Astronomía

¿Se está circularizando la órbita de la luna? ¿Por qué el calentamiento de las mareas circulariza las órbitas?

¿Se está circularizando la órbita de la luna? ¿Por qué el calentamiento de las mareas circulariza las órbitas?


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La luna tiene una órbita elíptica (por supuesto), pero a medida que se aleja de la Tierra cada año, ¿su órbita se vuelve más circular y por qué? La órbita de Io se está volviendo más circular debido a los efectos del calentamiento de las mareas, pero ¿por qué?


Me encontré con esto un año después, pero pensé en publicar una respuesta simple, no matemática.

La influencia gravitacional de la Luna sobre la Tierra es como la de cualquier cuerpo en órbita en su principal, es decir, crea un bulto en la superficie de la Tierra y, en menor medida, viceversa. A medida que la Tierra gira, esa protuberancia se mueve alrededor de su circunferencia, por lo que siempre apunta casi hacia la Luna.

Debido a que la corteza terrestre no es perfectamente elástica, esta deformación en movimiento nunca está exactamente debajo de la luna, sino que la conduce ligeramente. (Esto sucedería incluso si la corteza fueron perfectamente elástico, debido a la inercia del material que se desplaza.) Esto conduce a tres fenómenos.

La primera es que parte de la energía rotacional de la Tierra se disipa en forma de calor. No es mucho, pero es importante en la última etapa del bloqueo de mareas.

La segunda es que la gravedad ligeramente aumentada de ese bulto, que conduce a la Luna mientras lo hace, empuja a la Luna hacia adelante en su órbita. A medida que agrega energía cinética a la Luna, tiende a elevar la Luna más alto en su órbita. Esta misma fuerza tira hacia atrás contra la rotación de la Tierra, ralentizándola.

La tercera es que cuando la Luna está más cerca de la Tierra en su órbita no del todo circular, esta fuerza es mayor, levantándola más cuando está cerca de la Tierra. Esto tiende a eliminar cualquier excentricidad en la órbita de la Luna.

La suma total de todo esto es que la rotación de la Tierra eventualmente se ralentizará a la velocidad a la que la Luna gira a su alrededor, y reduce la excentricidad de la órbita de la Luna. Esta fuerza disminuye a medida que los dos se sincronizan, y el último remanente del "exceso" de energía de rotación de la Tierra se pierde a través del calentamiento de las mareas, de modo que un lado siempre mira hacia la Luna.

Tenga en cuenta que, como se señaló en otros carteles, la gravedad del Sol tiende a hacer que la órbita de la Luna sea ligeramente excéntrica, lo que eventualmente haría que la Tierra / Luna se uniera a la marea del Sol, pero un poco de aritmética de Fermi sugiere que el propio Sistema Solar ganó ' t dura bastante tiempo.


Respuesta corta: SI. Asumiré que te refieres a la excentricidad en la órbita de la Luna alrededor de la Tierra.

En general, las fuerzas de marea en sistemas binarios (como el sistema Tierra-Luna, o una estrella binaria, etc.) afectan al sistema binario de tres formas principales: en el orden de la escala de tiempo más larga a la escala de tiempo más corta.

1) circularización de la órbita (la excentricidad se reduce a cero, la separación binaria se reduce al mínimo).

2) alineación de los momentos angulares de giro de los componentes binarios con el momento angular orbital (las direcciones de $ S $ y $ L $ son lo mismo).

3) sincronización de la frecuencia de rotación de los componentes binarios con la frecuencia orbital.

¿pero por qué?

Hay diferentes formas de responder "por qué", y aquí hay una gran respuesta conceptual dada por el mismo Dios Padre de las mareas astrofísicas, Z. P. Zahn:

Una propiedad fundamental de los sistemas mecánicos cerrados es que conservan su momento total. Esto es cierto en particular para las estrellas binarias, los sistemas estrella-planeta (s), ya sea que posean o no un disco circunestelar, si se puede ignorar el momento angular que arrastran los vientos y las ondas gravitacionales. A través de la interacción de las mareas, la energía cinética y el momento angular se intercambian entre la rotación de los componentes, su movimiento orbital y el disco. En ausencia de dicho disco, que es el caso que consideraremos aquí, evolucionan por disipación viscosa y radiativa al estado de mínima energía cinética, en el que la órbita es circular, la rotación de ambas estrellas está sincronizada con la movimiento orbital, y su eje de giro son perpendiculares al plano orbital. La rapidez con que el sistema tiende a ese estado está determinada por la fuerza de la interacción de las mareas y, por lo tanto, por la separación de los dos componentes ...

Entonces, básicamente, el par de marea impulsa la disipación, y esta disipación lleva al binario a un estado de energía cinética mínima, es decir, órbita circular, giros sincronizados con la órbita, giros alineados con la órbita.

