Est-il possible pour une lune d'avoir continuellement un côté face à son étoile en orbite autour d'une planète?

Par exemple; y a-t-il une possibilité pour la lune d'avoir toujours un côté face au soleil en orbite autour de la terre? Et si oui, à quoi ressemblerait le cycle du jour?

J'ai fait le calcul, c'est assez simple. Si nous prenons la sphère de Hill , qui est une estimation de l'orbite la plus éloignée possible, et je vais simplement faire le calcul sur des orbites circulaires. Les orbites elliptiques sont de plus en plus difficiles à mettre en résonance.

la formule simple de Hill Sphere. , où est la planète semi-grand axe au soleil et est la distance de la lune à la planète, petit , masse de la planète , grand , masse de l'étoile.$3\frac{r^3}{a^3} = \frac{m}{M}$$a$$r$$m$$M$

Pour calculer les forces de marée, la force change avec la 3e puissance du rayon, donc pour une force de marée égale sur une lune à la fois de l'étoile, c'est la planète orbite et de la planète qu'elle orbite, , et cela place assez soigneusement les forces de marée égales en dehors du bord extérieur de la sphère de colline par un facteur de la racine cubique de 3, soit environ 1,44$\frac{r^3}{R^3} = \frac{m}{M}$

La moitié extérieure de la sphère de la colline n'est de toute façon pas stable à long terme dans les systèmes réels, donc pour que la Lune subisse une force de marée plus forte de l'étoile que ses orbites planétaires que celle de sa planète, elle devrait être bien en dehors de l'étable région orbitale autour de la planète, par au moins un multiple de 2,88.

Il n'y a aucun moyen pour qu'une lune dans n'importe quel système soit verrouillée par marée à son étoile et non à sa planète.

La lune est verrouillée gravitationnellement sur la Terre. Parce que le champ gravitationnel dépend de la distance, la gravité de la Terre n'affecte pas la lune uniformément: le côté le plus éloigné n'est pas attiré aussi fortement que le côté le plus proche, ce sont des effets de marée. Cela fait que le côté le plus lourd de la lune fait face à la terre, c'est-à-dire que la lune est verrouillée à la terre. Le soleil est beaucoup plus éloigné (~ 360 fois). Cela signifie que la différence dans le vecteur de champ gravitationnel du soleil à travers la lune (c'est-à-dire les effets de marée) est beaucoup plus faible. Par conséquent, si un objet est lié par gravitation, il en sera de même pour l'objet qu'il orbite. Si nous étions suffisamment proches du soleil pour que la lune soit plus affectée par les effets de la marée du soleil que ceux de la Terre, nous serions si proches que la lune ne serait plus en orbite autour de la Terre car elle serait entraînée par le Soleil.

Donc non, une lune ne sera pas verrouillée par une marée sur une étoile. Cependant, si une lune était parfaitement symétrique sphérique (et solide), elle ne pourrait pas être verrouillée par la marée. Ensuite, par coïncidence extrême, il pourrait avoir une période de rotation sidérale similaire à la période orbitale de sa planète autour du soleil.

Il y a des objets qui sont verrouillés par marée aux étoiles, par exemple Mercure. Mercure orbite autour du soleil en 87 jours et tourne autour de son axe en 87 jours. Cela signifie que d'un côté de Mercure c'est toujours le jour, et de l'autre côté c'est toujours la nuit, il n'y a pas de cycle jour-nuit sur Mercure. Le mercure est en fait en résonance orbitale, voir ci-dessous.