Почему совпадают периоды вращения Луны вокруг оси и вокруг Земли

[WARSELNEW]

Уважаемые звездочеты! Форум достаточно обширен, чтобы я смог быстро найти ответ на свой вопрос.
Не подскажете ли, где можно прочитать, почему так точно совпадают периоды вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли?

[Oleg Tuchin]

Вы знаете, что Луна сейчас обращена к Земле одной стороной. Так было не всегда. Миллиарды лет назад Луна была ближе к Земле, чем сейчас, а периоды вращения Земли и обращения вокруг нее Луны составляли лишь несколько часов. На нынешнем этапе эволюции системы «Земля-Луна» период вращения Луны совпал с периодом ее обращения. Это привело к двум важным следствиям. Во-первых, продолжительность солнечных суток на Луне равна синодическому месяцу (день и ночь на Луне длятся почти по две земные недели). Во-вторых к Земле Луна всегда обращена одним полушарием (мы с Земли видим всегда одну и ту же сторону Луны).
Е. П. Левитан. Учебник Астрономии для 11 класса

[Crio]

Миллиарды лет назад Луна была ближе к Земле, чем сейчас, а периоды вращения Земли и обращения вокруг нее Луны составляли лишь несколько часов. На нынешнем этапе эволюции системы «Земля-Луна» период вращения Луны совпал с периодом ее обращения.

Добавлю, что случилось это из-за приливного торможения вращения Луны.

Чуть подробнее можно почитать например здесь

[WARSELNEW]

Вы знаете, что Луна сейчас обращена к Земле одной стороной. Так было не всегда. Миллиарды лет назад Луна была ближе к Земле, чем сейчас, а периоды вращения Земли и обращения вокруг нее Луны составляли лишь несколько часов. На нынешнем этапе эволюции системы «Земля-Луна» период вращения Луны совпал с периодом ее обращения.

Сколько миллиардов лет назад, точнее, если можно. Возрасты Луны и Земли вроде ориентировочно совпадают, в пределах 4,5 млрд.лет (поправьте меня, возможно я ошибаюсь). При обращении с такой скоростью (несколько часов) каково должно было быть расстояние между объектами? И не развалилась бы Луна на отдельные куски при достаточно малом расстоянии за счет приливных сил? Каков в то время составлял период осевого обращения Луны? На нынешнем этапе известно, что, например, в Солнечной системе крупные спутники Юпитера и Сатурна имеют аналогично равные периоды осевого и орбитального обращения. Это тоже следует считать совпадением?

[Crio]

На нынешнем этапе известно, что, например, в Солнечной системе крупные спутники Юпитера и Сатурна имеют аналогично равные периоды осевого и орбитального обращения. Это тоже следует считать совпадением?

А кто говорил про совпадения?
Это тоже следствие приливного взаимодействия.

[WARSELNEW]

Добавлю, что случилось это из-за приливного торможения вращения Луны.
Чуть подробнее можно почитать например здесь

Исходя из тезисов указанной статьи, спутники практически всех планет Солнечной системы должны иметь совпадающие периоды осевого и орбитального обращения (т.к их массы гораздо меньше масс планет, то за счет приливного торможения/ускорения они должны давно уже засинхронизироваться), но это не соответствует действительности.

[WARSELNEW]

А кто говорил про совпадения?
Это тоже следствие приливного взаимодействия.

Про совпадения говорил Е.П. Левитан.  Если Луна считать однородным почти сферическим телом (с центром масс, совпадающим с центром сферы), то при имеющемся явлении она должна продолжать тормозить осевое вращение, т.к. гравитация никуда не делась за прошедшие миллиарды лет. Если же нет, то следует сделать аналогичные далеко идущие выводы по спутникам Юпитера и Сатурна. Есть ли такие выводы?

[Droog_Andrey]

при имеющемся явлении она должна продолжать тормозить осевое вращение

Так и происходит: земные сутки ежегодно возрастают на величину порядка 0.00043 секунды (точно не помню, могу ошибаться).

[WARSELNEW]

to Droog_Andrey
Я неточно выразился - имелось в виду лунное осевое вращение, т.е лунные сутки.

[AstroNick]

Исходя из тезисов указанной статьи, спутники практически всех планет Солнечной системы должны иметь совпадающие периоды осевого и орбитального обращения (т.к их массы гораздо меньше масс планет, то за счет приливного торможения/ускорения они должны давно уже засинхронизироваться), но это не соответствует действительности.

Теоретически - да, это правильное предположение, но на практике приливное возмущение (а значит - и тормозящие вращение силы) быстро убывают с расстоянием, и поэтому время синхронизации осевого и орбитального периода зависит от расстояния до спутника, и, конечно, его массы (чем больше масса - тем больше вращательный момент). Т.е. можно предположить, что несинхронизированным спутникам просто не хватило времени для синхронизации.

Очень кстати тут было упомянуто замедление вращения Земли - это ведь тот же самый процесс (приливное торможение со стороны Луны), только в настоящее время он пока далёк от завершения - приливное действие Луны на Землю гораздо слабее, чем Земли на Луну (разница в массах, да и удаляется Луна), поэтому Луна уже синхронизировалась, а Земля - ещё нет. Но это только вопрос времени - через несколько миллиардов лет продолжительность земных суток сравняется с орбитальным периодом Луны (который возрастёт по сравнению с нынешним, поскольку часть тормозящей силы действует на Луну и удаляет её от Земли). И Земля также будет повёрнута к Луне одной стороной. Если не ошибаюсь, это произойдёт через 4.5 миллиарда лет, и земной год будет содержать всего 9 суток  (правда, очень длинных).

