เกิดอะไรขึ้นถ้าโลกและดวงจันทร์โคจรรอบกันและกันเช่นพลูโตและชารอน

จะแตกต่างกันสำหรับเราถ้าโลกและดวงจันทร์โคจรรอบกันและกันอย่างพลูโตและชารอน

พวกเขาทำแต่เนื่องจากอัตราส่วนของมวลชนที่แตกต่างกันอย่างมากมายพวกเขาดูเหมือนว่าพวกเขาจะไม่ทำเช่นนั้นเพราะดวงจันทร์ดูเหมือนจะหมุนรอบโลก (ศูนย์กลางของ)

อัตราส่วนของโลกและดวงจันทร์ของมวลชนเป็นในขณะที่สำหรับดาวพลูโตและก่อนอัตราส่วนเดียวกันคือ8.09$\frac{M_{Earth}}{M_{Moon}} = 81.3$$\frac{M_{Pluto}}{M_{Charon}} = 8.09$

เนื่องจากอัตราส่วนของดาวพลูโตและชารอนมีขนาดค่อนข้างเล็กศูนย์กลางของระบบ - แบรีเซนเตอร์รอบ ๆ ซึ่งวงโคจรทั้งสองของวงโคจรอยู่ที่ไหนสักแห่งบนเส้นที่ลากระหว่างศูนย์มวลของเทห์ฟากฟ้าทั้งสอง แต่สำหรับโลกและดวงจันทร์เนื่องจากโลกมีน้ำหนักมากกว่ามากแบริงเซนเตอร์ของระบบไม่ถึงด้านนอกโลก แต่อยู่ห่างจากใจกลางโลกประมาณ 4,500 กิโลเมตร (ดูรูปด้านล่าง)

ในกรณีที่วัตถุหนึ่งในสองวัตถุนั้นมีมวลมากกว่าวัตถุอื่น (และค่อนข้างใกล้เคียง) อย่างมากโดยปกติศูนย์แบริเซนเตอร์จะอยู่ภายในวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่า แทนที่จะปรากฏเป็นจุดศูนย์กลางของมวลที่มีรูปร่างเล็กกว่าวงโคจรขนาดใหญ่จะเห็นว่า "โยกเยก" เพียงเล็กน้อย นี่เป็นกรณีของระบบ Earth – Moon ที่barycenter ตั้งอยู่โดยเฉลี่ย 4,671 กม. จากใจกลางโลกและอยู่ในรัศมี 6,378 กม. ที่มา: Wikipedia - Barycenter

ผลกระทบที่สำคัญของระบบการหมุนร่วมนี้คือโลกดูเหมือนว่าจะ "โยกเยก" บนวงโคจรของมันดังที่ได้กล่าวไว้ในคำกล่าวของ Wikipedia ข้างต้น

@JeppeStigNielsen ทำให้เป็นจุดที่ดีเกี่ยวกับความแตกต่างในการล็อคไทด์ในความคิดเห็นด้านล่าง ในระบบโลก - ดวงจันทร์มีเพียงดวงจันทร์เท่านั้นที่ถูกล็อคไว้อย่างเป็นระเบียบ (ซึ่งทำให้เราเห็นเพียงใบหน้าเดียวเท่านั้นดังนั้นประมาณครึ่งหนึ่งของมันจากโลก) ในขณะที่พลูโต - ชารอนทั้งสองศพถูกล็อคไว้อย่างเป็นระเบียบ โลกไม่ได้ถูกล็อคอย่างเป็นระเบียบเนื่องจากมีอัตราส่วนมวลสูงระหว่างมันกับดวงจันทร์ แต่ระบบมวลพลูโต - ชารอนต่ำกว่าเนื่องจากระบบที่มีมวลต่ำกว่าได้เปลี่ยนการหมุนของดาวพลูโตอย่างช้าๆเพื่อให้เข้ากับการเคลื่อนที่ของวงโคจร

เมื่อแบรีเซนเตร

คู่พลูโต - ชารอนไม่แตกต่างกันในเชิงคุณภาพกับคู่เอิร์ ธ - มูนเกี่ยวกับการโคจร ดังที่ได้อธิบายไว้ในคำตอบอื่น ๆ ในทั้งสองกรณีร่างทั้งสองโคจรรอบกันและกันกล่าวคือพวกมันอธิบายได้ดีที่สุดเมื่อโคจรรอบ barycentre