Aquí hay un gráfico de contorno de las escalas de tiempo proporcionadas por las ecuaciones #$9 - 13$ del artículo seminal de Hut de 1981, asumiendo que la separación no cambia mucho en relación con las otras cantidades, para un binario compuesto por un agujero negro y una estrella Wolf-Rayet, que es un sistema similar a un sistema planeta-satélite, donde las escalas de tiempo son parametrizado en términos de la masa de la estrella WR y la separación del binario:

La línea negra punteada es la escala de tiempo de fusión para el binario debido a las ondas gravitacionales, lo que significa que debajo de esa línea eres un binario que se fusiona durante la vida útil del universo. La escala de tiempo de sincronización es independiente del giro inicial de la estrella WR, por lo que solo hay una línea de sincronización en el gráfico, pero la escala de tiempo de alineación depende del giro inicial del componente que siente las mareas. Los puntos debajo de los contornos logran ese proceso (debajo de la línea discontinua roja están sincronizados). La cantidad $ f_ {B} $ es el parámetro de fracción de ruptura, está entre $0$ y $1$, y cuya elección determina el giro inicial de la estrella WR como una fracción de su giro de ruptura. (Los contornos de la escala de tiempo de las mareas se hicieron equiparando la vida útil de WR con la escala de tiempo de las mareas). No incluí la escala de tiempo de circularización porque esencialmente siempre es menor que la sincronización. escala de tiempo (visto simplemente por el hecho de que, en general, $ S << L $).

Por último, hay que decir que una estrella WR es bastante diferente de una luna / satélite, sin embargo, los efectos de las mareas en cada uno son lo suficientemente similares como para hacer una comparación conceptual (ya que una estrella WR es mucho menos masiva que la BH, al igual que la luna que la Tierra, la jerarquía de las escalas de tiempo de las mareas es la misma, pero debe tener en cuenta que la respuesta absidal del WR al gradiente de las mareas es muy diferente a la de una luna rocosa).

Como señaló, la órbita de la Luna es ligeramente excéntrica, pero la luna también está sincronizada por mareas con la rotación de la Tierra (que están sincronizadas con la rotación orbital). Esto debería tener sentido, ya que las mareas tardan más en circular que en sincronizarse.

Estoy seguro de que alguien puede publicar un ejemplo del uso de mareas en un sistema planeta-luna real, en lugar de mi sistema estrella-agujero negro. :)


Efectos de las mareas en la rotación de la Tierra & # 039s y la órbita de la luna & # 039s

Los temas son: cómo las mareas lunares (1) hacen que la rotación de la Tierra se ralentice y (2) hacen que la luna se aleje de la Tierra. Este hilo está destinado a ser más específico.

@Drakkith citó (publicación n. ° 8) un artículo de ciencia de 1996 sobre el tema

cuyo resumen suena muy interesante y que espero leer en las próximas semanas.

Drakkith también citó un artículo de Wikipedia sobre la aceleración de las mareas:

En el post # 7 confesé que no entendía esta lógica. Hubo más discusión sobre este subtema en ese hilo que todavía me dejó algo confundido, así que decidí comenzar este hilo más específico.

Creo que el siguiente modelo hipotético será útil para explicar mi comprensión actual al simplificar la dinámica.

Considere un esferoide achatado sólido giratorio con la masa de la Tierra sin océanos. La forma del achatamiento conduce a que cada punto de la superficie tenga el mismo tirón local hacia abajo que cualquier otro punto de la superficie. Cerca del ecuador, la protuberancia causa un tirón gravitacional hacia abajo más grande que en otros puntos de la superficie, pero el giro de la tierra causa una fuerza centrífuga que reduce el tirón hacia abajo, por lo que el tirón neto es el mismo que el tirón gravitacional en los polos. Supongamos ahora que una masa de agua igual a la de los océanos se extiende sobre la Tierra. No hay masas terrestres superficiales y un solo océano mundial. La profundidad del agua será mayor en el ecuador y menor en los polos debido a la fuerza centrífuga del giro de la Tierra. La es la forma "nominal" de este modelo de la Tierra en ausencia de luna.

Ahora suponga una luna esférica no giratoria con una órbita circular en el mismo plano que el ecuador nominal de la Tierra. Esta es la luna nominal. Suponga que el período de días sidéreos del giro nominal de la Tierra (de oeste a este) es el mismo que el de la Tierra real. Suponga que el período orbital sideral de la luna nominal (que aparece de este a oeste desde un observador en la Tierra) es el mismo que para la luna real. La luna nominal causará protuberancias de marea en los océanos de la Tierra nominal.

A continuación se muestra mi nueva interpretación de la cita de Wikipedia, que es diferente a la interpretación que di en el otro hilo porque creo que ahora tengo una mejor comprensión basada en la discusión en el otro hilo.

El inicio de la interpretación

¿Es correcta esta explicación?

Ahora, la parte de la interpretación con la que tengo más problemas.


¿Qué es el bloqueo de mareas?

La Luna está fijada por mareas a la Tierra, lo que significa que siempre muestra una cara a nuestro planeta. De hecho, este es el caso de la mayoría de las grandes lunas del Sistema Solar. ¿Cuál es el proceso que se está llevando a cabo para que esto suceda?

Solo mira la Luna, ¿no es hermosa? Saque un buen par de binoculares o un pequeño telescopio esta noche y podrá ver enormes cráteres y antiguas llanuras de lava. Mire de nuevo mañana y podrá ver ... exactamente las mismas cosas. Como sabes, nuestra modesta Luna solo nos muestra una cara. Siempre.

Si pudieras mirar a la Luna orbitando la Tierra desde arriba, verías que orbita una vez sobre su eje exactamente el tiempo que tarda en orbitar una vez alrededor de nuestro planeta. Siempre está girando, mostrándonos exactamente la misma cara. ¿Qué esconde?