[Droog_Andrey]

Я неточно выразился - имелось в виду лунное осевое вращение, т.е лунные сутки.

Они сейчас, по идее, должны оставаться равными орбитальному периоду, т.к. это есть состояние равновесия, а орбитальный период изменяется слишком медленно, чтобы вывести Луну из него.

Небольшой офтоп: почему орбительный период Земли не возрастает, а, наоборот, уменьшается? Каждый год на 0.005305 секунды...

[T101]

Интересный вопрос! Я просто раньше не встречал таких данных, что орбитальный период Земли (вокруг Солнца как я понял) уменьшается. И цифра ведь приличная - с такими темпами он станет на месяц(!) короче менее чем за полмиллиарда лет. Наводит на размышления о параметрах орбиты и климате Земли в далеком прошлом и таком же далеком, но реальном будущем 

[Karen]

Небольшой офтоп: почему орбительный период Земли не возрастает, а, наоборот, уменьшается? Каждый год на 0.005305 секунды...

Интересно, откуда эти данные? Нигде не нашла.

[Oleg Tuchin]

...что когда-то Луна находилась гораздо ближе к Земле и обращалась вокруг нее за 4 — 5 часов. Постепенно периоды обращения становятся все длиннее, а рас стояние Земля — Луна увеличивается. За каждые 12 000 лет земные сутки увеличиваются на одну минуту, а расстояние между нами и спутником увеличивается на 1,5 м. Пройдет много времени, и это расстояние увеличится на 230640 км. Из 365 дней года останутся шесть с половиной суток. Наступит период длительной устойчивости: Земля и Луна будут об ращены друг к другу одной и той же стороной, а волна прилива будет стоять на месте. На небе Луна будет выглядеть маленьким пятнышком.
Только Солнце будет тормозить Землю. И когда время облета Земли Луной станет больше периода вращения нашей планеты, наш спутник начнет восходить на западе, а заходить на востоке. Приливы повернутся в сторону вращения Земли, что заставит Луну снова приближаться. Через очень большой промежуток времени Луна не только займет свое прежнее положение возле Земли, но и начнет приближаться. Она нависнет прямо над головой землян, а когда расстояние Земля — Луна станет равным приблизительно 18230 км…
М. Я. Цофин. Астрономия. Минск, 1998 г.

[Droog_Andrey]

Небольшой офтоп: почему орбительный период Земли не возрастает, а, наоборот, уменьшается? Каждый год на 0.005305 секунды...

Интересно, откуда эти данные? Нигде не нашла.

А я уже и не помню. Помню только, что ещё ребёнком (лет 8-9 назад) нашёл эту величину в каком-то справочнике и вычислил длительность тропического года для разных моментов времени, опираясь на значение 31556925.9747 с на момент начала 1900 года (это значение в своё время даже использовалось в определении секунды).

Сейчас поиск в Google по запросу

"тропический год" уменьшается

выдаёт порядочное количество подтверждающих ссылок (однако значения по ним не столь точны, как указанное мной).

[T101]

И всё же очень интересно - хочется попросить наших многоуважаемых профи подтвердить или опровергнуть эти данные...

[Эркин]

Приливное возмущение возможно только в случае жидких или упругих тел. Абсолютно твердое тело не будет испытывать приливных возмущений на орбите - разве не так?
Если бы Луна когда-то испытывала такое приливное возмущение, то есть на Луне постоянно происходили бы смещения массы, деформации типа приливных горбов - мне кажется такая сейсмическая активность привела бы например к сглаживанию рельефа.

Видимо синхронизация вращения Луны произошла очень-очень  давно.   







 

[T101]

Приливное возмущение возможно и у твердых тел. Просто оно ненастолько велико в данном случае (Земля-Луна), чтобы изменять детали рельефа. Судите сами: для жидкого вещества - воды - это возмущение должно иметь гораздо более сильный эффект (в плане изменения рельефа), чем для твердой поверхности, и при этом реально уровень воды изменяется всего на несколько метров.  Но оно имеет место быть и для твердых тел. Ярчайший пример - Ио.

[ALZ]

Уважаемые звездочеты! Форум достаточно обширен, чтобы я смог быстро найти ответ на свой вопрос. Не подскажете ли, где можно прочитать, почему так точно совпадают периоды вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли?

ещё совпадают (почти) угловые размеры Луны и Солнца -- вроде-бы угловые размеры всех других спутников планет Солнечной системы либо больше, либо меньше солнечного (для наблюдателя, находящегося на планете)

и вроде-бы тоже не так просто ответить почему так точно совпадают?

[Доброжелатель]

[и вроде-бы тоже не так просто ответить почему так точно совпадают?

Если считать что Луна постепенно удаляется от Земли, значит для наблюдения с Земли угловые размеры Луны относительно Солнца постоянно  уменьшаются,  и по мере ее (Луны) удаления  рано или поздно должны были  на некоторое время совпасть.

  Другое дело, что совпали они  как раз в тот момент, когда на земле появились разумные существа, которых заинтересовало это совпадение