ในทางกายภาพยิ่งขึ้นการอ้างอิงที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ barycentre ของระบบ Earth-Moon คือ"กาลิเลโอ"มากกว่าการอ้างอิงที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ศูนย์กลางเรขาคณิตโลก: ถ้าคุณทำมาตรการทางกายภาพที่มีความแม่นยำสูงของระบบโลกคุณจะเห็นบางอย่าง " กระวนกระวายใจ "ที่แสดงให้เห็นว่าโลกไม่ใช่กาลิลีจริงๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการหมุนของโลก (กระวนกระวายใจถูกแสดงให้เห็นถึงชื่อเสียงมากที่สุดโดยลูกตุ้มของ Foucault) แต่แม้ว่าคุณจะอธิบายถึงการหมุนคุณยังคงได้รับการรบกวนที่เหลือจากการปฏิวัติของโลกรอบ ๆ barycentre Earth-Moon (และถ้าคุณแก้ไขสิ่งเหล่านี้คุณยังคงได้รับบางส่วนเนื่องจากการปฏิวัติโลกรอบดวงอาทิตย์ - จริง ๆ แล้วการปฏิวัติโลกรอบระบบสุริยะ barycentre - แล้วบางส่วนก็เกิดจากการหมุนของกาแล็กซี่และอื่น ๆ แต่มันยากที่จะตรวจจับได้มากขึ้น)

เกี่ยวกับกระแสน้ำ

เมื่อสองร่างรอบวงโคจรแต่ละอื่น ๆ พวกเขามีแนวโน้มที่จะเข้าไปใน "น้ำขึ้นน้ำลงล็อค" A: ความเร็วในการหมุนของแต่ละบุคคลของพวกเขาจะประสานกับการปฏิวัติเพื่อที่ว่าในการปรับทั้งสองร่างกายอยู่เสมอซีกโลกเดียวกันเข้าหากัน พลูโตและชารอนอยู่ในขั้นตอนนั้น ดวงจันทร์นั้นถูกล็อกกับโลกด้วย tidally: เรามักจะเห็นซีกโลกเดียวกัน (อันที่จริงแล้วเราเห็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของดวงจันทร์นิดหน่อยเพราะมันสั่นเล็กน้อย) โลกยังไม่ถูกล็อคตามลำดับ ... ยัง แต่ในที่สุดมันจะเป็น

อันที่จริงโลกและดวงจันทร์ออกแรงพลังคลื่นซึ่งกันและกัน สิ่งนี้อธิบายได้ง่ายที่สุดโดยพิจารณาจากความเร็วของการโคจร: เมื่อดาวเทียมขนาดเล็กมากโคจรรอบดาวเคราะห์ใหญ่มันจะต้องไปที่ความเร็วที่ขึ้นอยู่กับระดับความสูงของดาวเทียม: ยิ่งดาวเทียมไกลออกไปมากเท่าไหร่ ซูมที่ประมาณ 8 กม. / วินาทีในขณะที่ดวงจันทร์อยู่ที่ 1 กิโลเมตร / วินาที แต่ดวงจันทร์นั้นค่อนข้างใหญ่: รัศมีของมันค่อนข้างมากกว่า 1,700 กม. นี่หมายความว่าถ้าศูนย์กลางของดวงจันทร์ไปที่ความเร็วที่เหมาะสมสำหรับวงโคจรของมันหินที่อยู่ไกลสุดของดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลก 1,700 กิโลเมตรและเป็นบิตเร็วเกินไปสำหรับวงโคจรนั้นดังนั้นพวกเขาจึงต้องการออก . ในทำนองเดียวกันก้อนหินที่อยู่ใกล้กับดวงจันทร์นั้นอยู่ใกล้กับโลกมากถึง 1,700 กิโลเมตรและจะช้าเกินไป: พวกมันมักจะ "ตกลง" สู่โลก

ปรากฏการณ์นี้มีความสมมาตร: โลกยังประสบกับแรงคลื่นจากดวงจันทร์อีกด้วย ในความเป็นจริงทั้งโลกและดวงจันทร์ประสบกับแรงคลื่นจากคู่โลก - ดวงจันทร์แรงโน้มถ่วง กระแสน้ำนี้ก่อให้เกิด, ที่น้ำเคลื่อนไปรอบ ๆ เพื่อตอบสนองต่อกองกำลัง; หินไม่ได้เป็นเพราะมันเป็นหินเช่นไม่ลื่นไหลมากภายใต้สภาวะปกติ - พวกมันต้องการเคลื่อนที่ แต่แข็งเกินไปที่จะทำเช่นนั้น

