Что именно является источником энергии приливов?

Приливы происходят из-за гравитационных взаимодействий между Землей и Луной. Мы можем сказать, что приливы и отливы притягиваются гравитационным полем Луны, и поэтому оно продолжает меняться по мере того, как выходит за пределы досягаемости Луны.

Теперь вопрос: откуда Луна берет энергию, чтобы создавать приливы (притягивать к себе воду на Земле). Все мы знаем, что по закону сохранения энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, так откуда же берется энергия Луны?

На Земле объект (мяч) снабжается своей энергией/гравитационной потенциальной энергией из энергии, которую мы получаем от съеденной пищи, когда мы ее поднимаем. Источник его энергии восходит к Солнцу. Теперь кто-нибудь может объяснить мне, где находится источник энергии для Луны?

Различные предыдущие обсуждения: physics.stackexchange.com/q/267550 physics.stackexchange.com/q/6400 physics.stackexchange.com/q/483587 и ссылки в нем.

Ответы (3)

Луна вращается вокруг Земли, поэтому у нее есть кинетическая энергия вследствие ее движения. Земля также вращается вокруг своей оси, поэтому она обладает кинетической энергией вследствие своего движения. Именно кинетическая энергия Земли и Луны в конечном счете является источником приливной энергии. Эта КЭ постоянно уменьшается из-за приливного трения, но потери относительно невелики — кажется, я читал, что пройдет около миллиарда лет, прежде чем Луна в конечном итоге замедлится и выйдет на стационарную орбиту. В этот момент в точке на Земле, ближайшей к Луне, будет постоянный прилив.

Я думаю, что голосование против (не от меня) связано с тем, что вы начали хорошо, но затем начали спекулировать ( кажется, я припоминаю... ). Тогда вы ошиблись — система Земля-Луна немного странная; Луна на самом деле получает энергию от Земли за счет приливных сил и движется по спирали по своей орбите. Может быть, прочитать немного и попробовать еще раз?
@Оскар: Луна теряет кинетическую энергию, но приобретает потенциальную. Мне не ясно, какой процесс побеждает. Но с 30-секундным гуглением ему не нужно было говорить «Кажется, я припоминаю».
@PeterShor За 30 секунд поиска в Google ОП тоже мог бы найти ответ
@PeterShor Есть несколько способов без подробных расчетов увидеть, какой процесс победит. Если вы знакомы с теоремой Вириала применительно к 1 / р потенциалов, это, вероятно, самый быстрый и самый общий способ. Луна набирает чистую энергию.
Re: «Луна в конечном итоге замедляется, чтобы выйти на стационарную орбиту». Орбита Луны в конечном итоге станет геостационарной, но это произойдет не потому, что Луна «замедлилась, чтобы обосноваться…». Орбита Луны сейчас слишком медленная, чтобы быть геостационарной. Период геостационарной орбиты такой же, как и период обращения Земли — 24 часа. Период обращения Луны составляет 28 дней. Орбита Луны станет геостационарной, когда вращение Земли замедлится, чтобы соответствовать периоду обращения Луны.
Re, "постоянный прилив". Если какие-то разумные существа все еще населяют Землю в этот момент, они не будут говорить, что «прилив» здесь высокий, а там «низкий». Они просто будут знать постоянный уровень моря. Уровень океана непосредственно под Луной будет «уровнем моря», а уровень океана под углом 90 градусов к Луне будет «уровнем моря». Это не означает, что гравитация Луны не повлияет на форму геоида она повлияет, — но значение слова «уровень» определяется поверхностью воды.
@SolomonSlow Это отличное разъяснение!

Сторона Земли, расположенная ближе к Луне, гравитационно притягивается к Луне сильнее, чем к центру Земли, поскольку гравитация ослабевает с расстоянием по закону обратных квадратов. Это вызывает выпуклость. Сторона, находящаяся дальше от Луны, имеет меньшее гравитационное притяжение от Луны, поэтому она выпирает от Луны. Когда Земля вращается, эти выпуклости движутся вокруг Земли, притягиваемые гравитацией Луны. Именно вращение Земли обеспечивает энергию для перемещения приливов и отливов, поэтому вращение Земли каждый день замедляется на очень небольшую величину, что делает дни на несколько минут длиннее. Вращение Земли может в конечном итоге достаточно замедлиться, чтобы она стала привязанной к Луне, но ожидается, что Солнце станет красным гигантом до этого.

Стоит прочитать physics.stackexchange.com/questions/121830/… ? Образ «приливной выпуклости» используется как в научно-популярных, так и в начальных классах, но он идеализирован и упрощен до такой степени, что на самом деле не соответствует действительности.

Другие ответы (справедливо) объяснили, что взаимодействие между орбитой Луны и вращением Земли является причиной лунных приливов (существуют и солнечные приливы, но давайте пока отложим их в сторону).

Однако, читая ваш вопрос еще раз, я думаю, вы уже это знаете. Таким образом, ваш вопрос на самом деле основан на личном недоверии — вы не видите, как огромные эффекты, такие как приливы, могут вызываться в течение миллионов лет орбитой Луны и вращением Земли. В этом случае вам нужно сделать некоторые суммы.

Чтобы получить приблизительное сравнение по порядку величины, получите скорость Луны (29 дней в радиусе 380 000 км) и ее массу, а затем получите ее кинетическую энергию. Для приливов представьте себе площадь воды, скажем, 5% поверхности Земли, поднятую на 1 метр. Это дает вам потенциальную энергию во время прилива. Сравните два числа. Какое соотношение вы получите?

я получаю что-то вроде 10 11 - так что кинетическая энергия неизмеримо больше.