Pourquoi la Lune recule-t-elle de la Terre à cause des marées? Est-ce typique pour les autres lunes?

Après avoir lu les Q&R La lune s'éloigne-t-elle plus de la Terre et plus près du Soleil? Pourquoi? à propos des marées transférant de l'énergie à la Lune et la repoussant de la Terre, j'ai une question:

Comment cette énergie est-elle réellement transférée sur la Lune? La création de marées nécessite de l'énergie, donc je m'attends à ce que cela prenne de l'énergie de la Lune, la ralentisse et la fasse retomber sur la Terre. Pourquoi cela ne se produit-il pas?

Enfin, si tel est le mécanisme général, d'autres lunes en orbite autour de planètes à surface liquide et à l'origine de marées, reculeraient-elles de leurs planètes parentes?

the-moon orbit earth

— Marin danubien
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Notez que la récession ne se produit que lorsque le primaire tourne plus vite que le satellite. Lorsque le satellite se déplace plus rapidement que le satellite principal (comme Phobos et Mars), il s'enroule, pas en ressort.

— BowlOfRed

@ РСТȢѸФХѾЦЧШЩЪЫЬ: Um, "plus près du soleil"? Il

— s'éloigne

Réponses:

C'est assez simple, en fait.

gonflement des marées

La Lune crée des marées. En raison des marées, l'eau se gonfle vers la Lune (et également du côté opposé).

Mais la Terre tourne également assez rapidement (une fois par jour), plus vite que la Lune en orbite autour de la Terre (une fois par mois). Il y a une friction entre la Terre en rotation et le renflement aqueux créé par les marées. La rotation de la Terre "veut" faire tourner le renflement plus rapidement.

En effet, la rotation de la Terre entraîne le renflement de marée vers l'avant - le renflement est toujours un peu en avance sur la Lune. Lorsque la Lune est au méridien, la marée diminue déjà.

Il y a donc un peu de masse aqueuse supplémentaire sur Terre, un peu en avant de la Lune. Ce renflement aqueux interagit gravitationnellement avec la Lune.

Cela a deux effets:

il ralentit la rotation de la Terre, en aspirant progressivement de l'énergie (la Lune tire le renflement, et donc la Terre, "en arrière")
cette énergie est déversée dans le mouvement orbital de la Lune, la "tirant" effectivement vers l'avant

Lorsque vous transférez de l'énergie de mouvement dans un corps en orbite, il s'installe sur une orbite plus élevée - une orbite plus élevée signifie plus d'énergie. Par conséquent, le transfert d'énergie du spin de la Terre à l'orbite de la Lune augmente progressivement l'orbite de la Lune.

Cela se produit uniquement parce que la Terre tourne plus vite que la Lune en orbite. Si la Terre était verrouillée à la Lune (tournant exactement aussi vite que la Lune en orbite), aucun transfert ne se produirait. Si la Terre tournait plus lentement que l'orbite de la Lune, alors le transfert serait opposé (du mouvement orbital de la Lune au spin de la Terre).

Remarque: contre-intuitivement, un satellite avec plus d'énergie se déplace en fait plus lentement, mais sur une orbite plus élevée. L'énergie supplémentaire sert à élever l'orbite, pas à accélérer sa vitesse. Pourquoi cela se produit exactement est une toute autre discussion.

— Florin Andrei
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Y a-t-il aussi un raz de marée dans le manteau en fusion de la Terre?

— LocalFluff

La Terre entière, y compris la croûte "solide" et son intérieur mou, subit une marée due à la Lune; à l'échelle planétaire, il n'y a pas de vrais solides. Cela s'appelle la marée de la Terre. L'amplitude est de l'ordre de dizaines de centimètres. web.ics.purdue.edu/~ecalais/teaching/eas450/Gravity3.pdf

— Florin Andrei

@ user104372 L'énergie n'existe pas seulement sous forme d'énergie cinétique. Dans ce cas, l'énergie totale (cinétique et potentiel) d'une orbite plus large est plus grande. C'est vraiment la physique de base dont vous discutez.

— Rob Jeffries

Re C'est assez simple, en fait. Ce n'est pas aussi simple. L'image vraie est beaucoup plus complexe que cette image simple. Le renflement de marée tel que représenté sur l'image n'existe pas. S'il existait, la marée haute se produirait peu après le point culminant lunaire (puis 12 heures et 25 minutes après). Ceci est très rarement observé. En fait, ce renflement de marée ne peut pas exister. Pour obtenir une image correcte, il faudrait intégrer les effets des océans sur la Lune sur une longue période (de préférence 18 ans ou plus). Nos modèles ne sont pas encore là.

— David Hammen

Vous avez correctement identifié que les forces de marée transfèrent de l'énergie de la Terre à la Lune. Cette énergie fait que l'orbite de la Lune s'agrandit, la ralentissant ainsi.

C'est un peu contre-intuitif, mais si vous y réfléchissez, la Terre tourne à un rythme de 1 rotation par jour. La Lune tourne autour de la Terre avec une période d'environ 27,3 jours. Si elle devait accélérer, son orbite diminuerait en fait en la rapprochant de la Terre.

Pour répondre à votre point final, toutes les autres lunes provoquent des marées sur leurs planètes parentes et s'éloignent d'eux, mais les effets sont beaucoup plus faibles en raison de la plus grande différence de taille. Le système Terre / Lune est unique dans le système solaire car le rapport des tailles des corps est relativement proche les uns des autres.

— ChrisF
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Les autres systèmes planète / lune n'ont aussi cette propriété bien. Les lunes tournent lentement vers l'extérieur.

— Rory Alsop

Je ne comprends toujours pas comment l'accélération de la Lune diminuerait son orbite, d'après ce que je me souviens, plus le corps se déplace rapidement, plus l'orbite est distante ...

— Danubian Sailor

@ ŁukaszLech C'est une idée fausse, le carré de la période orbitale est égal au cube de sa distance moyenne ( 3e loi de Kepler ), mais comme la taille de l'orbite ne varie que linéairement avec la distance, la vitesse s'échelonne comme r ^ (- 1 / 2), c'est-à-dire décroissant avec la distance.

— Guillochon

Exemples: à 150 miles de haut, la vitesse orbitale est de 17000 mph. À 22000 miles d'altitude, il ne fait que 7000 mph.

— Rory Alsop

Intéressant. Mais lorsque le corps ralentit, la force centrifuge diminue, donc n'est plus en mesure de correspondre à la gravité, et le corps tombe? Qu'est-ce qui arrive aux satellites à orbite basse?

— Danubian Sailor