Źródło zdjęcia:Getty Images
„Deszcz od bladego Księżyca. Wiatr od czerwonego Księżyca. Od białego Księżyca nie ma deszczu ani śniegu”. Od pokoleń ludzie obserwowali Księżyc pod kątem zmian pogody. Księżyc faktycznie wpływa na klimat i wzorce pogodowe Ziemi na kilka subtelnych sposobów.
Cztery i pół miliarda lat temu dwie starożytne planety zderzyły się i połączyły w jedną, tworząc Ziemię. Podczas kolosalnego spotkania tych dwóch planet – proto Ziemi i Thei – mała skalista masa oddzieliła się, by stać się naszym księżycem. Ten nasz najbliższy towarzysz w bezmiarze kosmosu jest nierozerwalnie związany z naszą egzystencją, z księżycowymi rytmami osadzonymi w cyklach życia na Ziemi.
Skutki działań Księżyca na Ziemię wciąż nie są w pełni zrozumiałe. Wyzwaniem jest rozwikłanie tego, co jest mitem i kiedy nasz księżycowy towarzysz naprawdę ma na wpływ.
Chwiejna orbita
Najbardziej oczywisty wpływ Księżyca na Ziemię można zaobserwować w pływach oceanicznych. Gdy Ziemia obraca się każdego dnia, grawitacja Księżyca przyciąga do siebie wodę z najbliższej strony Ziemi, tworząc wybrzuszenie. Morze wybrzusza się również po stronie przeciwnej z powodu siły odśrodkowej spowodowanej ruchem obrotowym Ziemi. Ziemia obraca się pod tymi wodnymi wybrzuszeniami, co skutkuje dwoma przypływami i dwoma odpływami, które widzimy każdego dnia.
Co 18,6 lat orbita Księżyca „chwieje się” między maksimum, a minimum plus lub minus 5 stopni względem równika ziemskiego. Ten cykl, po raz pierwszy został udokumentowany w 1728 roku, jest nazywany cyklem węzłowym księżyca. Kiedy jego płaszczyzna odchyla się od płaszczyzny równikowej, pływy na Ziemi maleją. Kiedy orbita Księżyca jest bardziej zgodna z równikiem Ziemi, pływy są wyolbrzymione.
Teraz NASA twierdzi, że podnoszący się poziom mórz wywołany zmianami klimatycznymi w połączniu z cyklem węzłów księżycowych spowoduje dramatyczny wzrost liczby powodzi w latach 30-tych XXI wieku.
Benjamin Hamlington, naukowiec i kierownik zespołu naukowego NASA zajmującego się zmianą poziomu morza jest zainteresowany tym, jak poziom morza reaguje zarówno na działanie naturalne, jak i ludzkie, oraz co to będzie oznaczało dla populacji przybrzeżnych. Przed przeprowadzką do Kalifornii, Hamlington mieszkał w nadmorskiej Virginii, gdzie powodzie były już dużym problemem.
„Możemy zobaczyć cztery razy więcej powodzi z dekady na dekadę” – mówi Benjamin Hamlington
„Powodzie przypływowe wpływają na życie w społecznościach przybrzeżnych na szeroką skalę. Wpływają na twoją zdolność dostania się do pracy, utrudniają prowadzenie działalności gospodarczej” – mówi. „Teraz jest to kłopot – ale trudno będzie ją ignorować, żyć z nią”.
Te powodzie, zaostrzone przez Księżyc, niszczą infrastrukturę i zmieniają linie brzegowe, mówi Hamlington. „Możemy zobaczyć cztery razy więcej powodzi z dekady na dekadę. Cykl węzłów księżycowych wpływa na wszystkie lokalizacje na Ziemi, a poziomy mórz rosną wszędzie. Zobaczymy więc te gwałtowne wzrosty powodzi na całym świecie.”
