Η σπουδαιότητα της Σελήνης για τη Γη

Οι πραγματικές επιδράσεις της Σελήνης στη Γη από επιστημονική προσέγγιση είναι αμέτρητες. Ποικίλλουν από γεωλογικής, ωκεανογραφικής, έως και βιολογικής φύσεως. Μολονότι η μελέτη της αλληλεπίδρασης των επιμέρους σωμάτων του συστήματος Γη-Σελήνη αναμφίβολα προκαλεί από τις απαρχές της ύπαρξης του ανθρώπινου είδους ιδιαίτερο ενδιαφέρον, η εκ γενετής αυτή περιέργεια συχνά ικανοποιείται, δυστυχώς, από ψευδοεπιστημονικούς ισχυρισμούς, κυρίως από την αστρολογία. Για την απομάκρυνση της ανθρώπινης σκέψης από αντιεπιστημονικές δοξασίες που απλώς αποδεικνύονται τροχοπέδη στην επιτάχυνση της παγκόσμιας προόδου, είναι απαραίτητο να εστιάσουμε στη φυσική και μαθηματική ερμηνεία των φυσικών φαινομένων εν γένει.

Η Υπόθεση της Γιγαντιαίας Σύγκρουσης

Το επικρατέστερο μοντέλο που εξηγεί τον σχηματισμό του φυσικού δορυφόρου του πλανήτη, βασίζεται σε δεδομένα από τις αποστολές του διαστημικού προγράμματος «Απόλλων», σε αναλογίες σταθερών ισοτόπων βολφραμίου και οξυγόνου στο σεληνιακό και γήινο έδαφος, και σε προσομοιώσεις αντίστοιχης σύγκρουσης που αναπαράγουν αποτελέσματα, τα οποία παρέχουν πιθανή απάντηση στις μετρήσεις της στροφορμής του συστήματος Γη-Σελήνη. Ο σχηματισμός της Σελήνης, λοιπόν, τοποθετείται πριν από 4,527 ± 0,010 δισεκατομμύρια χρόνια με τη σύγκρουση της πρώτο-Γης, η οποία είχε το 95% της μάζας της Γης που γνωρίζουμε σήμερα, σε γωνία 45° και με ταχύτητα 11-15 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, με πλανήτη μεγέθους όμοιο του Άρη και μάζα 13% της Γης. Με τη δημιουργία ωστικού κύματος από τη σύγκρουση, τμήματα του αποκομμένου φλοιού και του μανδύα της Γης κάλυψαν τον πλανήτη για αρκετές ώρες με μέση τροχιακή ταχύτητα, αυξάνοντας τη μέση επιφανειακή θερμοκρασία στους 7.000K (6727°C), περισσότερο από 1000°C θερμότερη από την επιφανειακή θερμοκρασία του Ήλιου. Το μεγαλύτερο μέρος του μανδύα αναδιαμορφώθηκε, ενώ 20% εξατμίστηκε. Ένα μίγμα πετρωμάτων, μάγματος και 25% υδρατμών με μέση θερμοκρασία 3.000K εκτοπίστηκαν και τέθηκαν στην τροχιά της, ξέφυγαν από τη βαρυτική της έλξη και 1.2% της συνολικής ποσότητας συγκεντρώθηκε στον σχηματισμό της Σελήνης. Δεδομένου ότι η Σελήνη, όταν στερεοποιήθηκε, βρισκόταν σε απόσταση ίση με 14,5 φορές την ακτίνα της Γης (σύμφωνα με το Roche limit η ελάχιστη απόσταση της Σελήνης όταν σχηματίστηκε από τη Γη, καθώς οι παλιρροϊκές δυνάμεις του συστήματος ήταν τόσο ισχυρές ώστε να την διαλύσουν, πρέπει να ήταν ίση με 3 φορές την ακτίνα της Γης, αν και προσομοιώσεις τείνουν προς την απόσταση των 3,5) είναι σχεδόν βέβαιο πως θα είναι παλιρροϊκά κλειδωμένη, και το γεγονός αυτό εξηγεί γιατί παρατηρούμε μόνιμα την μια «πλευρά» της. Ως εκ τούτου, η περίοδος περιστροφής της ισούται με την περίοδο περιφοράς της γύρω από τη Γη.

