Existem planetas conhecidos cujo eixo é orientado de modo que um pólo sempre enfrente sua estrela?

A Terra gira em torno do sol e em torno de seu eixo (um eixo norte, sul), dando-nos dias, noites e estações.

Existem planetas conhecidos que giram com um eixo apontando em direção ao sol, de modo que metade do planeta esteja sempre voltada para ele (a outra metade sempre voltada para ele)? Como Urano, mas não mudar de lado para o sol a cada 6 meses.

(Isso seria teoricamente possível?)

Isso seria teoricamente possível?

Não. A lei de conservação do momento angular impede isso para um planeta com estrutura interna razoável em um campo gravitacional como o do sol.

O momento angular do planeta aponta em uma determinada direção. Alterar essa direção requer um torque perpendicular ao eixo de rotação.

Se existisse um torque que poderia forçar o eixo de rotação do planeta a apontar sempre para o sol, a força correspondente teria que ter um componente perpendicular à linha do sol ao planeta. A força também teve que mudar periodicamente com a órbita do planeta. Obviamente, essa força não existe no sistema planeta-sol.

Urano tem uma inclinação axial de cerca de 98 graus , então acho que isso é o mais próximo possível dos planetas com inclinações conhecidas. No entanto, você não encontrará um com um poste sempre voltado para o sol, apenas por causa da geometria da situação. Com Urano, por cerca de 1/4 de seu ano de 84 (ano terrestre), ele terá um pólo mais ou menos voltado para o sol; nos próximos 1/4, os dois pólos estarão perpendiculares à sua órbita (longe de o sol), então no próximo 1/4 ele terá o pólo oposto voltado para o sol, e no 1/4 final terá os dois pólos voltados para o lado novamente. Isso é um pouco de simplificação, mas captura a ideia geral.

Em outras palavras, os dois pólos apontam principalmente a mesma direção no espaço ** e, para parte de sua órbita, um ou outro pólo está apontando mais ou menos para o sol, mas os períodos intermediários ficam virados para o outro lado. Se você quer um planeta que sempre tem o mesmo lado apontando para o sol, ele precisa girar com um pólo norte / sul semelhante ao da Terra e precisa que seu "dia" seja exatamente igual ao seu "ano". Nenhum dos planetas do nosso sistema solar faz isso, por mais que muitas luas o façam. A Lua da Terra, assim como todas as principais luas de Júpiter e Saturno, fazem isso. Isso é chamado de bloqueio de maré . Observe que Mercúrio está na lista que vinculei, mas não está perfeitamente travada por uma maré, está em uma ressonância de 2/3.

** Há um pouco de oscilação devido à precessão , mas isso ocorre em escalas de longo prazo e não muda muito.

(Isso seria teoricamente possível?)

Eu duvido muito. O que você está sugerindo envolveria mudanças incríveis no momento angular ao longo de um período orbital. No cenário que você sugere, o vetor de momento angular do planeta (a direção do seu polo norte) começa apontando em uma direção. Seis meses depois, agora está apontando na direção oposta . Como o momento angular é uma quantidade vetorial, isso exigiria uma quantidade enorme de torque e energia para ser alcançado. E então você deve fazer a mesma coisa novamente para a segunda metade da órbita e repetir a coisa toda a cada órbita.

Em teoria, não há razão para que um planeta não possa orbitar perto da maneira que você sugere. Provavelmente é extremamente raro, mas teoricamente possível. Isso fica um pouco complicado de explicar, mas um eixo de rotação pode ser dividido em vetores perpendiculares. Não há nenhum benefício real em fazê-lo dessa maneira, mas isso pode ser feito, assim como a direção e a velocidade podem ser separadas em 3 vetores, a rotação também e a combinação dos vetores perpendiculares fornece a rotação do objeto e seu eixo de rotação . Isso é discutido com mais detalhes aqui .

Se usarmos a Lua como exemplo. A Lua é orientada para que o lado mais pesado aponte permanentemente em direção à Terra. (o lado da Lua voltado para a Terra tem uma crosta mais fina e, como a crosta é mais leve que o manto, o "lado da Terra" da Lua tem uma densidade ligeiramente maior que o lado Distante. Essa maior densidade é mais atraída para a Terra do que a Terra. lado menos denso e com o tempo, o lado denso da Lua foi orientado para enfrentar permanentemente a terra, semelhante à maneira como o lado denso de um objeto flutuante se orienta para baixo quando flutua na água.

Todos os planetas, não sendo esferas perfeitas com densidade perfeitamente em camadas, são desequilibrados, mas a Lua é mais desigual do que a maioria. Marte mais do que o resto dos planetas. A gravidade desigual da Terra foi medida em grandes detalhes, mas em termos de efeitos na órbita e na rotação da Terra, sua gravidade desigual é bastante insignificante.

Agora, alguns objetos experimentam deformação significativa das marés , como Io e Encélado, que são mensuráveis ​​por suas órbitas elípticas à medida que se aproximam e se afastam de seus planetas, mas isso é outra coisa e você provavelmente não desejaria isso em um planeta como os efeitos vulcânicos seria muito grande. Mas o que estou falando não é uma protuberância de maré, mas um desequilíbrio permanente de massa, onde um lado da Lua é mais denso que o outro.

Portanto, se considerarmos que o lado denso da Lua sempre deve apontar para a Terra devido ao bloqueio das marés, isso ainda deixa uma maneira pela qual a Lua pode girar sem afetar o bloqueio e é ao longo de suas linhas de 90 graus de longitude , e que, em teoria, poderia acontecer além da rotação síncrona existente que mantém o lado pesado da Lua apontado para a Terra.

Isso não seria dois eixos de rotação, seria um eixo de rotação onde o vetor Leste-Oeste da rotação ainda estaria travado por maré, mas a rotação em torno da linha de 90 graus de longitude não interferiria no travamento da maré, portanto Como efeito, o rosto familiar giraria em círculo, mas sempre enfrentaria a terra.

Em teoria, poderíamos fazer isso artificialmente se puséssemos um grande trem na Lua e o rodássemos 24/7 na mesma direção em torno da linha de 90 graus de longitude. Faça isso o suficiente e a lua começará a girar.

Mas para que esse cenário realmente exista, você precisaria de muita sorte, porque as forças que tendem a bloquear um planeta ou a lua por maré tendem a reduzir outras rotações além da rotação síncrona 1: 1 bloqueada por maré.

Outro problema é a protuberância equatorial, que é uma consequência da rotação, tende a ter mais massa e que gostaria de se orientar em direção ao planeta; portanto, para isso funcionar, é necessário uma rotação lenta e uma pequena protuberância equatorial onde a massa adicionada ao redor da protuberância equatorial era pequeno o suficiente para não alterar a direção do lado mais pesado do planeta.

Agora, não é difícil imaginar um planeta que não esteja travado na maré com a velocidade e a posição orbitais corretas para fazer o que você deseja, mas em um cenário sem bloqueio da maré, seria temporário. As rotações dos planetas tendem a desacelerar com o tempo, portanto, combinar perfeitamente sem o bloqueio das marés seria coincidente e temporário. O mais provável é que você tenha uma rotação muito lenta, não um lado permanente voltado para o planeta, mas um movimento muito gradual.

Não existem planetas (ou luas) como você descreve que conhecemos. Provavelmente é um cenário extremamente improvável que provavelmente só seria aproximado (um pouco como Urano).