Dlaczego tylko jedna strona Księżyca jest widoczna z Ziemi?

Dlaczego widzimy tylko tę samą stronę księżyca?

Jeśli ma to związek z grawitacją, czy istnieją jakieś zmienne, które oznaczają, że pewnego dnia możemy zobaczyć więcej niż wcześniej?

Powodem tego jest to, co nazywamy blokowaniem pływów :

Blokowanie pływów (lub przechwycony obrót) występuje, gdy gradient grawitacyjny sprawia, że ​​jedna strona ciała astronomicznego jest zawsze zwrócona w kierunku drugiej, efekt znany jako obrót synchroniczny. Na przykład ta sama strona Księżyca Ziemi zawsze zwrócona jest w stronę Ziemi. Ciało zablokowane pływowo obraca się wokół własnej osi tak samo długo, jak obraca się wokół swojego partnera. To powoduje, że jedna półkula nieustannie spotyka się z ciałem partnera. Zwykle w danym momencie tylko satelita jest przyporządkowany pływowo dookoła większego ciała, ale jeśli różnica masy między dwoma ciałami i ich fizyczna separacja jest niewielka, każde może być przyporządkowane pływowo do drugiego, jak ma to miejsce między Plutonem i Charon. Ten efekt stosuje się do stabilizacji niektórych sztucznych satelitów.

    ^{Ryc. 1 : Blokowanie pływów powoduje, że Księżyc obraca się wokół swojej osi mniej więcej w tym samym czasie, co orbitowanie wokół Ziemi. (Źródło: Wikipedia )}

Ryc. 1, cd. : Z wyjątkiem efektów wibracji powoduje to, że Księżyc utrzymuje tę samą twarz zwróconą w kierunku Ziemi, jak pokazano na rysunku po lewej stronie. (Księżyc jest pokazany w widoku biegunowym i nie jest rysowany w skali.) Gdyby Księżyc wcale się nie obracał, pokazywałby naprzemiennie swoje bliskie i dalekie boki Ziemi podczas poruszania się po naszej planecie na orbicie, jak pokazano na rysunek po prawej.

                         ^{Ryc. 2 : Biblioteki księżycowe we szerokości i długości geograficznej w okresie jednego miesiąca (źródło: Wikipedia )}

Wibracja objawia się jako powolne kołysanie się w przód iw tył Księżyca widziane z Ziemi, pozwalając obserwatorowi zobaczyć nieco inne połówki powierzchni w różnych momentach.

Istnieją trzy rodzaje księżycowej libracji:

• Wibracja długości geograficznej wynika z mimośrodowości orbity Księżyca wokół Ziemi; obrót Księżyca czasami prowadzi, a czasem opóźnia pozycję orbitalną.

• Wibracja szerokości geograficznej wynika z niewielkiego nachylenia między osią obrotu Księżyca a normą do płaszczyzny jego orbity wokół Ziemi. Jego pochodzenie jest analogiczne do tego, jak powstają pory roku z ziemskiej rewolucji wokół Słońca.

• Dobowe wibracje to niewielkie codzienne oscylacje wynikające z rotacji Ziemi, która przenosi obserwatora najpierw na jedną stronę, a następnie na drugą stronę linii prostej łączącej centra Ziemi i Księżyca, pozwalając obserwatorowi najpierw rozejrzeć się po jednej stronie Księżyca a następnie wokół drugiego - ponieważ obserwator znajduje się na powierzchni Ziemi, a nie w jej centrum.

Wszystkie cytaty i zdjęcia z Wikipedii na temat blokowania pływów i Wikipedii na temat kalibracji .

Przede wszystkim ze względu na to, jak księżyc obraca się - to się kręci w tylko właściwym tempie, aby utrzymać nas od widzenia jednego jej boku. Oto ręcznie robiony schemat, który pokazuje, co mam na myśli:

Okres rotacji księżyca wynosi ~ 27,322 dni , a okres rewolucji to również ~ 27,322 . Oznacza to, że za każdym razem, gdy obraca się wokół Ziemi, obraca się o stopień wokół siebie, więc ta sama strona jest zawsze zwrócona do nas.

