Si la Tierra tuviera una segunda luna más pequeña, ¿cómo sería el cielo?

Need(ed) More Input (La segunda edición incluye muchos más detalles)

El comportamiento orbital específico dependería de muchos factores, pero algunas de sus preguntas pueden responderse independientemente.

No ha indicado si la luna nueva es más pequeña que la existente, pero por el bien de la discusión asumiremos que es más pequeña porque algo tan masivo como la luna entre la luna actual y la Tierra definitivamente causaría algunas perturbaciones orbitales interesantes que son potencialmente más allá del alcance de la pregunta. Dicho esto, incluso una luna pequeña será visible en el cielo, probablemente durante el día y la noche, como la luna actual, mientras está iluminada por el sol. (La ISS es visible desde la Tierra y es mucho más pequeña que la Luna).

Algo de la masa de la luna o más pequeño, que orbite dentro de la órbita de la luna actual, definitivamente estará bloqueado por mareas a menos que esta luna sea una adquisición reciente. Si ha estado orbitando con su primo más grande todo este tiempo, estará bloqueado por mareas.

El lugar donde esto se pone interesante es que nuestra luna se formó por la colisión de un tercer cuerpo con la Tierra, arrojando la luna fundida al espacio. No teníamos un disco de formación sustancial, como lo hicieron los gigantes gaseosos con sus lunas, por lo que no hay razón para suponer que dos lunas son necesariamente coplanares. Si no lo son, la respuesta a "cuándo se alinearían" podría ser "casi nunca". Sin embargo, si lo son, la respuesta es simplemente "en múltiplos comunes de su órbita, en diferentes puntos del ecuador de la Tierra " .

Entonces, para calcular realmente cuándo se alinearían, necesitaríamos saber cuál es la masa de InnerMoon, su radio orbital y si es coplanar con OuterMoon.

Editar: también vale la pena señalar que la órbita de la Luna comenzó a ~ 20 000 km de la Tierra , por lo que es difícil imaginar dónde podría haberse encajado esta segunda luna sin ser desgarrada por las fuerzas de las mareas, a menos que llegara / se formara más tarde.

Edite el segundo, a la luz de los comentarios:

Si la luna interior tuviera la mitad del radio de la luna exterior, y suponemos ingenuamente que las densidades de las dos lunas son homogéneas e idénticas, la luna interior tendría una octava parte de la masa de la luna exterior.

Si la órbita de la luna interior es la mitad de la de la luna exterior, entonces podemos ignorar las interacciones luna-luna (no deberíamos, pero es más fácil a corto plazo si lo hacemos), para calcular el período orbital:

el único valor de cambio significativo es alfa, el eje semi-mayor, por lo que el período orbital de la luna interior sería$\sqrt{\frac{1}{8}}$la de la luna exterior. Entonces, dado que la órbita de la luna es una vez cada 27,3 días, la luna interior giraría cada ~ 9,65 días. Suponiendo que sean coplanares y no retrógrados entre sí, aparecerán alineados en algún punto del ecuador cada 14,93 días.

El radio angular, cuando se ve desde la Tierra, es una relación directa entre el radio orbital y el radio del cuerpo en órbita , por lo que dado que la luna interior tiene la mitad del tamaño pero el doble de cerca, parecería del mismo tamaño que la luna exterior.

Ahora, tener nueve quintillones de toneladas adicionales en órbita no haría las cosas tan sencillas, pero asumimos que las órbitas, en el momento de su historia, están en este estado.