Proč moře stoupá a klesá

Dvakrát denně, všude kde je pobřeží, se celý oceán zvedne a zase klesne. Dělá to Měsíc — tolik ví každý. Jenže obvyklé vysvětlení, že Měsíc na své straně vytáhne vodu nahoru, nemůže být správně, a stačí jeden pohled do slapové tabulky, aby bylo vidět proč: přílivy jsou dva za den a jeden z nich je na straně Země odvrácené od Měsíce. Ten netáhne nic.

Obrázek, který nefunguje začneme tím, že ho rozbijeme

OBVYKLÉ VYSVĚTLENÍ, A PROČ NEPLATÍ

„Měsíc přitahuje moře k sobě, takže se voda nahromadí pod Měsícem.“ Kdyby to bylo celé, byla by ta boule jedna a příliv by přišel pokaždé, když se tvůj kus pobřeží otočí k Měsíci — tedy jeden příliv zhruba každých 25 hodin. Jenže jsou dva, asi 12 hodin a 25 minut od sebe, a ten druhý přijde, když je Měsíc na opačné straně planety, pod tvýma nohama.

Skutečné vysvětlení tedy musí vyrobit bouli na obou koncích. A na to je potřeba jedna myšlenka — tatáž, na které stojí skutečná dráha Měsíce: nezáleží na tom, jak silně gravitace táhne, ale o kolik silněji táhne za jednu část věci než za druhou.

Příliv je rozdíl, ne tah celá odpověď

Gravitace se vzdáleností slábne. Země je široká — asi 12 700 km — takže strana Země obrácená k Měsíci je k němu znatelně blíž než ta odvrácená a je tažena silněji. Střed dostane něco mezi tím.

A teď: všechno padá k Měsíci společně a Země jako celek se pohybuje tou střední rychlostí. Takže proti zemi pod sebou: bližší voda je tažena silněji a vyrazí napřed. Vzdálenější voda je tažena nejméně, takže zaostane. Oba konce se vzdálí od středu. Dvě boule — a tu vzdálenější nic netlačí. Jenom padá pomaleji než planeta, na které sedí.

Levý obrázek je to, co dělá Měsíc. Pravý obrázek je to, co cítíš ty, protože padáš spolu se středem. Vzdálenější bouli nic nezvedá — jen zaostává, a zaostávat vypadá úplně stejně jako být zvednut.

Proč Slunce skoro nehraje roli a přitom by mělo

Slunce je nesmírně těžší než Měsíc. Táhne Zemi asi 179krát silněji. Takže by mělo příliv úplně ovládnout. Neovládá — vyrobí míň než polovinu toho, co Měsíc.

Tohle je jediný kousek počítání na téhle stránce, který stojí za zapamatování. Příliv vzniká z rozdílu tahu přes šířku Země, a ten rozdíl se vzdáleností klesá mnohem rychleji než samotný tah. Slunce je 390krát dál než Měsíc — a být daleko škodí přílivu mnohem víc než tahu. Obrovské, ale vzdálené prohrává s malým, ale blízkým.

Skočný a hluchý příliv

Těch 46 % od Slunce ale není nic, a vysvětlují něco, co si můžeš prohlédnout v každé slapové tabulce. Když jsou Slunce a Měsíc v zákrytu — za novu a za úplňku — jejich dva přílivy se sečtou a máš největší přílivy měsíce. O týden později, za půlměsíce, táhnou na sebe kolmo a částečně se ruší, a přílivy jsou nejchabější.

Těm velkým se česky říká skočné a s ročním obdobím to nemá nic společného. Chodí každé dva týdny, a protože nov a úplněk jsou zároveň doba, kdy nastávají zatmění, padne každé zatmění do týdne velkých přílivů.

Proč 12 hodin a 25 minut tentýž trik jako u dne

Kdyby se Země prostě otáčela pod dvěma pevnými boulemi, byly by přílivy přesně 12 hodin od sebe. Jsou 12 hodin a 25 minut od sebe — a těch 25 minut navíc má povědomou příčinu.

Než se jednou otočíš dokola, Měsíc se po své dráze kousek posune. Musíš se pootočit ještě o kousek dál, aby ses dostal zase pod něj. Jedna celá otočka trvá 23 hodin 56 minut; jedna otočka plus dohnání Měsíce trvá 24 hodin 50 minut — a to je lunární den. Vyděl ho dvěma, protože boule jsou dvě, a máš těch 12 hodin 25 minut mezi přílivy.

