Příliv a odliv, aneb jak to ten Měsíc dělá?

Mechanismus přílivu a odlivu se dá vysvětlit jediným obrázkem. Ten je však na první pohled pochybný. Nebo ne?

Jen málokomu ve škole neřekli, že příliv a odliv způsobuje Měsíc svou gravitací. Méně se však už učí, jak to ten Měsíc vlastně dělá. Je to možná proto, že by se to špatně vysvětlovalo. Obrázek, který jev přibližuje, musí být po bližším prozkoumání špatně. 
 

Na první pohled se to zdá jasné. Měsíc svou gravitací přitahuje vodu a ta vytváří jakýsi lalok, který vnímáme jako příliv. Po chvíli přemýšlení se však začneme ptát, kde se vzal příliv na odvrácené straně. Tam by měl být naopak odliv, z těch míst by se měla voda působením měsíční přitažlivosti přesunout na opačnou stranu Země. Pak by však musel být příliv pouze jednou denně, což není pravda.

Ono by to asi chtělo ověřit pokusem v laboratoři. Vezmeme kuličku, to bude naše Země. Má sice zanedbatelnou gravitaci, zato je přilnavá. Stačí ji namočit do vody a ona už si nějakou dobu svůj vodní obal udrží. Přivážeme ji na nit, zavěsíme nad stůl a pozorujeme, co se bude dít. Přesně podle našich předpokladů veškerá voda stekla na spodní stranu kuličky, kde tvoří kapku, zatímco nahoře je sucho. Jenomže v případě skutečného přílivu to tak není. Něco děláme jinak, chybujeme jak ve svých představách, tak i v pokusu.

Chyba je v tom zavěšení. Měsíc přece také není nad Zemí zavěšen na nějaké konstrukci. Přestřihneme tedy nit, na které kulička visí, a ještě než spadne na stůl, ji rychle vyfotíme. Situace se změnila. Na fotce vidíme, že teď je kulička pokryta vodním filmem rovnoměrně.

Vlastně by nás to nemělo překvapit. Padající kulička se nachází ve stavu beztíže. Vše, co není něčím podepřeno, jako třeba vržený kámen nebo utržený výtah, se ocitá ve stavu beztíže. Všechny síly, které na něj působí, jsou perfektně vyrovnané. Kdo někdy skočil z několika metrů do vody, jistě si pamatuje podivný pocit při pádu. To je právě ten stav beztíže. Kapky padající při dešti mají kulový tvar (pokud zanedbáme vliv odporu vzduchu). To proto, že na ně nepůsobí jiné síly, než ty, které je drží pohromadě. Tytéž síly teď rozprostřely vodu rovnoměrně po celém povrchu naší kuličky.

Teď tu ale narážíme na problém. Ačkoli se nám zdá, že je gravitační zrychlení všude stejné, ve skutečnosti se s rostoucí vzdáleností od povrchu Země zmenšuje. Každý bod na kuličce by chtěl být v beztížném stavu, což však vede k tomu, že bod na spodní straně kuličky chce padat rychleji (je tam větší gravitační zrychlení) a bod na horní straně chce padat pomaleji (zrychlení je tam menší). Ačkoli obě síly míří stejným směrem, jedna je věší a druhá menší a pro pozorovatele uprostřed kuličky to vypadá, jako by síly mířily od sebe. Vzniká nám tu rozdíl sil, který chce kuličku roztáhnout do tvaru elipsoidu. Kulička je pevná, ale vodní obal ten tvar zaujme. V případě malé kuličky jsou tyto změny neměřitelné. V případě Země v gravitačním poli Měsíce vzniká díky těmto silám příliv.

Měsíc není jediné těleso, které se na přílivu a odlivu podílí významnou měrou. Asi čtvrtinovou silou zde ještě působí naše Slunce. Oba zdroje jsou na sobě nezávislé a určitým způsobem se skládají. Podrobnosti se můžete dočíst v přístupné podobě na blogu Dany Tenzler zde.

Měsíc působí nejen na hydrosféru Země, ale i na její vlastní těleso. Země zas na oplátku neustále deformuje Měsíc. Obě tělesa jsou v bezpečné vzdálenosti, a tak jsou tyto deformace zanedbatelné. V blízkém i vzdáleném vesmíru se však stává, že se nějaké těleso dostane pod tuto bezpečnou vzdálenost (nazývá se Rocheova mez), deformační síly převáží nad jeho soudržností a těleso se rozpadne. Stává se to například kometám přiblíživším se k Jupiteru nebo Slunci. Ve vzdáleném vesmíru tímto způsobem černé díry trhají dotěrné hvězdy.

Příliv a odliv, deformace Země, periodické změny tlaku vzduchu, to všechno souhrnně nazýváme slapové jevy. Slapová vlna obíhající Zemi je vybuzena silovým působením Měsíce. Každá akce však budí reakci stejné velikosti. Takovou silou, jakou působí Měsíc na vlnu, působí vlna na Měsíc, a protože je zároveň strhávána rotací Země, přenáší na Měsíc část jejího momentu hybnosti. Jinými slovy, nutí Měsíc obíhat rychleji, a tak se od nás stále vzdaluje. Na druhou stranu, díky tření, slapová vlna zpomaluje rotaci zúčastněných těles. Země teprve zpomaluje, Měsíc to už vzdal a obrací k nám stále stejnou tvář.

Animace přibližující mechanismus vzniku přílivu a odlivu. Druhá polovina snímku ilustruje spolupůsobení Slunce a Měsíce při vzniku skočného a hluchého přílivu.