С какой скоростью вращалась Земля сразу после образования Луны?

Мы не уверены, что гипотеза гигантского удара о формировании Луны верна. Если мы предположим, что это так, мы все еще не знаем, с какой скоростью вращалась Земля сразу после столкновения.

Сохранение энергии

Если бы мы могли предположить, что энергия сохранялась с того времени и до настоящего времени, мы могли бы рассчитать текущую энергию системы Земля/Луна, а затем оценить скорость вращения Земли, когда Луна находилась на близкой орбите. Предыдущую попытку можно увидеть в редакциях этого вопроса. К сожалению, мы не можем предположить, что энергия сохранялась, так как часть ее определенно терялась из-за приливного нагрева .

Сохранение AM (углового момента)

Если мы предположим, что AM сохраняется, согласно Asphaug 2014:

Если как-то собрать в одно место,$\vec{L}_{EM}$был бы равен угловому моменту планеты с массой Земли, вращающейся с периодом около 5 часов — аномально большое значение, которое Камерон и Уорд (1976) приняли для обозначения гигантского удара.

Здесь,$\vec{L}_{EM}$представляет собой объединенный угловой момент системы Земля / Луна.

Если бы Луна образовалась сразу за пределами земного предела Роша в 2,9$R \oplus$, предположительно скорость вращения Земли будет немного меньше, чем 5 часов. К сожалению, мы не можем предположить, что АМ системы Земля/Луна сохраняется. Есть несколько способов, которыми система Земля/Луна избавилась от AM:

1. Вращение Земли замедляется из-за ее собственного приливного взаимодействия с Солнцем. https://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_acceleration#Effect_of_the_Sun
2. По мере того, как размер орбиты Луны вокруг Земли увеличивался, она прошла через несколько резонансов с другими телами Солнечной системы, в том числе с Венерой около 49°.$R \oplus$. Система Земля/Луна теряла угловой момент при прохождении через каждый из резонансов. Между 6 и 8$R \oplus$, лунный перигей прецессировал синхронно с орбитой Земли вокруг Солнца, что известно как эвективный резонанс. Оценки количества АМ, сбрасываемого во время эвекции, варьируются от 10% до 50% (опять же со ссылкой на Asphaug ).
3. Выбросы солнечной массы и другие воздействия, как полагают, не могут существенно изменить AM Земли/Луны с момента образования.

Возможен ли диапазон скоростей вращения Земли?

Блокировка и др. Аль предлагает возможность того, что удар, создавший Луну, передал столько энергии, что образовавшаяся система превысила предел коротации (CoRoL), который является самой горячей и самой высокой из возможных систем AM. Они предполагают, что результатом будет быстро вращающийся испаренный газовый тор, называемый синестией, а не планетой. Вот рисунок из их статьи:

Они говорят о синестии, сжимающейся и теряющей угловой момент, подобно тому, как считается, что аккреционный диск нашей Солнечной системы терял импульс при формировании Солнца и планет.

Возможно, не имеет смысла думать о продолжительности дня для синестии. Однако, если бы Земля образовалась из синестии, Стивен Дж. подсчитал, что максимально возможная скорость вращения Земли даст соответствующий самый быстрый день чуть менее 1,5 часов: Почему вращение Земли не сбрасывает нас с поверхности? .

В заключение, если Луна образовалась в результате гигантского удара, земные сутки, вероятно, длились от 1,5 до чуть более 5 часов после повторного слияния Земли.