Auswirkungen der Sonnenflut auf Planeten

Es ist allgemein bekannt, dass (Mond-)Gezeiten auf der Erde zu einer Übertragung des Drehimpulses von der Erde auf die Orbitalbewegung Erde-Mond führen . Deshalb befindet sich der Mond jetzt in einer hohen Erdumlaufbahn, und die axiale Rotation der Erde ist heutzutage viel langsamer als in der Vergangenheit (Hadean, Archaan usw.).

Was ist tatsächlich mit den Auswirkungen von Sonnengezeiten ? Der Drehimpuls muss sicherlich von der eigentlichen Erde auf die Bahnbewegung Erde-Sonne übertragen werden. Führt dies zu einer winzigen Zunahme des heliozentrischen Bahndrehimpulses von (Erde + Mond) über Jahrtausende? Was ist mit Mars und Ceres: bremst die Sonnenflut ihre axiale Rotation und verändert leicht ihre Umlaufbahnen? Und was ist mit der Venus: Erklärt ihre Bremsung durch die Sonnengezeiten die Langsamkeit der Rotation vollständig?

Nachtrag. Die Sonnenflut darf nicht mit „doppelter“ Wirkung verwechselt werden: Planetenflut auf dem Zentralstern. Es existiert auch und hat große Bedeutung für (extrasolare) Planeten auf nahen Umlaufbahnen – aber bei dieser Frage geht es nicht um Gezeiten auf der Sonne. Ich würde eine Antwort akzeptieren, die annimmt, dass die Schwerkraft der Sonne sphärisch symmetrisch ist, und die Abweichung der Sonne von der sphärischen Symmetrie sowie die Rotation vernachlässigt (sogar um die Allgemeine Relativitätstheorie zu berücksichtigen). Die Sonnenflut ist eine Wechselwirkung zwischen dieser Schwerkraft und dem umkreisenden Objekt. Nach Newtons Gesetzen wirkt sich die Gravitation reziprok auf den Impuls der Sonne aus (und damit auf die Geschwindigkeit), und wir können hier alle Auswirkungen auf die Sonne über ihre Translationsbewegung (Impuls/Geschwindigkeit/Position) hinaus ignorieren.

Ein kleiner Punkt, ich möchte keine vollständige Antwort geben, da meine Mathematik grob wird, aber die Gezeitenwirkung der Planeten auf die Sonne ist ziemlich gering, da die Entfernung des Planeten von der Sonne im Vergleich zu ihrer Größe erheblich ist. Winzige Punkte am Himmel erzeugen keine messbaren Gezeiten und von der Sonne aus gesehen sind Planeten nur kleine Punkte. Es gibt einen gewissen Effekt, aber er ist klein, viel kleiner als der Mond auf der Erde. Tatsächlich denke ich, dass die Sonnenabwurfmasse ein größerer Faktor für die Bewegung der Erde von der Sonne weg sein kann als die Gezeitenübertragung von Energie auf den Drehimpuls der Umlaufbahn.
@userLTK: Die Sonnenflut ist eine Wechselwirkung zwischen der (inhomogenen, aber kugelsymmetrischen) Schwerkraft der Sonne und dem umlaufenden Objekt. Die Geometrie und Rotationsbewegung dieses Objekts ist signifikant, nicht die der Sonne. Wir werden die Auswirkungen auf den Zentralkörper nicht diskutieren – es könnte sogar ein Schwarzes Loch sein, egal.
Wenn die Sonne durch ein Schwarzes Loch gleicher Masse ersetzt würde, wäre die Übertragung von Energie zu Drehimpuls null, da es auf der Sonne keine Gezeitenwölbung gäbe. Auch die Größe der Sonne spielt eine Rolle. Mit zunehmender Größe nimmt die Wirkung zu. (es sei denn, ich verstehe deine Frage nicht). Die Wirkung auf die Verlangsamung der Venus wäre die gleiche, aber die Größe der Sonne spielt eine Rolle bei der Übertragung von Energie auf die Umlaufbahn des Planeten.
@userLTK: Wenn die Sonne durch ein Schwarzschild-Schwarzes Loch derselben Masse ersetzt würde, würde die Übertragung des Drehimpulses vom rotierenden Planeten stattfinden, weil es auf dem Planeten eine Gezeitenwölbung geben würde. Versuchen Sie, ein einfaches (Newtonsches) Kraftdiagramm zu zeichnen, indem Sie eine Annäherung von zwei Punktmassen für den Planeten annehmen. Verstehe meine Frage immer noch nicht? Ī̲tut mir leid, aber Ī̲ hat sich bemüht zu helfen.
@userLTK: Sie können den Mechanismus besser verstehen, wenn Sie den Zentralkörper betrachten, der um den Massenmittelpunkt kreist, und nicht davon ausgehen, dass er eine unendliche Masse hat.

