Είμαστε παιδιά της …παλίρροιας ;

Παλίρροιες – παλιρροϊκές δυνάμεις, από τα πιό σύνθετα προβλήματα που δημιουργεί η βαρύτητα στο ηλιακό μας σύστημα και όχι μόνο καθώς στην κεντρική εικόνα της ανάρτησης είναι εμφανή τα αποτελέσματα των παλιρροϊκών δυνάμεων του μικρού γαλαξία στον σπειροειδή γειτονά του(τεντωμένες σπείρες). Στο ερώτημα του τίτλου της ανάρτησης θα μπορούσα να προσθέσω και το βαρύγδουπο “οι παλίρροιες της Νορμανδίας έκριναν την έκβαση του Β΄ παγκόσμιου πόλεμου”. Ας ξεκινήσω από το τελευταίο. Οι παλίροιες της Νορμανδίας είναι απο τις πιό μεγάλες στον πλανήτη. Έχουν παρατηρηθεί παλίρροιες που φτάνουν τα 15 m. Προφανώς όμως δεν έκριναν την έκβαση του πολέμου, έπαιξαν όμως το ρόλο τους καθώς η απόβαση έγινε σε πλημμυρίδα ώστε τα αποβατικά σκάφη να εισχωρήσουν  όσο το δυνατόν περισσότερο στην ακτή πριν ανοίξουν τις μπουκαπόρτες και αρχίσουν να “θερίζουν” τα παράκτια πολυβόλα(στην ταινία “η διάσωση του στρατιώτη Ράϊαν” του Σπίλμπεργκ έχει κινηματογραφηθεί η πιό ρεαλιστική απόβαση στη Νορμανδία).

