Ya Dünya ve Ay Plüton ve Charon gibi birbirlerinin etrafında dönerse?

Eğer Dünya ve Ay Plüton ve Charon gibi birbirlerinin etrafında dönerse bizim için farklı ne olurdu?

Yapıyorlar , ancak kitlelerin oranı çok farklı olduğu için, ay Dünya'nın etrafında (merkezi) dönüyor gibi göründükleri için bunu yapmayacaklar gibi görünüyorlar.

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

Plüton ve Charon oranı nispeten küçük olduğu için, sistemin merkezi - etrafında iki cismin yörüngesinin bulunduğu barycenter - iki göksel cismin kütle merkezleri arasında bir çizgi üzerinde bir yerde bulunur. Ancak Dünya ve Ay için, Dünya orantılı olarak daha ağır olduğu için, sistemin merkez merkezi Dünya'nın dışına ulaşmaz, bunun yerine Dünya'nın merkezine yaklaşık 4,500 kilometre uzaklıktadır (aşağıdaki fotoğrafa da bakın):

İki nesneden birinin diğerinden önemli ölçüde daha büyük (ve nispeten yakın) olduğu durumlarda, barycenter tipik olarak daha büyük nesnenin içine yerleştirilecektir. Daha küçük gövdeyle ortak bir kütle merkezinin yörüngesinde görünmek yerine, daha büyük olanın hafifçe "sallandığı" görülecektir. Bu, barycenter'ın Dünya merkezinden ortalama 4,671 km uzaklıkta ve gezegenin 6,378 km yarıçapında olduğu Dünya-Ay sistemi için geçerlidir . Kaynak: Wikipedia - Barycenter

Bu birlikte dönme sisteminin en büyük etkisi, yukarıdaki Wikipedia'daki alıntıda belirtildiği gibi, Dünya'nın yörüngesinde "sallanıyor" gibi görünmesidir.

@JeppeStigNielsen, aşağıdaki yorumlarda gelgit kilitleme farkları hakkında iyi bir noktaya değindi. Dünya-Ay sisteminde, sadece Ay gelgit olarak kilitlenir (bu da sadece bir yüzünü görmemize neden olur, bu yüzden Dünya'dan sadece kabaca yarısını), Plüton-Charon'da her iki vücut da gelgitle kilitlenir. Dünya, Ay ve arasındaki yüksek kütle oranı nedeniyle gelgit kilitli değil, ancak daha düşük kütle oranı Pluto-Charon sistemi, düşük kütle Charon, Pluto'nun yörünge hareketine uyacak şekilde yavaşça değiştirdiğinden.

Barycentres üzerinde

Plüton-Charon çifti yörüngeler açısından Dünya-Ay çiftinden niteliksel olarak farklı değildir . Diğer cevaplarda da belirtildiği gibi, her iki durumda da, iki organ birbirlerinin etrafında dönmektedir, yani en iyi ihtimalle onların barycentre çevresinde yörüngede oldukları tarif edilmektedir.

Daha fiziksel terimlerle, Dünya-Ay sisteminin barycentre merkezli referansı, Dünya geometrik merkezi merkezli referanstan daha "Galilean" dır : Dünyadaki fiziksel sistemlerin yüksek hassasiyetli ölçümlerini yaparsanız, bazılarını görürsünüz " Dünya'nın gerçekten Galili olmadığını gösterir. Çoğu Dünya'nın dönmesinden kaynaklanıyor (titreme en ünlü Foucault sarkacı tarafından gösteriliyor)) ancak rotasyonu hesaba katsanız bile, hala Dünya'nın Ay-barycentre çevresindeki Dünya devriminden gelen bazı kalıntı pertürbasyonlar elde edersiniz. (Ve bunları düzeltirseniz, hala Güneş çevresindeki Dünya devrimi nedeniyle - bazı, Dünya'nın Güneş sistemi barycentre çevresindeki devrimi - ve ardından bazıları Galaksinin dönüşü nedeniyle vb. , ancak tespit edilmesi giderek zorlaşmaktadır.)