กองกำลังน้ำขึ้นน้ำลงนั้นตรงกันข้ามกับโลกที่หมุนเร็วกว่า 27 วันสำหรับการปฏิวัติโลก - ดวงจันทร์และพลังงานการหมุนช้าลง: บางส่วนของมันจะถูกฉีดเข้าไปในข้อต่อแรงโน้มถ่วงของโลก - ดวงจันทร์ซึ่งผลักพวกมันออกจากกัน กันและกัน (มันถูกวัดด้วยแสงสะท้อนจากยานสำรวจอวกาศและภารกิจอพอลโล: ดวงจันทร์กำลังหลบหนีเราในอัตราประมาณ 38 มม. ต่อปี); ส่วนที่เหลือจะหายไปในแรงเสียดทานจากน้ำที่เคลื่อนที่ดังนั้นในที่สุดก็แปลงเป็นความร้อนที่แผ่ออกไปในอวกาศ

ด้านล่างบรรทัด: การหมุนของโลกกำลังช้าลง ตัวอย่างเช่นวันหนึ่งจะกินเวลาประมาณ 22 ชั่วโมงในเวลาที่ไดโนเสาร์ (ตัวใหญ่ไม่ใช่นก) ชะลอตัวลงเป็นที่รู้จักกันทั่ววงการเวลารักษาเป็นΔT

อย่างไรก็ตาม ...

แม้ว่าโลกจะถูกล็อคไว้ด้วยดวงจันทร์ tidally ก็จะยังคงมีกระแสน้ำ (อย่างน้อยถ้ายังมีน้ำของเหลวในเวลานั้นซึ่งไม่ได้กำหนดไว้เนื่องจากพลังงานของดวงอาทิตย์คาดการณ์ว่าจะลดลงอย่างรวดเร็ว 5 พันล้านปี จากนี้ไป). อันที่จริงคู่ Sun-Earth ยังสร้างกองกำลังน้ำขึ้นน้ำลง กองกำลังน้ำขึ้นดินของดวงจันทร์มีความแข็งแกร่งกว่าสองเท่าดังนั้นกระแสน้ำที่ขึ้นกับดวงจันทร์จะใหญ่กว่า แต่ในสถานการณ์ที่ถูกล็อคไว้เป็นแนวยาวเราควรจะเห็นกระแสน้ำที่ดวงอาทิตย์ก่อให้เกิด - แต่มีขนาดเล็กกว่า

(หากปราศจากดวงจันทร์โลกจะล็อคดวงอาทิตย์และหมุนรอบตัวในที่สุด 365 วัน - โดยใช้ความยาวของวันนี้เป็นเวลาหนึ่งวันฉันไม่ชัดเจนเลยว่าควรจะเกิดอะไรขึ้นกับระบบ Sun-Earth-Moon ใน ในระยะยาวมาก แต่ดูเหมือนว่านี่ยังคงเป็นงานวิจัยที่เปิดกว้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากมีดาวเคราะห์ดวงอื่นในการผสมนำไปสู่สถานการณ์ที่ซับซ้อนมาก)

คำตอบ TLDr:

ทั้งสองคำตอบนั้นดีมาก มีรายละเอียดเพิ่มเติมเล็กน้อยที่ต้องพิจารณาหากเราต้องการดูข้อมูลทั้งหมดในสถานการณ์ที่น่าสนุก แต่แปลกประหลาดนี้

กล่าวถึงแล้วว่าอัตราส่วนของขนาดคือ 8 ต่อ 1 ไม่ใช่ 81 ต่อ 1 ดังนั้นสำหรับผู้เริ่มต้น Charon เช่น Moon จะใหญ่กว่าบนท้องฟ้ามาก ดวงจันทร์ซึ่งมีมวลประมาณ 10 เท่าโดยคิดว่าความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากการบีบอัดเล็กน้อยบางส่วนจะยังคงมีขนาดใหญ่กว่า 2.1 เท่าโดยสมมติว่ามีระยะห่างเท่ากันซึ่งจะทำให้มันสว่างขึ้น 4 เท่าในท้องฟ้ายามค่ำ พระจันทร์เต็มดวงจะค่อนข้างน่าประทับใจ บางทีบางทีเพิ่งสว่างพอที่จะอ่านถ้ามันเป็นหนังสือเรียนเล่มใหญ่ (บางคนอ้างว่าสามารถอ่านโดย Moonlight ได้ในตอนนี้คนส่วนใหญ่ทำไม่ได้ แต่สว่างขึ้น 4 เท่าดวงจันทร์เต็มอาจสว่างเพียงพอ

