Warum entfernt sich der Mond aufgrund von Gezeiten von der Erde? Ist das typisch für andere Monde?

Nach dem Lesen der Fragen und Antworten Bewegt sich der Mond weiter von der Erde weg und näher an die Sonne heran? Wieso den? zu den Gezeiten, die Energie zum Mond übertragen und von der Erde wegdrücken, habe ich eine Frage:

Wie wird diese Energie tatsächlich auf den Mond übertragen? Die Erzeugung von Gezeiten erfordert Energie, daher würde ich erwarten, dass dies dem Mond Energie entzieht, ihn verlangsamt und schließlich dazu führt, dass er auf die Erde zurückfällt. Warum passiert das nicht?

Wenn dies schließlich der allgemeine Mechanismus ist, würden andere Monde, die Planeten mit einer flüssigen Oberfläche umkreisen und Gezeiten verursachen, sich von ihren Mutterplaneten zurückziehen?

Beachten Sie, dass die Rezession nur auftritt, wenn sich der Primärkreis schneller dreht als der Satellit. Wenn sich der Satellit schneller bewegt als der primäre (wie Phobos und Mars), dann dreht er sich hinein, nicht heraus.
@РСТȢѸФХѾЦЧШЩЪЫЬ: Ähm, "näher an der Sonne"? Es wird auch die Hälfte der Zeit weiter von der Sonne entfernt ...

Antworten (2)

Es ist eigentlich ziemlich einfach.

Gezeitenausbeulung

Der Mond erzeugt Gezeiten. Aufgrund der Gezeiten wölbt sich das Wasser in Richtung Mond (und auch auf der gegenüberliegenden Seite).

Aber die Erde dreht sich auch ziemlich schnell (einmal am Tag), schneller als der Mond die Erde umkreist (einmal im Monat). Es gibt Reibung zwischen der rotierenden Erde und der wässrigen Ausbuchtung, die durch die Gezeiten entsteht. Die Rotation der Erde „will“ die Ausbuchtung schneller drehen.

Tatsächlich zieht die Rotation der Erde den Gezeitenwulst nach vorne – der Wulst ist dem Mond immer ein Stück voraus. Wenn der Mond am Meridian steht, nimmt die Flut bereits ab.

Es gibt also ein bisschen zusätzliche wässrige Masse auf der Erde, ein bisschen vor dem Mond. Diese wässrige Ausbuchtung interagiert gravitativ mit dem Mond.

Dies hat zwei Auswirkungen:

  • es verlangsamt die Rotation der Erde und entzieht ihr allmählich Energie (der Mond zieht die Wölbung und damit die Erde "zurück")
  • Diese Energie wird in die Orbitalbewegung des Mondes geleitet und "zieht" ihn effektiv nach vorne

Wenn Sie Bewegungsenergie in einen umlaufenden Körper leiten, setzt er sich in einer höheren Umlaufbahn ab - eine höhere Umlaufbahn bedeutet mehr Energie. Daher wird die Umlaufbahn des Mondes durch die Übertragung von Energie von der Erddrehung auf die Umlaufbahn des Mondes allmählich größer und größer.

Dies geschieht nur, weil sich die Erde schneller dreht als der Mond sie umkreist. Wenn die Erde gezeitenabhängig mit dem Mond verbunden wäre (sich genau so schnell dreht, wie der Mond ihn umkreist), würde keine Übertragung stattfinden. Wenn sich die Erde langsamer drehen würde als die Umlaufbahn des Mondes, wäre die Übertragung entgegengesetzt (von der Umlaufbahn des Mondes zur Erddrehung).

Hinweis: Entgegen der Intuition bewegt sich ein Satellit mit mehr Energie tatsächlich langsamer, aber auf einer höheren Umlaufbahn. Die zusätzliche Energie fließt in die Anhebung der Umlaufbahn, nicht in die Erhöhung der Geschwindigkeit. Warum das genau passiert, ist eine ganz andere Diskussion.

