Почему Луна к Земле одним боком

[xd]

Рассеяние энергии под действием приливов происходит не только за счёт гидродинамических сил, но и за счёт сил упругости. Растяжение-сжатие приводит к нагреву пород - следовательно, к рассеянию энергии. Эта энергия берётся из энергии вращения объекта и из потенциальной энергии гравитационного поля за счёт изменения расстояния между телами. Распределение источников энергии определяется другими законами сохранения.

[valti]

Луна не является абсолютно твёрдым телом

я думаю (как уже упомянул), что маленькое жидкое ядро мало что поменяет. Во первых неоднородность гравит.поля в области жидкой части мала (падает с радиусом), а самое главное - если кожура вокруг жидкости настолько прочна что не даст магме двигаться, то не будет и потерь энергии. Представьте стеклянный и метал.шар с водой. При действии переменных линейных ускорений вода внутри его двигаться не будет - не будет и потерь.

возможен ещё один механизм торможения вращения: масконы "цепляются" за неоднородное гравитационное поле.

вот этого я и не понимаю - в чем механизм "цепляния". В том что есть сила - все ясно. Но энергия(работа) есть векторное произведение силы на путь. А если нет пути, то и нет работы...

Опять неверно. Не остановилась, а засинхронизировалась. А ещё есть такое явление, как физические либрации. Не желаете для начала ознакомиться?

Не надо придираться к словам. Ясно же что имеется в виду что остановилась, но относительно Земли. С либрациями знаком вроде, но освежим знания из вики:
- "Либрация по долготе связана с тем, что орбита Луны вокруг Земли не является круговой"
- "Либрация по широте происходит вследствие наклона оси вращения Луны к плоскости её орбиты вокруг Земли"
- "Суточная либрация... сравнительно малые ежедневные колебания амплитудой около 57'[2], они связаны с небольшой удаленностью Луны от Земли и с параллаксом, который возникает при вращении Земли. В результате движения наблюдателя вместе с поверхностью Земли при её суточном вращении для наблюдения становятся доступными сначала западные области Луны, затем восточные. "
- "Физическая либрация — небольшое (амплитудой около 2') «покачивание» Луны, которое вызывается приливными силами со стороны Земли и проявляется в небольшом изменении периода вращения Луны вокруг своей оси[2]. Физическая либрация происходит по сложному закону."
По сути первые 3 вида либрации - вовсе не физические колебания. Насчет 4го непонятно, но самое главное - реального постоянного вращения луны в земной системе координат нет. А о нем как раз и речь.

[valti]

но и за счёт сил упругости. Растяжение-сжатие приводит к нагреву пород - следовательно, к рассеянию энергии.

Очень хорошо. Я могу тоже добавить различные силы (вплоть) до э/магнитного и гравитационного излучения вращающихся объектов, но меня интересуют силы которые одинаковы при любой скорости, а не пропорциональны ней. Кто-то жестко "схватил" луну, раз она остановилась намертво, а не крутится с очень малой скоростью. Вот эта сила меня и интересует...

[Viborn]

Этот вид сил трения и остановил вращение, так как не зависит от скорости.

Какой именно вид трения? Волчок останавливает трение скольжения. Из школьной физики вспоминается динамометр, который сдвигает с места брусок лишь при превышении силы трения. Приливные силы вроде имеют гидродинамическое трение. Не знаю его хар-ки, но думается жидкости начинают двигаться при любой приложенной силе (т.е. порога нет).

Трение скольжения верхних слоев жидкого ядра о твердую мантию.

А жидкость может двигаться начинать только после приложения некоего градиента силы, отличной от нуля (пороговое значение сдвига). Посмотрите про не ньютоновские жидкости - тут, например: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B6%D0%B8%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C  ) (бингамовский пластик).

[valti]

Дело в асимметричности лунной фигуры. Рассмотрим следующую аналогию - останавливающийся асимметричный точильный круг (с горизонтальной осью). Вначале он крутится как ровный, но при некотором пороге не может проскочить потенциальный барьер и останавливает вращение, продолжая, однако, немного покачиваться, но оставаясь повёрнутым к полу одной стороной. Вот они
 - физические либрации.

не совсем корректная аналогия. У точильного круга есть ось вращения, которая может не совпадать с его осью симметрии (закрепили скажем его неточно). Но у Луны идеальные подвеска и "подшипники" - ее вывесили в гравитационном поле в вакууме. Попробуйте закрутить в вакууме на магнитной подвеске любое самое корявое тело - оно найдет свою ось вращения и будет бесконечно крутиться без всяких колебаний и прецессий (не считая может эффектов высшего порядка связанных с экспериментом).

[xd]

я думаю (как уже упомянул), что маленькое жидкое ядро мало что поменяет.