สุริยุปราคาสุริยุปราคาจะเกิดขึ้นบ่อยครั้งและนานขึ้นเป็นสองเท่าและคุณอาจคิดว่าโลกน่าจะเย็นกว่านี้เล็กน้อยเนื่องจากดวงจันทร์ปิดกั้นแสงอาทิตย์บางส่วน แต่ดวงจันทร์เชื่อหรือไม่ว่ามันจะแผ่ความร้อนบนโลกมากกว่าที่บล็อก ดวงจันทร์สว่างไสวที่เผชิญหน้ากับเราเกือบ 400 องศา F ในช่วงกลางวันและไม่ยากที่จะเห็นว่าพื้นผิวที่อุณหภูมิแผ่ความร้อนออกมา ไม่มาก แต่ก็มีบ้าง คำถามเกี่ยวกับที่นี่ดังนั้นพลังงานน้อยกว่า 4 เท่า (โดยไม่คำนึงถึงการสูญเสียสุริยุปราคา) ประมาณ 1 / 2,500th ความร้อนจากดวงอาทิตย์อาจทำงานได้ถึง 1 / 10th ขององศาในเวลากลางคืนในช่วงพระจันทร์เต็มดวง ไม่มากอย่างแน่นอน แต่สามารถวัดได้สำหรับทุกคนที่มีเครื่องมือที่ละเอียดอ่อนเพียงพอ ความสว่างและขนาดของดวงจันทร์จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนกว่าอุณหภูมิ 1 / 10th ของ 1 องศา (C ไม่ใช่ F)

ดวงจันทร์ของมวลดวงนั้นจะทำให้การหมุนของโลกช้าลงอย่างมีนัยสำคัญเร็วกว่าที่กล่าวไปแล้ว แต่อันนี้เราต้องให้ความคิด เมื่อดวงจันทร์ก่อตัวมันก็เข้ามาใกล้โลกมากขึ้นประมาณ 3-5 เท่าของรัศมีโลก แหล่ง. นั่นอยู่นอก Hill Sphere และการก่อตัวของดวงจันทร์ออกจากโลกหมุนอย่างรวดเร็วดังนั้นเอฟเฟกต์ (โลกที่หมุนอย่างรวดเร็วกระแสน้ำดวงจันทร์ที่ทรงพลังมาก) จะยังคงอยู่ที่นั่น แต่กระแสน้ำทางจันทรคติจะยิ่งใหญ่ขึ้นเป็น 10 เท่า เมื่อเกิดแผ่นดินไหวระดับน้ำขึ้นน้ำลงเมื่อดวงจันทร์มีมวล 10 เท่ามีรัศมี 3-5 เท่าของโลก ดวงจันทร์เพราะในระหว่างการก่อตัวมันไม่ได้มีโมเมนตัมเชิงมุมมากนักจะหมุนรอบการหมุนรอบโลกอย่างรวดเร็ว ผลกระทบของน้ำขึ้นน้ำลงบนโลกซึ่งมีมากกว่า 10 เท่าจะทำให้ (ประมาณ) 10 เท่าของน้ำขึ้นน้ำลงบนโลกจะผลักดวงจันทร์ออกจากโลกประมาณ 10 เท่าเร็วขึ้น แต่ในเวลาเดียวกันการลากของกระแสน้ำเชื่องช้าลง โลกก็จะยิ่งใหญ่กว่านี้อีก 10 เท่า (ฉันถือว่ามันเร็วกว่าประมาณ 10 เท่า)