Gibt es auch im geschmolzenen Erdmantel eine Flutwelle?
Die gesamte Erde, einschließlich der "festen" Kruste und ihres weichen Inneren, erfährt aufgrund des Mondes eine Flut; auf planetarischer Ebene gibt es keine echten Festkörper. Es heißt Erdflut. Die Amplitude liegt in der Größenordnung von Dutzenden von Zentimetern. web.ics.purdue.edu/~ecalais/teaching/eas450/Gravity3.pdf
@ user104372 Energie existiert nicht nur in Form von kinetischer Energie. In diesem Fall ist die Gesamtenergie (kinetisch plus Potential) einer breiteren Umlaufbahn größer . Das ist wirklich grundlegende Physik, über die Sie streiten.
Re Eigentlich ist es ziemlich einfach. Es ist nicht so einfach. Das wahre Bild ist viel komplexer als dieses einfache Bild. Die im Bild dargestellte Gezeitenwölbung existiert nicht. Wenn es sie gäbe, würde die Flut kurz nach dem Höhepunkt des Mondes auftreten (und dann 12 Stunden und 25 Minuten danach). Dies wird sehr selten beobachtet. Tatsächlich kann diese Gezeitenwölbung nicht existieren. Um das richtige Bild zu erhalten, müsste man die Auswirkungen der Ozeane auf den Mond über einen langen Zeitraum (am besten 18 Jahre oder mehr) integrieren. Unsere Modelle sind noch nicht da.

Sie haben richtig festgestellt, dass die Gezeitenkräfte Energie von der Erde auf den Mond übertragen. Diese Energie bewirkt, dass die Umlaufbahn des Mondes größer wird und ihn somit verlangsamt.

Es ist ein bisschen kontraintuitiv, aber wenn Sie darüber nachdenken, dreht sich die Erde mit einer Geschwindigkeit von 1 Umdrehung pro Tag. Der Mond umkreist die Erde mit einer Periode von ungefähr 27,3 Tagen. Wenn es beschleunigt würde, würde seine Umlaufbahn tatsächlich abnehmen und es näher an die Erde bringen.

Um Ihren letzten Punkt zu beantworten, verursachen alle anderen Monde Gezeiten auf ihren Mutterplaneten und entfernen sich von ihnen, aber die Auswirkungen sind aufgrund des größeren Größenunterschieds viel geringer. Das Erde/Mond-System ist einzigartig im Sonnensystem, da das Größenverhältnis der Körper relativ nahe beieinander liegt.

Aber auch die anderen Planeten-Mond-Systeme haben diese Eigenschaft. Die Monde drehen sich langsam nach außen.
Ich verstehe immer noch nicht, wie eine Beschleunigung des Mondes seine Umlaufbahn verringern würde, soweit ich mich erinnere, je schneller sich der Körper bewegt, desto weiter entfernt ist die Umlaufbahn ...
@ŁukaszLech Das ist ein Missverständnis, das Quadrat der Umlaufzeit ist gleich dem Würfel seiner durchschnittlichen Entfernung ( Keplers 3. Gesetz ), aber da die Größe der Umlaufbahn nur linear mit der Entfernung skaliert, skaliert die Geschwindigkeit als r ^ (-1 / 2), dh mit der Entfernung abnehmend.
Beispiele: Bei einer Höhe von 150 Meilen beträgt die Umlaufgeschwindigkeit 17000 mph. Bei 22000 Meilen sind es nur 7000 Meilen pro Stunde.
Interessant. Aber wenn der Körper langsamer wird, lässt die Zentrifugalkraft nach, kann also nicht mehr mit der Schwerkraft mithalten und der Körper fällt? Was passiert mit Satelliten in niedriger Umlaufbahn?
@ŁukaszL. So etwas wie Zentrifugalkraft gibt es nicht. Es gibt nur eine Kraft: die Schwerkraft. Es ist die Kraft, die die ansonsten geradlinige Bewegung in eine Umlaufbahn krümmt. Je geringer die Schwerkraft, desto gerader die Umlaufbahn, d. h. desto größer.
@RoryAlsop Es ist wahr, dass eine kreisförmige hohe Umlaufbahn eine geringere Geschwindigkeit hat, aber die Umlaufbahnen sind nicht perfekt kreisförmig. Eine nicht kreisförmige Umlaufbahn tauscht ständig kenetische Energie gegen potenzielle Gravitationsenergie. Wenn Sie in einer kreisförmigen Umlaufbahn beginnen und eine kleine prograde Beschleunigung anwenden, erhöht sich zunächst Ihre Geschwindigkeit, aber Sie machen die Umlaufbahn auch nicht kreisförmig. Diese nicht kreisförmige Umlaufbahn wandelt kinetische Energie in potenzielle Energie um und verringert Ihre Geschwindigkeit.
Warum entfernt sich der Mond aufgrund von Gezeiten von der Erde? Ist das typisch für andere Monde?
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