Αρκετά εκατομμύρια χρόνια μετά από τη σύγκρουση, ο πλανήτης διέρχεται μια περίοδο κατά την οποία η επιφάνειά του αποτελείται από στοιχεία μικρού ατομικού αριθμού και φέρει ομοιότητες με την αντίστοιχη επιφάνεια της Αφροδίτης ή του Άρη στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξής του. Ωστόσο, η βίαιη διάσπαση και ανακατάταξη του φλοιού και του μανδύα επηρέασε μονίμως την κατανομή των πετρωμάτων του φλοιού. Κατά μια έννοια, η Σελήνη συνέβαλε στην διαμόρφωση των τεκτονικών πλακών. Η θερμοκρασία μετά τη σύγκρουση ήταν για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα ιδιαίτερα υψηλή, ο φλοιός ήταν σε μια κατάσταση που θυμίζει περισσότερο μανδύα, αλλά σταδιακά, βαρύτερα υλικά καταβυθίστηκαν, ενώ ελαφρότερα ανυψώθηκαν, ώσπου σχηματίστηκε η πρώτη μορφή ηπείρων. Ο φλοιός της γης διαφοροποιείται από τον φλοιό της Αφροδίτης και του Άρη λόγω του ότι δεν είναι ενιαίος -χωρίζεται, δηλαδή, στον ηπειρωτικό και στον ωκεάνιο- και φυσικά λόγω του διαχωρισμού και της εξέλιξης των τεκτονικών πλακών.

Το φαινόμενο της παλίρροιας

Το πιο προφανές αλλά και εντυπωσιακό αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της Σελήνης με τη Γη είναι η εναλλασσόμενη χρονικά άνοδος και πτώση της στάθμης της θάλασσας σε σχέση με τη Γη, οφειλόμενη στις βαρυτικές δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ των δυο σωμάτων, ή αλλιώς «παλίρροια». Το φαινόμενο αυτό συμβαίνει επίσης σε λίμνες, στην ατμόσφαιρα και στο εσωτερικό του στερεού φλοιού της Γης. Οι παλίρροιες οφείλονται κατά 70% στην αλληλεπίδραση με τη Σελήνη και κατά 30% με τον Ήλιο. Αυτό συμβαίνει λόγω της μεγάλης απόστασής του Ήλιου από τη Γη. Λαμβάνοντας λοιπόν, υπόψη ότι το μέτρο της παλιρροϊκής δύναμης είναι αντιστρόφως ανάλογο του κύβου της απόστασης των δυο σωμάτων και ότι η απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου είναι 390 φορές μεγαλύτερη από την απόσταση Γης-Σελήνης, ο Ήλιος ασκεί περίπου το 46% της έλξης της Σελήνης στη Γη. Καθώς ο Ήλιος και η Σελήνη ασκούν μεγαλύτερη δύναμη στους ωκεανούς που βρίσκονται σε μικρότερη απόσταση από αυτούς, λιγότερο από το κέντρο του πλανήτη και ακόμα λιγότερο από τους ωκεανούς που βρίσκονται στην απομακρυσμένη πλευρά, οι ωκεανοί της πλησιέστερης πλευράς τείνουν να διογκώνονται, όπως επίσης και τα νερά της απομακρυσμένης πλευράς, διότι το κέντρο έλκεται με μεγαλύτερη δύναμη απ΄ ότι τα νερά αυτής της πλευράς. Άρα, η παλίρροια οφείλεται στη διαφορά των δυνάμεων που ασκούνται στις αντιδιαμετρικές πλευρές, που ονομάζεται παλιρροϊκή δύναμη, και όχι απλώς στη βαρυτική έλξη. Η παλιρροϊκή δύναμη είναι μεγαλύτερη όταν ο Ήλιος, η Σελήνη και η Γη βρίσκονται σε ευθεία κατά την πανσέληνο και την νέα Σελήνη, φαινόμενο που ονομάζεται «συζυγική παλίρροια». Μόνο την περίοδο των ισημεριών το επίπεδο της τροχιάς της Σελήνης γύρω από τη Γη και το επίπεδο της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο (εκλειπτική) σχηματίζουν μηδενική γωνία. Τα τρία σώματα ευθυγραμμίζονται ακριβώς και έχουμε πολύ μεγάλες παλίρροιες που λέγονται «παλίρροιες ισημεριών». Μικρότερη παλίρροια έχουμε όταν τα τρία σώματα σχηματίζουν ορθή γωνία, δηλαδή όταν η Σελήνη βρίσκεται στο πρώτο και τρίτο τέταρτο.

