¿Cómo se transfiere el momento angular entre un planeta y su luna?

¿Podrías explicar cómo una luna extrae el momento angular de un planeta? Sé que la fuerza gravitacional transfiere impulso, pero no entiendo la mecánica detrás de esto.

Respuestas (2)

Hay una respuesta simple correcta, una respuesta simple incorrecta y una respuesta correcta detallada.

La respuesta simple incorrecta es que la Luna levanta dos protuberancias en los océanos. La rotación de la Tierra acerca angularmente el bulto a la Luna por delante de la Luna, y esto a su vez da como resultado una aceleración transversal de la Luna. Esa aceleración transversal, a su vez, hace que la Luna retroceda. Esa es una buena respuesta corta y simple, pero está mal. Las protuberancias de las mareas no existen . Estas protuberancias de las mareas son una de las pocas cosas en las que Newton se equivocó. Lo que es peor, las personas que promulgan esa explicación saben que está mal.

La respuesta correcta detallada es que las mareas se disipan en algunos puntos clave de la Tierra: el Atlántico Norte, la Patagonia, la costa de Alaska y Australia. Promedio a lo largo del tiempo, el agua se acumula en esos puntos, y lo hace de una manera que conduce a la Luna cuando esos puntos están más cerca de la Luna que el centro de la Tierra. Es un poco ad hocexplicación y depende mucho de las formas y alineaciones de los continentes. En este momento hay dos enormes barreras norte/sur para el libre flujo de las mareas, las Américas y Afro-Eurasia. Las pérdidas por mareas son mucho más altas que las nominales debido a esto, lo que hace que la velocidad de rotación de la Tierra disminuya considerablemente más rápido que la nominal, y también hace que la velocidad de recesión de la Luna sea mucho más rápida que la nominal. En otros momentos de la historia de la Tierra, los continentes estaban alineados de manera diferente y las mareas tenían un flujo mucho más libre. La desaceleración de la tasa de rotación de la Tierra fue menor que la nominal durante estos tiempos, al igual que la tasa de recesión de la Luna. Los científicos pueden ver estas variaciones en los cambios en la duración del día en el ritmo de las mareas y en las bandas de hierro. A veces, la duración del día cambiaba rápidamente, otras veces, no tan rápido. La teoría del abultamiento de las mareas no explica esto. La teoría dinámica de las mareas lo hace, pero no tan simple como la teoría de las protuberancias.

La respuesta simple correcta es verdaderamente simple. Durante milenios, las mareas están ralentizando la velocidad de rotación de la Tierra. Ese momento angular no puede simplemente desaparecer porque el momento angular es una cantidad conservada. El momento angular tiene que ser transferido a otra parte. Dado que son las mareas las que están ralentizando la velocidad de rotación de la Tierra, y dado que son la Luna y el Sol las causas de las mareas, ese momento angular debe transferirse a la Luna y al Sol. Dado que la Luna domina sobre el Sol por un poco más de un factor de dos con respecto a las fuerzas de marea, la mayor parte de ese momento angular tiene que ir a la Luna. El único lugar al que puede ir es la órbita de la Luna; la Luna misma está bloqueada por mareas a la Tierra.

¿Importa realmente el mecanismo exacto? Una de las grandes alegrías de las leyes de conservación es que te permiten eludir los detalles. A modo de analogía, suponga que está tratando de leer sobre grupos de Lie en Internet. Si sigue enlace tras enlace tras enlace, eventualmente se encontrará leyendo un artículo sobre los New York Knickerbockers de 1956. Esos detalles simplemente se interponen en el camino de la comprensión. Que el momento angular se conserva y que la Luna es responsable de la mayor parte de la desaceleración de la velocidad de rotación de la Tierra es una buena respuesta.