Gelgitler hakkında

Kendi bireysel dönme hızı, devrimle senkronize olacak şekilde,: iki yuvarlak cisimler birbirini yörünge, onlar "gel-git kilitleme" gitmek eğilimi para cezası , iki ceset hep birbirlerine doğru aynı yarım küre. Plüton ve Charon bu adımda. Ay ayrıca Dünya ile gelgitle kilitlenmiştir: her zaman aynı yarımküreyi görüyoruz (aslında Ay'ın yarısından biraz daha fazlasını görüyoruz, çünkü biraz sallanıyor). Dünya gelgit kilitli değil ... henüz. Ama sonuçta olacak.

Gerçekten de, Dünya ve Ay birbirlerine gelgit kuvvetleri uygular. Bu en kolay yörünge hızı dikkate alınarak açıklanabilir: çok küçük bir uydu büyük bir gezegenin etrafında yörüngede olduğunda, uydunun yüksekliğine bağlı bir hızda gitmelidir: uydu ne kadar fazla olursa, o kadar yavaş gider (örn. Düşük yörünge uyduları yaklaşık 8 km / s hızla zoom yaparken, Ay yavaşça 1 km / s hızla gider). Ancak Ay oldukça hantal: yarıçapı 1700 km'den biraz fazla. Bu, Ay'ın merkezi yörüngesi için doğru hızda giderse, Ay'ın uzak tarafındaki kayalar Dünya'dan 1700 km daha uzaktır ve bu nedenle bu yörünge için çok hızlıdır, bu yüzden ayrılmak isterler. . Benzer şekilde, ayın yakın tarafındaki kayalar Dünya'ya 1700 km daha yakındır ve bu nedenle çok yavaş gidiyorlar: Dünyaya "düşme" eğilimi gösteriyorlar.

Olgu simetriktir: Dünya Ay'dan gelgit kuvvetleri de yaşar. Aslında, hem Dünya hem de Ay, yerçekimi Dünya-Ay çiftinden gelgit kuvvetleri yaşar. Bu, suyun kuvvetlere tepki olarak hareket ettiği gelgitleri doğurur; kayalar, kayalar oldukları için değil, yani normal şartlar altında çok akışkan değillerdir - hareket etmek isterler, ancak bunu yapmak için çok katıdırlar.

Gelgit kuvvetleri, Dünya'ya bir Dünya-Ay devrimi için 27 günden daha hızlı dönen bir şekilde karşıdır ve dönme enerjisi yavaşça dağıtılır: bazıları, onları ayıran Dünya-Ay yerçekimi kuplajına enjekte edilir. birbirleri (uzay sondaları ve Apollo görevlerinden gelen yansıtıcılar sayesinde ölçüldü: Ay, yılda yaklaşık 38 mm hızla kaçıyor); geri kalanlar sürtünmede hareketli sudan kaybolur, böylece sonuçta uzaya yayılan ısıya dönüştürülür.

Alt satır: Dünya'nın dönüşü yavaşlıyor. Örneğin, bir gün dinozorlar zamanında yaklaşık 22 saat sürecekti (büyük olanlar, kuşlar değil). Yavaşlama zaman tutma çemberinin etrafında ΔT olarak bilinir .

Ancak...

Dünya Ay ile gelgitle kilitlendiğinde bile, hala gelgitler olacak (en azından, o zaman hala sıvı su varsa, bu verilmiyor, çünkü Güneş enerji çıktısının keskin bir şekilde 5 milyar yıl aşağı ineceği tahmin ediliyor. şu andan itibaren). Gerçekten, Güneş-Dünya çifti gelgit kuvvetleri de üretir. Dünya-Ay gelgit kuvvetleri yaklaşık iki kat daha güçlüdür, bu nedenle Ay'ın neden olduğu gelgitler daha büyüktür, ancak gelgit kilitli bir durumda hala Güneş'in neden olduğu gelgitlere tanık olmalıyız - ancak daha küçük bir ölçekte.