1. Άμεση απόρροια του φαινομένου των παλιρροιών είναι η αύξηση της περιόδου περιστροφής της Γης. Εξαιτίας των δυνάμεων τριβής που αναπτύσσονται από τις μετακινούμενες υδάτινες μάζες, επιβραδύνεται η περιστροφή της. Κατά συνέπεια ελαττώνεται η στροφορμή του πλανήτη και αυξάνεται η στροφορμή της Σελήνης. Μπορούμε να μελετήσουμε την επιβράδυνση αυτή και ενεργειακά. Το μηχανικό έργο των τριβών εκδηλώνεται με την τροποποίηση των ακτών, τη μετακίνηση της άμμου και τη διάβρωση των απόκρημνων όχθεων και βράχων. Η ενέργεια που δαπανάται σε ένα έτος ισοδυναμεί με 3 terrawatts, το 1/10 της ετήσιας παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας. Η ενέργεια αυτή μεταφέρεται στη Σελήνη, με αποτέλεσμα η ίδια να απομακρύνεται κατά 3,8 εκατοστά και η διάρκεια της ημέρας να αυξάνεται κατά 0.00003 δευτερόλεπτα ετησίως.

2. Η προαναφερθείσα απομάκρυνση της Σελήνης με επιταχυνόμενο ρυθμό λόγω της αφαίρεσης ενέργειας από την περιστροφική κίνηση της Γης γύρω από τον άξονα της, βασίζεται στην αρχή διατήρησης της στροφορμής. Σύνηθες παράδειγμα για την κατανόησή του, είναι η περίπτωση μιας μπαλαρίνας ή μίας παγοδρόμου, όταν εκτείνουν τα χέρια τους κατά την περιστροφική κίνηση για την επιβράδυνσή τους. Αντίστοιχα, η απόσταση Γης-Σελήνης αυξάνεται με την επιβράδυνση της περιστροφικής κίνησης της Γης περί του άξονά της.

3. Άμεσα απορρέουσα από την προηγούμενη συνέπεια των παλιρροιών, είναι η επιμήκυνση της διάρκειας του σεληνιακού μηνός, εφαρμόζοντας τον τρίτο νόμο του Κέπλερ για την Σελήνη: το τετράγωνο της περιόδου περιστροφής της είναι ανάλογο του κύβου του μεγάλου ημιάξονα της έλλειψης που διατρέχει γύρω από τη Γη. Επομένως, όσο αυξάνεται η απόσταση της Σελήνης από τον πλανήτη, τόσο αυξάνεται η διάρκεια της πλήρους περιστροφής της γύρω από τον τελευταίο.

4. Η οφειλόμενη στις παλιρροϊκές δυνάμεις μετάπτωση του άξονα περιστροφής της Γη σχηματίζει γωνία 23,5° με το επίπεδο της περιφοράς της γύρω από τον Ήλιο. Στην κλίση αυτή οφείλεται η ύπαρξη των εποχών -κι όχι όπως λανθασμένα αποδίδεται στην μεταβαλλόμενη απόσταση του πλανήτη από τον Ήλιο. Η απουσία της Σελήνης θα είχε ως αποτέλεσμα αδιανόητες θερμοκρασιακές διακυμάνσεις, συνεπώς, η κλίση αυτή συμβάλλει στον μηχανισμό ομοιόστασης του πλανήτη και πιθανότατα στην ύπαρξη ζωής.

5. Μετά τον σχηματισμό της Σελήνης, οι παλίρροιες είχαν ύψος εκατοντάδων μέτρων και κάλυπταν σε μερικές ώρες την ξηρά. Ανάλογα με την χρονική περίοδο κατά την οποία πρωτοεμφανίστηκε η ζωή και την εποχή στην οποία οι παλίρροιες είχαν αρκετά μεγαλύτερο ύψος, οι παλίρροιες ενδέχεται να συνετέλεσαν στην εμφάνιση της πρώτης μορφής DNA. Η αμφιλεγόμενη αυτή υπόθεση έγκειται στην ιδέα πως ο πολυμερισμός του δίκλωνου ελικοειδούς μορίου υποβοηθείται από μια περιοδική συγκέντρωση, όπως αυτή σε υψηλά παλιρροϊκές ζώνες, και από την παρατήρηση πως το DNA είναι αρκετά ανθεκτικό σε υψηλές συγκεντρώσεις άλατος που θα συνόδευαν την αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης μεταξύ παλιρροιών. Συνεπώς, είναι πιθανό η Σελήνη να είχε καταλυτικό ρόλο στην ύπαρξη ζωής στον πλανήτη μας!