La Luna no es el único lugar del Sistema Solar donde sucede esto. Todas las lunas principales de Júpiter y Saturno muestran la misma cara a su padre. Plutón y Caronte son aún más extraños, los dos mundos están bloqueados, uno frente al otro por toda la eternidad. Los astrónomos llaman a esto bloqueo de mareas y ocurre debido a la interacción gravitacional entre mundos.

Como sabe, la Luna está tirando de la Tierra, provocando las mareas. De hecho, la atracción de la Luna es tan fuerte que el suelo mismo se eleva 30 cm, alrededor de un pie, a medida que pasa.

Es aún más poderoso en la Luna. La gravedad de la Tierra distorsiona la Luna en una forma oblonga. Los lados que apuntan hacia y lejos de la Tierra se abultan hacia afuera, mientras que los otros se empujan hacia adentro para compensar. Hace que la Luna tenga forma de balón de fútbol.

Ahora no es gran cosa, pero en el pasado antiguo, poco después de su formación, la Luna giraba rápidamente. Esto significaba que la parte de la Luna que se abultaba hacia nosotros cambiaba constantemente, como las mareas de agua en la Tierra.

Grandes cantidades de roca necesitan moverse y cambiar de forma para abultarse hacia la Tierra y luego asentarse nuevamente, y esto lleva tiempo. La posición de las protuberancias en la Luna siempre estaba un poco desalineada con la fuerza de gravedad de la Tierra.

Estas protuberancias actuaban como asas a las que la gravedad de la Tierra podía agarrarse y devolverla a su lugar. Con el tiempo, la gravedad de la Tierra redujo la velocidad de rotación de la Luna hasta que se detuvo para siempre.

Este mismo proceso ocurrió en todas las grandes lunas del Sistema Solar.
Debido a su masa más pequeña, nuestra Luna se unió a la Tierra por mareas hace miles de millones de años. Ahora el proceso continúa para hacer que la Tierra también se bloquee por mareas con la Luna.

En un futuro lejano, la Luna dejará de moverse en el cielo y quedará inmóvil, visible solo desde la mitad de la Tierra.

¿Qué tan distante? En aproximadamente 50 mil millones de años, mucho después de que el Sol haya muerto, la Tierra y la Luna finalmente se unirán entre sí, al igual que Romeo y Julieta, Fry y Leela, Plutón y Caronte. La fuerza de la gravedad es algo poderoso. Lo suficientemente poderoso como para detener a una luna en seco.

¿Tenías alguna otra pregunta sobre la Luna? Publique sus sugerencias en los comentarios y estaremos encantados de hacer más videos y profundizar más.


¿Se está circularizando la órbita de la luna? ¿Por qué el calentamiento de las mareas circulariza las órbitas? - Astronomía

Características geomórficas de Europa


Es interesante ver lunas en nuestro sistema solar que son tan geológicamente activas mientras que nuestra propia Luna no lo es. Debido a su tamaño, nuestra Luna ha tenido tiempo suficiente para irradiar su calor al espacio, provocando que su interior se enfríe, prohibiendo la actividad geológica. Sin embargo, Europa es más pequeña que nuestra Luna (Tabla 1), pero aún está geológicamente activa. La razón de su actividad continua se debe al calentamiento de las mareas, una continua flexión y estiramiento de Europa causada por la forma de su órbita y la atracción gravitacional de Júpiter, Ío y Ganímedes.

La magnitud de la fuerza gravitacional se define como:


Donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo más masivo (Júpiter), m es la masa del cuerpo menos masivo (Europa) y r es la distancia de los dos cuerpos. Puede verse que a medida que la distancia entre los dos cuerpos disminuye, la fuerza aumenta a medida que r 2, y a medida que aumenta la masa de los cuerpos, la fuerza también aumenta.

La fuerza de marea es la fuerza gravitacional diferencial que se siente a través de un cuerpo. Dado que la cara frontal de Europa está más cerca de Júpiter que el lado lejano, sentirá una fuerza gravitacional mayor. La magnitud de la fuerza que se siente en el lado de Europa que mira a Júpiter es:

La fuerza que se siente en el lado opuesto a Júpiter es:

donde d es el diámetro de la luna. La diferencia en estas dos fuerzas es la fuerza de marea que se siente a través de Europa:

Se puede ver que las lunas más grandes tienen mayores fuerzas de marea a través de ellas. Sin embargo, no es solo la fuerza de las mareas la que causa el calentamiento de las mareas dentro de un cuerpo. Para que se produzca el calentamiento, la fuerza de las mareas debe cambiar. Esto se puede imaginar si toma una banda elástica y la estira repetidamente. Una banda que se estira y se deja estirada no generará calor. Sin embargo, si la banda se estira y flexiona repetidamente, se generará calor. Esto se debe a que el estiramiento y la flexión inducen un calentamiento por fricción, similar a frotarse las manos en un día frío. Hay suficiente calentamiento de las mareas en Europa para mantener caliente su interior y la Luna para mantener la actividad geológica, a pesar de que es más pequeña que nuestra propia Luna.

