¿Por qué la Luna se aleja de la Tierra debido a las mareas? ¿Es esto típico de otras lunas?

Después de leer las preguntas y respuestas, ¿se está alejando la Luna de la Tierra y acercándose al Sol? ¿Por qué? sobre las mareas transfiriendo energía a la Luna y empujándola desde la Tierra, tengo una pregunta:

¿Cómo se transfiere realmente esa energía a la Luna? La creación de mareas requiere energía, por lo que esperaría que esto tomara energía de la Luna, la ralentizara y causara que finalmente regrese a la Tierra. ¿Por qué no está pasando eso?

Finalmente, si este es el mecanismo general, ¿se estarían alejando de sus planetas padres otras lunas que orbitan alrededor de planetas con una superficie líquida y que provocan mareas?

Tenga en cuenta que la recesión solo ocurre cuando el primario gira más rápido que el satélite. Cuando el satélite se mueve más rápido que el primario (como Fobos y Marte), entonces entra en espiral, no sale.
@РСТȢѸФХѾЦЧШЩЪЫЬ: Um, ¿"más cerca del Sol"? También se aleja más del Sol, la mitad del tiempo...

Respuestas (2)

Es bastante simple, en realidad.

abultamiento de marea

La Luna crea las mareas. Debido a las mareas, el agua sobresale hacia la Luna (y también en el lado opuesto).

Pero la Tierra también gira bastante rápido (una vez al día), más rápido de lo que la Luna gira alrededor de la Tierra (una vez al mes). Hay fricción entre la Tierra en rotación y la protuberancia acuosa creada por las mareas. La rotación de la Tierra "quiere" hacer girar el bulto más rápido.

En efecto, la rotación de la Tierra arrastra el abultamiento de la marea hacia adelante: el abultamiento siempre está un poco por delante de la Luna. Cuando la Luna está en el meridiano, la marea ya está disminuyendo.

Así que hay un poco de masa acuosa extra en la Tierra, un poco por delante de la Luna. Este bulto acuoso interactúa gravitacionalmente con la Luna.

Esto tiene dos efectos:

  • ralentiza la rotación de la Tierra, absorbiendo gradualmente energía de ella (la Luna tira del bulto y, por lo tanto, la Tierra, "hacia atrás")
  • esa energía se vierte en el movimiento orbital de la Luna, "empujándola" efectivamente hacia adelante

Cuando viertes energía de movimiento en un cuerpo en órbita, se establece en una órbita más alta: una órbita más alta significa más energía. Por lo tanto, la transferencia de energía del giro de la Tierra a la órbita de la Luna gradualmente hace que la órbita de la Luna sea cada vez más grande.

Esto solo sucede porque la Tierra gira más rápido de lo que la Luna la orbita. Si la Tierra estuviera fijada por mareas a la Luna (girando exactamente tan rápido como la Luna la orbita), entonces no ocurriría ninguna transferencia. Si la Tierra estuviera girando más lentamente que la órbita de la Luna, entonces la transferencia sería opuesta (del movimiento orbital de la Luna al giro de la Tierra).

Nota: en contra de la intuición, un satélite con más energía en realidad se mueve más lento, pero en una órbita más alta. La energía adicional se destina a elevar la órbita, no a aumentar su velocidad. Por qué sucede esto exactamente es otra discusión.

¿Existe también un maremoto en el manto fundido de la Tierra?
Toda la Tierra, incluida la corteza "sólida" y su interior blando, experimenta una marea debido a la Luna; a escala planetaria no hay verdaderos sólidos. Se llama marea terrestre. La amplitud es del orden de decenas de centímetros. web.ics.purdue.edu/~ecalais/teaching/eas450/Gravity3.pdf
@ user104372 La energía no solo existe en forma de energía cinética. En este caso, la energía total (cinética más potencial) de una órbita más amplia es mayor. Esta es realmente la física básica sobre la que estás discutiendo.
Re Es bastante simple, en realidad. No es tan simple. La verdadera imagen es mucho más compleja que esta simple imagen. El abultamiento de la marea como se muestra en la imagen no existe. Si existiera, la marea alta ocurriría poco después de la culminación lunar (y luego 12 horas y 25 minutos después). Esto se observa muy raramente. De hecho, esa protuberancia de marea no puede existir. Para obtener la imagen correcta, habría que integrar los efectos de los océanos en la Luna durante un largo período de tiempo (preferiblemente 18 años o más). Nuestros modelos aún no están allí.

Has identificado correctamente que las fuerzas de marea están transfiriendo energía de la Tierra a la Luna. Esta energía hace que la órbita de la Luna se haga más grande, lo que la ralentiza.

Es un poco contrario a la intuición, pero si lo piensas bien, la Tierra gira a una velocidad de 1 giro por día. La Luna está orbitando la Tierra con un período de aproximadamente 27,3 días. Si tuviera que acelerar, su órbita en realidad disminuiría acercándolo a la Tierra.

Para responder a su punto final, todas las demás lunas causan mareas en sus planetas padres y se alejan de ellos, pero los efectos son mucho menores debido a la mayor diferencia de tamaños. El sistema Tierra/Luna es único en el Sistema Solar ya que la proporción de los tamaños de los cuerpos es relativamente cercana entre sí.

Sin embargo, los otros sistemas de planetas/luna también tienen esta propiedad. Las lunas giran lentamente hacia afuera.
Todavía no entiendo cómo acelerar la Luna disminuiría su órbita, por lo que recuerdo, cuanto más rápido se mueve el cuerpo, más distante es la órbita...
@ŁukaszLech Eso es un error, el cuadrado del período orbital es igual al cubo de su distancia promedio ( la tercera ley de Kepler ), pero como el tamaño de la órbita solo se escala linealmente con la distancia, la velocidad se escala como r^(-1/ 2), es decir, decreciente con la distancia.
Ejemplos: a 150 millas de altura, la velocidad orbital es de 17000 mph. A 22000 millas de altura es de solo 7000 mph.
Interesante. Pero cuando el cuerpo se desacelera, la fuerza centrífuga se reduce, por lo tanto, ya no puede igualar la gravedad y el cuerpo cae. ¿Esto es lo que sucede con los satélites de órbita baja?
@ ŁukaszL. No existe tal cosa como la fuerza centrífuga. Sólo interviene una fuerza: la gravedad. Es la fuerza que curva el movimiento rectilíneo en una órbita. Cuanto menor es la gravedad, más recta es la órbita, es decir, más grande.
@RoryAlsop Es cierto que una órbita alta circular tiene una velocidad más baja, pero las órbitas no son perfectamente circulares. Una órbita no circular intercambia constantemente energía cinética por energía potencial gravitacional. Si comienza en una órbita circular y aplica una pequeña aceleración progresiva, inicialmente su velocidad aumentará, pero también hará que la órbita no sea circular. Esta órbita no circular convierte la energía cinética en energía potencial reduciendo su velocidad.
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