Země jako vesmírné těleso

Měsíc (b) je jediným přirozeným satelitem (družicí) planety Země (a, c). Obíhá v průměrné vzdálenosti 384 000 km. Během svého oběhu se Měsíc dostává do tzv. přízemí (perigea), kde je Zemi nejblíže (vzdálenost 356 000 km), a do tzv. odzemí (apogea), kdy je od Země vzdálen 407 000 km.

a – Měsíc ze Země

b – Měsíc

c – Země z Měsíce

Měsíc je přibližně 4× menší než Země, jeho poloměr je 1 737 km (poloměr Země činí 6 378 km). Po Slunci se jedná o druhé nejzářivější těleso na obloze. Světlo ale neprodukuje, pouze odráží sluneční záření. Měsíc se kolem své osy otočí jednou za 27,3 dne (siderický měsíc), což je doba shodná s časem potřebným k oběhu Měsíce kolem Země. Tento fenomén se označuje jako vázaná rotace a způsobuje, že ze Země je vždy viditelná pouze jedna strana Měsíce.

Měsíc s planetou Zemí vytváří soustavu – obíhají kolem společného těžiště (barycentra), které se nachází asi 1700 km pod povrchem Země. Jejich vzájemné silové působení způsobuje slapové jevy .

Fáze Měsíce

Jeden oběh Měsíce kolem Země trvá přibližně 29,5 dne. V závislosti na poloze Měsíce se určují čtyři hlavní fáze oběhu. Tento cyklus střídání měsíčních fází je označován jako lunace.

• nov – Měsíc je k Zemi přikloněn neosvětlenou stranou, též novoluní. Nachází se mezi Sluncem a Zemí.
• první čtvrť – Měsíc má tvar písmene „D“, hovorově říká, že „dorůstá“.
• úplněk – Měsíc je k Zemi otočen přivrácenou stranou, je zcela osvětlen slunečním zářením. Tělesa jsou v pořadí Slunce – Země – Měsíc.
• poslední čtvrť – Měsíc má tvar písmene „C“, hovorově říká, že „couvá“.

Vznik Měsíce

V současné době přijímaná teorie velkého impaktu tvrdí, že Měsíc vznikl po tom, co do planety Země před 4,4 mld. lety narazila planetka Theia (velká podobně jako Mars). Tento náraz způsobil vyvržení horninového materiálu, který se na oběžné dráze postupně zformoval v Měsíc. Tato teorie vysvětluje, proč je složení Měsíce velmi podobné složení zemského pláště.

Povrch měsíce

Na povrchu Měsíce se nachází různorodý nezpevněný horninový materiál nazývající se regolit. Pod ním se nachází celistvé horninové podloží. Na měsíčním povrchu lze vidět:

• „moře“ – Kruhové útvary na povrchu, které se vytvořily po dopadu velkých těles, a byly zality lávou – z tohoto důvodu jsou tmavší, než zbytek měsíčního povrchu. Na přivrácené straně tvoří přibližně 30 % povrchu.
• krátery – Sníženiny vzniklé dopadem menších těles, mají drsnější povrch než měsíční moře.
• pohoří – Valy ohraničující měsíční moře dosahující výšky až několika kilometrů.

Atmosféra na Měsíci

Na Měsíci je pouze velmi řídká atmosféra, která dle stavu poznání neumožňuje vznik života. Není zde tedy přítomná vrstva, která by udržovala stálou teplotu. Na ozářené části (strana přivrácená ke Slunci) teploty dosahují až 130 °C (při měsíčním dni), na straně odvrácené klesají k −170 °C (při měsíční noci). V trvale neozářených částech, jako jsou vnitřky kráterů, může teplota klesnou až k −250 °C.

Mise na Měsíc

Měsíc prozatím zůstává jediným vesmírným tělesem (mimo Zemi), které bylo navštíveno člověkem. Jako první se na měsíčním povrchu prošel astronaut Neil Armstrong (stalo se tak 20. července 1969), jenž byl součástí programu Apollo 11 společně s Edwinem „Buzzem“ Aldrinem (e) a pilotem Michaelem Collinsem. Astronauti Armstrong a Aldrin se na Měsíc dopravili v lunárním modulu (d). Pilot Collins zůstal ve velitelském modulu na oběžné dráze Měsíce. V programu Apollo se k pohybu po Měsíci používaly terénní průzkumná vozidla – lunární rovery (f).