El cambio en la fuerza de las mareas (también conocido como estrés de las mareas) se produce debido a las órbitas de Io, Europa y Ganímedes. La tabla 1 muestra que las tres primeras lunas galileanas están encerradas en una resonancia orbital 4: 2: 1. Por cada órbita que Ganímedes completa, Europa completa dos e Io completa cuatro. Esto se ilustra en el diagrama siguiente (Figura 4). Esta resonancia obliga a Europa a tener una excentricidad de e = 0,01 (Greenberg 1981, Peale 1986). La excentricidad es una medida de cuánto se desvía una órbita de un círculo perfecto. Un círculo perfecto tiene una excentricidad de 0, una órbita elíptica tiene una excentricidad entre 0 1 es una órbita hiperbólica. Dado que Europa no tiene una órbita perfectamente circular, su distancia a Júpiter cambia. Esto provoca un cambio en la fuerza de las mareas en la luna. Además, Io y Ganímedes cambian su distancia con respecto a Europa y también introducen una tensión de marea.

Figura 4. Resonancias orbitales de Io, Europa y Ganímedes.

Europa está bloqueada en una rotación sincrónica alrededor de Júpiter, al igual que nuestra Luna está alrededor de la Tierra. Por cada revolución que hace Europa alrededor de Júpiter, también completa una rotación. Tiene un período orbital y un período de rotación de 3,55 días, por lo que el mismo lado de Europa siempre se enfrenta a Júpiter. Por lo tanto, hace una revolución alrededor de Júpiter todos los días de Europa. El estrés de las mareas experimentado en una órbita se denomina estrés "diurno". La fuerza de marea cambiante inducida por la excentricidad de Europa y el tirón de las otras lunas deforma a Europa hasta en un 3% cada día de Europa. (Greenly et al. 2004). Moore y Schubert (2000) calculan que esto debería resultar en una deformación entre 1 my 30 m dependiendo de si la capa de hielo es sólida hasta la capa de silicato o si la capa de hielo es más delgada y se asienta sobre una capa de agua líquida. La disipación de esta tensión calienta el interior de la luna y la flexión de la tensión diurna da como resultado las características geomórficas que se ven en la superficie.


Estabilidad de la resonancia de Laplace

Alguien está haciendo un mod para el videojuego Kerbal Space Program (KSP), que implementa N-body con masas puntuales en el juego (y posiblemente en el futuro también otras dinámicas), en lugar de la aproximación cónica parcheada de serie. El "sistema solar" en KSP es una versión simplificada y reducida de nuestro propio sistema solar. Alguien hizo una simulación numérica de N cuerpos de este sistema, en la que se puede ver que no todas las órbitas son realmente estables, es decir, dos lunas alrededor del gigante gaseoso Jool, llamadas Vall y Bop.

El gigante gaseoso Jool tiene, similar a Júpiter, tres lunas interiores que tienen una resonancia de 1: 2: 4, sin embargo, la Vall del medio es expulsada muy temprano en la simulación.

Esto plantea una pregunta sobre cuándo la resonancia 1: 2: 4 es estable / autocorregible. La principal diferencia que noté entre el KSP y el sistema solar real es que en el KSP las lunas son mucho más pesadas en comparación con su cuerpo padre. Para Io, Europa y Ganímedes, las relaciones de masa varían aproximadamente entre $ 2.5 10 ^ <-5> $ y $ 7.8 10 ^ <-5> $, mientras que para Laythe, Vall y Tylo (sus equivalentes de KSP) las relaciones de masa varían aproximadamente entre $ 7.3 10 ^ <-4> $ y $ 1.0 10 ^ <-2> $. Los elementos orbitales y los parámetros físicos de los cuerpos celestes en KSP se pueden encontrar aquí. Entonces, esto me hace preguntarme si existe un límite conocido (estimación aproximada) para esto.

Yo mismo he hecho simulaciones de N-body con masas puntuales con solo dos de las lunas en resonancia 1: 2 con sus masas predeterminadas (por lo tanto, Laythe y Vall o Vall y Tylo), en cuyo caso sus órbitas parecen permanecer estables. Aquí hay algunos resultados, en los que calculé el semieje mayor, $ a $, y la excentricidad, $ e $, de la siguiente manera, $ a = frac < mu r> <2 mu - v ^ 2 r> PS

Para una referencia en términos de escala de tiempo en los resultados, el período orbital de la luna más interior Laythe es igual a aproximadamente $ 5.3 10 ^ 4 $ segundos. Pero también hice simulaciones con las tres lunas en las que disminuí las masas de Laythe y Tylo en un factor 10 (Vall ya tiene una masa un orden de magnitud menor), en cuyo caso sus órbitas también parecen permanecer estables. Estos resultados se pueden ver aquí. Esto parece más caótico que cualquiera de las dos configuraciones de lunas.

Ésta es una pregunta relacionada. Todavía no tiene una respuesta, pero uno de sus comentarios se vincula a un documento, pero esto no menciona las proporciones de masa como criterio para determinar si la resonancia de tres cuerpos sería estable o no.

Para ser claros, solo estoy considerando la interacción gravitacional entre masas puntuales, por lo que por ahora no hay fuerzas de marea ni precesión nodal. Estoy buscando algún límite en términos de relaciones de masa entre el padre y sus satélites, similar, por ejemplo, a la esfera de Hill, que da un límite aproximado para la distancia a la que son posibles las órbitas estables. Aunque el problema de N-body se considera caótico, todavía sospecho que habría alguna forma de determinar esta proporción. Intuitivamente, pensaría que con solo la interacción gravitacional, tal sistema aún puede ser estable y autocorregible.

