Una especie de pregunta extraña y aleatoria que apareció en mi cabeza. La energía de las mareas (el movimiento de los océanos de la Tierra, el vulcanismo en algunas de las lunas de Júpiter, etc.) obviamente proviene de la interacción gravitatoria entre cuerpos grandes. En la tierra, las interacciones con la luna atraen agua alrededor de la superficie, creando cierta cantidad de calor debido a la fricción, etc.
Mi pregunta es, ¿de dónde viene exactamente esa energía? Más específicamente, ¿qué fuente de energía potencial se está agotando para hacer ese trabajo? ¿La tierra se está desacelerando minuciosamente en su giro, o las órbitas de la tierra y la luna se alteran sutilmente con el tiempo por el movimiento contrario y la fricción de líquidos y gases?
Mi pregunta es, ¿de dónde viene exactamente esa energía? Más específicamente, ¿qué fuente de energía potencial se está agotando para hacer ese trabajo? ¿La tierra se está desacelerando minuciosamente en su giro, o las órbitas de la tierra y la luna se alteran sutilmente con el tiempo por el movimiento contrario y la fricción de líquidos y gases?
En el caso de los océanos de la Tierra y de los volcanes de Io y Enceladus, la fuente de energía es la energía cinética de rotación del planeta en lugar de la energía orbital. Escribí extensamente sobre Io en esta respuesta a la pregunta Cuando un planeta se calienta a través de la atracción gravitacional, ¿de dónde se toma la energía en este sitio? A menos que haya objeciones, dejaré que la respuesta se mantenga con respecto a la explicación del origen de los volcanes de azufre en Io y los criovolcanes en Encelado.
En el caso de los océanos de la Tierra, la tasa de rotación de la Tierra (una revolución por día) es mucho más rápida que la tasa orbital de la Luna (una revolución por mes). La fricción, la viscosidad, el efecto de Coriolis y los tamaños y formas de las cuencas oceánicas significan que las mareas levantadas por la Luna están ralentizando lentamente la velocidad de rotación de la Tierra y están haciendo que la Luna se aleje lentamente de la Tierra.
La desaceleración de la tasa de rotación de la Tierra y la tasa orbital de la Luna están escritas en roca (arcilla endurecida, en realidad) en los eclipses de Luna y Sol registrados por los antiguos astrónomos babilónicos. Por ejemplo, la trayectoria de la totalidad del eclipse solar total observado en Babilonia el 15 de abril de 136 a. C. habría pasado sobre Argel en lugar de Babilonia si la tasa de rotación de la Tierra y la tasa orbital de la Luna fueran constantes ( stephenson ).
La desaceleración de la velocidad de rotación de la Tierra y de la velocidad orbital de la Luna están aún más claramente escritas en la roca (literalmente) en la forma de algunos fósiles y ritmos de marea, formaciones rocosas sedimentarias que tienen registros extremadamente antiguos de variaciones diarias/mensuales/anuales en las mareas. El día era un par de horas más corto de lo que es ahora hace 450 millones de años, más corto aún hace 900 millones de años ( williams ).
Referencias:
Aunque la energía potencial total del sistema de tierra sólida + océanos + luna + sol permanecería aproximadamente constante, la energía de uno de ellos puede aumentar a expensas de los otros tres. Así es como surge la energía de las mareas. La fricción de las mareas contribuye a la reducción de la energía potencial gravitacional total de todo el sistema. También provoca una reducción en la velocidad de rotación de la tierra.
Mi pregunta es, ¿de dónde viene exactamente esa energía? Más específicamente, ¿qué fuente de energía potencial se está agotando para hacer ese trabajo?
Esto en general depende del marco de referencia al que se refiere la definición de energía. El marco que se mueve conjuntamente con el centro Tierra-Luna pero libre de rotación puede considerarse inercial. En este marco, la energía cinética de la Tierra sólida disminuye, así como la energía cinética de la Luna. La energía potencial gravitacional del sistema aumenta, así como la energía interna de la Tierra (remolino del océano y la atmósfera). Entonces, desde este punto de vista, la energía de las mareas, las olas y el calentamiento proviene de las energías cinéticas de ambos cuerpos sólidos.
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Juan Alexiou
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