เหตุใดจึงมองเห็นเพียงด้านเดียวของดวงจันทร์จากโลก


61

ทำไมเราถึงเห็นด้านเดียวกันของดวงจันทร์?

ถ้าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงจะมีตัวแปรอะไรบ้างซึ่งหมายความว่าเราอาจเห็นหนึ่งวันมากกว่าที่เคยมีมา?


3
คำถามเดียวกันบน Phys.SE: physics.stackexchange.com/q/4116/2451
Qmechanic

เพื่อความเข้าใจของฉัน (ฉันถูกบอกในชั้นเรียนดาราศาสตร์) การล็อคของกระแสน้ำสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อร่างกายแข็งตัวเช่นดวงจันทร์ไม่มีแกนของเหลวในขณะนี้
Thorbjørn Ravn Andersen

คำตอบ:


66

เหตุผลสำหรับสิ่งนี้คือสิ่งที่เราเรียกว่าการล็อคไทดัล :

การล็อคไทดัล (หรือการหมุนที่ถูกจับ) เกิดขึ้นเมื่อความลาดเอียงของแรงโน้มถ่วงทำให้ด้านหนึ่งของวัตถุทางดาราศาสตร์หันหน้าไปทางอื่นเสมอ ตัวอย่างเช่นด้านเดียวกันของดวงจันทร์ของโลกหันหน้าเข้าหาโลกเสมอ ร่างกายที่ถูกล็อคแบบเป็นไทใช้เวลานานในการหมุนรอบแกนของมันเองเช่นเดียวกับการหมุนรอบคู่ของมัน สิ่งนี้ทำให้ซีกโลกหนึ่งต้องเผชิญกับร่างกายของพันธมิตรอย่างต่อเนื่อง โดยปกติในเวลาใดก็ตามเพียงดาวเทียมถูกล็อค tidally ทั่วร่างกายขนาดใหญ่ แต่ถ้าความแตกต่างในมวลระหว่างสองหน่วยงานและการแยกทางกายภาพของพวกเขาที่มีขนาดเล็กแต่ละอาจจะถูกล็อค tidally ไปที่อื่น ๆ เป็นกรณีระหว่างดาวพลูโตและCharon. เอฟเฟกต์นี้ใช้เพื่อทำให้เสถียรดาวเทียมเทียมบางตัว

         ล็อคไทด์ของดวงจันทร์กับโลก

    รูปที่ 1 : การล็อคไทดัลส่งผลให้ดวงจันทร์หมุนรอบแกนของมันในเวลาเดียวกับที่มันโคจรรอบโลก (ที่มา: Wikipedia )

รูปที่ 1, ต่อ : ยกเว้นเอฟเฟ็กต์การสอบเทียบผลลัพธ์นี้ส่งผลให้ดวงจันทร์หันหน้าไปทางโลกหันหน้าเข้าหาโลกดังที่เห็นในรูปด้านซ้าย (ดวงจันทร์ถูกแสดงในมุมมองขั้วโลกและไม่ได้ถูกปรับสเกล) หากดวงจันทร์ไม่หมุนเลยมันก็จะแสดงให้เห็นด้านที่ใกล้และไกลออกไปสู่โลกในขณะที่เคลื่อนที่รอบดาวเคราะห์ของเราในวงโคจรดังที่แสดงใน รูปด้านขวา

                         ล็อคไทด์ของดวงจันทร์กับโลก

                         รูปที่ 2 : การปรับเทียบจันทรคติในละติจูดและลองจิจูดในช่วงเวลาหนึ่งเดือน (ที่มา: Wikipedia )

การสั่นสะเทือนนั้นมีลักษณะเป็นหินที่แกว่งไปมาอย่างช้าๆเมื่อมองจากโลกทำให้ผู้สังเกตการณ์เห็นพื้นผิวที่แตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ละช่วงเวลา

การปรับเทียบดวงจันทร์มีสามประเภท:

  • การสอบเทียบในลองจิจูดนั้นเกิดจากการเยื้องศูนย์ของวงโคจรของดวงจันทร์รอบโลก การหมุนของดวงจันทร์บางครั้งนำไปสู่และบางครั้งล่าช้าตำแหน่งการโคจรของมัน

  • การสอบเทียบในละติจูดนั้นเกิดจากความโน้มเอียงเล็กน้อยระหว่างแกนการหมุนของดวงจันทร์และปกติกับระนาบการโคจรรอบโลก ต้นกำเนิดของมันคล้ายคลึงกับฤดูกาลที่เกิดขึ้นจากการปฏิวัติของโลกเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

