Pewnego dnia nastąpi ostatnie całkowite zaćmienie Słońca na Ziemi

Fot. Richie Pope

Spowodowane jest to faktem, że księżyc powoli oddala się od ziemi, dzięki czemu w przeciągu milionów lub nawet miliardów lat to najbliższe nam ciało niebieskie oddali się zbyt daleko by móc zakryć swoją powierzchnią słońce.

„W przyszłości widoczne będą jedynie zaćmienia pierścieniowe” twierdzi Noah Petro, naukowiec planetarny z NASA pracujący w Centrum Lotów Kosmicznych imienia Roberta H. Goddarda, nawiązując do zaćmień w stylu „pierścienia ognia”, takich jak to, które przeszło nad Amerykami w październiku.

Jednakże uzyskanie dokładnej daty ostatniego zaćmienia słońca jest dość sporym obliczeniowym wyzwaniem, obejmującym wiele różnych dziedzin naukowych.

Księżyc zaczął oddalać się od ziemi już od momentu swojego uformowania cztery miliardy lat temu. Ten ruch wywoływany jest przez jego wzajemne oddziaływania grawitacyjne z Ziemią. Fale oceaniczne wywoływane przez ową siłę grawitacyjną przesuwają tony wody po dnach mórz i oceanów oraz po krawędziach kontynentów. Ów ruch wody wywołuje tarcie, które spowalnia obrót Ziemi na jej osi, wyjaśnił Mattias Green, naukowiec oceaniczny na Uniwersytecie publicznym w Bangor, w Walii.

Księżyc obraca się zewnętrznie na swojej orbicie w odpowiedzi na spowolniony ruch Ziemi. Przywodzi to na myśl łyżwiarkę figurową, która, wyciągając swoje ramiona, powoli spowalnia, mówi dr Green. „To ta sama zasada fizyczna, tylko działająca w odwrotnym kierunku”.

Jedną z pierwszych osób, które przewidziały powiększającą się orbitę Księżyca, był George Darwin, jeden z synów Charles’a Darwina. Jednakże jego hipoteza, opublikowana w 1879, nie została rzetelnie udowodniona aż do momentu, gdy amerykańscy astronauci oraz sowieckie łaziki zostawili na powierzchni Księżyca urządzenia zwane odblaskami. Badacze byli w stanie wysłać impuls laserowy w te, porównywalne rozmiarem do walizki, urządzenia i następnie wymierzyć ile czasu zajęła światłu droga w obydwie strony. Te dwa kroki pozwoliły badaczom na obliczenie dokładnej odległości Księżyca od Ziemi. W okresie wczesnych lat siedemdziesiątych odkryto więc, że Księżyc oddala się od Ziemi w skali około 1.5 cala na rok.

Jest to prędkość podobna do tej, z jaką rosną ludzkie paznokcie. „Mamy tutaj do czynienia z niezwykle powolnymi zmianami,” twierdzi Robert Tyler, kolejny naukowiec planetarny z Centrum imienia Roberta H. Goddarda.

Pomimo tak powolnego oddalania się, po upływie kilkuset milionów lat Księżyc będzie wydawał się widocznie mniejszy na naszym firmamencie. W pewnym momencie będzie on zbyt oddalony, aby całkowicie zasłonić słońce, tym samym czyniąc kompletne zaćmienie słońca jedynie wspomnieniem.

Aby móc obliczyć datę ostatniego zaćmienia Słońca należy mieć w pamięci, że orbita Księżyca wokół Ziemi oraz orbita Ziemi wokół Słońca jest w obydwu przypadkach eliptyczna. To oznacza, że odległości pomiędzy Ziemią i Księżycem oraz Ziemią i Słońcem nie są stałe. W związku z tym pozorne rozmiary Księżyca i Słońca widziane z Ziemi są zmienne: Różnica pomiędzy najmniejszym i największym Księżycem widzianym z Ziemi wynosi około 14 procent, podczas gdy podobna różnica w pozornych rozmiarach Słońca wynosi 3 procent.

Ostatnie zaćmienie Słońca odbędzie się więc gdy pozornie największy Księżyc będzie miał wystarczający rozmiar, aby ledwie zakryć sobą pozornie najmniejsze Słońce. Odrobina matematyki powiązanej ze średnicą Księżyca oraz pozornymi rozmiarami Księżyca i Słońca ostatecznie stawia to wydarzenie około 620 milionów lat w przyszłości.

Badacze ostrzegają jednak, że owa szacowana data nie jest gwarantowana. Zakłada ona bowiem, między innymi, że Księżyc będzie oddalał się od Ziemi w niezmiennym tempie, co jest mało prawdopodobne, twierdzi dr Green.

Na tempo oddalania się Księżyca ma wpływ cała masa czynników, mówi Green, w tym długość dnia na Ziemi, głębokość basenów oceanicznych, oraz obecne ułożenie kontynentów. Owe czynniki zmieniają się z upływem czasu, tłumaczy dr Green, więc założenie, że Księżyc będzie oddalał się w niezmiennym tempie, byłoby zbytnim uproszczeniem.

Większość badaczy zgadza się ze stwierdzeniem, że tempo oddalania się Księżyca najprawdopodobniej zmaleje z upływem czasu. „Jeśli miałbym zgadywać, w przyszłości fale najprawdopodobniej staną się słabsze” mówi Brian Arbic, oceanograf fizyczny na Uniwersytecie Michigan. Słabsze fale oznaczają powolniejsze księżycowe oddalanie, co daje Ziemi więcej szans, żeby doznać umbralnych cieni Księżyca.

Istnieją także dobre dowody na to, że Księżyc oddalał się powolniej w przeszłości. Margiet Lantink, geolog z Uniwersytetu Wisconsin-Madison zanalizowała Australijskie skały osadowe, które zawierają dowody na zmiany klimatyczne wywołane przez wahania w odległości między Ziemią a Księżycem. „Przeanalizowałam linie papilarne tych astronomicznych wariacji” powiedziała dr Lantink.

Odkrycia jej zespołu oraz zespołów innych badaczy były użyte w symulacjach, które sugerują, że Księżyc oddalał się w tempie od około 0,4 do 1,2 cali na rok przez większość swojego istnienia. Owe symulacje ujawniają także, że podczas niektórych okresów trwających dziesiątki milionów lat, Księżyc uciekał od ziemi w tempie aż czterech cali na rok.

Modele utworzone przez dr Tyler mają na celu wymagające wyzwanie przewidzenia przyszłego tempa oddalania się Księżyca. Sugerują one, że będzie się on oddalał średnio o 0,3 cala na rok, na przestrzeni najbliższych kilku miliardów lat. Co więcej, tempo oddalania nie będzie już aż tak zmienne, jak w odległej przeszłości. „Większość najbardziej wpływowych rzeczy mamy już za sobą”.

Jeśli symulacje dra Tylera są zgodne z prawdą, zaćmienia Słońca pozostaną widoczne przez następne trzy miliardy lat. Ostrzegł on jednak, że istnieje znaczna niepewność co do tego założenia.

Chociaż mamy więc jeszcze wiele eonów, żeby doświadczyć zaćmień słońca, nie jest to wymówką, aby nie poszukiwać ich splendoru, twierdzi dr Petro. Są one bowiem zjawiskiem unikalnym dla naszego ziemskiego zakątka kosmosu.

„Nie ma żadnej innej planety w Układzie Słonecznym, która ma przyjemność doświadczać całkowitych zaćmień Słońca” powiedział dr Petro. „To my mamy tę wspaniałą możliwość”.