¿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 ¿La luna se está alejando más de la Tierra y más cerca del Sol? ¿Por qué? sobre las mareas que transfieren energía a la Luna y la empujan desde la Tierra, tengo una pregunta:

¿Cómo se transfiere esa energía a la Luna? La creación de las mareas requiere energía, por lo que esperaría que esto tome energía de la Luna, la ralentice y haga que finalmente vuelva a caer a la Tierra. ¿Por qué no está pasando eso?

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

the-moon orbit earth

— Marinero danubiano
fuente

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 Phobos y Marte), entra en espiral, no sale.

— BowlOfRed

@ РСТȢѸФХѾЦЧШЩЪЫЬ: Um, "más cerca del sol"? También se

— aleja

Respuestas:

Es bastante simple, en realidad.

abultamiento de las mareas

La luna crea 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 que la Luna orbita alrededor de la Tierra (una vez al mes). Hay fricción entre la Tierra giratoria y el abultamiento acuoso creado por las mareas. La rotación de la Tierra "quiere" rotar el bulto más rápido.

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

Entonces, hay un poco de masa extra de agua 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 energía gradualmente (la Luna tira del bulto y, por lo tanto, la Tierra "retrocede")
esa energía se vierte en el movimiento orbital de la Luna, efectivamente "empujándola" hacia adelante

Cuando vuelcas la energía del movimiento en un cuerpo en órbita, se instala 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 aumenta gradualmente la órbita de la Luna.

Esto solo sucede porque la Tierra gira más rápido de lo que orbita la Luna. Si la Tierra estuviera bloqueada por la marea en la Luna (girando exactamente tan rápido como la Luna orbita sobre ella), entonces no ocurriría ninguna transferencia. Si la Tierra girara más lentamente que la órbita de la Luna, entonces la transferencia sería opuesta (desde el movimiento orbital de la Luna hasta el giro de la Tierra).

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

— Florin Andrei
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¿Hay también un maremoto en el manto fundido de la Tierra?

— LocalFluff

Toda la Tierra, incluida la corteza "sólida" y su interior blando, experimenta una marea debido a la Luna; a escala planetaria no hay sólidos verdaderos. Se llama marea terrestre. La amplitud es del orden de docenas de centímetros. web.ics.purdue.edu/~ecalais/teaching/eas450/Gravity3.pdf

— Florin Andrei

@ 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 una física realmente básica sobre la que estás discutiendo.

— Rob Jeffries

Re Es bastante simple, en realidad. No es tan simple. La verdadera imagen es mucho más compleja que esta simple imagen. La protuberancia 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 de eso). Esto se observa muy raramente. De hecho, esa protuberancia de marea no puede existir. Para obtener la imagen correcta, uno tendría 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.

— David Hammen

Usted ha 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 agrande, lo que la ralentiza.

Es un poco intuitivo, pero si lo piensa, 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 se acelerara, su órbita en realidad disminuiría acercándola a la Tierra.

Para responder a su punto final, todas las demás lunas causan mareas en sus planetas padres y se alejan de ellas, pero los efectos son mucho más pequeños 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 son relativamente cercanos entre sí.

— ChrisF
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Los otros sistemas de planeta / luna no tienen también esta propiedad sin embargo. Las lunas giran lentamente hacia afuera.

— Rory Alsop

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 ...

— Danubian Sailor

@ ŁukaszLech Eso es una idea falsa, el cuadrado del período orbital es igual al cubo de su distancia promedio ( 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, disminuyendo con la distancia.

— Guillochon

Ejemplos: a 150 millas arriba, la velocidad orbital es de 17000 mph. A 22000 millas de altura es solo 7000 mph.

— Rory Alsop

Interesante. Pero cuando el cuerpo se está desacelerando, la fuerza centrífuga se reduce, por lo tanto, ¿ya no puede igualar la gravedad y el cuerpo cae? ¿Esto es lo que les sucede a los satélites de órbita baja?

— Danubian Sailor