  • การสั่นสะเทือนรายวันเป็นความผันผวนเล็ก ๆ น้อย ๆ ทุกวันเนื่องจากการหมุนของโลกซึ่งมีผู้สังเกตการณ์จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งจากนั้นไปอีกด้านหนึ่งของเส้นตรงที่เชื่อมต่อเข้ากับโลกและศูนย์กลางของดวงจันทร์ และรอบ ๆ - เพราะผู้สังเกตการณ์อยู่บนพื้นผิวโลกไม่ใช่จุดศูนย์กลาง

คำพูดทั้งหมดและภาพจากวิกิพีเดียล็อคน้ำขึ้นน้ำลงและวิกิพีเดียไลเบรชัน


คุณช่วยเขียนมากกว่าเพียงแค่อ้างข้อความใน Wikipedia ได้หรือไม่
HDE 226868

28

ส่วนใหญ่เป็นเพราะวิธีการที่ดวงจันทร์หมุน - มันคือการปั่นที่เพียงแค่อัตราที่เหมาะสมเพื่อให้เราเห็นอีกด้านหนึ่งของมัน นี่คือแผนภาพงานฝีมือที่ทำขึ้นเพื่อแสดงความหมายของฉัน

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


2
ไม่ได้บอกว่า "มันคือการปั่นที่เพียงแค่อัตราที่เหมาะสม" ชอบพูดว่า "ผมไม่ได้ตกอยู่กับศูนย์ของโลกหรือบินออกไปในพื้นที่เพราะพื้นผิวโลกผลักดันให้ฉันกับเพียงแค่แรงที่เหมาะสมเพื่อความสมดุลของน้ำหนักของฉัน"?
David Garner

21

ระยะเวลาของการหมุนของดวงจันทร์เป็น ~ 27.322 วันและระยะเวลาของการปฏิวัติยังเป็น ~ 27.322 ซึ่งหมายความว่าทุก ๆ องศาหมุนรอบโลกหมุนรอบตัวเองดังนั้นด้านเดียวกันหันหน้าเข้าหาเราเสมอ

นี่เป็นเพราะพลังคลื่นที่สัมพันธ์กับออสซิลเลเตอร์ต่าง ๆ ในระบบ (การปฏิวัติของดวงจันทร์, วงโคจรของดวงจันทร์, การปฏิวัติของโลก) เมื่อออสซิลเลเตอร์เชื่อมโยงกันพวกมันมีแนวโน้มที่จะเข้าสู่สถานะที่อยู่ในเฟสหรือ 180 องศาจากเฟส * ทั้งสองกรณีก่อให้เกิดการล็อคน้ำขึ้นน้ำลงที่นี่

  • นี่คือการทดลองที่คุณสามารถลองระงับลูกตุ้มจากปลายแต่ละด้านของไม้บรรทัดและให้ความแตกต่างของเฟสเล็กน้อย เมื่อเวลาผ่านไปขั้นตอนจะตรงกัน

20

ในฐานะที่เป็นส่วนเติมเต็มให้กับคำตอบอื่น ๆ ให้ฉันตอบคำถามว่าทำไมดาวเคราะห์ถึงมีแนวโน้มที่จะล็อคคลื่น ในระยะสั้นแรงบิดที่ใช้โดยแรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกันระหว่างทั้งสองด้านของพื้นผิวของดาวเคราะห์ก่อให้เกิดการเสียดสีซึ่งจะกระจายไปทั่วการหมุนส่วนเกินของดวงจันทร์ (โปรโต) เมื่อมันไม่ได้ล็อคไว้อย่างเป็นระเบียบ เมื่อล็อคเกิดขึ้นการกระจายจะลดลง
สิ่งประดิษฐ์อีกอย่างหนึ่งก็คือว่าดวงจันทร์กำลังเคลื่อนที่ห่างจากโลก (ขณะที่โมเมนตัมเชิงมุมหายไป) ดูเช่นhttp://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=124


16

คำตอบอื่น ๆ ที่นี่ยอดเยี่ยมที่อธิบายในแง่เทคนิค

สำหรับตัวอย่างในชีวิตประจำวันลองนึกภาพบางสิ่งที่ไม่สมมาตรเหมือนหินอ่อนที่มีดินเหนียวติดอยู่และหมุนมัน ความไม่สมดุลในที่สุดนำวัตถุไปหมุนในทางที่แน่นอน ดวงจันทร์เป็นเช่นนั้นยกเว้นวิธีที่ซับซ้อนกว่าเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกเป็นส่วนหนึ่งของสมการ


คุณช่วยอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสาเหตุที่ล็อคไทด์ได้อย่างไร คุณเป็นคำตอบเดียวที่ให้คำอธิบายในทิศทางนี้ ฉันคิดว่านั่นเป็นข้อมูลที่สำคัญมากกว่าที่นี่แทนที่จะพูดว่า "เฮ้ดูทั้งช่วงเวลาของการหมุนและการปฏิวัติเหมือนกัน"
Arjun J Rao