Por ejemplo, si el satélite del medio se perturbaría en la aproximación más cercana del satélite interno, de modo que el lado opuesto de su órbita se elevaría, entonces eso significaría que su período aumentaría y los puntos de aproximación más cercana con los otros dos satélites comenzaría a desplazarse hacia atrás en la órbita. Esto inicialmente amplificaría la perturbación inicial, ya que cuando el satélite interior estuviera en la posición inicial de aproximación más cercana estaría ligeramente por delante del satélite del medio, tirando de él ligeramente, aumentando aún más el lado opuesto de la órbita del satélite del medio. . Pero una vez que los puntos de aproximación más cercana se habrían alejado lo suficiente como para que la separación fuera demasiado grande para inducir un tirón significativo. Una vez que esta deriva de los puntos de acercamiento más cercano casi hubiera girado alrededor de 360 ​​°, la distancia de separación con el satélite interno disminuiría nuevamente, pero sus tiempos en cada acercamiento más cercano al satélite interno haría retroceder al satélite del medio, contrarrestando las perturbaciones iniciales.


2 respuestas 2

Un planeta y su luna giran alrededor de su centro de gravedad combinado o baricentro. En el caso del sistema Tierra-Luna, el baricentro está bastante cerca de la Tierra, ya que la Tierra es mucho más masiva que la Luna. Pero si la masa de la Luna aumentara, el baricentro migraría desde la Tierra hacia la Luna.

Si la Luna tuviera la misma masa que la Tierra, el baricentro se ubicaría exactamente entre la Tierra y la Luna. En esta situación, sería mejor describir el sistema como un planeta binario. Si nuestra Luna fuera más masiva que la Tierra, nuestra Luna se clasificaría como planeta y la Tierra se clasificaría como luna. Entonces, para responder a su pregunta, un poco menos de 1.6 veces la masa de la tierra (asumiendo masa en lugar de tamaño) más grande que eso y ya no se consideraría la luna, sino el planeta.

Si un planeta capturara gravitacionalmente una luna que ya tenía un giro significativo, las fuerzas de las mareas podrían tardar millones o miles de millones de años en frenarla, dependiendo de las circunstancias detalladas. Las lunas en órbitas más distantes tardarían más en bloquearse por mareas.

El frenado por marea siempre tendrá lugar y el bloqueo por marea será cuestión de tiempo. Como decía otra respuesta, podría tener una luna que no esté bloqueada por mareas si fue capturada recientemente por el planeta (es decir, hace unas pocas decenas de millones de años, probablemente). Dado que un objeto deshonesto puede provenir de cualquier lugar, los objetos capturados recientemente tienden a tener órbitas notables, a menudo muy excéntricas y bastante inclinadas con respecto al plano del ecuador del planeta. Con el tiempo, estas cosas tienden a volverse más "normales", el frenado de marea, en particular, tiende a circularizar las órbitas y a cambiarlas hacia el plano ecuatorial del planeta.

Una cosa que debe tener en cuenta es que el frenado por marea se produce por disipación de la energía rotacional, que es más intensa al comienzo del proceso. Imagine un automóvil rodando cuesta abajo con el conductor siempre aplicando los frenos. En el caso de su luna capturada, esta energía que se está disipando a medida que la luna frena probablemente la derretirá (como se teoriza que le sucedió a Tritón después de ser capturada por Neptuno), o al menos la convertirá en un lugar muy activo (como le está sucediendo a Io).

Un satélite grande y cercano no necesariamente hará de su planeta un lugar peor para vivir, pero ciertamente tendrá efectos importantes. Las mareas serán más fuertes y, por supuesto, su planeta también sufrirá el calentamiento de las mareas, posiblemente volviéndose más activo geológicamente, ya que ambas cosas cuerpos (planeta y satélite) trabajarán para bloquear mareamente al otro.


La luna de Júpiter Io se calienta a través de la atracción gravitacional de Júpiter, pero cuando Io se calienta debido a esto, ¿de dónde proviene esa energía? ¿Cómo funciona la conservación de la energía para este efecto, dónde se "pierde" la energía?

TLDR: La energía finalmente proviene de la rotación de Júpiter.

Io está bloqueado por mareas, tiene las mismas velocidades orbitales y de rotación. Si Io estuviera en una órbita circular, las fuerzas de marea en Io simplemente darían como resultado una "marea congelada" en Io. No habría calentamiento porque la forma de Io no cambiaría. Sin embargo, la órbita de Io no es del todo circular. Esto significa que las fuerzas de las mareas varían en magnitud y dirección a lo largo de una órbita. Esto estira y aprieta a Io, lo que a su vez provoca el calentamiento de Io.

Existe una tensión entre las otras lunas galileanas, particularmente Europa, y Júpiter con respecto a la órbita de Io. Si esas otras lunas no existieran, la disipación de esas fuerzas de marea en Io tendería a circularizar la órbita de Io. Las lunas galileanas exteriores tienden a hacer que la órbita de Io sea más elíptica. Lo que gana de la tendencia de Júpiter a hacer que la órbita sea más circular o las lunas exteriores a hacer que la órbita sea más elíptica depende de dos cosas: la elipticidad de la órbita de Io y cuán cálido es el interior de Io.

El grado en que Io responde a las fuerzas de las mareas jovianas depende de la relación entre el número de $ k_2 $ Love de Io y su factor de calidad de disipación de las mareas $ Q $. El factor de calidad es alto cuando Io está frío, bajo cuando Io está caliente. Io se enfría a medida que su órbita se vuelve más circular. Las lunas exteriores pueden empujar a Io a una órbita más elíptica, y ahí es cuando Io se calienta. Ahora dominan las influencias jovianas e Io se mueve hacia una órbita más circular. Calentar y enfriar una luna grande lleva algo de tiempo, por lo que esto significa que hay un retraso en la respuesta. Se establece un buen bucle de histéresis.

