לירח יש מסלול אליפטי (כמובן), אך ככל שהוא מתרחק מכדור הארץ מדי שנה, האם מסלולו הופך מעגלי יותר ואיך זה? מסלולו של איו הופך מעגלי יותר בגלל השפעות חימום גאות ושפל, אבל למה?
לירח יש מסלול אליפטי (כמובן), אך ככל שהוא מתרחק מכדור הארץ מדי שנה, האם מסלולו הופך מעגלי יותר ואיך זה? מסלולו של איו הופך מעגלי יותר בגלל השפעות חימום גאות ושפל, אבל למה?
תשובה קצרה: כן. אני מניח שאתה מתכוון לאקסצנטריות במסלול הירח סביב כדור הארץ.
באופן כללי, כוחות גאות ושפל במערכות בינאריות (כמו מערכת כדור הארץ-ירח, או כוכב בינארי וכו '...) להשפיע על הבינארי בשלוש דרכים עיקריות: לפי סדר הזמן הארוך ביותר לסולם הזמנים הקצר ביותר
1) מעגלי המסלול (האקסצנטריות הולכת לאפס, ההפרדה הבינארית הולכת למינימום).
) יישור המומנטה הזוויתית של הסיבובים של הרכיבים הבינאריים עם המומנטום הזוויתי מסלולי (כיווני $ S $ ו- $ L $ זהים).3) סנכרון של תדר הסיבוב של הרכיבים הבינאריים עם תדר מסלול.
אבל למה?
ישנן דרכים שונות לענות על "למה", ו- כאן היא תשובה מושגית נהדרת שניתנה על ידי אלוהים אבי הגאות האסטרופיזית, ZP Zahn:
אז, בעצם מומנט הגאות מונע פיזור, ופיזור זה מביא את הבינארי למצב אנרגיה קינטית מינימלי, כלומר מסלול מעגלי, ספינים מסונכרנים עם המסלול, ספינים מיושרים עם המסלול.
הנה עלילת מתאר של לוחות הזמנים המסופקים על ידי משוואות # $ 9 - 13 $ מתוך נייר העבר של Hut משנת 1981, בהנחה שההפרדה לא משתנה בהרבה ביחס ל הכמויות האחרות, עבור בינארי המורכב מחור שחור וכוכב וולף-רייט, שהיא מערכת דומה למערכת פלנטה-לווינית, כאשר לוחות הזמנים הם פרמטראמטיים מבחינת המסה של כוכב ה- WR וההפרדה בין בינארי:
הקו השחור המנוקד הוא לוח הזמנים של המיזוג לבינארי עקב גלי כבידה, כלומר מתחת לקו זה אתה בינארי מיזוגים בתוך חיי היקום. לוח הזמנים של הסנכרון אינו תלוי בסיבוב הראשוני של כוכב ה- WR, ולכן יש רק קו סנכרון אחד בעלילה, אך סולם הזמן היישר תלוי בסיבוב הראשוני של הרכיב המרגיש את הגאות והשפל. נקודות מתחת לקווי המתאר משיגות את התהליך (מתחת לקו המקווקו האדום מסונכרנים). הכמות $ f_ {B} $ היא פרמטר שבר הפירוק, הוא בין $ 0 $ ו- $ 1 $ , והבחירה בה קובעת את הסיבוב הראשוני של כוכב ה- WR כחלק מסיבוב הפירוק שלו. (קווי המתאר של זמני הגאות והשפל נעשו על ידי השוואת חיי ה- WR לזמן הגאות והשפל). לא כללתי את לוח הזמנים של המעגל כי הוא בעצם תמיד פחות מהסנכרון. לוח זמנים (נראה פשוט מכך שבדרך כלל, $ S << L $ ).
לבסוף, יש לומר שכוכב WR שונה למדי מירח / לוויין, אולם השפעות הגאות והשפל על כל אחת דומות מספיק בכדי לערוך השוואה רעיונית (מכיוון שכוכב WR הוא הרבה פחות מסיבי מ- BH, כמו הירח מכדור הארץ, היררכיית לוחות הזמנים של הגאות היא זהה, אך עליכם לזכור כי תגובת האפסידל של ה- WR לשיפוע הגאות שונה מאוד מזו של ירח סלעי).
כפי שציינת, מסלול הירח הוא אקסצנטרי מעט, אך הירח מסונכרן גם גאות עם סיבוב כדור הארץ (ששניהם מסונכרנים לסיבוב מסלולית). זה אמור להיות הגיוני מכיוון שלוקח יותר ויותר זמן לגאות להסתובב מאשר לסנכרן.
אני בטוח שמישהו יכול לפרסם דוגמה לשימוש בגאות ושפל במערכת כוכב-ירח בפועל, ולא בכוכב החור השחור שלי מערכת. :)
נקלע לזה שנה לאחר מכן, אבל חשבתי שאפרסם תשובה פשוטה ולא מתמטית.
השפעת הכבידה של הירח על כדור הארץ היא כמו של כל גוף המקיף את הראש שלו, שנינות שהוא יוצר בליטה על פני כדור הארץ, ובמידה פחותה ולהיפך. כשכדור הארץ מסתובב הבליטה הזו נעה סביב היקפה, היא תמיד מכוונת כמעט לכיוון הירח.
מכיוון שקליפת כדור הארץ אינה גמישה לחלוטין, דפורמציה נעה זו לעולם אינה בדיוק מתחת לירח. , אבל מוביל אותו מעט. (זה יקרה גם אם הקרום היה אלסטי לחלוטין, עקב האינרציה של החומר העקור.) זה מוביל לשלוש תופעות.
הראשונה היא שחלק מה אנרגיית הסיבוב של כדור הארץ מתפזרת כחום. זה לא הרבה, אבל זה חשוב בשלב האחרון של נעילת הגאות.
השני הוא שכוח המשיכה המוגבר מעט של אותה בליטה, המוביל את הירח כפי שהוא עושה, מושך את הירח קדימה במסלולו. מכיוון שהוא מוסיף אנרגיה קינטית לירח, הוא נוטה להרים את הירח גבוה יותר במסלולו. אותו כוח מושך אחורה כנגד סיבוב כדור הארץ ומאט אותו.
השלישי הוא שכאשר הירח הכי קרוב לכדור הארץ במסלולו לא ממש מעגלי הכוח הזה גדול יותר, ומרים אותו יותר כשהוא קרוב לכדור הארץ. זה נוטה לגהץ כל אקסצנטריות במסלול הירח.
הסך הכל של כל זה הוא שסיבוב כדור הארץ יאט בסופו של דבר עד למה שהירח מסתובב סביבו, וזה מקטין את האקסצנטריות של מסלול הירח. כוח זה פוחת ככל שהשניים מסתנכרנים, כאשר השריד האחרון לאנרגיית הסיבוב ה"עודפת "של כדור הארץ הולך לאיבוד באמצעות חימום גאות ושפל, כך שצד אחד פונה תמיד לירח.
שים לב, כפי שצוין בכרזות אחרות, כוח המשיכה של השמש נוטה להפוך את מסלול הירח למעט אקסצנטרי, מה שבסופו של דבר יגרום לנעילת כדור הארץ / ירח לשמש, אך קצת חשבון פרמי מציע שמערכת השמש עצמו לא יחזיק מעמד כל כך הרבה זמן.