Por favor, ¿puede poner más detalles en su respuesta 'detallada'? Como admites, es un poco ad hoc . Vea el comentario de garyp en este Qn duplicado: physics.stackexchange.com/q/270050 . "Espero que @DavidHammen proporcione una respuesta. Su respuesta en la publicación vinculada no es satisfactoria porque no proporciona el mecanismo para la transferencia del impulso a la luna. Las leyes de conservación te permiten ignorar el cómo, pero eso no lo hace " . No ayuda en absoluto a comprender el fenómeno.
Mecanismo mucho más simple para la respuesta detallada: debido a que hay líquido en la superficie de la tierra, la fuerza de marea entre la tierra y la luna hace una diferencia en el estado/configuración/estructura de la tierra. Esto se transfiere a cambios de configuración en el sistema de la Tierra y la Luna. Si nos fijamos más en el líquido, entendemos que el líquido no tiene estructura, la fuerza aplicada al líquido se esparce, esto se convierte en fricción durante la oscilación. Si no hay líquido en la tierra, las fuerzas de marea no hacen ninguna diferencia en el estado/configuración/estructura. Esto significa que no hay trabajo, no hay transferencia
@InformedA: eso no es cierto. La Tierra en su conjunto experimenta mareas, la marea de la Tierra . Las mareas terrestres son disipativas, pero en mucha menor medida que las mareas oceánicas.
@DavidHammen Sigue siendo cierto en su esencia. Incluso con su ejemplo de marea terrestre, todavía se trata de la rigidez y la liquidez del objeto en cuestión. Cuando el objeto es tan rígido que las fuerzas que se le aplican no pueden cambiar su estructura (mucho), no se ha realizado (no mucho) trabajo. No se gasta energía por lo que no hay transferencia. Por supuesto, estoy hablando de rigidez relativa aquí, ya que incluso con un objeto aparentemente rígido, la fuerza aplicada sobre él puede cambiar algunas moléculas o átomos aquí y allá, pero la estructura de los objetos rígidos está en su mayoría/relativamente intacta.
@sammygerbil: " Por favor, puede poner más detalles en su respuesta 'detallada' . Como admite, es un poco ad hoc ". Esto no es detallado ya que no es una respuesta en absoluto . La pregunta era: "¿ cómo se transfiere el momento angular? ", y la respuesta es " se transfiere debido a la ley de conservación..., el mecanismo no importa , los detalles solo se interponen en el camino ". Dado que no existe una conexión comprobada entre los dos sistemas mecánicos, la conservación es mera fantasía sin fundamento, si no se documenta y se revela el misterioso mecanismo.
@sammygerbil -- Re "Por favor, ¿puede poner más detalles en su respuesta 'detallada'? Como admite, es un poco ad hoc ". Eso es pedir demasiado. No puedo hacerlo porque requeriría un modelo global de las mareas con una precisión de subcentímetros. Si bien los modelos de mareas globales han mejorado drásticamente desde la década de 1970, no han mejorado tanto. Además, estos modelos de mareas no están desarrollados para refutar ideas chifladas. Están desarrollados para tener una mejor comprensión de las mareas.
Eso no es lo que quise decir, que es más un detalle cualitativo en la descripción del mecanismo por el cual se transfiere el momento angular, en lugar de un detalle cuantitativo en la profundidad o posición de las protuberancias de las mareas... Re: mi solicitud de referencias, yo' He visto algunos en su publicación en otro sitio de SE, así que creo que ahora sé a qué artículos de investigación se refería.

@ David Hammen ... es el mecanismo simplemente que el momento angular no se transfiere realmente entre la Tierra y la Luna, sino que la Tierra y la Luna se comportan como un solo sistema de momento angular donde similar a un patinador artístico, cuanto más cerca está la Luna a la Tierra (menor energía potencial) cuanto más rápido gira la Tierra, y viceversa donde ambos giran alrededor del centro de gravedad del sistema Tierra-Luna (que debido a la gran masa de la Tierra se encuentra dentro de la Tierra)?

Además, el momento angular se pierde en forma de fricción en las mareas de la Tierra contra los fondos marinos, aunque probablemente sea relativamente mínimo.

Supongo que esto pretendía ser un comentario, no una respuesta.
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