Warum entfernt sich der Mond von der Erde?

Der Abstand zwischen Erde und Mond wächst derzeit im Mittel um ungefähr 3,8 Zentimeter pro Jahr.

Das klingt zunächst nach sehr wenig. Über Millionen und Milliarden Jahre summiert sich dieser Effekt jedoch zu gewaltigen Entfernungen.

Der Mond übt durch seine Schwerkraft eine Anziehungskraft auf die Erde aus.

Besonders deutlich sehen wir diesen Einfluss an den Gezeiten der Ozeane. Das Wasser wird auf der dem Mond zugewandten und auf der gegenüberliegenden Seite der Erde leicht angehoben.

Dadurch entstehen die bekannten Gezeitenberge.

Die Erde dreht sich allerdings deutlich schneller um ihre eigene Achse, als der Mond sie umkreist.

Deshalb werden diese Gezeitenberge durch die Erdrotation etwas vor die direkte Verbindungslinie zwischen Erde und Mond gezogen.

Die leicht verschobenen Gezeitenberge besitzen ebenfalls Masse und damit eine eigene Gravitationswirkung.

Sie üben auf den Mond eine kleine zusätzliche Kraft in Richtung seiner Umlaufbewegung aus.

Dadurch erhält der Mond Energie und Drehimpuls.

Erhält ein Satellit in seiner Umlaufbahn zusätzlichen Drehimpuls, kann seine Bahn größer werden.

Genau das passiert beim Mond.

Durch die Gezeitenwechselwirkung steigt der Bahndrehimpuls des Mondes geringfügig. Seine durchschnittliche Umlaufbahn vergrößert sich dadurch langsam.

Der Mond entfernt sich deshalb langfristig von der Erde.

Die Energie, die auf die Mondbahn übertragen wird, kommt nicht aus dem Nichts.

Ein Teil stammt aus der Rotationsenergie der Erde.

Deshalb wird die Erdrotation durch die Gezeitenreibung langfristig geringfügig abgebremst.

Die Entfernung zum Mond lässt sich extrem präzise messen.

Dabei spielt das sogenannte Lunar Laser Ranging eine wichtige Rolle.

Astronauten der Apollo-Missionen und unbemannte sowjetische Luna-Missionen brachten spezielle Retroreflektoren auf die Mondoberfläche.

Von Observatorien auf der Erde werden Laserpulse auf diese Reflektoren geschickt.

Ein kleiner Teil des Lichtes wird zur Erde zurückgeworfen. Aus der Laufzeit des Lichtes lässt sich die Entfernung zwischen Erde und Mond sehr genau bestimmen.

Ja. Der Mond befand sich nach seiner Entstehung wesentlich näher an unserem Planeten als heute.

Im Laufe von Milliarden Jahren verlagerte sich seine Umlaufbahn durch die Gezeitenwechselwirkung immer weiter nach außen.

Gleichzeitig verlangsamte sich die Rotation der Erde.

Auf den ersten Blick erscheint die jährliche Veränderung unbedeutend.

Rein rechnerisch würden sich bei einer konstanten Rate folgende Größenordnungen ergeben:

Der Mond erscheint uns heute am Himmel ungefähr so groß wie die wesentlich größere, aber viel weiter entfernte Sonne.

Deshalb kann er bei einer totalen Sonnenfinsternis die Sonnenscheibe vollständig verdecken.

Wenn sich der Mond langfristig weiter entfernt, wird sein scheinbarer Durchmesser am Himmel immer kleiner.

In ferner Zukunft wird er deshalb nicht mehr groß genug erscheinen, um die Sonne vollständig zu bedecken.

Die einfache Aussage „Der Mond entfernt sich jedes Jahr, also wird er irgendwann einfach davonfliegen“ ist irreführend.

Die Entwicklung des Erde-Mond-Systems ist wesentlich komplexer.

Mit zunehmendem Abstand verändert sich auch die Geschwindigkeit der Gezeitenwechselwirkung.

NASA weist darauf hin, dass die heutige Entfernungsgeschwindigkeit mit der Zeit langsamer wird.

Außerdem entwickelt sich die Sonne auf astronomisch langen Zeitskalen weiter. Lange bevor sich die Erde-Mond-Dynamik beliebig fortsetzen könnte, wird die Entwicklung der Sonne das gesamte innere Sonnensystem grundlegend verändern.