Estos efectos de marea van en ambos sentidos. Io eleva las mareas en Júpiter. La forma en que Júpiter responde a esas fuerzas de marea depende de la relación entre el número de $ k_2 $ Love de Júpiter y su factor de calidad de disipación de las mareas $ Q $. Varias estimaciones del factor de calidad de Júpiter $ Q $ eran extremadamente altas antes de que la humanidad enviara naves espaciales a Júpiter. Ahora que hemos visto con precisión las lunas galileanas en acción durante bastante tiempo, parece que el $ Q $ de Júpiter es bastante bajo.

Hay mucha disipación en el sistema joviano. La energía ciertamente tiene un lugar adonde ir. En cuanto a su origen, es simple. Las acciones de Io en Júpiter ralentizan la velocidad de rotación de Júpiter. Ésta es la principal fuente de energía del sistema galileano.

Tenga en cuenta que Lainey et al. discrepan notablemente con Wu sobre el valor de la Q de Júpiter, 36.000 (Lainey et al.) a 10 9 (Wu).


¿Se está circularizando la órbita de la luna? ¿Por qué el calentamiento de las mareas circulariza las órbitas? - Astronomía

La letra pequeña: Los siguientes comentarios son propiedad de quién los escribe. No somos responsables de ellos de ninguna manera.

Gemelo de la tierra? (Puntuación: 1)

El gemelo de la Tierra sería un planeta del mismo tamaño, orbitando una estrella del mismo tamaño y características, de la misma manera.

Creo que te refieres a "planetas que pueden tener agua".

La fricción es el infierno (Puntuación: 4, Perspicaz)

Re: (Puntuación: 3)

Re: (Puntuación: 1)

Re: (Puntuación: 1)

Me gustan los envíos de Burma Shave. Esta es bastante buena.

Re: (Puntuación: 2)

¿También lunas alrededor de grandes planetas? (Puntuación: 1)

¿Qué pasa con las lunas alrededor de grandes planetas? Similar, ¿no?

Re: (Puntuación: 3)

Io sería un buen ejemplo de eso, ya que es el objeto geológicamente más activo del sistema solar. (gracias wikipedia)

Re: (Puntuación: 3)

Estoy un poco confuso sobre mis ciclos de vida estelares, pero ¿las enanas rojas no habrían sido estrellas más grandes en el pasado y hubieran despojado las atmósferas de cualquier planeta lo suficientemente cerca como para estar en la zona habitable?

Re: ¿Lunas alrededor de planetas grandes también? (Puntuación: 4, informativo)

Ricitos de oro y las enanas rojas (Puntuación: 5, divertido)

Es curioso, no recuerdo ese.

Re: (Puntuación: 3)

Sí, me sorprendió que se modificó, me sorprendió que alguien lo modificara. Interesante.

Por supuesto, tiene sentido que las fuerzas gravitacionales calentarían los cuerpos en órbita, incluso tenemos muchos ejemplos de lo que sucede aquí en nuestro propio sistema solar.

Es hora de modificar otra variable de la Ecuación de Drake.

Culpo a Arnold J Rimmer (Puntuación: 3)

Ese smeghead hace que todo alrededor de Red Dwarf sea inhabitable.

¡Idiotas! (Puntuación: 1)

Re: (Puntuación: 3)

Nunca se dice explícitamente que Ricitos de Oro no se asoció con los Enanos.

El argumento debe ir en ambos sentidos (Puntuación: 5, Perspicaz)

¿Podría alguien explicarme esto?

Re: el argumento debe ir en ambos sentidos (Puntuación: 4, informativo)

Re: (Puntuación: 3)

¿Qué pasa con otros objetos pequeños, brillantes y densos?

¿Una enana blanca, por ejemplo?

También descarta el potencial de vida fotosintética exótica alrededor de las enanas marrones. Por ejemplo, aquí en la Tierra, las plantas fotosintéticas verdes normales pueden absorber múltiples fotones de luz roja de frecuencia y combinar la energía de ellos con alguna mecánica cuántica inteligente para tener suficiente energía para empujar un electrón de alta energía hacia un sitio de enlace químico.

No parece inconcebible que pueda haber organismos de respiración muy lenta que h

Re: (Puntuación: 3)

¿Una enana blanca, por ejemplo?

Una enana blanca no dura mucho y es una reliquia de una gigante roja anterior que ha estado horneando a fondo tu planeta durante bastante tiempo. Si miras al cielo y ves una enana blanca como tu sol, revisa tu pulso, ya que lo más probable es que seas un fantasma.

Re: (Puntuación: 1)

En realidad, una enana blanca dura para siempre (es decir, significativamente más que la edad del universo), a menos que tenga la mala suerte de que una compañera arroje masa sobre ella para superar el límite de Chandrasekhar. Por supuesto, la fase gigante anterior es problemática, pero crea sistemas agradables y estériles para una civilización expansionista. ¿Podría ser el lugar para buscar una ETI avanzada?

Re: (Puntuación: 2)

. ... pero una enana marrón no tendría (o tendría pocas) emisiones en el espectro visible. Quizás algo además de la vida terrestre podría encontrarlo habitable, pero no creo que podamos vivir allí.

