Gibt es noch Restschwingungen von der Mondrotation?

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Der Mond ist gezeitengebunden an die Erde gebunden - vor langer Zeit drehte er sich, aber nach einiger Zeit hörte der Spin auf - zwei Faktoren, die ihn stabilisierten: ungleiche Massenverteilung, die eine Gleichgewichtsposition schafft, in der es eine "bevorzugte" Achse gibt, um die er der Erde zugewandt ist - ein Attraktor und die dynamischen Gezeitenkräfte, die als Belastung auf seine Struktur wirken und die Energie ableiten - eine Reibung, die die Rotationsgeschwindigkeit verringert.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt würde es also keinen vollständigen Spin mehr ausführen, sondern stattdessen seine Drehrichtung umkehren, sich in die entgegengesetzte Richtung drehen, mit maximaler Spingeschwindigkeit um die Zeit, in der die "bevorzugte" Achse zur Erde zeigt, und dann wieder langsamer werden , bis sein Spin stoppt und die Richtung wieder umkehrt - jedes Mal, wenn der Winkel kleiner ist, wenn die dynamischen Kräfte gegen die Drehrichtung wirken -, aber auch, wenn der Drehwinkel und die Winkelgeschwindigkeit abfallen, fällt der Wert der dynamischen Kräfte ab.

Es gibt ein signifikantes scheinbares Wackeln, das durch die Exzentrizität der Umlaufbahn verursacht wird, und möglicherweise ein tatsächliches kontinuierliches Wackeln als Ergebnis - wobei der Attraktorachse die Erde fehlt. Aber gibt es noch eine Langzeitschwingung aus der Zeit, als sich der Mond drehte - eine harmonische Bewegung um seine ursprüngliche Drehachse, die wahrscheinlich nicht mit der Umlaufzeit übereinstimmt? (Ich stelle mir vor, die Periode dieser Schwingungen wäre sehr lang; schließlich geht es darum, die Drehung des Mondes durch eine nicht so starke Kraft hin und her umzukehren.)

SF.
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Antworten:

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Dies wird als "physische Libration" bezeichnet. Die physischen Librationen des Mondes und die Bestimmung seiner freien Modi (2011) schätzen ihn unter Verwendung der Apollo-Missions-Retroreflektoren. Ihr Ergebnis ist sehr klein. Sie stellen fest, dass die "Dämpfungszeiten für diese beiden Modi auf x und x Jahre geschätzt werden ", daher ist es ein Rätsel, warum sie sogar so groß sind wie ihr kleines Ergebnis. Man sagt:21042106

Einige mögliche Anregungsmechanismen wurden in der Vergangenheit ohne zufriedenstellende Erklärung untersucht. Es wurde gezeigt, dass ein kürzlich aufgetretener Meteoriteneinschlag eine unwahrscheinliche Quelle für eine solche Erregung ist. Peale (1975). Eckhardt (1993) schlug einen Anregungsprozess vor, der mit einer Resonanzkreuzung des Längennormalmodus (von 2,9 Jahren) und einer engen erzwungenen Frequenz zusammenhängt. Während der Entwicklung der Mondbahn ändern sich die freien und erzwungenen Frequenzen langsam und können sich kreuzen. Der Mechanismus regt jedoch nur die Libration im Längengradmodus an. Yoder (1981) schlug einen alternativen Mechanismus vor, der auf der Wechselwirkung turbulenter Fluidkerne basiert, um den Wobble-Modus anzuregen. Die neue Bestimmung der Amplituden der freien Librationen lädt zu neuen Untersuchungen ihrer Anregungsmechanismen ein.

Ich habe nicht gesucht, ob jemand seine Einladung angenommen hat.

Keith McClary
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Möglicherweise haben Sie Ihren Referenzrahmen falsch verstanden. Der Mond hat nie aufgehört, sich um seine eigene Achse zu drehen. Es ist nur so, dass eine Umdrehung so lange dauert wie eine Umlaufbahn um die Erde.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt würde es also keinen vollständigen Spin mehr ausführen, sondern seine Drehrichtung umkehren

Nein, es hat sich nur kontinuierlich verlangsamt, bis eine Seite der Erde dauerhaft zugewandt war (ohne Berücksichtigung der Libration , was, wie Sie sagen, auf die Elliptizität der Umlaufbahn zurückzuführen ist).

Die Gezeitenkräfte werden mit fortschreitender Gezeitenverriegelung schwächer, sodass die Änderung des Mondspins zu früheren Zeiten größer wäre und sich dann asymptotisch Null nähert, wenn der Mond gezeitenverriegelt wird.

