Der Mond erscheint unveränderlich am Nachthimmel, doch seine Bewegung verbirgt eine langsame Verwandlung. Seit Jahrzehnten beobachten Wissenschaftler, dass sich unser Trabant Jahr für Jahr schrittweise von der Erde entfernt. Dieses unauffällige, mit bloßem Auge unsichtbare Phänomen betrifft direkt die Mechanik unseres Planeten.
Die Frage ist nicht nur, wie schnell sich der Mond bewegt, sondern auch warum. Astrophysiker haben durch extrem präzise Messungen bestätigt, dass diese Entfernung etwa 3,8 Zentimeter pro Jahr beträgt.
Illustrationsbild Pixabay Gezeiten als Ursache der Entfernung
Die Gravitationskraft des Mondes wirkt nicht gleichmäßig auf die Erde. Die dem Mond zugewandte Seite erfährt eine etwas stärkere Anziehungskraft als die abgewandte Seite. Dieses Ungleichgewicht erzeugt zwei Wasserwülste: einen in Richtung des Mondes, den anderen auf der gegenüberliegenden Seite.
Diese Wülste sind jedoch nicht perfekt mit dem Mond ausgerichtet. Aufgrund der Erdrotation sind sie nach vorne versetzt. Diese Verschiebung verursacht eine Zugkraft, die auf die Bahn des natürlichen Satelliten einwirkt und ihm einen kleinen zusätzlichen Impuls verleiht.
Dieser Mechanismus verleiht dem Mond mehr Geschwindigkeit. In der Orbitalmechanik bedeutet mehr Geschwindigkeit jedoch eine größere Umlaufbahn. So schraubt sich der Mond Jahr für Jahr etwas weiter nach oben, während die Erde einen Teil ihrer Rotationsenergie verliert.
Ein sich ständig veränderndes Erde-Mond-Gleichgewicht
Die Energie, die den Mond auf eine weitere Umlaufbahn treibt, wird also irgendwoher entnommen: Sie stammt von der Verlangsamung der Erde. Je weiter sich der Mond entfernt, desto länger werden die irdischen Tage, wenn auch nur sehr geringfügig.
Geologische Studien bestätigen dies. Durch die Analyse von Wachstumsstreifen in fossilen Muschelschalen haben Forscher gezeigt, dass ein Tag vor 70 Millionen Jahren nur 23,5 Stunden dauerte. Der Mond war damals näher und die Gezeiteneffekte waren ausgeprägter.
Dieses Phänomen verändert unseren Alltag nicht. Die Verlängerung eines Erdentages beträgt Millisekunden pro Jahrhundert. Gezeiten, Finsternisse und der Mondzyklus werden also noch Millionen von Jahren weiter existieren.
Eine Zukunft in kosmischem Maßstab
Wenn man diesen Prozess in eine ferne Zukunft projiziert, könnte ein besonderer Zustand entstehen: Erde und Mond könnten sich gravitativ "verriegeln". Jede Erdrotation würde dann genauso lange dauern wie der Mondumlauf.
In einem solchen Szenario würde nur eine Hemisphäre den Mond immer am Himmel sehen, während die andere ihn niemals erblicken würde. Diese Verriegelung würde jedoch erst nach zig Milliarden Jahren eintreten, ein Zeitraum, der weit über die voraussichtliche Existenz unseres Planeten hinausgeht.
Tatsächlich wird die Entwicklung der Sonne lange davor die Lage verändern. In etwa einer Milliarde Jahren wird der Stern intensiver werden und die Ozeane verschwinden lassen, was dem Mond die Gezeiten entzieht, die seine Entfernung antreiben. Noch später, wenn sie zu einem Roten Riesen wird, wird die Sonne wahrscheinlich die Erde und ihren Begleiter verschlingen.
Um mehr zu erfahren: Was ist eine Gezeiten?
Gezeiten sind regelmäßige Bewegungen des Anstiegs und Absinkens des Meeresspiegels. Sie resultieren hauptsächlich aus der Gravitationsanziehung, die der Mond und in geringerem Maße die Sonne auf die irdischen Ozeane ausüben. Diese Kräfte erzeugen eine Verformung der Wasseroberfläche, die sich in Gebieten zeigt, in denen der Meeresspiegel steigt, und anderen, in denen er sinkt.
Die Rotation der Erde spielt eine entscheidende Rolle bei diesem Phänomen: Indem sie sich um sich selbst dreht, bewirkt unser Planet die Verlagerung dieser "Wasserwülste" um den Globus. Diese kombinierte Bewegung von Gravitation und Erdrotation erzeugt die regelmäßigen Gezeitenzyklen, mit zwei Flut- und zwei Ebbeperioden pro Tag in den meisten Regionen der Welt.
Allerdings sind die Gezeiten nicht überall gleich. Sie variieren je nach geografischer Lage, Küstenbeschaffenheit und Tiefe des Meeresbodens. So gibt es Gebiete mit spektakulären Amplituden, wie die Bay of Fundy in Kanada, während andere nur geringe Schwankungen wahrnehmen. Diese lokalen Unterschiede zeigen, wie sehr die Gezeiten sowohl von den universellen Gesetzen der Gravitation als auch von der besonderen Geografie der Orte abhängen.
Wie misst man die Entfernung zwischen Erde und Mond?
Die Entfernung zwischen Erde und Mond zu messen, ist keine einfache Aufgabe: Sie variiert ständig, da die Mondbahn nicht perfekt kreisförmig, sondern leicht elliptisch ist. Der Mond ist durchschnittlich etwa 384.400 Kilometer von uns entfernt, aber dieser Wert kann je nach seiner Position auf der Umlaufbahn um mehrere tausend Kilometer schwanken.
Um eine präzise Messung zu erhalten, verwenden Wissenschaftler eine Methode, bei der Laserstrahlen von der Erde zu Reflektoren geschickt werden, die von den Apollo- und Lunokhod-Missionen auf der Mondoberfläche platziert wurden. Die Zeit, die das Licht für den Hin- und Rückweg benötigt, ermöglicht die Berechnung der Entfernung mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von Zentimetern.
Es gibt auch andere Methoden, wie die Analyse der Orbitalbewegung des Mondes oder Messungen per Satellit. Diese ergänzenden Techniken ermöglichen es, die erhaltenen Ergebnisse zu bestätigen und die Schwankungen der Erde-Mond-Entfernung im Laufe der Zeit besser zu verstehen. Dank ihnen wissen wir, dass sich der Mond sehr langsam von der Erde entfernt, und zwar um etwa 3,8 Zentimeter pro Jahr.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: The Conversation