Почему Луна обращена к Земле одной стороной?

Я знаю, что период вращения Луны равен периоду ее обращения. Просто удивительно, что эти 2 значения имеют такую ​​небольшую разницу. Я имею в виду, какова вероятность того, что эти 2 значения будут практически одинаковыми? Я не верю, что это совпадение. Это слишком много для совпадения. Что могло быть причиной этого?

Тот факт, что вопрос касается астрономических тел, не обязательно делает его неуместным для сайта физики ;-) На самом деле это вопрос физики (или астрофизики).
@David: Да, я сказал то же самое в комментарии к моему посту. Однако не могу обвинить вопрошающего в почтительности. :)
Тот же вопрос на Astro.SE: astronomy.stackexchange.com/q/16/476

Ответы (3)

Это гравитационное явление, известное как приливный замок . Он тесно связан с явлением приливов на Земле, отсюда и название.

Приливная блокировка — это эффект, вызванный гравитационным градиентом от ближней к дальней стороне Луны. (То есть непрерывное изменение силы гравитационного поля на Луне.) Конечным результатом является то, что Луна вращается вокруг своей оси с тем же периодом, что и вокруг Земли, в результате чего поверхность одного полушария всегда направлена по направлению к Земле.

вау, не ожидал такого четкого ответа :) Спасибо за разъяснение.
Без проблем. Это хороший вопрос, если вы сами об этом подумали, как вы, кажется, сделали!
Кроме того, просто для справки, это действительно подпадает под категорию астрофизики , а не астрономии , поэтому вы можете задавать такие вопросы здесь. В любом случае, категории довольно расплывчаты.
Помните, что Луна когда-то была намного ближе к Земле, и напряженность поля приливной составляющей масштабируется как производная обратного R в квадрате гравитационного поля (или как обратное R в кубе), поэтому приливные силы на Луне были порядка большей величиной в далеком прошлом. Все, что должны делать современные приливы, — это поддерживать замок, который было легче установить в более раннюю эпоху.
@Omega: Это правда. Хотя, справедливости ради, я подозреваю, что даже если бы Луна начала свою жизнь в этом радиусе от Земли, у нее все равно были бы миллиарды лет, чтобы попасть в приливный замок...
Вероятность того, что любой спутник будет симметричным, кажется довольно небольшой. Но кажется, что планеты не испытывают приливного замка по отношению к Солнцу. Сколько лун других планет в Солнечной системе испытывают это?
Я полагаю, что большинство планетарных спутников испытывают это. Хотя я могу ошибаться.

Начните с представления, что луна не совсем идеальная сфера. Одна сторона чуть больше другой. Когда Луна вращается, более тяжелая сторона будет поворачиваться к Земле немного быстрее, и она будет отклоняться от Земли немного медленнее, так как она испытывает более сильное гравитационное притяжение из-за своей большей массы.

Поскольку гравитация является консервативной силой, вы можете подумать, что это будет продолжаться вечно, но это не так! Луна не полностью неподвижна; камни могут скользить как по поверхности, так и внутри Луны. Более тяжелый ком на самом деле скользит по Луне, пытаясь остаться лицом к Земле, что вызывает трение внутри Луны. Это трение нагревает камни, но тепло медленно уходит в космос.

Теперь у нас есть проблема сохранения энергии: энергия вращения Луны преобразуется в тепловую энергию в горных породах, и эта тепловая энергия медленно утекает из системы. Единственное решение состоит в том, что вращение медленно останавливается в течение многих миллионов лет.

Наконец, вернемся к нашему предположению о небольшом дисбалансе масс. Это правда? Почти наверняка — все, что нам нужно, это тот факт, что Луна не является идеальной сферой.

Объяснение не очень хорошее: жесткая неуравновешенная сфера не перестанет вращаться с помощью этого механизма, потому что гравитация консервативна. Вы не можете объяснить это без преобразования энергии вращения в какую-либо другую форму (т.е. тепло или гравитационный потенциал, поскольку все тело удаляется от первичного).
dmckee - совершенно верно, но луна не совсем твердая, просто почти такая. Выпуклая сторона с более тяжелой массой на самом деле немного скользит по Луне, и потери тепла в результате этого кинетического процесса — это то, куда уходит энергия.
Я отказался от мода, но я также думаю, что эффект потери энергии вращения должен быть сделан немного яснее, а не только в качестве редактирования в конце. Проблема с ответом в его нынешнем виде заключается в том, что до последнего предложения вы вынуждены думать о маятнике, а затем спрашивать: «Откуда исходит тормозная сила?» Эта тормозная сила, также известная как потеря энергии, является реальным ответом. И хотя в космосе есть трение, я подозреваю, но не могу доказать, этого было бы недостаточно, чтобы значительно замедлить вращение лун, поэтому эту другую силу действительно следует расширить.
@Paul Wagland - Да, я спешил, когда увидел комментарий dmckee. Ответ теперь более тщательно отредактирован.
@dmckee: я думаю, что жесткая несбалансированная планета будет «вращаться» так же, как, например, перекошенный цилиндр, катящийся по плоскости; если у него достаточно вращательной энергии, он будет ускоряться и замедляться, совершая полные обороты, но в противном случае он будет раскачиваться взад и вперед. Будет ли моя интуиция верна? Интересно, есть ли достаточно точные оценки асимметрии Луны, чтобы можно было определить, каков будет ее период?
@supercat Верно. И я должен сказать, что с правками, внесенными после моего предыдущего комментария, этот ответ хорошо структурирован и верен; он давно получил мой всплеск.

Комментарий к ответу Спенсера Нельсона: рассмотрим сферически симметричный спутник. Давайте для простоты рассмотрим идеализированную ситуацию, когда все атомы спутника организованы в один большой кристалл, удерживаемый вместе ковалентными связями, так что всем отдельным атомам разрешено совершать только движения, не разрывающие ни одной из их ковалентных связей. . Даже такой идеализированный спутник может сцепиться с Землей в приливе, потому что он все равно будет упруго растягиваться в овальную форму под действием приливных сил в направлении Земли.

"...где все атомы спутника организованы в один большой кристалл, скрепленный ковалентными связями, так что всем отдельным атомам разрешено совершать движения, не разрывающие ни одну из их ковалентных связей." "Пожалуйста, объясните, как Вы добьетесь рассеивания энергии вращения этой идеальной луны.
Частичный ответ @ Георг: Давайте для простоты предположим круговую орбиту и проигнорируем Солнце и другие массы (хотя это и не обязательно). Если спутник имеет остаточное вращение (если смотреть из вращающейся системы отсчета, где плоскость орбиты и центр масс спутника и Земли фиксированы), то овальная форма не будет синхронизирована с направлением на Землю (поскольку требуется время, чтобы эластично изменить форму). Приливные силы создадут чистый крутящий момент на наклонной овальной форме, что замедлит вращение.
Комментарий к ответу(v1): Спенсер Нельсон в настоящее время называет себя харибдом.
@Qmechanic И теперь он «Спенсер Нельсон».
Почему Луна обращена к Земле одной стороной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v