Přesně o tomhle je stránka proč je den delší než jedno otočení, jen s Měsícem místo Slunce. Totéž čtyřminutové denní klouzání, kvůli kterému je sluneční den delší než otočka, posouvá i příliv každý den o kus později — a proto se dobrý čas na prohlížení přílivových jezírek táhne celým týdnem.

Co jednoduchý obrázek vynechává a vynechává toho hodně

Všechno výše by dalo každému pobřeží na Zemi příliv asi půl metru, přicházející pěkně podle jízdního řádu. Skutečné přílivy zdaleka takhle spořádané nejsou.

Takže ty dvě boule jsou motor, ne výsledek. Je to pěkný příklad něčeho, na co tyhle stránky narážejí často: fyzika je čistá a svět není, a předpovědět skutečný příliv ve skutečném přístavu vyžaduje kromě Měsíce i místní zeměpis.

Příliv brzdí Zemi a odsouvá Měsíc pryč

Vláčet dvě boule oceánu kolem planety stojí energii a ta se musí odněkud vzít. Bere se z otáčení Země. Každý den je nepatrně delší než ten předchozí — ne o tolik, aby sis toho za život všiml, ale o dost na to, aby se to nasčítalo: asi před 600 miliony let měl den kolem 22 hodin a rok jich měl přes 400.

Ta energie se neztratí. Jde do dráhy Měsíce, což znamená, že se Měsíc od nás pomalu šplhá pryč rychlostí asi 3,8 cm za rok — zhruba tak rychle, jak ti rostou nehty. A tohle číslo není odhad. Astronauti z Apolla nechali na Měsíci zrcadla, observatoře od nich odrážejí lasery a měří čas cesty tam a zpět — a proto vzdálenost z 2. příčky potichu pořád roste.

Měsíc už tenhle spor prohrál

Země vyvolává na Měsíci mnohem silnější slapy než Měsíc u nás a dělá to už miliardy let. Práci dokončila dávno: otáčení Měsíce se brzdilo, až se přesně srovnalo s jeho oběhem, takže k nám teď navěky natáčí jednu tvář. A proto nikdo na Zemi neviděl odvrácenou stranu Měsíce, dokud tam v roce 1959 neobletěla sonda. Přivrácená strana není přivrácená náhodou. Je to strana, kterou k nám nechaly slapy.

✋ Zkus si to — udělej dvě boule ze tří mincí

Nejtěžší na přílivu je uvěřit, že jeden tah, celý jedním směrem, dokáže něco natáhnout na obou koncích. Tři mince a pravítko to vyřeší za minutu.

  1. Polož na stůl do řady tři mince, 10 cm od sebe. Levá je bližší oceán, prostřední je Země, pravá je vzdálenější oceán. Měsíc je někde vlevo, přes celý pokoj.
  2. A teď posuň každou minci směrem k Měsíci — všechny doleva, žádnou doprava — ale každou jinak, protože Měsíc táhne tu nejbližší nejsilněji: bližší 3 cm, prostřední 2 cm, vzdálenější 1 cm.
  3. Znovu změř obě mezery.
Obě mezery se zvětšily, z 10 cm na 11 cm. Každá mince se posunula doleva. Ani jedna se neposunula doprava. A přesto je ta řada na obou koncích delší než byla — bližší mince se dostala před prostřední a prostřední se dostala před tu vzdálenou.

A teď se postav na prostřední minci, protože tam bydlíš. Odtamtud se bližší mince vzdálila směrem k Měsíci a vzdálenější mince se vzdálila na opačnou stranu. Dvě boule z jednoho tahu, a nic netlačí ven. To je příliv — a právě jsi ho postavil na stole.

Jestli bydlíš u moře, je tu lepší verze, která zabere čtrnáct dní. Zapiš si čas přílivu na téže pláži několik dní po sobě a sleduj, jak se každý den opozdí asi o padesát minut — to ti Měsíc utíká. Zapiš si i to, jak velký příliv byl, a měl bys zjistit, že rozsah roste a klesá ve dvoutýdenním rytmu, který kopíruje tvar Měsíce: největší kolem novu a úplňku, nejslabší kolem půlměsíce.

Vzdálenost Měsíce, tvar jeho dráhy i fáze, ve které dnes večer je, najdeš v Planetáriu, spočítané pro tvoje datum a místo — a ten čtrnáctidenní rytmus nahoře je tentýž, kterým se řídí fáze Měsíce, protože je to tatáž geometrie viděná z jiného úhlu.