Warum tritt der Mond aufgrund von Gezeiten von der Erde zurück? Ist das typisch für andere Monde?

17

Nach dem Lesen der Fragen und Antworten Bewegt sich der Mond weiter von der Erde weg und näher an der Sonne? Warum? Über die Gezeiten, die Energie auf den Mond übertragen und von der Erde verdrängen, habe ich eine Frage:

Wie wird diese Energie tatsächlich auf den Mond übertragen? Die Erzeugung von Gezeiten erfordert Energie, daher würde ich erwarten, dass dies dem Mond Energie entzieht, ihn verlangsamt und ihn schließlich auf die Erde zurückfallen lässt. Warum passiert das nicht?

Schließlich, wenn dies der allgemeine Mechanismus ist, würden andere Monde, die mit einer flüssigen Oberfläche um Planeten kreisen und Gezeiten verursachen, von ihren Elternplaneten zurücktreten?

Donau Seemann
quelle
Beachten Sie, dass die Rezession nur auftritt, wenn sich die Primärwicklung schneller als der Satellit dreht. Wenn sich der Satellit schneller als der Primärsatellit bewegt (wie Phobos und Mars), dann schlingert er hinein und nicht hinaus.
BowlOfRed
@ РСТȢѸФХѾЦЧШЩЪЫЬ: Ähm, "näher an der Sonne"? Es wird auch weiter von der Sonne entfernt, die Hälfte der Zeit ...
ThePopMachine

Antworten:

14

Eigentlich ist es ziemlich einfach.

Gezeitenausbeulung

Der Mond schafft Gezeiten. Aufgrund der Gezeiten wölbt sich das Wasser in Richtung Mond (und auch auf der gegenüberliegenden Seite).

Aber die Erde dreht sich auch ziemlich schnell (einmal am Tag), schneller als der Mond die Erde umkreist (einmal im Monat). Es gibt Reibung zwischen der sich drehenden Erde und der durch die Gezeiten verursachten Wasserausbuchtung. Die Drehung der Erde "will", dass sich die Ausbuchtung schneller dreht.

Tatsächlich zieht die Erdrotation die Gezeitenwölbung nach vorne - die Wölbung ist dem Mond immer ein Stück voraus. Wenn der Mond am Meridian ist, nimmt die Flut bereits ab.

Es gibt also ein bisschen mehr Wassermasse auf der Erde, ein bisschen vor dem Mond. Diese wässrige Ausbuchtung interagiert gravitativ mit dem Mond.

Dies hat zwei Auswirkungen:

  • es verlangsamt die Rotation der Erde und saugt allmählich Energie ab (der Mond zieht die Ausbuchtung und damit die Erde "zurück")
  • Diese Energie wird in die Orbitalbewegung des Mondes geleitet, wodurch sie effektiv nach vorne "gezogen" wird

Wenn Sie Bewegungsenergie in einen umlaufenden Körper leiten, setzt sie sich in einer höheren Umlaufbahn ab - eine höhere Umlaufbahn bedeutet mehr Energie. Die Energieübertragung von der Erddrehung auf die Mondbahn vergrößert die Mondbahn daher allmählich und vergrößert sie.

Dies geschieht nur, weil sich die Erde schneller dreht als der Mond es umkreist. Wenn die Erde gezeitenhaft mit dem Mond verbunden wäre (der sich genauso schnell dreht, wie der Mond ihn umkreist), würde keine Übertragung stattfinden. Wenn sich die Erde langsamer als die Umlaufbahn des Mondes drehen würde, wäre die Übertragung entgegengesetzt (von der Bahnbewegung des Mondes zur Drehung der Erde).


Hinweis: Ein Satellit mit mehr Energie bewegt sich intuitiv langsamer, jedoch in einer höheren Umlaufbahn. Die zusätzliche Energie geht in die Erhöhung der Umlaufbahn, nicht in die Beschleunigung ihrer Geschwindigkeit. Warum dies genau passiert, ist eine ganz andere Diskussion.