Przewiduje się, że w latach 30-tych XXI wieku „chwianie się” orbity Księżyca w połączeniu z podnoszeniem się poziomem mórz w wyniku zmiany klimatu zwiększy ryzyko powodzi przybrzeżnych (Źródło: Getty Images)
Cykl węzłów księżycowych może stworzyć wiele wyzwań dla ludzi, ale dzikiej przyrody w ekosystemach przybrzeżnych może stanowić zagrożenie egzystencjonalne.
IIia Rochlin, profesor wizytujący na Uniwersytecie Rutgers, bada związek między cyklem węzłowym księżyca, a populacjami komarów bagiennych.
„Kiedy cykl węzłowy osiąga szczyt, przypływy zalewają siedliska komarów dalej na ląd” – mówi Rochlin. Powodzie pływowe zdarzają się w tym samym czasie coraz częściej i niosą ze sobą killifish – grupę kilkuset gatunków ryb podobnych do tych, które występują w wodach słonych i słodkich. Te drapieżniki wyeliminują bądź zmniejszą populację komarów, które są w stadium rozwoju jaja, larwy lub poczwarki, zanim owady będą zdolne wylecieć z wody, w której się urodziły.
„Zazwyczaj w szczytowym okresie cyklu jest mniej komarów” – mówi Rochlin. „W dolinie cyklu węzłowego pływy mogą bardzo rzadko zalewać siedliska komarów, dając im wystarczająco dużo czasu na wynurzenie się, zwiększając tym samym ich populacje”.
Dotyczy to nie tylko komarów – ich obfitość jest wskaźnikiem dobrostanu wielu innych gatunków. Na słonych bagnach brakuje ssaków roślinożernych, ale ich miejsce zajmują bezkręgowce, takie jak krewetki, kraby, ślimaki, koniki polne oraz inne owady. Te z kolei są głównym źródłem pożywienie dla ptaków przybrzeżnych i ryb.
„Szczytowy cykl węzłowy księżyca w połączeniu ze zwiększonym wzrostem poziomu morza stwarza realną możliwość utonięcia słonych bagien” – mówi Rochlin.
Gdy toną bezkręgowce w słonych bagnach, cierpią również ptaki przybrzeżne, ryby oraz inne gatunki od nich zależne. Dotyczy to również ludzi, ponieważ słone bagna są integralną częścią światowej gospodarki, służąc jako wylęgarnia bogactwa życia morskiego, które obejmuje ponad 75% wszystkich rybnych gatunków.
Słone bagna mają również duże znaczenie dla środowiska, ponieważ są w stanie magazynować węgiel w znacznie większym tempie niż wiele ekosystemów lądowych. Tymczasem podmokłe tereny słodkowodne zawierają prawie 10 razy więcej węgla niż tereny słonowodne, częściowo ze względu na ich bardzo duży zasięg. Wraz ze wzrostem powodzi spowodowanych chybotaniem Księżyca i wzrostem poziomu morza, słodkowodne tereny podmokłe mogą również stanąć w obliczu głębokiej zmiany.
Kristine Hopfensperger jest naukowcem zajmującym się środowiskiem na Uniwersytecie Północnym Kentucky, który bada zasolenie terenów podmokłych. „Słodkowodne przybrzeżne tereny podmokłe doświadczają dużych wahań pływów w ciągu dnia i są znacznie bardziej bioróżnorodne niż ich odpowiedniki w słonych bagnach” – mówi.
„Wiele gatunków jest specjalistami, więc gdy tylko rośliny lub pierwszy poziom sieci pokarmowej zaczną zmieniać skład od zróżnicowanej społeczności gatunków roślin słodkowodnych do mniej zróżnicowanej społeczności roślin tolerujących sól, zwierzęta, które polegają na tych roślinach, mogą zaczynać się zmieniać – ptaki, owady lądowe, itd. Słodkowodne gatunki wodne są również silnie dotknięte przez rosnące zasolenie i wypychane w górę rzeki, aby pozostać w słodkiej wodzie”.