Wynika to z sił pływowych sprzęgających różne oscylatory w układzie (obrót księżyca, orbita księżyca, obrót Ziemi). Kiedy oscylatory są sprzężone, mają one tendencję do osiadania w stanie, który jest w fazie lub 180 stopni poza fazą *. Oba przypadki powodują tutaj zablokowanie pływowe.

• W tym eksperymencie możesz wypróbować zawieszenie wahadła na każdym końcu linijki i nadanie im niewielkiej różnicy faz. Z czasem fazy będą się zgadzać.

Jako uzupełnienie innych odpowiedzi pozwolę sobie odpowiedzieć na pytanie, dlaczego planety dążą do blokowania pływów. Krótko mówiąc, moment obrotowy przyłożony przez różnicową siłę grawitacji między obiema stronami powierzchni planety indukuje tarcie, które z kolei rozprasza nadmierny obrót (proto) księżyca, gdy nie jest on zablokowany pływowo. Kiedy następuje blokowanie, rozpraszanie jest zminimalizowane.
Innym artefaktem jest to, że księżyc również odsuwa się od ziemi (ponieważ traci pęd kątowy). Zobacz np. Http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=124

Pozostałe odpowiedzi tutaj są fantastyczne w wyjaśnianiu w sensie technicznym.

Na przykład na przykład wyobraź sobie wzięcie czegoś asymetrycznego - jak marmur z przyczepioną do niego gliną - i obracanie go. Asymetria ostatecznie powoduje, że obiekt obraca się w określony sposób. Księżyc jest taki, z wyjątkiem znacznie bardziej skomplikowanych, ponieważ jego interakcja z Ziemią jest częścią równania.

RE: Zawsze widząc tę ​​samą stronę księżyca. Można to również przypisać różnicy w gęstości księżyca. Niedawno ustalono, że wokół Księżyca występują zmiany grawitacyjne, które potwierdzałyby możliwość istnienia większej gęstości materiału po jednej stronie Księżyca. Obszar Księżyca o większej gęstości zawsze wtedy byłby skierowany w stronę Ziemi. Byłoby to podobne do przyklejenia ciężkiego ciężaru do jednej strony piłki na twardej powierzchni. Cięższa strona piłki zawsze będzie skierowana w dół w kierunku podłogi i w kierunku siły grawitacji. Jest to ten sam wynik cięższej strony księżyca skierowanej w stronę siły grawitacyjnej emanującej z ziemi. To zbyt duży zbieg okoliczności, że księżyc obraca się idealnie, aby zawsze trzymać tę samą stronę w kierunku ziemi. Zwłaszcza, że ​​księżyc oddala się od Ziemi i zmienia swój dystans i czas, aby stale krążyć wokół Ziemi. Wymyśliłem tę teorię około 10 lat temu i nie widziałem żadnych innych teorii, które przekonałyby mnie, że nie jest to realna możliwość. Ta teoria wyjaśniałaby również, dlaczego Merkury zawsze jest skierowany tą samą stroną w stronę Słońca. Nie ma przypływów na Merkurego, które mogłyby wpłynąć na jego orientację, i wydawałoby się, że oba ciała są pod wpływem tych samych sił, utrzymując te same strony skierowane w tym samym kierunku. Ta teoria wyjaśniałaby również, dlaczego Merkury zawsze jest skierowany tą samą stroną w stronę Słońca. Nie ma przypływów na Merkurego, które mogłyby wpłynąć na jego orientację, i wydawałoby się, że oba ciała są pod wpływem tych samych sił, utrzymując te same strony skierowane w tym samym kierunku. Ta teoria wyjaśniałaby również, dlaczego Merkury zawsze jest skierowany tą samą stroną w stronę Słońca. Nie ma przypływów na Merkurego, które mogłyby wpłynąć na jego orientację, i wydawałoby się, że oba ciała są pod wpływem tych samych sił, utrzymując te same strony skierowane w tym samym kierunku.