(Ay olmadan, Dünya nihayetinde Güneş ile gelgitle kilitlenir ve 365 günlük rotasyon - bugünün uzunluğunu elbette bir gün boyunca kullanırdı. Tabii ki Güneş-Dünya-Ay sisteminin ne olması gerektiği konusunda net değilim. ancak bu, özellikle karışımda çok karmaşık bir duruma yol açan başka gezegenler olduğu için hala geniş bir açık araştırma olduğu görülmektedir.)

TLDr cevabı:

Her iki cevap da çok iyi. Bu eğlenceli ama tuhaf senaryoda ne olup bittiğine bakmak istersek dikkate almamız gereken birkaç ayrıntı daha var.

Daha önce de belirtildiği gibi, boyut oranı 81'e değil, 8'e 1'dir, bu nedenle yeni başlayanlar için Ay gibi Charon gökyüzünde daha büyük olurdu. Kütlenin yaklaşık 10 katı olan Ay, bazı küçük sıkıştırmalardan dolayı biraz daha fazla yoğunluğa sahip olsa da, aynı mesafeyi varsayarak, gece gökyüzünde 4 kat daha parlak hale getirecek olsa da, yine de 2,1 kat daha büyük olurdu. Dolunay oldukça etkileyici olurdu. Büyük bir ders kitabıysa okuyabilecek kadar parlak olabilir. (bazı insanlar şimdi Moonlight tarafından okunabileceğini iddia ediyor, çoğu insan bunu yapamıyor, ancak 4 kat daha parlak, dolunay yeterince parlak olabilir.

Güneş tutulmaları daha sık olacak ve yaklaşık iki kat daha uzun sürecek ve Ay'ın bazı güneş ışığını engellediği için Dünya'nın biraz daha soğuk olacağını düşünebilirsiniz, ancak Ay, ister inanın ister inanmayın, dünyaya engellediğinden daha fazla ısı yayar çünkü Bize bakan aydınlık ay en yoğun gündüz yaklaşık 400 derece F'dir ve sıcaklığın biraz ısı yaydığı bir yüzey olduğunu görmek zor değildir. Çok değil ama bazıları. Burada bununla ilgili bir soruBu nedenle, güneşten gelen ısının yaklaşık 1 / 2.500'ü kadar olan enerjinin 4 katından biraz fazla (güneş tutulması kayıplarını göz ardı ederek), bir dolunay sırasında geceleri derecenin 1 / 10'una kadar çıkabilir. Çok değil, kesinlikle, ama yeterince hassas enstrümanları olan herkes için ölçülebilir. Ay'ın parlaklığı ve büyüklüğü, sıcaklıkta 1 derecenin 1 / 10'undan (C değil F) daha belirgin olacaktır.

Bu kütlenin bir ayı, Dünya'nın dönüşünü önemli ölçüde daha hızlı yavaşlatacaktı, daha önce de belirtildi, ancak bu, biraz düşünmemiz gerekiyor. Ay oluştuğunda Dünya'ya çok daha yakındı, Dünya yarıçapının yaklaşık 3-5 katı. Kaynak. Bu Hill Küresinin dışında ve Ay'ın oluşumu Dünya'nın çok hızlı dönmesini sağladı, böylece efektler (hızla dönen dünya, çok güçlü ay gelgitleri) hala orada olacaktı, ancak Ay gelgitleri 10 kat daha büyük olacak, bu yüzden arıyoruz deprem seviyesinde, kütlenin 10 katı olan ay 3-5 dünya yarıçapı uzaktayken gelgitler. Ay, çünkü oluşum sırasında çok açısal bir momentuma sahip olmayacaktı, hızla Dünya'nın etrafında gelgit kilitli bir dönüşe yerleşecekti. Dünya üzerindeki Gelgit etkisi, 10 kat daha fazla olmak, Dünyadaki gelgit şişkinliğinin 10 katına (kabaca) Ay'ı Dünya'dan yaklaşık 10 kat daha hızlı itecektir, ancak aynı zamanda gelgit sürüklenmesinin yavaşlaması Dünya, 10 kat daha büyük olurdu (sanırım yaklaşık 10 kat daha hızlı).