Antworten (1)

Du hast recht; Die Wirkung von Sonnengezeiten auf die Erde würde darin bestehen, den Umlaufdrehimpuls der Erde (oder Erde + Mond) um die Sonne zu erhöhen. Aber es wäre schwierig, dies richtig zu berechnen, und wahrscheinlich unmöglich, den Effekt zu messen , weil all die anderen kleinen Änderungen an der Erdumlaufbahn stattfinden.

Eine einfache Möglichkeit, den Effekt zu sehen (den Sie, wie ich vermute, bereits ausgearbeitet haben), besteht darin, sich zwei Objekte gleicher Masse in einer kreisförmigen Umlaufbahn um ihren gemeinsamen Massenmittelpunkt (auf halbem Weg zwischen den beiden) vorzustellen, von denen einer effektiv eine Punktmasse ist (z. B. Schwarzes Loch) und das andere ist die Erde. Wenn alle Bewegungen prograd sind (die Erde dreht sich in derselben Richtung wie die Umlaufbahn) und die Erde sich schneller dreht als die Umlaufzeit, dann wird die Gezeitenwölbung der Erde der Richtung Erde-Sonne leicht voraus sein. Dann erfährt die Ausbuchtung auf der nahen Seite eine Verzögerungskraft von der Punktmasse (die die Erdrotation verlangsamt), während sie gleichzeitig an der Punktmasse in ungefähr derselben Richtung wie deren Umlaufbewegung zieht. Die Punktmasse wird also beschleunigt, erhöht den Drehimpuls und vergrößert die Umlaufbahn.

Ich glaube, dass die meisten Versuche, das solare Gezeitendrehmoment auf der Erde abzuschätzen, damit enden, dass es etwa 5- bis 10-mal schwächer beginnt als das Monddrehmoment, sodass der größte Teil der Verlangsamung der Erdrotation immer noch auf den Mond zurückzuführen ist.

Natürlich erfährt die Sonne im realen Sonnensystem auch eine von der Erde angehobene Gezeitenwölbung, die (weil sich die Sonne schneller dreht als die Erdumlaufbahn) die Erde in ihrer Umlaufbahn vorwärts beschleunigt und auch den Umlaufdrehimpuls erhöht . Aber dann müssen Sie sich daran erinnern, dass Venus und Merkur mit unterschiedlichen Perioden (relativ zur Erdumlaufbahn) größere Gezeitenwölbungen auf der Sonne erzeugen werden, und so wird der kombinierte Effekt kompliziert.

Was Mars und Ceres betrifft: Ja, im Prinzip würde der gleiche Effekt gelten. Aber es wäre schwächer für Mars (kleinerer Planetenradius, größerer Abstand von der Sonne) und viel schwächer für Ceres (gleiche Gründe, außer mehr).

Darüber hinaus werden alle Umlaufbahnen von N-Körper-Wechselwirkungen mit dem Rest der Planeten (insbesondere Jupiter) beeinflusst, was meiner starken Vermutung nach bedeutet, dass alle möglichen Änderungen des Bahndrehimpulses aufgrund von Sonnengezeiten durch die verschiedenen ausgewaschen würden N-Körper- und resonante Wechselwirkungen.

(Mein Verständnis ist, dass das Bremsen der Sonnengezeiten die aktuellen Rotationen von Merkur und Venus erklären könnte, obwohl Sie sich wirklich nicht sicher sein können, weil Sie nicht wissen, wie ihre anfänglichen Rotationen waren.)

Ī̲ machte einige Schätzungen für den Mars. All sein axialer Drehimpuls ist es wert, die Bahn um ≈ 13 km (davon 5 km senkrecht zur Bahnebene) zu verändern, zwei Größenordnungen darunter würden die Bahnebene nur um 1″ drehen. Sie haben Recht – die Auswirkungen der Sonnenflut auf Umlaufbahnen sind unbedeutend.
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