А я не о жидком ядре. Я о силах упругости. Даже дом, в котором Вы живёте, не твёрдый, а упругий. И сопротивляется ветру благодаря упругости.

а самое главное - если кожура вокруг жидкости настолько прочна что не даст магме двигаться, то не будет и потерь энергии.

Вот это утверждение является неверным. "Кожура" вокруг магмы Земли колеблется с амплитудой около 0,5 м, или 8*10^-8 доли радиуса. Тем не менее на астрономических масштабах времени торможение весьма заметно. Тут как раз вопрос адекватности физической модели процесса. Абсолютно твёрдое тело не является адекватной моделью в данном случае. Кроме того, Вы переходите между двумя крайностями - абсолютно твёрдое тело и жидкое тело. Вторая тоже не соответствует процессу.

вот этого я и не понимаю - в чем механизм "цепляния". В том что есть сила - все ясно. Но энергия(работа) есть векторное произведение силы на путь. А если нет пути, то и нет работы...

Снова неверно. Работы есть векторное произведение локальной силы на дифференциал пути, проинтегрированный по полному пути. Но сила неравномерна по замкнутому пути, в этом Ваша ошибка. В итоге интеграл ненулевой: происходит рассеяние энергии.

Не надо придираться к словам. Ясно же что имеется в виду что остановилась, но относительно Земли. С либрациями знаком вроде, но освежим знания из вики:
- "Либрация по долготе связана с тем, что орбита Луны вокруг Земли не является круговой"

Луна не остановилась относительно Земли. Она вращается, делая оборот за то же время, сколько в среднем занимает оборот вокруг Земли. Это отнюдь не остановка. В системе отсчёта, связанной с Землёй, это выглядит как колебания положения центра диска Луны относительно среднего положения. Однако это неинерциальная система отсчёта, поэтому многие предпосылки школьной физики здесь неверны именно из-за неинерциальности.

Просто в порядке получения информации: какое у Вас образование? Спрашиваю с целью выбора математического аппарата, которым можно оперировать, чтобы он был Вам понятен.

[valti]

Трение скольжения верхних слоев жидкого ядра о твердую мантию.

пожалуйста прочитайте внимательно что я ищу. Тормозящих сил в системе Луна-Земля полно. Я хочу найти силу, непропорциональную скорости, которая держит луну жестко - не даст крутится при приложении некой силы, не превышающей пороговую. А трение по жидкости  к таковой не относится - кораблик в пруду поплывет при самом малом ветре.

[Viborn]

Трение скольжения верхних слоев жидкого ядра о твердую мантию.

пожалуйста прочитайте внимательно что я ищу. Тормозящих сил в системе Луна-Земля полно. Я хочу найти силу, непропорциональную скорости, которая держит луну жестко - не даст крутится при приложении некой силы, не превышающей пороговую. А трение по жидкости  к таковой не относится - кораблик в пруду поплывет при самом малом ветре.

Я ответил Вам - сила трения жидкого ядра о мантию. Сила трения неньютоновской жидкости (бингамовский пластик) - http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B6%D0%B8%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

[Aquarius]

... но меня интересуют силы которые одинаковы при любой скорости, а не пропорциональны ней. Кто-то жестко "схватил" луну, раз она остановилась намертво, а не крутится с очень малой скоростью. Вот эта сила меня и интересует...

Земля "воспринимает" Луну не как объект с точечной массой (Луна не идеальный шар), а как некий эллипс (отрезок) массы. Вот за его края она её и "держит". В противном случае Луна не стабилизировалась бы, она то тормозилась, то снова разгонялась бы.

[valti]

Просто в порядке получения информации: какое у Вас образование?

Физика не мой профиль, но вообще у меня в прошлом 9 лет физтеха

[valti]

Сила трения неньютоновской жидкости (бингамовский пластик) -

вот нечто подобное я и ищу, но по вашей ссылке сказано:
"Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры."
как то не уверен что жидкая магма попадает под это. То что она вязкая - сомнений нет, но "пространственные структуры" - это имхо маловероятно.

[xd]

Если эти пространственные структуры заметно меньше размеров жидкости, то в среднем оно ведёт себя именно так как Вам и надо. Более того, наличие пространственных структур - это один из механизмов возникновения такого макроскопического явления, как вязкость.

[valti]

опппс... А я похоже ошибся, а никто не заметил .
Если неньютоновская жидкость с эффектами сухого трения и имеет место, то эффект то будет прямо обратный. Жидкость перестанет двигаться (под действием малых приливных сил) и значит луна перестанет замедляться. Тем более выходит что медленное вращение должно быть практически вечным.

[slonougam]

я думаю (как уже упомянул), что маленькое жидкое ядро мало что поменяет.

А Вы в курсе, что твёрдая поверхность Земли под действием Луны вздымается на 50см? Прилив. А твёрдая поверхность Луны под действием Земли вздымается на 13м. Не так уж мало. Это горб. А где горбы - там момент торможения.

