Heute geht es in der Serie “Fragen zur Astronomie” um den Mond. Das ist der einzige Himmelskörper, den wohl jeder sofort und ohne Probleme am Himmel erkennt (Und nein, die Sonne habe ich nicht vergessen – aber ich habe tatsächlich schon einige Anfragen von Leuten bekommen, die an nebligen Tagen die Sonnenscheibe durch Wolken beobachtet und sie für einen fremden Himmelskörper gehalten hatten…). Der Mond ist uns vertraut. Der Mond war immer schon da und wird immer da sein. Oder nicht? Wie sieht die Zukunft des Mondes aus?
Die Zukunft des Mondes versteht man am besten, wenn man in der Vergangenheit anfängt. Denn genau genommen war der Mond nicht von Anfang an da. Der Mond entstand durch eine gigantische Kollision in der Frühzeit des Sonnensystems, als die junge Erde mit einem marsgroßen Planeten zusammenstieß. Die Trümmer, aus denen sich der Mond formte, waren der Erde damals noch viel näher als es der Mond heute ist. Der erste Mond ging in einem Abstand von knapp 30.000 Kilometer von der Erde auf und im Vergleich zu heute muss das ein wirklich beeindruckender Anblick gewesen sein (aber natürlich lebte damals noch nichts auf unserem Planeten):
Heute ist der Mond knapp 400.000 Kilometer von der Erde entfernt und die Art und Weise wie er diese Distanz erreicht hat, bestimmt auch seine Zukunft. Es geht um die Gezeiten und wer im Detail über dieses Phänomen Bescheid wissen will, sollte diesen ausführlichen Artikel lesen. Kurz gesagt entsteht die Gezeitenkraft, weil verschiedene Orte der Erde dem Mond unterschiedlich nahe sind. Das ist logisch, denn ein Punkt der direkt unter dem Mond liegt ist näher als ein Punkt auf der anderen Seite der Erde, der noch einmal 12.700 Kilometer (das ist der Durchmesser der Erde) weiter weg ist. Je näher am Mond, desto stärker ist die Gravitationskraft aber die Gezeiten werden eben durch den Unterschied in der Gravitationskraft an verschiedenen Orten verursacht. Das ist übrigens auch der Grund, warum Gezeiten zum Beispiel nicht in einem Bierglas oder dem menschlichen Körper auftreten: Unser Kopf ist dem Mond gerade mal knapp 2 Meter näher als unsere Füße und dieser Unterschied ist viel zu klein um eine Rolle zu spielen.
Betrachtet man die ganze Erde, dann sind die Unterschiede allerdings durchaus relevant und erzeugen das bekannte Phänomen von Ebbe und Flut. Das ist aber noch nicht alles… Während die Flutberge sich um die Erde bewegen, bremsen sie dabei die Rotation unseres Planeten (für die Details verweise ich wieder auf den ausführlichen Artikel). Der Mond war der Erde früher also nicht nur näher; die Erde hat sich auch schneller um ihre Achse gedreht; das heißt, die Tage waren kürzer als heute. Das kann man sogar konkret beobachten, zum Beispiel an den versteinerten Ablagerungen von Korallen die uns zum Beispiel sagen, das ein Tag vor 400 Millionen Jahren nur 22 Stunden gedauert hat.
Und jetzt kommt ein wichtiger Effekt der Physik ins Spiel: Die Drehimpulserhaltung. Simpel gesagt: Die Rotationsenergie der Erde kann nicht einfach verschwinden. Die gesamte Drehenergie im System Erde-Mond muss immer konstant bleiben. Dreht die Erde sich immer langsamer, dann muss sich zum Ausgleich der Mond von ihr entfernen. Den Effekt kennt man von den Eiskunstläufern: Wenn die sich um ihre Achse drehen und die Arme weit ausbreiten, drehen sie sich langsamer als wenn sie die Arme dicht an den Körper ziehen und kompakter werden. Genauso breitet die Erde ihre Arme aus – beziehungsweise “schiebt” den Mond von sich fort – wenn sie langsamer rotiert.
Der Laserretroreflektor auf der Mondoberfläche (Bild: NASA)
Das ist also der Grund, warum der Mond von der Erde weg rückt und er tut das heute immer noch. Das weiß man, weil man den Abstand zum Mond wirklich genau messen kann. Seit die ersten Apollo-Astronauten auf dem Mond im Jahr 1969 gelandet und dort wissenschaftliche Instrumente aufgestellt haben, kann man mit Laserstrahlen von der Erde aus den Abstand millimetergenau messen und weiß, dass er sich jedes Jahr um knapp 3,8 Zentimeter entfernt.
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