Por que a Lua está se afastando da Terra devido às marés? Isso é típico para outras luas?


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Depois de ler as perguntas e respostas A lua está se afastando da Terra e se aproximando do Sol? Por quê? sobre as marés transferindo energia para a Lua e empurrando-a da Terra, tenho uma pergunta:

Como essa energia está realmente sendo transferida para a Lua? A criação de marés requer energia, então eu esperaria que isso retirasse a energia da Lua, diminuísse a velocidade e fizesse com que caísse de volta à Terra. Por que isso não está acontecendo?

Finalmente, se esse é o mecanismo geral, outras luas que orbitam em torno dos planetas com uma superfície líquida e causam marés, recuam de seus planetas originais?


Observe que a recessão só acontece quando o primário está girando mais rápido que o satélite. Quando o satélite está se movendo mais rápido que o primário (como Phobos e Marte), ele entra em espiral, não sai.
— precisa saber é o seguinte

@ РСТȢѸФХѾЦЧШЩЪЫЬ: Hum, "mais perto do sol"? Ele também recebe mais longe do Sol, metade do tempo ...
— ThePopMachine

Respostas:


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É bem simples, na verdade.

abaulamento das marés

A lua cria marés. Devido às marés, a água sai em direção à Lua (e também no lado oposto).

Mas a Terra também gira muito rápido (uma vez por dia), mais rápido que a Lua orbita a Terra (uma vez por mês). Há atrito entre a Terra em rotação e a protuberância aquosa criada pelas marés. A rotação da Terra "quer" girar a protuberância mais rapidamente.

Com efeito, a rotação da Terra arrasta a protuberância da maré para a frente - a protuberância está sempre um pouco à frente da Lua. Quando a lua está no meridiano, a maré já está diminuindo.

Portanto, há um pouco de massa aquosa extra na Terra, um pouco à frente da Lua. Essa protuberância aquosa interage gravitacionalmente com a Lua.

Isso tem dois efeitos:

  • diminui a rotação da Terra, sugando energia gradualmente (a Lua puxa a protuberância e, portanto, a Terra "volta")
  • que a energia é despejada no movimento orbital da Lua, efetivamente "puxando" para frente

Quando você despeja energia de movimento em um corpo em órbita, ele se estabelece em uma órbita mais alta - uma órbita mais alta significa mais energia. Portanto, a transferência de energia do giro da Terra para a órbita da Lua gradualmente torna a órbita da Lua cada vez maior.

Isso só acontece porque a Terra está girando mais rápido do que a Lua a orbita. Se a Terra estivesse presa à Lua (girando exatamente tão rápido quanto a Lua a orbita), então nenhuma transferência aconteceria. Se a Terra estivesse girando mais lentamente que a órbita da Lua, a transferência seria oposta (do movimento orbital da Lua à rotação da Terra).


Nota: Contraintuitivamente, um satélite com mais energia realmente se move mais devagar, mas em uma órbita mais alta. A energia extra é usada para elevar a órbita, não para acelerar sua velocidade. Por que isso acontece exatamente é uma discussão completa.


Também existe uma onda no manto derretido da Terra?
— precisa saber é o seguinte

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A Terra inteira, incluindo a crosta "sólida" e seu interior macio, experimenta uma maré devido à Lua; em escala planetária, não há sólidos verdadeiros. Chama-se maré da terra. A amplitude é da ordem de dezenas de centímetros. web.ics.purdue.edu/~ecalais/teaching/eas450/Gravity3.pdf
— Florin Andrei

@ user104372 A energia não existe apenas na forma de energia cinética. Nesse caso, a energia total (cinética mais potencial) de uma órbita mais larga é maior. Esta é realmente a física básica sobre a qual você está discutindo.
— Rob Jeffries

Re É bem simples, na verdade. Não é tão simples assim. A imagem verdadeira é muito mais complexa do que esta imagem simples. A protuberância da maré, conforme representada na imagem, não existe. Se existisse, a maré alta ocorreria logo após o culminar lunar (e depois 12 horas e 25 minutos depois disso). Isso é muito raramente observado. De fato, essa maré não pode existir. Para obter a imagem correta, seria necessário integrar os efeitos dos oceanos na Lua por um longo período de tempo (de preferência 18 anos ou mais). Nossos modelos ainda não estão lá.
— David Hammen

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Você identificou corretamente que as forças das marés estão transferindo energia da Terra para a Lua. Essa energia faz com que a órbita da Lua fique maior, diminuindo a velocidade.

É um pouco contra-intuitivo, mas se você pensar bem, a Terra gira uma taxa de 1 rotação por dia. A Lua está orbitando a Terra com um período de aproximadamente 27,3 dias. Se acelerasse, sua órbita diminuiria, aproximando-a da Terra.

Para responder ao seu ponto final, todas as outras luas causam marés em seus planetas pais e estão se afastando deles, mas os efeitos são muito menores devido à maior diferença de tamanho. O sistema Terra / Lua é único no Sistema Solar, pois a proporção dos tamanhos dos corpos é relativamente próxima uma da outra.


Os outros sistemas planeta / lua que também têm essa propriedade embora. As luas giram lentamente para fora.
— Rory Alsop

Eu ainda não entendo como acelerar a Lua iria diminuir sua órbita, pelo que me lembro, mais rápido o corpo se move, o mais distante é a órbita ...
— Danubian Sailor

@ ŁukaszLech Isso é um equívoco, o quadrado do período orbital é igual ao cubo de sua distância média ( 3ª lei de Kepler ), mas como o tamanho da órbita escala apenas linearmente com a distância, a velocidade escala como r ^ (- 1 / 2), ou seja, diminuindo com a distância.
— 30713 Guillochon

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Exemplos: a 150 milhas acima, a velocidade orbital é de 17000 mph. Em 22000 milhas acima, é apenas 7000 mph.
— Rory Alsop

Interessante. Mas quando o corpo está desacelerando, a força centrífuga reduz, portanto, não é mais capaz de igualar a gravidade, e o corpo cai? É isso que acontece com os satélites de baixa órbita?
— Danubian Sailor
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