Yani, temel olarak, Ay ve Dünya şu anda bulundukları sistemi takip edeceklerdi, ancak kütlenin 10 katı bir Ay ile yaklaşık 10 kat daha hızlı ilerleyeceklerdi. Tahmin (burada), Ay'ın Dünya'yı gelgit kilidine girecek kadar yavaşlatması yaklaşık 50 milyar yıl alacaktır, bu yüzden bugün 10'a kadar gelgit kilidine çok yakın olacağız. Dünya çok yavaş dönecekti. Ay ayrıca (muhtemelen) Dünya'dan biraz daha uzakta olacak ve muhtemelen güneş çarpıklıkları nedeniyle daha titrek bir yörüngeye sahip olacak ve belki de tamamen kaçacaktı. Bu, denememeyi tercih ettiğim karmaşık bir matematik parçasıdır (Ay'ın şu anki kütlesinde, Güneş ya Ay kaçmadan veya Dünya gelgitle kilitlenmeden çok önce Kırmızı Dev'e gidecek, ancak Ay 10 kat daha büyük, ' Muhtemelen artık durum yok ve Ay gitti ya da Ay daha uzak, daha uzun bir yörüngeye sahip ve Dünya gelgit kilitli ya da ona yakın. Ay kaçarsa, daha sonra bize çarpabilecek veya dünyayı geçip yörüngümüzü hareket ettirebilecek muazzam büyüklükte bir dünyaya yakın yörünge nesnemiz olurdu - ya etkisi ve sadece ayın olmaması etkisi çok büyük olurdu.

Gelgit kilitleme vs Ay / yeryüzü merdiveninde Tartışma burada

Tam gelgit kilitleme, 29.5 gün (sinodik, yan gerçek değil) ve bir ay biraz daha ileriye gidersek, 1 dünya dönüşü için 30 güne belki 40 güne bakabiliriz, bu 20 gün güneş ışığı, 20 gün gecesi. Bu, hava sistemleri ve mevsimlerde mutlak bir tahribat yaratacaktır. Gündüzden geceye, Yaz mevsiminden kışa göre daha büyük bir etki olur ve yaz günleri kavurucu olur, ancak bazı bölgeler yağış nedeniyle iyi olabilir. Evrim muhtemelen buna adapte olabilir, ama bana eğlenceli gelmiyor. Daha uzak mesafe Ay'ı gece gökyüzünde 4 yerine sadece 3 kat daha parlak hale getirebilir. Kutuplarda hala 6 ay güneş ve 6 ay gece alırdınız, ancak dünyanın çoğu için, bu uzun günler ve geceler olan radikal bir değişiklik olurdu.

Diğer olası etkiler, Eğiklik (ay yok, belki daha büyük, daha büyük bir buz devri sürücüsü), buraya bakın . Ayrıca, Dünya'nın hala Ay'ı vardı, ancak Ay daha uzun bir yörüngede olsaydı, Ay'ın tayin edilmesi ve perojeye taşınması için hala gelgitlerimiz olurdu. resmi görmek

Kaynak

Sonuç olarak, çok fazla düşünmeyebilirsek de, farklı büyüklükte bir ay gerçekten çok değişecekti. Daha küçük bir ay Dünya'dan daha yavaş uzaklaşır ve dünya belki de yakalayarak 2. aylara sahip olabilir, eğer ay daha küçükse, daha büyük eğiklik varyasyonu nedeniyle daha agresif buzul yaşlarına ve iklim değişikliklerine sahip olabiliriz, dev etkinin hala benzer bir şekilde gerçekleştiğini ancak daha az miktarda enkazın (mantıklı değil, ancak rol yapmasına izin verdiğini) varsayarsak, daha küçük bir ay Dünya'nın dönüşünü o kadar yavaşlatmazdı ve Dünya oldukça dönüyor olabilir 24 yerine 10 veya 15 saat gün sonra biraz daha hızlı. Etkileri oldukça anlamlı olurdu.