13.11.08

Dlaczego Księżyc nie spada na Ziemię?



Cały problem wziął się z książki Lucy i Stephena Hawkingów „Jerzy i tajny klucz do Wszechświata". TEGO Hawkinga, kosmologa, specjalisty od czarnych dziur, i jego córki. Swego czasu książkę tę wychwalałem bez umiaru na łamach „Przekroju”. Tu napiszę w skrócie: jest to powieść dla młodzieży, która łączy przygodową fabułę z popularyzacją wiedzy
o kosmosie. Właśnie teraz czytałem ją dzieciom. Podobała im się równie mocno, co mi. Nie obyło się oczywiście bez pytań. Najwięcej kłopotów sprawiło mi to, które streszczę jako „Dlaczego Księżyc nie spada na
Ziemię?".
A zaczęło się od definicji planety, jaką znaleźliśmy w książce.
W 2006 roku bowiem Międzynarodowa Unia Astronomiczna tak przeformułowało to pojęcie, że Pluton, dziewiąta planeta Układu Słonecznego, przestał się w nim mieścić. Tym samym stracił status planety,
a liczba ich krążących wokół Słońca spadła do 8. Gwoździem do trumny Plutona stało się kryterium, zgodnie z którym każda planeta musi mieć na tyle dużą siłę grawitacyjną, by wyczyścić swoją orbitę z odłamków skalnych
i innych ciał kosmicznych. Z tym zadaniem poradził sobie i Saturn, i Jowisz,
i Ziemi, i nawet maleńki Merkury. Ale nie Pluton. Tu jednak dochodzimy do sedna zagadki: co się stało z kosmicznymi odłamkami po ich wyczyszczeniu przez prawdziwe planety? W większości, oczywiście, pospadały na nie jak jabłka Newtona. Duża część jednak zatrzymała się i zamiast po bożemu upaść, elegancko krąży wokół wybranki. Tworzy teraz takie pierścienie wokół Saturna czy księżyce wokół Jowisza. „Tato – spytał mnie Kacper – skoro planeta je przyciąga swoją grawitacją, to one powinny na nią spaść, a nie krążyć wokół niej. Dlaczego tego nie robią?”. No właśnie: dlaczego? Ja nie wiedziałem. Ida również. Zamailowałem do zaprzyjaźnionych dziennikarzy-fizyków, Piotrka i Irenki Cieślińskich. Pytanie skróciłem do sakramentalnego „Dlaczego Księżyc nie spada na Ziemię?”. - Wojtku – odpowiedział mi Piotrek - Księżyc też spada na Ziemię cały czas, jak również stacja orbitalna, ale jednocześnie mają dużą prędkość „styczną”, która sprawia, że zamiast osiągnąć powierzchnię naszej planety, to się wokół niej kręcą. No, prawie zrozumiałem. „Prawie”, bo co to takiego ta „prędkość styczna”? Chwilę później dostałem e-mail od Irenki: „Ja najlepsze wyjaśnienie tego widziałam na rysunkach Newtona: jest sobie wieża i z tej wieży ktoś rzuca kulkę. Jako że rzuca nie całkiem w dół, a też trochę do przodu, kulka leci sobie łukiem
i spada na ziemię. Teraz wieża jest trochę wyższa no i rzuca sie trochę mocniej - łuk jest taki - rozumiesz - bardziej zamaszysty (narysuj to sobie).
A teraz wieża jest naprawdę bardzo duża (albo ziemia stosunkowo mała)
i rzucamy mocno. I co się dzieje - kulka leci takim łukiem, który jest identyczny jak krzywizna ziemi... wiec chociaż sie stara na ziemię spaść, to nie może...
i to jest właśnie poruszanie sie po orbicie. Raczej trzeba mówić i rysować. Czułem, że jestem blisko zrozumienia. Przeszperałem Internet i natrafiłem na stronkę z krótkim filmikiem. Tam właśnie było pięknie narysowane
i opowiedziane to, o czym pisała mi Irenka. Narratorka w filmie zgrabnie rzucała piłeczką tenisową z wieży. I rzeczywiście, im wyżej i szybciej to robiła, tym szerszy był łuk. Przy odpowiedniej prędkości i wysokości piłeczka spadała po łuku, który tworzył zamkniętą orbitę wokółziemską (coś na kształt okręgu lub elipsy). Ta zasada dotyczy też Księżyca. Gdyby poruszał się wolniej, spadłby na Ziemię. Gdyby szybciej – oderwałby się od nas i poleciał gdzieś w Kosmos. A zresztą, radzę obejrzeć ten filmik.

1 komentarz:

Anonimowy pisze...

powiem szczerze: Do dupy ten filmik. Odpowiedź taka jak na filmiku nasuwa się sama nawet dziecku.
Tzw. "nauka" bardzo często lubi posługiwać się teoriami (domysłami), których zweryfikować nie sposób, a które wciska się jako fakty. Nie inaczej jest z księżycem. Zauważ jeden fakt:
księżyc nie porusza się po orbicie idealnie okrągłej lecz eliptycznej. Zatem grawitacja oddziałuje na niego w momencie, gdy jest najbliżej ziemi a mimo to jest w stanie się oddalić. Jak by tego było mało, księżyc "decyduje się" zawrócić w kierunku ziemi w momencie, gdy jest od niej najbardziej oddalony a więc siła grawitacji w tym momencie oddziałuje najsłabiej. Dlaczego księżyc nie zwróci się w kierunku ziemi wtedy gdy ta na niego oddziałuje najmocniej a zakręca właśnie wtedy, gdy w zasadzie największe przyciąganie już pokonał ?

Podobnych detali jest sporo, do których można by się doczepić a na które to "nauka" nabiera wody w gebę albo płodzi na poczekaniu podobne brednie ale po prostu nie warto o nich wspominać skoro nie zna się odpowiedzi na podstawowe pytania.