6

RE: เห็นด้านเดียวกันของดวงจันทร์เสมอ มันอาจจะมาจากความแตกต่างของความหนาแน่นของดวงจันทร์ ก่อตั้งขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่ามีความแปรปรวนของแรงโน้มถ่วงรอบดวงจันทร์ที่จะสนับสนุนความเป็นไปได้ที่จะมีความหนาแน่นของวัสดุที่สูงกว่าในด้านหนึ่งของดวงจันทร์ พื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูงของดวงจันทร์จะต้องเผชิญหน้ากับโลกเสมอ นี่จะคล้ายกับการบันทึกน้ำหนักที่หนักไปยังอีกด้านหนึ่งของลูกบอลบนพื้นแข็ง ด้านที่หนักกว่าของลูกบอลจะหันหน้าไปทางพื้นและแรงโน้มถ่วงเสมอ นี่เป็นผลลัพธ์เดียวกันกับด้านที่หนักกว่าของดวงจันทร์ที่หันไปทางแรงโน้มถ่วงที่แผ่ออกมาจากโลก มันเป็นเรื่องบังเอิญมากเกินไปที่ดวงจันทร์หมุนได้อย่างสมบูรณ์แบบเพื่อให้หันหน้าเข้าหาโลกเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากดวงจันทร์เคลื่อนห่างจากโลกและมีการเปลี่ยนแปลงระยะทางและเวลาในการหมุนรอบโลกอย่างต่อเนื่อง ฉันมากับทฤษฎีนี้เมื่อประมาณ 10 ปีที่แล้วและฉันไม่เคยเห็นทฤษฎีอื่นใดที่จะทำให้ฉันเชื่อว่านี่ไม่ใช่ความเป็นไปได้จริง ทฤษฎีนี้ยังอธิบายด้วยว่าทำไมดาวพุธถึงหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์เสมอ ไม่มีกระแสน้ำบนดาวพุธที่จะส่งผลกระทบต่อการปรับทิศทางและมันจะปรากฏว่าร่างกายทั้งสองได้รับผลกระทบจากแรงเดียวกันในการรักษาด้านเดียวกันหันหน้าไปทางทิศทางเดียวกัน ทฤษฎีนี้ยังอธิบายด้วยว่าทำไมดาวพุธถึงหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์เสมอ ไม่มีกระแสน้ำบนดาวพุธที่จะส่งผลกระทบต่อการปรับทิศทางและมันจะปรากฏว่าร่างกายทั้งสองได้รับผลกระทบจากแรงเดียวกันในการรักษาด้านเดียวกันหันหน้าไปทางทิศทางเดียวกัน ทฤษฎีนี้ยังอธิบายด้วยว่าทำไมดาวพุธถึงหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์เสมอ ไม่มีกระแสน้ำบนดาวพุธที่จะส่งผลกระทบต่อการปรับทิศทางและมันจะปรากฏว่าร่างกายทั้งสองได้รับผลกระทบจากแรงเดียวกันในการรักษาด้านเดียวกันหันหน้าไปทางทิศทางเดียวกัน


2
คุณสามารถให้การอ้างอิงที่น่าเชื่อถือสำหรับ "ทฤษฎี" นี้เพื่อหลีกเลี่ยงการลงคะแนนได้หรือไม่? (รวมถึงความคิดที่ว่ามวลของดวงจันทร์มีการกระจายไม่สม่ำเสมออย่างมีนัยสำคัญที่เกี่ยวกับเครื่องบินที่มุมขวาเวกเตอร์โลกดวงจันทร์.) นอกจากนี้ยังอธิบายว่าทำไมมีกระแสน้ำไม่มีบนดาวพุธ (โอ้และดาวพุธจะไม่ให้ใบหน้าเดียวกัน สู่ดวงอาทิตย์)
Rob Jeffries

2
บทความที่ฉันอ่านเมื่อหลายปีก่อนเกี่ยวกับดาวพุธไม่ถูกต้อง เห็นได้ชัดว่าครั้งหนึ่งมันคิดว่าปรอทอาจมีด้านหนึ่งหันหน้าไปทางดวงอาทิตย์อยู่เสมอ การพิสูจน์แล้วว่าไม่ถูกต้อง แม้ว่ามันจะเอาอาร์กิวเมนต์รองไป แต่นั่นไม่ได้เปลี่ยนทฤษฎีเริ่มต้นของฉัน ดาวเทียมตรวจจับความโน้มถ่วงทั้งสองที่ถูกส่งไปรอบ ๆ ดวงจันทร์พบความผิดปกติในความโน้มถ่วงจากดวงจันทร์ (ดู: en.wikipedia.org/wiki/Gravitation_of_the_Moon )
Dan Mitchell
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.