Как Земля увлекает за собой Луну, если она не может заставить Луну коснуться себя силой гравитации?

Я думаю, что могу понять еще один аспект вашего вопроса, помимо того, что рассматривается в комментариях. Позвольте мне продемонстрировать результат в классической механике, который, я думаю, мог бы облегчить ваше беспокойство.

Результат в том, что

Для данной системы частиц центр масс системы движется, хотя это была точечная масса, на которую действует общая внешняя сила, действующая на систему.

Итак, если вы думаете о системе Земля-Луна, на которую действует чистая внешняя сила, которая является просто гравитационным притяжением к Солнцу (в хорошем приближении), то происходит то, что вся эта система вращается (по сути, свободно падает) вокруг солнце. Подробности того, что происходит в самой системе Земля-Луна, описаны по первой ссылке в первоначальных комментариях, но для целей того, что происходит со всей системой, состоящей из Земля+Луна, когда она вращается вокруг Солнца, детали внутренней взаимодействия не имеют большого значения.

Вот доказательство утверждения выше:

Рассмотрим систему частиц с массами$m_i$и должности$\mathbf x_i$если смотреть в инерциальной системе отсчета. Второй закон Ньютона говорит нам, что результирующая сила$\mathbf F_i$на каждой частице равна ее массе, умноженной на ее ускорение;

$$\mathbf F_i = m_i \mathbf a_i, \qquad \mathbf a_i = \ddot{\mathbf x}_i$$ Позволять $\mathbf f_{ij}$обозначают силу частицы $j$на частице $i$, и разобьем силу $\mathbf F_i$на каждую частицу в сумму сил $\mathbf F^e_i$из-за внешних по отношению к системе взаимодействий и чистой силы $\sum_j \mathbf f_{ij}$за счет взаимодействия со всеми другими частицами в системе; $$\mathbf F_i = \mathbf F_i^e + \sum_j \mathbf f_{ij}$$ Объединив эти два факта, мы находим, что $$\sum_i m_i\mathbf a_i = \sum_i \mathbf F_i^e + \sum_{ij} \mathbf f_{ij}$$ Последний член равен нулю по третьему закону Ньютона. $\mathbf f_{ij} = -\mathbf f_{ji}$. Член слева от равенства просто $M\ddot {\mathbf R}$где $M$это общая масса и $\mathbf R$- положение центра масс системы. Совокупность этих фактов дает $$M\ddot{\mathbf R} = \sum_i \mathbf F_i^e$$

Гравитация применяется к объектам, даже если они не касаются земли. Например, подумайте о камне. Подбросьте его в воздух, и он вернётся вниз, хотя был в воздухе, не касаясь земли.

Земная гравитация сильна, достаточно сильна, чтобы притянуть Луну и не дать ей уйти. Луна находится на расстоянии около 238 900 миль (384 400 км) от Земли. Гравитация Луны, даже так далеко, все еще достаточно сильна, чтобы притягивать Землю и вызывать приливы и отливы в океанах.

Как вы сказали, центростремительная сила пытается притянуть Луну к Земле. Но центробежная сила пытается отправить Луну в полет по прямой и в космос. Две силы равны, поэтому Луна захвачена на орбите Земли.

Солнце намного больше; его гравитационное притяжение захватило все планеты и вращается вокруг него.