¿Por qué solo un lado de la Luna es visible desde la Tierra?

¿Por qué solo vemos el mismo lado de la luna?

Si esto tiene que ver con la gravedad, ¿hay alguna variable que signifique que algún día podamos ver más de lo que hemos visto antes?

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

El bloqueo de las mareas (o rotación capturada) ocurre cuando el gradiente gravitacional hace que un lado de un cuerpo astronómico siempre se enfrente a otro, un efecto conocido como rotación sincrónica. Por ejemplo, el mismo lado de la Luna de la Tierra siempre se enfrenta a la Tierra. Un cuerpo bloqueado por marea 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 cualquier momento dado, solo el satélite está bloqueado por la marea 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 la marea al otro, como es el caso entre Plutón y 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, cont. : Excepto por los efectos de libración , esto da como resultado que la Luna mantenga la misma cara girada hacia la Tierra, como se ve en la figura de la izquierda. (La Luna se muestra en vista polar, y no está dibujada a escala). Si la Luna no girara, mostraría alternativamente sus lados cercanos y lejanos a la Tierra mientras se mueve alrededor de nuestro planeta en órbita, como se muestra en la figura a la derecha.

                         ^{Fig. 2 : Libaciones 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 como se ve desde la Tierra, lo que permite a un observador ver 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 conduce y a veces se 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 de la revolución de la Tierra sobre el Sol.

• La libración diurna es una pequeña oscilación diaria debido a la rotación de la Tierra, que lleva a un observador primero a un lado y luego al otro lado de la línea recta que une los centros de la Tierra y la Luna, permitiendo 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 bloqueo de mareas y Wikipedia sobre libración .

Principalmente debido a cómo gira la luna - que está girando a solo una tarifa adecuada para mantenernos de ver 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 significa que por cada grado que gira alrededor de la Tierra, gira un grado alrededor de sí misma, por lo que el mismo lado siempre nos enfrenta.

Esto se debe a las fuerzas de marea que acoplan los diversos osciladores en el 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 180 grados fuera de fase *. Ambos casos dan lugar al bloqueo de las mareas aquí.

• Este es un experimento que puedes probar para 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 las mareas. 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 giro excesivo de la (proto) luna cuando no está bloqueada por la marea. 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 el momento angular). Ver, 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 algo de arcilla pegada, y girarlo. La asimetría finalmente 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 se puede atribuir a una diferencia en la densidad de la luna. Recientemente se estableció que existen variaciones gravitacionales alrededor de la luna que respaldarían la posibilidad de que haya una mayor densidad de material en un lado de la luna. El área de mayor densidad de la luna siempre estaría de cara a la tierra. Esto sería similar a pegar un peso pesado a un lado de una pelota en una superficie dura. El lado más pesado de la pelota siempre estará boca abajo hacia el piso 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 orientado hacia la tierra. Especialmente porque la luna se está alejando de la tierra y está cambiando su distancia y tiempo para girar constantemente alrededor de la tierra. 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 se enfrenta al 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 orientados en la misma dirección. Esta teoría también explicaría por qué Mercurio siempre se enfrenta al 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 orientados en la misma dirección. Esta teoría también explicaría por qué Mercurio siempre se enfrenta al 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 orientados en la misma dirección.