¿Por qué la Luna mira a la Tierra con el mismo lado?

Sé que el período de rotación de la luna es igual a su período de revolución. Es tan sorprendente que estos 2 valores tengan una diferencia tan pequeña. Es decir, ¿cuál es la probabilidad de que estos 2 valores sean prácticamente iguales? No creo que esto sea una coincidencia. Es demasiado para una coincidencia. ¿Qué pudo haber causado esto?

El simple hecho de que una pregunta se refiera a cuerpos astronómicos no necesariamente la hace inapropiada para un sitio de física ;-) Esta es en realidad una pregunta de física (o astrofísica).
@David: Sí, dije lo mismo en un comentario en mi publicación. Sin embargo, no puedo culpar al interrogador por ser deferente. :)
La misma pregunta en Astro.SE: astronomy.stackexchange.com/q/16/476

Respuestas (3)

Este es un fenómeno gravitacional conocido como bloqueo de marea . Está estrechamente relacionado con el fenómeno de las mareas en la Tierra, de ahí el nombre.

El bloqueo de marea es un efecto causado por el gradiente gravitacional desde el lado cercano al lado lejano de la luna. (Es decir, la variación continua de la intensidad del campo gravitatorio a lo largo de la Luna). El resultado final es que la Luna gira alrededor de su propio eje con el mismo período que gira alrededor de la Tierra, lo que hace que la cara de un hemisferio siempre apunte hacia la Tierra.

wow, no esperaba una respuesta tan clara :) Gracias por aclarar esto.
No hay problema. ¡Es una buena pregunta si lo pensaste tú mismo, como parece que lo hiciste!
Además, solo como referencia, esto realmente cae dentro de la categoría de astrofísica más que de astronomía , por lo que puede hacer preguntas de este tipo aquí. En cualquier caso, las categorías son bastante vagas.
Recuerde, que la luna una vez estuvo mucho más cerca de la tierra, y la intensidad del campo del componente de marea escala como la derivada del campo gravitatorio R cuadrado inverso (o como R inverso al cubo), por lo que las fuerzas de marea en la luna eran órdenes de magnitud mayor en el pasado lejano. Todo lo que tienen que hacer las mareas modernas es mantener la cerradura, que se estableció más fácilmente en una época anterior.
@Omega: Esto es cierto. Aunque para ser justos, sospecho que incluso si la Luna hubiera comenzado su vida en este radio de la Tierra, ha tenido miles de millones de años para entrar en bloqueo de marea de todos modos...
La probabilidad de que cualquier satélite sea simétrico parece ser bastante pequeña. Pero los planetas no parecen experimentar bloqueo de marea con respecto al sol. ¿Cuántas de las lunas del otro planeta experimentan esto en el sistema solar?
Creo que la mayoría de los satélites planetarios experimentan esto. Aunque podría estar equivocado.

Comienza imaginando que la luna no es una esfera perfecta. Un lado es un poco más grande que el otro. A medida que la luna gira, la cara más pesada girará hacia la tierra un poco más rápido y se alejará de la tierra un poco más lento, ya que siente una atracción gravitacional más fuerte a través de su masa más grande.

Dado que la gravedad es una fuerza conservativa, podría pensar que esto continúa para siempre, ¡pero no es así! La luna no es totalmente rígida; las rocas pueden deslizarse tanto en la superficie como dentro de la luna. El bulto más pesado en realidad se desliza a través de la luna para tratar de permanecer frente a la tierra, lo que provoca fricción dentro de la luna. Esa fricción calienta las rocas, pero el calor se pierde lentamente en el espacio.

Ahora tenemos un problema de conservación de la energía: la energía de rotación de la luna se está convirtiendo en energía térmica en las rocas, y esa energía térmica se está filtrando lentamente fuera del sistema. La única resolución es que la rotación se detenga lentamente durante muchos millones de años.

Finalmente, volvamos a nuestra suposición de un pequeño desequilibrio de masa. ¿Es esto cierto? Casi con certeza, todo lo que necesitamos es el hecho de que la luna no es una esfera verdaderamente perfecta .

Una explicación no tan buena: una esfera rígida desequilibrada no dejará de girar por este mecanismo porque la gravedad es conservadora. No se puede explicar sin convertir la energía de rotación en alguna otra forma (es decir, calor o potencial gravitacional cuando todo el cuerpo se aleja del primario).
dmckee: bastante cierto, pero la luna no es realmente rígida, solo casi. El lado abultado de masa más pesada en realidad se desliza a través de la luna solo un poco, y la pérdida de calor de este proceso cinético es donde va la energía.
Renuncié al mod, pero también creo que el efecto de la pérdida de energía rotacional debería aclararse un poco, no solo como una edición al final. El problema con la respuesta tal como está es que, hasta la última oración, se ve obligado a pensar en un péndulo y luego preguntar "¿De dónde viene la fuerza de frenado?" Esa fuerza de frenado, también conocida como pérdida de energía, es la verdadera respuesta. Y si bien hay fricción en el espacio, sospecho, pero no puedo probarlo, que no sería suficiente para ralentizar significativamente la rotación de la luna, por lo que esta otra fuerza realmente debería expandirse.
@Paul Wagland - Sí, estaba apurado cuando vi el comentario de dmckee. La respuesta ahora está más editada.
@dmckee: creo que un planeta rígido desequilibrado "rotaría" tanto como lo haría, por ejemplo, un cilindro torcido que rueda en un avión; si tiene suficiente energía de rotación, acelerará y desacelerará mientras realiza rotaciones completas, pero de lo contrario se balancearía hacia adelante y hacia atrás. ¿Sería correcta mi intuición? Me pregunto si hay estimaciones de la asimetría de la luna que sean lo suficientemente precisas como para permitir una estimación de cuál sería su período.
@supercat Así es. Y debo decir que con las ediciones desde mi comentario anterior, esta respuesta está bien estructurada y es correcta; hace tiempo que recibió mi aumento.

Comentario a la respuesta de Spencer Nelson: considere un satélite esféricamente simétrico. Consideremos, para simplificar, la situación ideal en la que todos los átomos del satélite están organizados en un gran cristal unido por enlaces covalentes, de modo que a todos los átomos individuales solo se les permite hacer movimientos que no rompen ninguno de sus enlaces covalentes. . Incluso un satélite tan idealizado puede bloquearse por mareas con la Tierra, porque todavía se estiraría elásticamente en una forma ovalada por las fuerzas de marea en la dirección de la Tierra.

"...donde todos los átomos del satélite están organizados en un gran cristal unido por enlaces covalentes, de modo que todos los átomos individuales solo pueden hacer movimientos que no rompan ninguno de sus enlaces covalentes". cómo lograrás la disipación de la energía rotacional de esa luna ideal.
Respuesta parcial @ Georg: Supongamos, por simplicidad, una órbita circular e ignoremos el Sol y otras masas (aunque no es esencial). Si el satélite tiene espín residual (visto desde el marco de referencia giratorio donde el plano de la órbita y el centro de masas del satélite y la Tierra están fijos), entonces la forma ovalada no estará sincronizada con la dirección hacia la Tierra (porque se necesita tiempo para remodelar elásticamente). Las fuerzas de marea crearán un par neto en la forma ovalada inclinada, lo que ralentizará el giro.
Comentario a la respuesta (v1): Spencer Nelson hoy en día se llama a sí mismo kharybdis.
@Qmechanic Y ahora es "spencer nelson".
¿Por qué la Luna mira a la Tierra con el mismo lado?
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