โดยทั่วไปแล้วดวงจันทร์และโลกจะติดตามระบบที่พวกมันกำลังอยู่ในขณะนี้ แต่มันจะดำเนินต่อไปอย่างรวดเร็วด้วยดวงจันทร์ประมาณ 10 เท่าโดยมีมวลเป็น 10 เท่า ค่าประมาณ (ที่นี่) คือว่ามันจะใช้เวลาประมาณ 50 พันล้านปีก่อนที่ดวงจันทร์จะชะลอตัวของโลกมากพอที่จะเข้าสู่กระแสน้ำขึ้นลงดังนั้นแบ่งที่ 10 เราจะเข้าใกล้กับกระแสน้ำขึ้นลงวันนี้ โลกจะหมุนช้ามาก ดวงจันทร์ก็น่าจะไกลออกไปจากโลกและอาจมีวงโคจรที่สั่นคลอนมากขึ้นเนื่องจากการรบกวนของดวงอาทิตย์และบางทีอาจจะหนีออกมาได้อย่างสมบูรณ์ นี่เป็นคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งฉันไม่อยากลอง (ที่มวลปัจจุบันของดวงจันทร์ดวงอาทิตย์จะไปยังยักษ์แดงนานก่อนที่ดวงจันทร์จะหนีออกมาหรือโลกถูกล็อคไว้อย่างเป็นระเบียบ แต่มีดวงจันทร์ 10 เท่าเป็นมวลนั่น ' อาจจะไม่มีอีกต่อไปและดวงจันทร์หายไปหรือดวงจันทร์อยู่ไกลกว่ามีวงโคจรที่ยาวขึ้นและโลกอยู่ในหรือใกล้จะถูกล็อกไว้ หากดวงจันทร์หนีออกมาเราจะมีวัตถุวงโคจรใกล้โลกที่มีขนาดมหึมาซึ่งอาจชนเข้ากับเราในภายหลังหรือเหวี่ยงผ่านพื้นโลกและเคลื่อนวงโคจรของเรา - ทั้งผลและเพียงผลของการไม่มีดวงจันทร์จะมีขนาดมหึมา

การสนทนาเกี่ยวกับ Moon / earth escape และการล็อคไทดัลที่นี่

หากเราสมมติว่ามีการปิดกั้นกระแสน้ำเต็มวัน 29.5 วัน (synodic ไม่ใช่ sidreal) และดวงจันทร์อยู่ไกลออกไปเล็กน้อยดังนั้นเราอาจจะมอง 30 สิ่งที่อาจจะ 40 วันสำหรับการหมุนโลก 1 รอบนั่นคือแสงแดด 20 วันคืน 20 วัน ที่จะเล่นความเสียหายอย่างสมบูรณ์ในระบบสภาพอากาศและฤดูกาล กลางวันและกลางคืนจะมีผลกระทบที่ใหญ่กว่าฤดูร้อนกับฤดูหนาวและวันในฤดูร้อนจะแผดเผาแม้ว่าบางภูมิภาคอาจจะดีเพราะฝนตก วิวัฒนาการอาจปรับให้เข้ากับสิ่งนั้น แต่มันฟังดูไม่สนุกสำหรับฉัน ระยะทางไกลขึ้นอาจทำให้ดวงจันทร์สว่างขึ้น 3 เท่าในท้องฟ้ายามค่ำคืนแทนที่จะเป็น 4 แต่ก็ยังค่อนข้างสว่างอยู่ คุณยังคงได้รับแสงแดด 6 เดือนและคืนที่เสา 6 เดือน แต่สำหรับโลกส่วนใหญ่นี่จะเป็นการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงโดยมีทั้งวันและคืนที่ยาวนาน

ผลกระทบที่เป็นไปได้อื่น ๆ , บิดเบือน (ดวงจันทร์ไม่มีบางทีอาจจะมากขึ้นคนขับยุคน้ำแข็งขนาดใหญ่) ดูที่นี่ นอกจากนี้หากโลกยังคงมีดวงจันทร์ แต่ดวงจันทร์อยู่ในวงโคจรที่ยาวขึ้นเราจะยังคงมีกระแสน้ำในขณะที่ดวงจันทร์เคลื่อนเข้าและออกไปยัง appogee และ perogee ดูภาพ

แหล่ง

บรรทัดล่างในขณะที่เราอาจไม่ได้คิดมากดวงจันทร์ขนาดต่าง ๆ จะเปลี่ยนไปค่อนข้างมาก ดวงจันทร์ที่เล็กกว่าจะเคลื่อนที่ออกจากโลกช้ากว่าและโลกอาจมีดวงจันทร์ดวงที่สองได้โดยการจับถ้าดวงจันทร์มีขนาดเล็กเราอาจมียุคน้ำแข็งที่ดุเดือดและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเนื่องจากความแปรปรวนเฉียงและ สมมติว่าผลกระทบยักษ์ยังคงเกิดขึ้นในลักษณะที่คล้ายกัน แต่มีเศษเล็ก ๆ น้อย ๆ (ซึ่งไม่สมเหตุสมผล แต่ปล่อยให้แกล้งทำเป็น) จากนั้นดวงจันทร์ขนาดเล็กจะไม่ทำให้การหมุนของโลกช้าลงเท่าไหร่และโลกอาจหมุนค่อนข้างมาก เร็วขึ้น 10 หรือ 15 ชั่วโมงวันแทน 24 ผลที่ออกมาจะค่อนข้างสำคัญ