¿Por qué solo se ve un lado de la Luna desde la Tierra?

La razón de esto es lo que llamamos bloqueo de marea :

El bloqueo de marea (o rotación capturada) ocurre cuando el gradiente gravitacional hace que un lado de un cuerpo astronómico siempre mire hacia el otro, un efecto conocido como rotación sincrónica. Por ejemplo, el mismo lado de la Luna de la Tierra siempre mira hacia la Tierra. Un cuerpo bloqueado por mareas tarda tanto en girar alrededor de su propio eje como en girar alrededor de su compañero. Esto hace que un hemisferio mire constantemente al cuerpo del compañero. Por lo general, en un momento dado, solo el satélite está bloqueado por mareas alrededor del cuerpo más grande, pero si la diferencia de masa entre los dos cuerpos y su separación física es pequeña, cada uno puede estar bloqueado por mareas entre sí, como es el caso entre Plutón y Plutón. Caronte. Este efecto se emplea para estabilizar algunos satélites artificiales.

    ^{Fig. 1 : El bloqueo de las mareas hace que la Luna gire sobre su eje aproximadamente en el mismo tiempo que tarda en orbitar la Tierra. (Fuente: Wikipedia )}

Fig. 1, continuación : Excepto por los efectos de libración , esto da como resultado que la Luna mantenga la misma cara vuelta hacia la Tierra, como se ve en la figura de la izquierda. (La Luna se muestra en una vista polar y no está dibujada a escala). Si la Luna no estuviera girando en absoluto, mostraría alternativamente sus lados cercano y lejano a la Tierra mientras se mueve alrededor de nuestro planeta en órbita, como se muestra en la figura. figura de la derecha.

                         ^{Fig. 2 : Libraciones lunares en latitud y longitud durante un período de un mes (Fuente: Wikipedia )}

La libración se manifiesta como un lento balanceo hacia adelante y hacia atrás de la Luna vista desde la Tierra, lo que permite que un observador vea mitades ligeramente diferentes de la superficie en diferentes momentos.

Hay tres tipos de libración lunar:

• La libración en longitud resulta de la excentricidad de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra; la rotación de la Luna a veces adelanta ya veces retrasa su posición orbital.

• La libración en latitud resulta de una ligera inclinación entre el eje de rotación de la Luna y la normal al plano de su órbita alrededor de la Tierra. Su origen es análogo a cómo surgen las estaciones a partir de la revolución de la Tierra alrededor del Sol.

• La libración diurna es una pequeña oscilación diaria debida a la rotación de la Tierra, que lleva al observador primero a un lado y luego al otro lado de la línea recta que une los centros de la Tierra y la Luna, lo que permite al observador mirar primero alrededor de un lado de la Luna. y luego alrededor del otro, porque el observador está en la superficie de la Tierra, no en su centro.

Todas las citas e imágenes de Wikipedia sobre el bloqueo de mareas y Wikipedia sobre la libración .

Principalmente debido a cómo gira la luna: gira a la velocidad correcta para evitar que veamos un lado de ella. Aquí hay un diagrama hecho a mano para mostrar lo que quiero decir:

El período de rotación de la luna es de ~ 27,322 días , y el período de revolución también es de ~ 27,322 . Esto quiere decir que por cada grado que gira alrededor de la Tierra, gira un grado alrededor de sí misma, por lo que siempre nos mira el mismo lado.

Esto se debe a las fuerzas de marea que acoplan los diversos osciladores del sistema (revolución de la luna, órbita de la luna, revolución de la Tierra). Cuando los osciladores están acoplados, tienden a establecerse en un estado que está en fase o desfasado 180 grados*. Ambos casos dan lugar a un bloqueo de marea aquí.

• Este es un experimento que puede intentar suspender un péndulo de cada extremo de una regla y darles una pequeña diferencia de fase. Con el tiempo, las fases coincidirán.

Como complemento a las otras respuestas, permítanme abordar la pregunta de por qué los planetas tienden al bloqueo de marea. En resumen, el par aplicado por la fuerza gravitacional diferencial entre ambos lados de la superficie del planeta induce fricción, que a su vez disipa el exceso de giro de la (proto) luna cuando no está bloqueada por mareas. Cuando se produce el bloqueo, la disipación se minimiza.
Otro artefacto es que la luna también se está alejando de la tierra (ya que pierde momento angular). Véase, por ejemplo , http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=124

Las otras respuestas aquí son fantásticas para explicar en un sentido técnico.

Para un ejemplo cotidiano, imagine tomar algo asimétrico, como una canica con un poco de arcilla adherida, y girarlo. La asimetría eventualmente hace que el objeto gire de cierta manera. La luna es así, excepto que es mucho más complicada, ya que su interacción con la Tierra es parte de la ecuación.

RE: Siempre viendo el mismo lado de la luna. También puede atribuirse a una diferencia en la densidad de la luna. Recientemente se estableció que existen variaciones gravitatorias alrededor de la luna que apoyarían la posibilidad de que haya una mayor densidad de material en un lado de la luna. El área de mayor densidad de la luna entonces siempre miraría hacia la tierra. Esto sería similar a pegar con cinta un peso pesado a un lado de una pelota sobre una superficie dura. El lado más pesado de la pelota siempre estará boca abajo hacia el suelo y hacia la fuerza gravitacional. Este es el mismo resultado del lado más pesado de la luna mirando hacia la fuerza gravitacional que emana de la tierra. Es demasiada coincidencia que la luna gire perfectamente para mantener siempre el mismo lado mirando hacia la tierra. Especialmente porque la luna se está alejando de la tierra y está cambiando su distancia y tiempo para girar alrededor de la tierra constantemente. Se me ocurrió esta teoría hace unos 10 años y no he visto ninguna otra teoría que me convenza de que esta no es una posibilidad real. Esta teoría también explicaría por qué Mercurio siempre mira del mismo lado hacia el sol. No hay mareas en Mercurio que afecten su orientación y parecería que ambos cuerpos se ven afectados por las mismas fuerzas al mantener los mismos lados en la misma dirección. Esta teoría también explicaría por qué Mercurio siempre mira del mismo lado hacia el sol. No hay mareas en Mercurio que afecten su orientación y parecería que ambos cuerpos se ven afectados por las mismas fuerzas al mantener los mismos lados en la misma dirección. Esta teoría también explicaría por qué Mercurio siempre mira del mismo lado hacia el sol. No hay mareas en Mercurio que afecten su orientación y parecería que ambos cuerpos se ven afectados por las mismas fuerzas al mantener los mismos lados en la misma dirección.