Ως εκ τούτου, ευελπιστώ πως την επόμενη φορά που ο αναγνώστης αυτού του κειμένου θα παρατηρήσει την Σελήνη, θα αναλογιστεί πως είναι πολύ σπουδαιότερη απ΄ ό,τι ένα στιλπνό κόσμημα του νυχτερινού ουρανού και η πραγματική της «μαγεία» περιγράφεται με τη γλώσσα των μαθηματικών και της φυσικής.

Video:

https://youtu.be/6MP920xMC0Q

Πηγές:

https://www.iop.org/explore-physics/moon/how-does-moon-affect-earth

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://assets.cambridge.org/97805217/62243/excerpt/9780521762243_excerpt.pdf&ved=2ahUKEwiB4KKG2dzwAhVn_7sIHfoOD14QFjABegQIChAC&usg=AOvVaw2Mz6aHPvG8UsO0arTQ2qj-

http://physics4u.gr/blog/2018/09/10/%CF%8C%CF%84%CE%B9-%CF%80%CF%81%CE%AD%CF%80%CE%B5%CE%B9-%CE%BD%CE%B1-%CE%BE%CE%AD%CF%81%CE%B5%CF%84%CE%B5-%CE%B3%CE%B9%CE%B1-%CF%84%CE%B9%CF%82-%CF%80%CE%B1%CE%BB%CE%AF%CF%81%CF%81%CE%BF%CE%B9%CE%B5/

https://oceanservice.noaa.gov/facts/tides.html

https://www.space.com › moon-…

Web results

“Giant impact” theory of moon’s formation gets another boost | Space

 https://courses.lumenlearning.com/earthscience/chapter/the-sun-and-the-earth-moon-system/

Pink Floyd: The Dark Side Of The Moon (1973) BrainDamage/Eclipse:

Ὀρφικοί ὕμνοι: Σελήνης, θυμίαμα ἀρώματα

Κλῦθι, θεά βασίλεια, φαεσφόρε, δῖα Σελήνη, ταυρόκερως Μήνη, νυκτιδρόμε, ἠεροφοῖτι, ἐννυχία, δαιδοῦχε, κόρη, εὐάστερε, Μήνη, αὐξομένη καί λειπομένη, θῆλύς τε καί ἄρσην, αὐγάστειρα, φίλιππε, χρόνου μῆτερ, φερέκαρπε, ἠλεκτρίς, βαρύθυμε, καταυγάστειρα, νυχία, πανδερκής, φιλάγρυπνε, καλοῖς ἄστροισι βρύουσα, ἡσυχίηι χαίρουσα καί εὐφρόνηι ὀλβιομοίρωι, λαμπετίη, χαριδῶτι, τελεσφόρε, νυκτός ἄγαλμα, ἀστράρχη, τανύπεπλ᾽, ἑλικοδρόμε, πάνσοφε κούρη, ἐλθέ, μάκαιρ᾽, εὔφρων, εὐάστερε, φέγγεϊ τρισσῶι λαμπομένη, σώζουσα νέους ἱκέτας σέο, κούρη.

«Άκουσε, θεά βασίλεια, φαεσφόρε, θεϊκή Σελήνη, ταυρόκερως Μήνη, νυκτιδρόμε, που συχνάζεις στον αέρα, εννυχία, δαδούχε, κόρη, ευάστερε, Μήνη, αυξομένη & λειπομένη, θηλυκή & αρσενική, αυγάστειρα, φίλη των ίππων, μητέρα του χρόνου, φερέκαρπε, ηλεκτρίς, βαρύθυμε, καταυγάστειρα, νυχία, πανδερκής, φιλάγρυπνε, που είσαι πλήρης καλών άστρων, που χαίρεσαι με την ησυχία και τους ολβιόμοιρους εύφρονες, λαμπετία, χαριδώτι, τελεσφόρε, νυκτός άγαλμα, αστράρχη, τανύπεπλε, ελικόδρομε, πάνσοφη κόρη, ελθέ μακάρια, εύφρων, ευάστερη, που λάμπεις με τριπλό φέγγος, σώζοντας τους νέους ικέτες σου, κόρη».