También descarta el potencial de vida fotosintética exótica alrededor de las enanas marrones.

Solo descarto la posibilidad de que un planeta así sea lo suficientemente parecido a la Tierra como para ser habitable para ti y para mí, o incluso para los abetos fuera de mi ventana. Elegí limitar mi comentario porque el tema tanto del resumen como del artículo es mundos similares a la tierra. Como lo hiciste, puedo visualizar algún tipo de vida allí, simplemente no puedo ver la nuestra viviendo allí.

No soy un astrofísico, pero ¿no serían un poco bruscas las emisiones espectrales de una enana blanca para la vida terrestre? Una vez más, creo que sería b

Re: (Puntuación: 2)

El mundo sería "oscuro", o de un color rojo vino profundo en términos de "luz del día", pero con la fotosíntesis que produce oxígeno y el calentamiento tectónico, el planeta tendría una biosfera "habitable", solo necesitarías una linterna dondequiera que vayas. .

Cualquier forma animal sería ciega o tendría ojos planos muy grandes o solo manchas oculares. (La luz roja es de baja energía y se dispersa fácilmente. IR y nIR son absorbidos por el agua, por lo que los humores vítreos en los ojos de estas hipotéticas criaturas podrían ocultar la contaminación de fotones.

Re: (Puntuación: 2)

Re: (Puntuación: 2)

Depende de la frecuencia del NIR.

Tienes razón en que el agua absorbe NIR. También absorbe la luz roja rápidamente, por lo que no se ven los trajes de buceo rojos. Suponemos que el planeta se calienta utilizando tanto las emisiones de luz de la estrella marrón como la intensa actividad geológica (géiseres y otras cosas) causada por el tira y afloja gravitacional.

Las estrellas marrones son emisores variables de cuerpo negro. Algunos solo emiten IR de onda larga y larga. Algunos emiten hasta el final del espectro rojo visible. En este caso, estamos mirando una estrella que

Re: (Puntuación: 1)

Los efectos de marea caen con el cubo de la distancia, no con el cuadrado. La energía radiante de la estrella se desprende con el cuadrado. Dado que los efectos de las mareas caen mucho más rápido, el límite interior de la zona Ricitos de Oro se desplaza más hacia atrás de lo que sería el borde exterior.

El título es incorrecto, se ve en los lugares incorrectos (Puntuación: 3)

En TFA dicen que las personas que buscan exoplanetas buscan planetas con órbitas cercanas. Creen ahora que debido a las fuerzas de las mareas esos planetas tendrían temperaturas más altas y no serían candidatos para un planeta similar a la Tierra.

Buscar planetas en órbita cercana es una buena manera de encontrar exoplanetas.

What they should say is that looking for close orbit planets is not a good way to find earthlike planets with liquid water.

Now take in your head the originally believed habitable zone, you are going to have to shorten that on

Re:arguement should cut both ways ( Score: 4, Interesting)

I dont see anything that claims thats not possible, so I dont quite get where you get this from. It would be a strange place indeed, a planet warmed by tidal friction from within would have a very different biology of life. I'd imagine most life would be deep underwater near rifts in the oceans floor, there'd be no point in forming near the surface, depending on what caused the tidal forces.

Would make for an interesting long-term strategy for an advanced race to survive past the life of stars, if you can heat from within via tidal forces around say, a super massive black hole. Just dont be the jerk to mess that one up.

"Sir! We forgot to exchange values between Metric and Imperial, the entire planet is about to get sucked into a black hole!"
"Well. alteast we dont need to worry about budget cuts next year."

Re: ( Score: 2)

Re: ( Score: 2)

Re: ( Score: 2)

I was thinking that. Surely for smaller stars, there's still a "Goldilocks zone" where stellar input + tidal heating = just the right amount of heat. It may be considerably narrower than the Sun's, but there are so many more red dwarfs than there are Sun-like stars that I'd expect the numbers to even out. Add in the extremely long lifetimes of smaller stars, and it seems like red dwarfs are still good candidates for extra-Solar-System life.

Re: ( Score: 3)

Re: ( Score: 2)

Re: ( Score: 1)

Re: ( Score: 2)

<quote>Remember, our tides come from our satellite (luna), and it doesn't exert enough force on us to mess up the Earth's core (just move our oceans around a bit)</quote>

Actually I believe our moon is highly responsible for earth still having a molten core, and a good strong protective magnetic field with it.

Re: ( Score: 2)

It probably does, but the effect would be minimal since at the outer edge of the Goldilocks zone the gravity gradient is going to be very small.

Re: ( Score: 3)

It does work both ways, where did you get the idea it doesn't? The fact that planets closer to their star may be warmer then expected is more relevant though, since that's where astronomers tend to look for planets.

Re: ( Score: 2)

As tidal forces depend on gravity, they push the inner boundary of the zone much further away than they push the outer one, thus the zone itself shrinks.

Re: ( Score: 2)

If your planet is too cold, it is because it is too far from the star. If it is too far from the star, it isn't getting tidal heating either. This legitimately puts a cap only on one end of the range.

There are such places. ( Score: 2)

Re: ( Score: 3)

This makes me think that most of these planets are tidally locked to their parent star. They are very hot on the side facing the star and cold on the other side.

If you put tidal heating on the formula, maybe those freezing dark sides are not so freezing after all.