Όσον αφορά το ερώτημα του τίτλου έχει χυθεί πολύ μελάνι με αντικρουόμενες απόψεις. Το πρόβλημα έχει δύο όψεις. Έπαιξαν ρόλο οι παλίρροιες στην εμφάνιση του φαινομένου της ζωής; Αν όχι ποιες θα ήταν οι επιπτώσεις στην εξέλιξη της ζωής χωρίς τη σελήνη που προκαλεί τις παλίρροιες. Να τονίσω ότι η εμφάνιση του φαινομένου της ζωής ήταν μιά σειρά απο ευνοϊκές συμπτώσεις και ενδεχομένως οι παλίρροιες να είχαν κάποια συμβολή. Οι βιολόγοι που υποστηρίζουν ότι ναι είχαν, στηρίζουν την άποψή τους στο γεγονός ότι πρίν απο 3,8 δις χρόνια που εμφανίστηκε η ζωή, η σελήνη ήταν λιγότερο από το μισό της σημερινής απόστασης από τη γη με αποτέλεσμα πολύ μεγάλες παλίρροιες. Τα παλιρροϊκά κύματα θρυμμάτιζαν τους βράχους και μετέφεραν στους ωκεανούς άλατα αλλά και οργανικές ουσίες, έτσι δημιουργήθηκε το κατάληλο περιβάλον για το σχηματισμό των πρωτονουκλεϊκών οξέων. Η αντίθετη άποψη υποστηρίζει ότι στο σχηματισμό των πρωτονουκλεϊκων οξέων δεν έπαιξαν κανένα ρόλο οι παλίρροιες. Ας υποθέσουμε τώρα ότι δεν υπήρχε το φεγγάρι και εμφανιζόταν ζωή, ποιά θα ήταν η εξέλιξη της ζωής και του πλανήτη χωρίς φεγγάρι; Όπως θα δούμε πιό κάτω η παρουσία της σελήνης μέσω των παλιροϊκών δυνάμεων επιβράδυνε το ρυθμό περιστροφής της γης ώστε από μια αρχική περίοδο 5 h έχουμε φτάσει στις 24 h. Οι παλιρροϊκές δυνάμεις του ήλιου μόνο θα είχαν φτάσει σήμερα την περίοδο περίπου 10 h. Αλλά τι σημαίνει περίοδος 5 – 10 h. Σημαίνει μεγάλες φυγόκεντρες επιταχύνσεις 0,8g έως 0,5g που θα μείωναν αντίστοιχα το βάρος των αντικειμένων στη γη. Παράλληλα οι μεγάλες δυνάμεις coriolis θα δυσκόλευαν αρκετά τις μετακινήσεις. Η ταχύτατη περιστροφή της γης θα είχε σαν συνέπεια ισχυρούς ανέμους και ίσως μόνιμους κυκλώνες και αντικυκλώνες όπως στον Δία. Στους ταχύτατα περιστρεφόμενους εξωτερικούς πλανήτες του ηλιακού συστήματος η ταχύτητα των ανέμων φτάνει τα 2000 km/h. Προφανώς στη γη κάθε τρεις και λίγο ένας κυκλώνας με ταχύτητα πάνω από 200 km/h θα σήκωνε τα μικρού βάρους λόγω μικρού g αυτοκίνητα, ανθρώπους, στέγες, δέντρα στον αέρα. Η έλξη της σελήνης στη γη έχει σταθεροποιήσει τον άξονα περιστροφής της γης σε μία κλίση 23,5⁰ ως προς τον ισημερινό. Σε αυτή τη σταθερή κλίση οφείλεται το φαινόμενο των εποχών. Χωρίς τη σελήνη η κλίση του άξονα περιστροφής της γης θα αυξομοιωνόταν από 0 – 90⁰ με δραματικές αλλαγές στο μικροκλίμα κάθε περιοχής. Το μαγνητικό πεδίο της γης που αποτελεί ασπίδα απέναντι στην ηλιακή και κοσμική ακτινοβολία οφείλεται στο κλασικό φαινόμενο δυναμό όπου ένα στρώμα υγρού ιονισμένου Fe πάνω απο τον στερεό πυρήνα δημιουργεί κυκλικό ρεύμα που με τη σειρά του σχηματίζει το μαγνητικό πεδίο της γης. Υπάρχουν αρκετοί παλαιοντολόγοι που υποστηρίζουν ότι η παλιρροϊκή θέρμανση του εσωτερικού της γης που θα δούμε παρακάτω διατηρεί τον Fe στην υγρή φάση και συντηρεί το μαγνητικό πεδίο. Υποστηρίζουν ότι χωρίς τη σελήνη το μαγνητικό πεδίο της γης θα εξαφανιζόταν σε μερικές χιλιάδες χρόνια και μαζί του κάθε μορφή ζωής όπως πιθανότατα συνέβη και στον Άρη. Υπάρχουν και άλλα επιμέρους ζητήματα που συνδέονται με την απουσία της σελήνης και σε τελευταία ανάλυση ο Νίκος Γκάτσος δε θα είχε γράψει το “χάρτινο το φεγγαράκι” που μελοποίησε ο Μάνος Χατζηδάκης.

Τι είναι όμως οι παλιρροϊκές δυνάμεις που είναι πανταχού παρούσες στο ηλιακό μας σύστημα; Θα αρκεστώ σε μία παρουσίαση χωρίς μαθηματικά κάτι που είχα κάνει σε μια παλαιότερη ανάρτηση. Επίσης θα ασχοληθώ μόνο με την αστρονομική παλίρροια καθώς η ωκεάνια παλίρροια είναι ένα πολυσύνθετο πρόβλημα που διαμορφώνεται εκτός απο την αστρονομική παλίρροια από την έκκεντρη περιφορά της γης γύρω από το κέντρο μάζας του συστήματος γη – σελήνη, από τους ανέμους, από τις μεταβολές της ατμοσφαιρικής πίεσης, από το βάθος των ωκεανών και από τη μορφολογία των ακτών.