Do dnešní doby na Měsíc vkročilo pouze 12 lidí, a to mezi lety 1969–1972. Stalo se tak v rámci programů Apollo 11, 12, 14, 15, 16 a 17. Od doby ukončení programu Apollo v 70. letech jsou na Měsíc vysílány pouze stroje.

V budoucnu má člověka na Měsíc vrátit program Artemis od NASA (amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír), pojmenovaný po řecké bohyni lovu a Měsíce. Další přistání na Měsíci s lidskou posádkou je prozatím plánováno nejdříve na rok 2027.

d – lunární modul

e – Buzz Aldrin

f – lunární rover

Gravitační působení (kombinované s odstředivou silou) Měsíce na Zem vyvolává pravidelně opakující se deformace zemského tělesa. Tyto se označují jako tzv. slapové jevy. Nejsnadněji pozorovatelnými slapovými jevy jsou slapy hydrosféry, tedy příliv a odliv souhrnně označované jako dmutí. Slapové jevy však působí nejen na hydrosféru. Na planetě Zemi lze pozorovat i slapy atmosféry či slapy zemské kůry.

Soustava Země–Měsíc–Slunce

Intenzita slapových jevů je závislá na vzdálenosti a hmotnosti daných vesmírných těles, která na sebe vzájemně působí. Na Zemi jsou slapy vyvolány gravitačním působením Měsíce (je k Zemi blízko) a Slunce (byť je od Země velmi daleko, má velkou hmotnost). Gravitační síla Měsíce působí nejsilněji v oblasti na povrchu Země, které je Měsíc nejblíže. Na této straně vzniká příliv. Ten je pozorovatelný i na opačné straně Země, ale díky odstředivé síle.

Země a Měsíc se vzhledem ke svým hmotnostem ovlivňují navzájem a obíhají kolem těžiště, tzv. barycentra, které je vzdálené zhruba 1 700 km od povrchu Země. Pohybem těles kolem barycentra pak vzniká odstředivá síla působící proti gravitační síle. Odstředivá síla působí na povrchu Země všude stejně. Na straně Země odvrácené od Měsíce převažuje odstředivá síla nad gravitačním působením Měsíce, a příliv je tak pozorovatelný na obou stranách Země.

Mořské dmutí

Vodní obal Země je ovlivňován slapovými jevy, které se projevují pravidelným střídáním přílivu (zdvihu) a odlivu (poklesu) vodní hladiny. Slapy působí kromě moře v omezené míře i na ostatní vodní plochy, např. na rozsáhlá jezera (např. Velká kanadsko-americká jezera v Severní Americe), avšak jejich projevy jsou často pozorovatelné jen velmi omezeně, nebo vůbec. Na volném oceánu je velikost přílivu zhruba 1 metr.

Nejvyšší úroveň hladiny při přílivu se nazývá velká voda, naopak nejnižší úroveň hladiny při odlivu se označuje jako malá voda. K nejvyššímu přílivu dochází zpravidla při úplňku a novu, kdy jsou Slunce, Země a Měsíc v jedné linii a jejich gravitační účinky se sčítají. Jedná se o skočný příliv. Jako hluchý příliv se označuje situace, kdy je Měsíc v první nebo poslední čtvrti a gravitační působení zmíněných těles je protichůdné.

Slapy atmosféry

Slapy atmosféry jsou způsobeny především působením Slunce nežli Měsíce. Díky nerovnoměrnému ohřívání atmosféry se projevují nejvíce kolísáním v atmosférickém tlaku, potažmo větru. Vzhledem k malé hustotě vzduchu jsou slapy atmosféry málo významné.

Slapy zemské kůry

Ke slapovým jevům působícím na zemskou kůru dochází v důsledku určité pružnosti pevného obalu Země. Projevují se zejména změnami v hodnotách tíhové síly či v jejím směru. K největším slapům zemské kůry dochází na rovníku.