Re: ( Score: 2)

If they are tidally locked, there won't be any tidal heating.

Life like we need a planet at the habitable zone, with tick athmosphere (to hold water), and not tidally locked into its star.

Re: ( Score: 2)

But what about tidal locking? ( Score: 2)

Re: ( Score: 2)

Yes, but depending on atmosphere a tidally locked object will have 2 habitable zones, well I guess really one ring-like habitable zone.

Re: ( Score: 2)

Re: ( Score: 2)

--The question is whether any higher life forms could adapt to such a change--

That is THE big question and you sure know how to ask it.

Does it matter? ( Score: 2)

Even if the environmental changes from tidal locking wiped out most advanced lifeforms plenty of microbes and extremophiles would almost certainly survive. Since dwarf stars have a MUCH longer lifespan than larger stars there would be likely be plenty of time for more advanced life to evolve multiple times over.

As for winds and weather, I imagine they would actually be (relatively) mild near the day/night poles, but strong and steady near the twilight ring, with cold,dry air flowing dayward at the surface

Re: ( Score: 2)

"Looking in the wrong place" ( Score: 2)

"But now it seems we may have been looking in the wrong place for Earth's twin."

Why do people feel compelled to say things like this? There are multiple reasons why we will continue to be motivated to identify planets orbiting M-class stars. The most compelling is perhaps that we simply don't yet know the full range of potential planetary scenarios, both the types of orbits they might adopt and the material nature of the planets themselves. We can't yet even anticipate the full range of unique conditions that might make a planet habitable (for humans much less otherwise). The more

Researcher reads Niven's Neutron Star, 'Oh Crap' ( Score: 1)

Researcher was probably reading Neutron Star and went 'Oh, Crap!'

Smaller on one side, larger on the other ( Score: 1)

The article fails to mention that although the habitable zone would shrink closer to the sun, it would expand further from the sun. Tidal forces obey a power law, so this expansion on the far side would not be as great as the area lost on the near side, but it does open up some interesting possibilities, such as having a dark, warm planet.

Re: ( Score: 2)

Mashup ( Score: 2)

Tidal heating is self-eliminating ( Score: 5, Interesting)

They compare to Jupiter's moon Io in the article, whose proximity causes tidal heating and makes it the most geologically active body in the solar system. However, all the energy that goes in to tidal heating is drawn from its orbital energy and would normally cause the orbit to circularize (tidal dissipation), thus eliminating the heating - the only reason that doesn't happen with Io is because it's locked in a 1:2:4 orbital resonance with Europa and Ganymede, both of which have much greater orbital energies.

Now I imagine this would take longer with a planetary-sized orbit than with a moon-sized orbit, but unless the planet migrated inwards considerably I would expect that it would have largely occurred while the proto-planetary cloud was still coalescing. It might contribute to a longer cooling period, but I don't see how that's really a problem, it's not like a lot of these dwarf stars aren't considerably older than Sol, even a few billion extra years years of cooling would still give life there a head start on us. In fact, considering that Earths volcanic phase is when life here got it's start, a mechanism that might have extended that period seems like it could make life even more likely.


Answers and Replies

Three of Jupiter's moons have orbital periods with simple ratios. The other sixty do not. So not quite an apt example.

Regarding our solar system: That there isn't a planet between Mars and Jupiter somewhat belies the Titus-Bode law. Saying that Pluto rather than Neptune fits the ninth slot (counting Ceres as the fifth) is a real stretch. The "law" is at most suggestive rather than a true law.

Three of Jupiter's moons have orbital periods with simple ratios. The other sixty do not. So not quite an apt example.

Regarding our solar system: That there isn't a planet between Mars and Jupiter somewhat belies the Titus-Bode law. Saying that Pluto rather than Neptune fits the ninth slot (counting Ceres as the fifth) is a real stretch. The "law" is at most suggestive rather than a true law.

Calling things laws is an historical artifact of over confidence physicist has sometime post-Newton. Which is why it's better to call it a suggestive rule. We don't have to be for or agin'it, but see how this plays-out as the periods of more planetary systems are measured.

Personally, I suspect it will be found that it is statistically unlikely that planetary systems not follow this rule, although the linear fit is not exact for any system so far discovered, so there will be some method to determine what is statistically unlikely.


Mercury’s Atmosphere

The planet Mercury has a very tenuous atmosphere. According to Pollack (1981), surface pressure on Mercury is approximately 10 -15 bar, and the atmosphere is 98% helium and 2% hydrogen. Rybka (1993, 62–64) argued that, based upon the relatively weak surface gravity and high temperature due to its proximity to the sun, any atmosphere that Mercury had must rapidly dissipate. Therefore, he concluded, even the very thin atmosphere that Mercury possesses must mean that Mercury is young. Rybka offered no quantitative assessment. He also cautioned that we need await further data, but opined that in the interim, this is a good argument for recent origin.

Rybka’s argument was based upon data from the Mariner 10 flybys of Mercury in 1974–1975. Later data eventually arrived with the much more robust Mercury Messenger mission that orbited the planet between 2011 and 2015. According to Williams (2018) the Mercury’s surface atmospheric pressure is approximately 5×10 -15 bar, a result consistent with, but an improvement upon, the Mariner data. However, the earlier composition estimate was completely wrong. Table 1 gives the number density per 10 6 particles per cm 2 for Mercury’s atmosphere.