Teorier om Månens tilblivelse – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Astrofysik > Teorier om Månens tilb...

19. marts 2009

Teorier om Månens tilblivelse

Hej Spørg om Fysik 

Jeg har på NBI læst om teorien om månens tilblivelse. Hvem fremkom først med teorien om, at månen er opstået af fragmenterne efter et sammenstød mellem Jorden og en større planet, og hvornår blev teorien fremsat. Hvordan bliver den underbygget?

Med venlig hilsen
J M. A

Der har været flere: Den ene er, at det var et ret stort omstrejfende himmellegeme, der ved skæbnens gunst var indfanget i jordens tyngdefelt og kommet i kredsbane om Jorden.

En anden teori er, at den er dannet (kondenseret ud af gasskyen) sammen med jorden. En tredje at det er en stor klump, der er brudt fri af jorden og gik i kredsløb
(i stillehavsområdet).

Vanskelighederne ved disse teorier er, at de ikke kan forklare det høje impulsmoment Jord-Månesystemet har

Illustration: Schweiz' teknologiske institut

Den i dag fremherskende teori er sammenstødsteorien, nemlig, at et himmellegeme på størrelse med Mars, en 50 - 100 millioner år efter at Jorden var kondenseret ud af støvskyen, stødte ind i jorden.

Det kosmiske projektil blev smadret, en eventuel jernkerne indgik så delvis i jordens kerne, de resterende stumper især af jordens overflade og noget af jernkernen indgik så i månen, månen menes at have en jernkerne på ca. 400 km i diameter). Altså månen fik stumper fra jorden og resterne af projektilet, og det hele slyngedes ud i rummet, og en del kondenseredes efterhånden til månen (som så løbende har forøget massen lidt ved de mange meteornedslag som ses på overfladen). Indvirkningen af tidevandskræfter på stumperne under samlingsprocessen kan forklare at månens baneplan kun hælder lidt.

Der arbejdes stadig med teorien og de problemer, der er i den. Det at Månen dannes af lette mineraler betyder, at densiteten er meget lavere end Jordens. Månens densitet er omkring 3,3. Jordens omkring 5,5.

Månen

Det særlige ved månen er, at den af en satellit at være, er stor i forhold til sin planet. Den har en diameter på 3476 km, en masse på 7,35*1022 kg, 1/81 del af jorden (jordens radius ved ækvator er 6378 km månens masse er altså ca ¼ af Jordens, masse 5,98*1024 kg, altså ca. 81 gange lettere end jorden) tyngdekraften på månens overflade er ca. 1/6 af jordens.

Månen er den 5. største satellit i solsystemet, men de andre kredser omkring gasgiganter, så månens relative størrelse til Jorden er stor. Den er større end  Pluto (2320km) og Ceres (976 km). 

Månens middelafstand fra jorden er for tiden 384 399 km. Tidevandet, som virker som et par bremseklodser på jorden, med månen som bremsestang, bevirker, at jorden bremses.

Omløbstiden, før månen, var nok i størrelsesorden 5 timer - altså meget hurtigere end nu, og det impulsmoment, der er forsvundet fra jorden, er overført til månen.

Det betyder, at Månen kommer længere og længere væk, eller, at den har været meget nærmere i en fortid. Den har nok været 6-7 gange nærmere, eller 40 gange større (det må have været imponerende). Det drejer sig om ca. 4 cm pr år, men var antageligt mere, da den var nærmere. Denne afstandsændring kan man bl.a. måle ved hjælp ad de LASER reflektorer, der blev opstillet på månen under Apollo missionerne. Jordens opbremsning bevirker, at man må indføre det såkaldte skudsekund, som lægges til vor tid ca. hvert andet år.

Livets opståen på jorden
Der er en række teorier for livets opståen, der giver månen eller rettere tidevandet en vigtig rolle i det, så månen kan have haft afgørende betydning for os. Månen har et ganske svagt magnetfelt ca. 1/100 del af jordens (som ligger op til 60 - 80 µT). Månen har bunden rotation, dvs. den drejer sig en gang om sig selv pr. omløb, den vender altså altid samme side til jorden. Dermed får vi kun halvdelen (9% mere af forskellige grunde) at se.

Månen kredser ikke over ækvator men i en bane der hælder 5 ⁰ i forhold til ækvator. Månens tilstedeværelse er med til at stabilisere jordens omdrejningsakse, så den fastholdes omtrent i den nuværende retning (der er et par effekter: præcession og nutation, som bevirker, at aksen drejer lidt i verdensrummet, præcessionen bevirker, at aksen cirkler i forhold til verdensrummet med en periode på ca. 26 000 år, om 13 000 år skal himlens nordpol søges, hvor Vega er i dag, nutationerne bevirker, at banen svinger omkring denne middelbane). Omløbstiden er 27,32166 døgn. Jorden fortsætter jo i sin bane omkring solen, så den observerede tid imellem månen har samme fase set fra et givet sted bliver 29,5 døgn. Gennemsnitstemperaturen på solsiden ligger omkring 110 ⁰C, på skyggesiden omkring -150 ⁰C.

Solformørkelse

Solformørkelser
Månen har omtrent samme vinkeldiameter som solen, ca. ½ ⁰. Banerne er jo elliptiske. Afhængigt af hvor langt væk Jorden er fra Solen, henholdsvis hvor langt væk månen er fra os, vil månen helt kunne dække solen eller kun næsten.

Her kommer så fuldstændige eller partielle solformørkelser, når månens bane passerer jord-sol linjen.

 

Med venlig hilsen
Malte Olsen