Wie sich Sonnenfinsternisse und Gezeiten auf die Erde auswirken, verlangsamt sich

Paul Sutter ist Astrophysiker an der Ohio State University und Chefwissenschaftler am COSI Science Center. Sutter führt auf AstroTouring.com wissenschaftliche Touren rund um die Welt. Sutter hat diesen Artikel zu ProfoundSpace.org's Expert Voices: Op-Ed & Insights beigetragen.

In den 1690er Jahren hatte Astronom Edmund Halley ein Problem. Er war ein guter Kumpel mit Isaac Newton, und ein Jahrzehnt zuvor hatte er Newton ermutigt, seine monumentalen "Principia" zu veröffentlichen, die zeigten, wie universell die sogenannte "Gravitationskraft" wirklich war.

Newtons Arbeit befähigte Halley und seine Firma, alle Arten himmlischer Vorhersagen auf lächerliche Genauigkeitsgrade zu bringen. Dazu gehörte die Voraussage des Zeitpunkts einer totalen Sonnenfinsternis über England im Jahre 1715, die nur 4 Minuten dauerte. Fantastisch! Also ging Halley zur Arbeit und studierte historische Aufzeichnungen über die ihm zur Verfügung stehenden Finsternisse, die dank der scharfsinnigen Astronomen am Hof ​​der chinesischen Kaiser Tausende von Jahren gedehnt hatten. [Hier sind das, was Wissenschaftler von totalen Sonnenfinsternissen gelernt haben]

Und die Dinge standen nicht Schlange. Berechnungen alter Sonnenfinsternisse begannen, von den historischen Aufzeichnungen abzuweichen, und je weiter zurück in der Zeit Halley ging, desto schlimmer wurde die Diskrepanz. Wenn die Geschichten geglaubt wurden, wurden Eklipsen immer weiter auseinander. Nicht wahrnehmbar, sondern nur im Laufe von Jahrtausenden.

Was ist passiert? Wurde die Rotation der Erde verlangsamt? War der Mond weiter weg?

Ja.

Es brauchte zukünftige Generationen von Astronomen und Physikern, um die Puzzleteile zusammenzusetzen, aber die Rotation der Erde verlangsamt sich tatsächlich und der Mond wird langsam weiter entfernt - und diese beiden Effekte sind miteinander verbunden. Die Verbindung ist die Gezeiten.

Der Mond hebt Gezeiten an gegenüberliegenden Enden der Erde an, aber die Erde dreht sich, so dass sie die Gezeiten vor der Mondposition in ihrer Umlaufbahn leicht trägt. Aus der Sicht des Mondes ist also ein zusätzlicher Wasserklumpen davor. Die Anziehungskraft dieses Klumpens wirkt wie eine Leine, zieht auf dem Mond und schickt ihn in eine höhere Umlaufbahn. Als Folge dieses Auftriebs muss die Erde ein wenig Energie verlieren und verlangsamt ein kleines bisschen.

Wir sehen diesen Prozess um das Sonnensystem gespielt; Das Endergebnis ist eine Gezeitenverriegelung, wobei die gleiche Seite eines Objekts immer seinem orbitalen Begleiter zugewandt ist. Das ist dem Mond schon lange passiert, so dass er immer der gleichen Seite zum Planeten zugewandt ist, und langsam wird es auch der Erde passieren. Pluto und sein größter Mond Charon sind bereits verbarrikadiert, ebenso wie viele kleine Monde der Riesenplaneten im Sonnensystem der Erde.

Die Gezeitenwechselwirkungen zwischen der Erde und dem Mond sind nicht sehr groß - wir trennen uns im schneckenartigen Tempo von 1,5 Zoll (3,8 Zentimeter) pro Jahr. Aber mit jedem Jahrzehnt, Jahrtausend und Jahrtausend schrumpft die scheinbare Größe des Mondes am Himmel und macht totale Sonnenfinsternisse immer seltener.

Schließlich, nach 620 Millionen Jahren, wird der Mond am Himmel zu klein sein, um das Gesicht der Sonne vollständig zu bedecken, und totale Finsternisse werden nicht mehr sein. Eigentlich wird es früher sein, denn wenn die Sonne altert, wird sie stetig größer. Aber das ist eine andere Geschichte.