| Od kod energija za plimske elektrarne?
Po svetu poznamo kar nekaj plimskih elektraren, ki izkoriščajo dvig morske gladine za časa plime. Ker s tem jemljemo energijo plimovanju, me zanima od kod jo jemlje plimovanje samo? Glede na to da je luna tista, ki povzroča plimo in oseko, ali je potem izkoriščanje plime hkrati nižanje energije (morda potencialne) lune ? |
kvarkadabra.net |
Kljub temu, da plimo v manjši meri povzroča tudi Sonce, se omejimo na sistem Zemlja-Luna. Zaradi neelastičnih deformacij zemeljske skorje in voda ob plimovanju se sistemu Zemlja-Luna zmanjšuje mehanska energija, ki je sestavljena iz translacijskih in rotacijskih kinetičnih energij obeh teles ter gravitacijske potencialne energije. Hkrati se Zemlji povečuje notranja energija, torej se segreva. Takoj je treba opozoriti, da se to dogaja neodvisno od tega, ali mi majhen del te energije najprej pretvorimo v električno energijo ali ne (v končni fazi tudi velika večina električne energije prispeva k segrevanju). Na dinamiko plimovanja bi vplivali šele, če bi znaten del izgubljene mehanske energije sistema pretvorili v električno, o čemer nima smisla razpravljati.
Kljub temu je zanimivo pogledati, kaj se dogaja s sistemom Zemlja-Luna zaradi omenjene disipacije mehanske energije. Posledica tega neizbežnega procesa je upočasnjevanje rotacije Zemlje okoli lastne osi. Ker pa se mora vrtilna količina sistema ohraniti (plimske sile so notranje sile), preprost keplerjevski račun pokaže, da se hkrati s tem radij Lunine orbite veča, torej se le-ta oddaljuje od nas. Pri tem se energija sistema, če ne štejemo rotacijske energije Zemlje, sicer poveča, vendar ne za toliko, za kolikor se zmanjša omenjena rotacijska energija. Tako se celotna mehanska energija, pravilno, zmanjša.
To se bo dogajalo, vse dokler se vrtenje Zemlje ne bo ujelo z Luninim kroženjem okrog Zemlje, torej do takrat, ko bo čas enega dneva enak času enega meseca. Približno lahko ocenimo, da bi bila takrat mesec in dan dolga nekaj dni več od današnjega meseca, razdalja do Lune pa za okrog 10% večja kot danes.
Enak zaviralni mehanizem je Luna že prestala, in se že lepo vrti z enako kotno hitrostjo kot kroži okrog Zemlje (glej odgovor o tem). Tako nam kaže vedno isto stran in je zato njena deformacija stalna (ni plimovanja), pa tudi disipacije energije ni več. To ne drži povsem, saj Lunina orientacija glede na zveznico z Zemljo ni popolnoma stalna (libracije), tako da v majhni meri vseeno prihaja do spreminjajočih se deformacij. Najznamenitejši primer te vrste je Jupitrova luna Io, ki se s plimovanjem tako segreva, da je njena površina na gosto posejana z aktivnimi vulkani (glej zapis o Io na Arizonski univerzi). Jupitru sicer kaže vedno isto stran, tako kot Luna, a so libracije zaradi vpliva lun Evrope in Ganimeda, s katerima je v resonančni orbiti, tako močne, da plimovanje na njej dosega amplitudo 100 metrov.
Nekaj zapisov o Luni na Kvarkadabri:
Zakaj z Zemlje vidimo le eno stran Lune?
Plimovanje
Poleti na Luno
Glej še:
O delovanju plimskih elektraren