Florin Andrei
quelle
Gibt es auch eine Flutwelle im geschmolzenen Erdmantel?
LocalFluff
1
Die ganze Erde, einschließlich der "festen" Kruste und ihres weichen Inneren, erlebt eine Flut aufgrund des Mondes; Auf planetarischer Ebene gibt es keine wahren Feststoffe. Es heißt Erdflut. Die Amplitude liegt in der Größenordnung von Dutzenden von Zentimetern. web.ics.purdue.edu/~ecalais/teaching/eas450/Gravity3.pdf
Florin Andrei
@ user104372 Energie existiert nicht nur in Form von kinetischer Energie. In diesem Fall wird die Gesamtenergie (kinetische und potentielle) einen breiteren Orbits ist größer. Das ist wirklich grundlegende Physik, über die Sie streiten.
Rob Jeffries
Re Eigentlich ist es ziemlich einfach. Es ist nicht so einfach. Das wahre Bild ist viel komplexer als dieses einfache Bild. Die im Bild dargestellte Gezeitenwölbung existiert nicht. Wäre dies der Fall, würde die Flut kurz nach dem Höhepunkt des Mondes (und dann 12 Stunden und 25 Minuten danach) eintreten. Dies wird sehr selten beobachtet. Tatsächlich kann diese Gezeitenwölbung nicht existieren. Um ein korrektes Bild zu erhalten, müsste man die Auswirkungen der Ozeane auf den Mond über einen langen Zeitraum (vorzugsweise 18 Jahre oder länger) integrieren. Unsere Models sind noch nicht da.
David Hammen
10

Sie haben richtig erkannt, dass die Gezeitenkräfte Energie von der Erde auf den Mond übertragen. Durch diese Energie wird die Umlaufbahn des Mondes größer und verlangsamt sich dadurch.

Es ist ein bisschen kontraintuitiv, aber wenn Sie darüber nachdenken, dreht sich die Erde mit einer Geschwindigkeit von 1 Umdrehung pro Tag. Der Mond umkreist die Erde mit einer Zeitspanne von ungefähr 27,3 Tagen. Wenn es schneller werden würde, würde die Umlaufbahn tatsächlich abnehmen und es näher an die Erde bringen.

Um Ihren Endpunkt zu beantworten, verursachen alle anderen Monde Gezeiten auf ihren übergeordneten Planeten und entfernen sich von ihnen. Die Auswirkungen sind jedoch aufgrund des größeren Größenunterschieds viel geringer. Das Erde / Mond-System ist einzigartig im Sonnensystem, da die Größenverhältnisse der Körper relativ nahe beieinander liegen.

ChrisF
quelle
Die anderen Planeten / Mond - Systeme haben auch diese Eigenschaft aber. Die Monde drehen sich langsam nach außen.
Rory Alsop
Ich noch nicht bekommen , wie der Mond der Beschleunigung würde seine Umlaufbahn verringern, von dem, was ich mich erinnere, desto schneller der Körper bewegt, desto mehr entfernt ist die Bahn ...
Danubian Sailor
@ ŁukaszLech Das ist ein Irrtum. Das Quadrat der Umlaufbahn entspricht dem Würfel seiner durchschnittlichen Entfernung ( Keplers 3. Hauptsatz ), aber da die Größe der Umlaufbahn nur linear mit der Entfernung skaliert, skaliert die Geschwindigkeit wie r ^ (- 1 / 2), dh mit der Entfernung abnehmend.
Guillochon
1
Beispiele: Bei einer Höhe von 250 km beträgt die Umlaufgeschwindigkeit 30.000 km / h. Bei 22000 Meilen ist es nur 7000mph.
Rory Alsop
Interessant. Aber wenn der Körper langsamer wird, verringert sich die Zentrifugalkraft, kann die Schwerkraft nicht mehr mithalten und der Körper fällt? Was passiert mit Satelliten mit niedriger Umlaufbahn?
Danubian Sailor