[valti]

А Вы в курсе, что твёрдая поверхность Земли под действием Луны вздымается на 50см?

в курсе. Я как раз и рассматриваю Землю как в основном жидкую с тонкой кожурой застывшей оболочки, форма которой меняется за жидким ядром. Своего рода шарик, наполненный водой. У Луны "кожура" намного толще...

А твёрдая поверхность Луны под действием Земли вздымается на 13м. Не так уж мало. Это горб. А где горбы - там момент торможения.

У Луны может "вздыматься" на 13м, а может и на 13км - это почти ни на что не влияет - луна не крутится относительно земли (кроме незначительных эффектов либрации).
А насчет "горб" - это всегда торможение... Представьте на орбите земли 2 груза соединенные пружиной. Они могут долго крутиться, меняя расстояние между собой от тех же гравитационных сил. Горбы будут, а вот торможения не будет (при малых амплитудах). Потому что работа по перемещению может переходить в другую форму энергии и возвращаться назад практически без потерь.
Проще говоря нет жидкости - нет потерь (с горбом или нет - неважно).
Но вообще-то я уже много раз повторял - речь идет не самих тормозящих силах - они есть. Кстати работа приливных сил ведущих к  торможению вращения Земли  намного больше, но мы крутимся. Речь не о том что Луна замедлилась (это было бы понятно) - но она остановилась (относительно земли). Это удивительно. А потери на приливные эффекты падают с понижением скорости вращения сначала линейно, а в случае неньютоновского поведения жидкости (магмы), потери на приливы просто исчезают.

[Viborn]

Жидкость перестанет двигаться (под действием малых приливных сил) и значит луна перестанет замедляться. Тем более выходит что медленное вращение должно быть практически вечным.

Если момент инерции жидкого ядра больше момента инерции мантии, то такого, как Вы сказали, не произойдет.
Впрочем, не произойдет в любом случае. Достаточно наличия раздела фаз жидкого и твердого вещества. Мантия Луны, деформируясь под тяготением Земли в эллиптическую форму, как блендер своим вращением взбивает жидкое ядро (неньютоновская жидкость, бингамовский пластик) и тратит на это свою энергию вращения.

а в случае неньютоновского поведения жидкости (магмы), потери на приливы просто исчезают.

Это не так. Я объяснил, почему.

[Geen]

Представьте на орбите земли 2 груза соединенные пружиной. Они могут долго крутиться, меняя расстояние между собой от тех же гравитационных сил. Горбы будут, а вот торможения не будет (при малых амплитудах). Потому что работа по перемещению может переходить в другую форму энергии и возвращаться назад практически без потерь.

Что значит "практически без потерь"?? Миллион лет (всего лишь) - какая доля начальной энергии будет потеряна?

Физика не мой профиль, но вообще у меня в прошлом 9 лет физтеха

Это на каком же факультете "общую физику" не читают??

Речь не о том что Луна замедлилась (это было бы понятно) - но она остановилась (относительно земли). Это удивительно.

"Эффективный потенциал" горбатый; потери приводят к тому, что вместо бесконечно замедляющегося движения, происходит "залипание" между двумя горбами; движение не прекратилось (либрации), оно просто происходит в малой окрестности.

[xd]

valti: передёргиваете. То вопрос стоит о том, что Луну остановило, а потом резко переход к тому, что она уже остановилась и с этим надо что-то делать.

[Diman]

"Цитата: Elentirmo от 31.12.2010 [11:07:18]
Спасибо, разъяснил эту древнюю загадку нам, недоумкам.

Приятно иметь дело с понятливыми людьми."

Вот какой мудрый и заботливый гуру! Ему даже приятно дело иметь с понимающими людьми

[slonougam]

1. приливные эффекты могут работать лишь при наличии движущихся масс (вода, расплавленная кора). После того как луна остыла и затвердела гравитационные силы ничего не двигают - поэтому потерь энергии не происходит. 

Приливные эффекты  работают и в твёрдой коре. Она твёрдая, но не абсолютно. Она упругая. Когда средний радиус Луны (1738,14км) увеличивается на 13м  - это значит и твердь коры упруго удлиняется на эти метры. Как рельс, который длиннее летом, чем зимой. Заметим, что прилив от Солнца на Луне не остановился. Он меньше, но зато продолжает бегать по поверхности. Упругие перемещения в твёрдой коре приводят к трению, а значит к выделению тепловой энергии. Приливные силы тормозили Луну и довели её до синхронизации, но внешние силы пытаются вывести Луну из синхронизации. Да и синхронный период вращения Луны меняется. Луна - удаляется от Земли на 3,8см в год. Приливным силам приходится просыпаться и восстанавливать синхронизацию.