Alex
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Wollen Sie damit sagen, dass sich der Spin zuerst auf ein Kriechen verlangsamte und erst dann das Massenungleichgewicht auftrat, das die Attraktorrichtung erzeugte (und schließlich den Mond endgültig stoppte)? zB hat sich der Mond nie in die entgegengesetzte Richtung gedreht? Außerdem ist der Bezugsrahmen niemals falsch oder richtig, er ist einfach immer das, was wir wählen;) Ich wähle den Rahmen mit einer Achse, die immer auf die Erde gerichtet ist; In diesem Rahmen dreht sich der Mond nicht. :)
SF.
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Ein schlechter Bezugsrahmen kann dazu führen, dass eine Situation komplizierter aussieht als sie ist, und zu falschen Schlussfolgerungen führen. Gezeitenkräfte wirken auf jedes erweiterte Objekt, Sie benötigen keine interne Asymmetrie. Wenn Sie "von oben" auf das isolierte Erde-Mond-System schauen, werden Sie feststellen, dass der Mond seine Drehung verlangsamt, bis er gezeitengesperrt ist. In Ihrem Szenario müsste der Mond mehr verlangsamen, als für die Gezeitenverriegelung erforderlich ist, und sich dann wieder drehen. Warum und wie könnte das funktionieren? Wenn Sie das Bild "anhalten", wird alles viel einfacher.
Alex
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Das ist der zweite Faktor, über den ich geschrieben habe: dynamische Gezeitenkräfte, die als Reibung wirken. Der erste Faktor ist die Massenasymmetrie, bei der Gezeitenkräfte Schwingungen verursachen. Platzieren Sie einen sehr langen Balken in der Umlaufbahn und zeigen Sie auf die Erde (nicht genau; in einem kleinen Winkel). es beginnt sich zu drehen, wenn das untere Ende seine lokale Umlaufgeschwindigkeit überschreitet und "nach außen ausgeworfen" wird, während das obere Ende unter die lokale Umlaufgeschwindigkeit fällt und nach unten gezogen wird. Die maximale Drehgeschwindigkeit befindet sich in horizontaler Position. Die Drehung kehrt sich um, sobald die Enden umgekehrt sind.
SF.
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Dieser Effekt ist viel ausgeprägter als die "reibenden" Gezeitenkräfte (Energieverluste durch Wärme aufgrund von Materialbelastung durch Gezeitenkräfte), und es dauert sehr lange, bis sich der Stab horizontal stabilisiert. In ähnlicher Weise verursachen die Asymmetrien des Mondes einen ähnlichen Effekt, obwohl die "Reibungskräfte" im Laufe ihres Alters den größten Teil des Effekts - oder den gesamten - auslöschten. Die Frage fragt genau, wie viel.
SF.
äh. Ich habe gerade festgestellt, dass ich das Beispiel falsch verstanden habe: Eine geringere Höhe führt zu einer zu geringen Geschwindigkeit und einem Abwärtszug und umgekehrt. Die stabile Position ist vertikal. Horizontal ist instabiles Gleichgewicht.
SF.
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Ja, der Mond schwingt tatsächlich, und tatsächlich ist er nicht wirklich gezeitengesperrt, tatsächlich bewegt er sich langsam weit von der Erde weg (bis der Mond die Umlaufbahn verlässt, hätte die Sonne jedoch bereits ihr Leben abgelaufen).

Sehen wir uns dieses Foto aus Wikipedia an :

Mondschwingung

In diesem Bild wurden die Mondphasen beschleunigt, und die vollständige Schwingung dauert etwa 1 Monat.

Kaffeeentwickler
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Diese Bewegung sehen wir von der Erde aus. In Wirklichkeit dreht sich der Mond nur um seine Achse in eine Richtung.
CoffeDeveloper
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Das Aussehen des Mondes oszilliert (Libration genannt), aber das bedeutet nicht, dass er nicht mit der Erde verbunden ist.
Dean
Nach dem Verständnis, dass Gezeitenverriegelungen zu einer stabilen Umlaufbahn führen (ich kann mich irren), ist die Mondumlaufbahn nicht stabil, sie verlangsamt sich und verschwindet. Wenn ich mich irre, entschuldige ich mich :), in diesem Fall ist die Mondumlaufbahn instabil und gleichzeitig gezeitengesperrt :). Ich denke, ein Detail, das in einer Antwort falsch ist, verdient sowieso keine Ablehnung
CoffeDeveloper
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Die Umlaufbahn des Mondes ist so stabil, dass sie sich nicht verschlechtert oder ein komplexes Verhalten zeigt. Nur weil sich der Mond langsam wegbewegt, heißt das nicht, dass er nicht stabil ist. Alle Umlaufbahnen entwickeln sich im Laufe der Zeit, und in diesem Fall hat der Widerstand der Ozeane der Erde dazu geführt, dass der Mond zurückgegangen ist. In jedem Fall bleibt der Mond gezeitengebunden mit der Erde verbunden, wenn er sich wegbewegt und die Erdrotation langsamer wird.
Dean
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Logischerweise hat der Mond die Gezeitenverriegelung teilweise abgeschlossen und ist auf dem Weg, die Gezeitenverriegelung in Zukunft abzuschließen. Er wird schließlich keinen Winkelspin mehr in Bezug auf die Erde haben. In der Vergangenheit, nachdem der Mond gerade aufgehört hatte, sich zu drehen, muss er begonnen haben, in umgekehrter Richtung zurückzukehren und seitdem hin und her zu gehen, genau wie ein Pendel mit harmonischer Bewegung, das bis heute andauert. Die Amplitude der harmonischen Bewegung muss aufgrund kinetischer Verluste mit der Zeit abnehmen. Wenn die Amplitude in ferner Zukunft endlich Null wird, befindet sie sich zu diesem Zeitpunkt in absoluter Gezeitenverriegelung mit der Erde.

Sundeep Kumar
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Warum? Es gibt nichts, was die Amplitude des Pendels verringern könnte.
Peter - Wiedereinstellung Monica