„Zasolenie słodkowodnych przybrzeżnych terenów podmokłych będzie nadal rosło wraz ze wzrostem poziomu mórz – im częstsze są powodzie, tym większy wpływ na tereny podmokłe będzie miało zasolenie”.
Świat bez pływów miałby bardzo różne systemy pogodowe. Pływy są jednym z czynników wpływających na ruch prądów oceanicznych, które przenoszą ciepłą lub zimną wodę wokół Ziemi. Ciepłe prądy oceaniczne powodują cieplejszą i wilgotniejszą pogodę, podczas gdy zimne przynoszą chłodniejszą i suchszą pogodę.
Cykl węzłów księżycowych może mieć wpływ na jedno z największych zjawisk na Ziemi powodujących pogodę. Zwykle silne wiatry wzdłuż równika wieją ciepłą wodę powierzchniową na zachód z Ameryki Południowej w kierunku Indonezji, a na jej miejscu unoszą się chłodniejsze wody głębinowe.
Podczas wydarzenia El Niño pasaty są osłabione, a nawet odwrócone, wpływając na pogodę na całym świecie. Ciepłe wody powierzchniowe gromadzą się w pobliży zachodniego wybrzeża Ameryki Południowej, a zimna woda pozostaje w oceanie. Zazwyczaj wilgotne regiony mogą pogrążyć się w suszy, podczas gdy suche regiony mogą być zalane deszczem, powodując rozkwit pustyń.
Z drugiej strony La Niña ma odwrotny skutek niż El Niño. Pasaty mogą być silniejsze niż zwykle, popychając w kierunku Azji więcej ciepłej wody. Zimne wody, które wznoszą się u wybrzeży Ameryk, popychają prąd strumieniowy na północ. Rezultatem są cieplejsze niż zazwyczaj zimowe temperatury na południu i chłodniejsze niż zwykle na północy.
Razem zjawiska El Niño i La Niña są częścią cyklu zwanego El Niño-Southern Oscillation (Enso). (Część „Oscylacja południowa” odnosi się do zmiany ciśnienia powietrza na poziomie morza nad równikowym Oceanem Spokojnym.)
Naukowcy z Ohio State University zasugerowali, że na zmianę pomiędzy El Niño i La Niña może mieć wpływ podpowierzchniowa fala oceaniczna napędzona siłą grawitacji pływów księżycowych. Naukowcy z University of Tokyo donoszą, że Enso można przewidzieć, patrząc na 18,6-letni cykl węzłowy Księżyca.
„Z pewnością istnieje znany wpływ węzłów księżycowych na temperaturę powierzchni morza” – mówi Phil Woodworth, naukowiec zajmujący się poziomem morza i emerytowany pracownik Narodowego Centrum Oceanografii w Wielkiej Brytanii. Przyciąganie grawitacyjne Księżyca wpływa na prądy pływowe, a tym samym na ruch i mieszanie górnych warstw wody oceanicznej, mówi Woodworth. „Dotyczy do zwłaszcza północnego Pacyfiku”.
Lód, ziemia i powietrze
Podczas gdy cykl węzłów księżycowych ma przynieść znacznie zmiany w nadchodzących dziesięcioleciach, w krótszej skali czasowej Księżyc wpływa na Ziemię na kilka innych, mniej znanych sposobów.
Uważa się również, że Księżyc wpływa na temperatury polarne i przyczynia się do wahań zasięgu lodu Arktyki. Chociaż tutaj wpływ Księżyca nie polega na jego 18,6-letnim cyklu węzłowym, ale na jego bardziej znanej, miesięcznej zmienności w ilości odbitego od niego światła, gdy przybywa i zanika. Pomiary satelitarne wykazały, że podczas pełni Księżyca bieguny są cieplejsze o 0,55C.
W dodatku siły pływowe rozbijają pokrywy lodowe i zmieniają przepływ ciepła w oceanie, zmieniając ilość lodu w Oceanie Arktycznym.
