Perché lo stesso lato della luna affronta sempre la terra

Perché lo stesso lato della luna affronta sempre la terra

Il "giorno" di una luna è di circa 29 1/2 giorni terrestri. Questa rotazione coincide con la sua orbita intorno alla Terra, in modo tale da vedere solo il 59% della superficie della Luna dalla Terra. Quando la Luna si è formata per la prima volta, la sua velocità di rotazione e l'orbita erano molto diverse da come sono ora. Nel corso del tempo, il campo gravitazionale della Terra ha gradualmente rallentato la rotazione della Luna fino a quando il periodo orbitale e la velocità di rotazione si sono stabilizzati, rendendo un lato della Luna sempre rivolto verso la Terra.

Come funziona? In poche parole: attrito tidale. Per una spiegazione un po 'meno semplice, dovremo mettere i nostri limiti scientifici. Ma resta con esso; è affascinante. Lo prometto.

Per iniziare, pensa a come la Luna causa grandi maree sulla Terra a causa della Luna che tira verso la Terra attraverso il suo campo gravitazionale. La Terra ha lo stesso effetto sulla Luna e, essendo 81,28 volte più massiccia, l'effetto è molto più potente.

Quindi, mentre la massa della Luna sta tentando di andare in una direzione (in linea retta), la Terra la sta simultaneamente tirando in un'altra direzione (verso la Terra). Inoltre, l'effetto del campo gravitazionale terrestre è più forte sul lato della Luna più vicino alla Terra che sul lato lontano (e lo stesso con l'effetto del campo gravitazionale della Luna sulle diverse parti della superficie della Terra).

Questa combinazione essenzialmente allunga la Terra e la Luna, creando rigonfiamenti di marea su entrambi i corpi celesti. Ciò avviene su entrambi i lati di ciascuno, con il rigonfiamento sui lati più vicini tra loro dalla gravità e dai lati più distanti dall'inerzia. In quest'ultimo caso, la materia è meno influenzata dalla forza gravitazionale con l'inerzia che domina in questo caso. Per dirla in un altro modo, la questione sta cercando di muoversi in linea retta lontano dalla Terra e le forze gravitazionali qui non sono così fortemente in grado di superare questo, che crea il rigonfiamento su quel lato.

Quindi, prima che la Luna fosse chiusa a chiave con la Terra, il rigonfiamento sul lato della Luna più vicino alla Terra finì leggermente in testa grazie all'attrito e al fatto che la Luna ruotò più velocemente del suo periodo orbitale attorno alla Terra. Quindi, con questo rigonfiamento leggermente anteriore che viene spostato dalla linea di attrazione gravitazionale tra la Luna e la Terra, questo ha creato una coppia, il cui straordinario ha provocato il rallentamento della rotazione della Luna fino a quando non è diventata tidamente bloccata con la Terra; quindi, solo un lato è rivolto verso la Terra. (Nota: il rigonfiamento sul lato più lontano della Luna ha avuto l'effetto opposto, ma il rigonfiamento più vicino alla Terra ha dominato l'interazione).

Noterai, tuttavia, che ho detto che in realtà possiamo vedere circa il 59% della superficie della Luna dalla Terra, non il 50%. La discrepanza deriva dal fatto che l'orbita della Luna intorno alla Terra non è perfettamente circolare, più un'ellisse. Quando la distanza della Luna dalla Terra aumenta e diminuisce, la sua velocità angolare cambia, mentre la sua velocità di rotazione rimane la stessa. Il risultato è che possiamo vedere un 9% in più della sua superficie di quanto faremmo se avesse un'orbita perfettamente circolare.

L'altro lato di questo, come avrete intuito, è che la Luna ha lo stesso effetto sulla Terra e sta gradualmente rallentando la rotazione della Terra nello stesso modo in cui la Luna si è talmente bloccata con la Terra. Inoltre, mentre la Luna rallenta la rotazione della Terra, una piccola porzione del momento rotazionale della Terra viene trasferita al momento orbitale della Luna, con il risultato che il raggio medio dell'orbita della Luna aumenta a circa 3,8 centimetri all'anno con le attuali posizioni continentali e salvo importanti eventi geologici. (Contrariamente a quello che leggerete spesso, la Luna non sta ricevendo tutta l'energia qui, la maggior parte viene convertita in calore per attrito, con solo il 3% stimato dell'energia nell'interazione che viene "rubata" dal Luna.)

Pertanto, la distanza tra la Luna e la Terra cambia gradualmente ed è più o meno al passo con il cambiamento del periodo di rotazione. Va notato, tuttavia, che non si tratta di un cambiamento costante in quanto cose come grandi terremoti, cambiamenti glaciali, deriva dei continenti e altri eventi geologici simili svolgono qui un ruolo, motivo per cui i secondi bisestili non vengono aggiunti a intervalli regolari, ma solo quando ce n'è bisogno. Ma l'effetto complessivo è che nel corso del tempo, la Luna si sta allontanando sempre più dalla Terra ogni anno, mentre la rotazione della Terra sta rallentando.

In teoria, a un certo punto di decine di miliardi di anni da ora (con l'esatto calendario temporale estremamente difficile da inchiodare a causa di tanti fattori inconoscibili) lo stesso lato della Terra sarà sempre rivolto verso la Luna, con la Terra che ruota solo una volta per ciclo lunare, che a quel punto indicano che la stima dovrebbe essere di circa 47 giorni terrestri attuali.

"In teoria" ... ma probabilmente non succederà mai. Perché? In circa 1-2 miliardi di anni circa, la luminosità del Sole sarà aumentata a sufficienza per vaporizzare tutta l'acqua sulla superficie della Terra, eliminando del tutto le maree oceaniche, il che è un fattore enorme in questa interazione. Tuttavia, ci sarebbe ancora qualche rigonfiamento della crosta terrestre per continuare il processo in misura molto minore.

Tra 5 e 6 miliardi di anni, il Sole sarà intorno al picco della sua fase Red Giant e, secondo gli ultimi modelli, anche con il Sole che perde un po 'di massa durante questo processo, rendendo così l'orbita della Terra più lontana, Il sole dovrebbe consumare a malapena la Terra e la Luna per molti miliardi di anni prima che possa verificarsi un tale blocco di marea.

In conclusione, a un certo punto nel prossimo miliardo di anni, gli umani dovranno trovare un'altra casa, o capire come spostare manualmente la nostra corrente verso un'orbita più lontana, mantenendo la Terra nella zona abitabile del nostro sistema solare.

Fatti del bonus:

  • Non c'è tecnicamente un vero "lato oscuro" della Luna. Come notato, la Luna sta ancora ruotando e, nonostante il fatto che non la vediamo, il lato opposto dalla nostra prospettiva ottiene comunque la luce solare durante il "giorno" di quel lato. In effetti, l'unica volta in cui il "lato oscuro" della Luna è completamente buio è quando vediamo una luna piena.

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