebbe und Flut, eben die Gezeiten.
Das kann man sich einfach so vorstellen, dass das auf der Erde befindliche Wasser auf der mondzugewandten Seite eine etwas stärkere Anziehungskraft erfährt als der Erdkörper (es ist halt näher am Mond). Die Differenz aus beiden Kräften nennt man eine Gezeitenkraft.
Entsprechendes gilt auch auf der Mond abgewandten Seite: Da wird das Wasser etwas weniger stark angezogen.
Das Resultat: Es gibt zwei gegenüberliegende Flutberge, die im Prinzip vom Mond "festgehalten" werden.
Dadrunter dreht sich die Erde. Durch die Reibung wird die Erdrotation abgebremst, die Erde rotiert zur Zeit in jedem Jahrhundert um 0,0016 Sekunden langsamer.

Wenn die Erde abgebremst wird, verliert sie Drehschwung, den Drehimpuls. Der kann aber nicht einfach verschwinden (Drehimpulserhaltungssatz), er wird auf den Mond übertragen. Ein größerer Bahndrehimpuls des Mondes bedeutet einen größeren Abstand zur Erde. Zur Zeit entfernt sich der Mond in jedem Jahr um 3,8 cm!

Diese Drehimpulsübertragung von der Erde auf den Mond funktioniert so lange bis die Erde gebundene Rotation zum Mond zeigt: Ein Erdtag dauert so lange wie ein Mondumlauf.
Die Übertragung des Drehimpulses geht von der zusätzlichen Gravitationskraft aus, die die Flutberge auf den Mond ausüben. Dadurch gewinnt der Mond Energie, seine Bahn wird angehoben, der Bahndrehimpuls wächst.

Der Mond hat das alles schon hinter sich: Die Gezeitenkräfte von der Erde haben ihn früher stark verformt, die Mond-"Beulen" waren wie Flutberge, sie wirken bremsend auf die Monddrehung.
Inzwischen dreht sich der Mond so, dass er immer die gleiche Seite zur Erde zeigt: Ein Mondtag dauert so lange wie ein Mondumlauf. Auch das hat schon zur Vergrößerung des Abstandes geführt.

Blicken wir 1,4 Milliarden Jahre zurück: Damals war der Mond 341 000 km entfernt (heutiger Wert 381400 km), der Erdtag dauerte knapp 19 Stunden.
Die Dinosaurier erlebten noch einen Erdtag von 23 Stunden.
Das muss ganz schön hektisch gewesen sein....

Übrigens:
Gezeitenkräfte entstehen auch auf den Erdkörper selbst. Die Kontinente heben und senken sich (um etwa 20 cm) und ebenso  die Erdatmosphäre (nur um etwa ein Millionstel des Luftdrucks als Schwankung).

Gezeiten können die Entstehung von Leben ermöglichen. Die Gezeitenkräfte des Jupiters auf seinen Mond Europa führen zu einer Erwärmung, die das Eis des Mondes schmilzt und einen  Ozean erzeugt.

Bild: Leifiphysik


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