Księżyc generuje prądy pływowe i fale zarówno na powierzchni, jak i głębiej w oceanie, mówi Chris Wilson, ekspert w dziedzinie fizyki morskiej i klimatu oceanicznego w Narodowym Centrum Oceanografii. „Te prądy i fale mogą stopić lub rozbić lód morski z powody transportu i mieszania cieplejszych wód lub z powodu ruchów naprężających, które rozrywają lód na mniejsze kawałki, które następnie są bardziej podatne na topnienie”.
Woda i lód nie są jedynymi częściami planety, które doświadczają pływów. Księżyc ma również wpływ na ląd, jak i na atmosferę.
Pływy Ziemi są podobne do pływów oceanicznych. Ląd deformuje się i wybrzusza tak samo jak morze i uważa się, że wywołuje aktywność wulkaniczną i trzęsienia ziemi.
Pływy atmosferyczne powodują przepływy energii z górnej do dolnej atmosfery i zmiany ciśnienia atmosferycznego. Zmiany ciśnienia powietrza związane z pozycją Księżyca zostały po raz pierwszy wykryte w 1847 roku. Siły grawitacyjne Księżyca powodują wybrzuszenia i oscylacje ziemskiej atmosfery, podobne do tych obserwowanych w wodzie.
„Zmiany ciśnienia atmosferycznego wiążą się z wyższą temperaturą powietrza, co z kolei oznacza, że cząsteczki powietrza mogą zatrzymywać więcej wilgoci w postaci pary wodnej, obniżając wilgotność, a tym samym szansę na opady deszczu „ – mówi Liz Bentley, dyrektor generalna Królewskiego Towarzystwa Meteorologicznego. W rezultacie wiadomo, że niższe ciśnienie powoduje zimną i deszczową pogodę, a wyższe ciśnienie spokojniejszą i przyjemniejszą.
Jednak wpływ Księżyca na opady atmosferyczne poprzez pływy atmosferyczne jest niewielki, ponieważ inne czynniki, takie jak ciepło słoneczne, mają znacznie większy wpływ. Naukowcy z University of Washington poinformowali, że siły księżycowe wpływają na ilość opadów – ale w tylko około 1%.
John Wallace, profesor nauk o atmosferze na Uniwersytecie Waszyngtońskim, mówi: „Czasami, gdy Słońce i Księżyc zbliżają się do siebie, pada nieco więcej niż sześć godzin wcześniej czy później. Tak więc przyciąganie Księżyca nie wpływa na to, ile pada, tylko na to, kiedy pada”
Wpływ Księżyca, czasem subtelny, a czasem głęboki, miał kształtujący wpływ na życie na Ziemi. Niektórzy naukowcy twierdzą, że to Księżyc w pierwszej kolejności umożliwił życie. Księżyc stabilizuje Ziemię, obracając się wokół własnej osi, pomagając nam zapewnić stabilny klimat. Bez niego Ziemia chwiałaby się bardziej chaotycznie. Bieguny poruszałyby się znacznie w stosunku do orbity Ziemi. Pory roku, dni i noce wyglądały zupełnie inaczej.
Ale przypływy, które mogły zapoczątkować życie na Ziemi, odpychają od nas również nasz Księżyc. Każdego roku Księżyc oddala się od Ziemi o prawie 4 cm z powodu pływów, jakie powoduje na Ziemi. Ziemia obraca się szybciej niż orbita Księżyca, więc przyciąganie grawitacyjne wybrzuszenia pływowego przyciąga Księżyc szybciej. Gdy Księżyc przyspiesza, jest wyrzucany nieco na zewnątrz, a jego orbita staje się większa. To trochę tak, jak stoisz na rondzie placu zabaw – im szybciej się kręci, tym bardziej masz wrażenie, że jesteś wyrzucany z centrum.
Księżyc jest naszym najbliższym sojusznikiem w bezmiarze Wszechświata, bez którego Ziemia byłaby miejscem bardzo samotnym.
