Как Земля и Луна могут находиться в синхронном вращении, если Луна не будет на геостационарной орбите?

Говорят, что Луна удаляется от Земли и что во время фазы красного гиганта или белого карлика Луна будет примерно на 40% дальше, чем сейчас, и будет вращаться синхронно («вращение рукояти») с Землей, то есть она всегда будет быть выше того же места на Земле, как Плутон-Харон. Но как это было бы возможно, если бы Луна не находилась на геостационарной орбите, которая находится на высоте 35 786 километров (22 236 миль) над поверхностью Земли?

Из любопытства, где вы видите, что в это время Земля будет вращаться синхронно с орбитой Луны? Как утверждает @usernumber, вращение Земли действительно замедляется из-за приливных взаимодействий с Луной. Но скорость изменения слишком мала, чтобы достичь синхронного вращения к тому времени, когда Солнце достигнет фазы красного гиганта (и будет меняться еще медленнее, поскольку Луна продолжает удаляться).
@ELNJ Я исправил на «красный гигант или белый карлик», но сам пользователь сказал, что оба тела могут быть заблокированы приливом, когда Солнце станет красным гигантом.
Но вполне вероятно, что Земля будет поглощена Солнцем , когда Солнце станет красным гигантом, так что эволюция вращения Земли после этого времени — это немного академический вопрос :-) Раньше я думал, что Земля и Луна в конечном итоге синхронизируется, но если вы разберетесь с цифрами, времени не хватит. Я добавлю ответ позже с расчетом.
@ELNJ Ученые просто не уверены, станут ли Земля (и Марс) жертвами ограничения Роша. Они уверены только в том, что Меркурий и Венера будут поглощены, а Юпитер — нет. Этот вопрос предполагает, что Земля переживет фазу красного гиганта.

Ответы (2)

Хотя вращение Земли замедляется из-за приливных взаимодействий с Луной, временной масштаб для достижения Землей синхронного вращения с орбитой Луны довольно велик даже по астрономическим стандартам и, конечно же, не произойдет в фазе красного гиганта.

Текущее изменение вращения Земли составляет 1,7 мс/столетие за последние 100 лет и 2,3 мс/столетие с 8-го века до нашей эры. (См. ссылки в Википедии.) Чтобы быть консервативным (т. е. дать Земле лучший шанс достичь синхронного вращения), давайте возьмем большую скорость замедления вращения.

Преобразование единиц, это

2.3 × 10 − 3   с е с 10 2   у р × 1   г а у 86400   с е с "=" 2,66 × 10 − 10   г а у у р "=" 1   г а у 3,76 × 10 9   у р

Таким образом, при текущей скорости изменения продолжительность дня увеличивается на один (текущий) день каждые 3,8 миллиарда лет. Так что к моменту, когда Солнце достигнет фазы красного гиганта через 5–7 миллиардов лет, сутки будут длиннее не более чем на 2 дня, т.е. примерно на 3 наших нынешних дня. Орбита Луны будет длиннее, чем ее нынешние 27,3 дня (она движется по спирали наружу из-за тех же взаимодействий), поэтому в этот момент мы не будем приближаться к синхронному вращению.

Если предположить, что Земля выживет, будучи поглощенной Солнцем в фазе красного гиганта, сколько времени это займет? При скорости, рассчитанной выше, переход от текущего 1 дня к текущему периоду обращения Луны в 27,3 дня требует изменения в 26,3 дня, что занимает около 100 миллиардов лет (примерно в 7 раз больше, чем текущий возраст Вселенной) при текущей скорости изменений. Мы все еще не синхронизированы в этой точке, поскольку Луна в этой точке будет двигаться наружу и, таким образом (по третьему закону Кеплера), будет иметь более длительный период обращения. (Чтобы рассчитать правильный период для сравнения, вам нужно будет выяснить, какой период обращения дает синхронное вращение, учитывая текущую величину углового момента в системе Земля-Луна.)

Есть две основные причины, по которым вышеприведенная оценка является недооценкой того, сколько времени это займет:

  1. Как уже отмечалось, по мере того, как Луна получает орбитальный угловой момент от вращения Земли, Луна переходит на большую орбиту. Это ослабляет приливные взаимодействия между Землей и Луной, что со временем замедляет скорость изменений.

  2. Во время фазы красного гиганта (или задолго до этого ) земные океаны испарятся. Без жидкого океана приливная выпуклость, поднятая на Землю Луной, будет намного меньше. Таким образом, обмен угловым моментом и, как следствие, скорость изменения продолжительности дня снова медленнее.

Существуют различные другие эффекты, о которых вы могли бы размышлять (например, будет ли у Земли вообще Луна, если предположить, что она переживет фазу красного гиганта Солнца?), но это дает представление о длительных временных масштабах, которые вам придется учитывать для этой конкретной орбитальной эволюции. .

Если я вас правильно понял, Луна не будет удаляться так быстро, как сообщается в настоящее время, со скоростью около 1,6 дюйма в год. Расстояние от Луны замедлится, и Луне потребуется более 100 миллиардов лет, чтобы добраться до конечного расстояния, на котором она должна оставаться.
@Greenhorn Трудно уверенно предсказывать движение Земли и Луны после того, как Солнце станет красным гигантом. Это повлияет на орбиты всех планет, потому что Солнце потеряет около 50% своей нынешней массы во время фаз красного гиганта.
@PM2Ring Говорят, что Земля-Луна, если они выживут, будут вращаться там, где в настоящее время находится орбита Юпитера, примерно в 5 раз дальше от центра Солнца. Сообщается, что Солнце в любом случае уже удаляется от Земли, как, по сообщениям, Луна от Земли.
@Greenhorn Нет, среднее расстояние между системой Земля-Луна и Солнцем в настоящее время довольно стабильно, хотя расстояние меняется в течение года, потому что наша орбита представляет собой эллипс. Он колеблется примерно от 147 095 000 км до 152 100 000 км.
@PM2Ring Якобы Земля-Солнце медленно удаляются друг от друга. Я не помню, откуда я это взял, я думаю, что это из одного из ответов по следующей ссылке, но есть миллионы вопросов. Здесь я также узнал некоторые другие вещи об эволюции Солнца и Луны. astronews.com/frag/index.shtml

Приливное ускорение Луны на Земле замедляет скорость вращения Земли.

Высота геостационарной орбиты зависит от скорости вращения Земли. Если бы Земля вращалась быстрее, геостационарная орбита была бы ниже. Наоборот, по мере уменьшения скорости вращения Земли геостационарная орбита будет становиться все выше и выше.

К тому времени, когда Солнце станет красным гигантом, скорость вращения Земли уменьшится настолько, что Луна и Земля могут быть заблокированы приливом.

И насколько медленно, по прогнозам, будет вращаться Земля?
@Greenhorn Вероятно, это может быть новый вопрос;)
Тогда я отвечаю на вопрос A2A: astronomy.stackexchange.com/questions/36918/…
Последний абзац нужно удалить или обосновать. Это кажется маловероятным
Как Земля и Луна могут находиться в синхронном вращении, если Луна не будет на геостационарной орбите?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v