Προφανώς το κορυφαίο ερώτημα είναι το πώς οι ελκτικές δυνάμεις σε ένα σώμα καταλήγουν να το τεντώνουν σαν λάστιχο. Εξ αρχής να τονίσω ότι στα μοντέλα που χρησιμοποιούμε θεωρούμε τα ουράνια αντικείμενα ομογενείς σφαίρες και η Νευτώνεια έλξη εφαρμόζεται σαν όλα τα υλικά σημεία του αντικειμένου να είναι συγκεντρωμένα στο κέντρο. Ας διορθώσουμε λίγο το μοντέλο και να θεωρήσουμε το αντικείμενο ομογενή σφαίρα αλλά με τα επί μέρους υλικά σημεία στη θέση τους. Τότε όσον αφορά τις ελκτικές δυνάμεις στα επιμέρους υλικά σημεία θα πάρουμε την παρακάτω εικόνα.

Ας υποθέσουμε ότι στο σχήμα βλέπουμε τη γη και τις ελκτικές δυνάμεις που δέχονται τα επιμέρους υλικά σημεία από τη σελήνη. Οι μεγάλες δυνάμεις ειναι αυτές που εφαρμόζονται στα κοντινά στη σελήνη υλικά σημεία της γης ενώ οι μικρές στα μακρινά. Μπορούμε ακόμα να πούμε ότι η γη βρίσκεται μέσα στο ανομοιογενές βαρυτικό πεδίο της σελήνης το οποίο έχει μεγαλύτερη ένταση όσο πιό κοντά στη σελήνη βρίσκεται ένα υλικό σημείο. Η δύναμη στο κέντρο είναι αυτή που χρησιμοποιούμαι στο νόμο της παγκόσμιας έλξης θεωρώντας ότι όλα τα επιμέρους υλικά σημεία δέχονται αυτή τη δύναμη. Εδώ τώρα είναι το κλειδί. Τα διάφορα υλικά σημεία δε δέχονται την ίδια δύναμη με αυτή στο κέντρο αλλά άλλα μεγαλύτερη και άλλα μικρότερη. Πόσο μεγαλύτερη και πόσο μικρότερη; ΑΡΚΕΙ ΑΠΟ ΚΑΘΕ ΔΥΝΑΜΗ ΠΟΥ ΔΕΧΕΤΑΙ ΕΝΑ ΥΛΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ ΝΑ ΑΦΑΙΡΕΣΟΥΜΕ ΤΗ ΔΥΝΑΜΗ ΠΟΥ ΘΑ ΔΕΧΟΤΑΝ ΣΤΟ ΚΕΝΤΡΟ ΚΑΙ ΕΜΕΙΣ ΤΗΝ ΕΧΟΥΜΕ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΕΙ ΣΤΟ ΝΟΜΟ ΤΗΣ ΠΑΓΚΟΣΜΙΑΣ ΕΛΞΗΣ. Μπορούμε ακόμα να πούμε ότι με αυτή την αφαίρεση της δύναμης που θα προέκυπτε από ομογενές βαρυτικό πεδίο  παίρνουμε το αποτέλεσμα της πραγματικά ανομοιογένειας του βαρυτικού πεδίου της σελήνης. Με αυτή τη λογική θα προκύψει το παρακάτω σχήμα.

Παρατηρούμε λοιπόν ότι οι δυνάμεις στη πλευρά της γης που κοιτάζει στη σελήνη βλέπουν προς τη σελήνη ενώ οι δυνάμεις στην απέναντι πλευρά αντίθετα με τη σελήνη. Τις δυνάμεις αυτές αποκαλούμε παλιροϊκές δυνάμεις και απαντάμε στο βασανιστικό ερώτημα γιατί οι ελκτικές δυνάμεις τεντώνουν ένα σώμα σα λάστιχο. Οι παλιρροϊκές δυνάμεις στους ωκεανούς της γης δημιουργούν ένα υδάτινο εξόγκωμα που κοιτάζει προς τη σελήνη και ένα αντίθετα. Τα δύο εξογκώματα ακολουθούν τη σελήνη στην κίνησή της γύρω από τη γη και σε ακτές με κατάλληλη διαμόρφωση προκαλούν το φαινόμενο της πλημμυρίδας και της άμπωτης. Ας τα δούμε αναλυτικά όλα αυτά.