KESKUSTELU

Nyt on täysikuu ja tuli mieleen kysyä: Miksi kuu näyttää maahan aina saman puolen, miksei se enää pyöri? Onko termi "gravitaatiolukkiintuminen" (tai jotain sinnepäin) syynä tähän, ja jos on, niin miten lukkiintuminen selitetään fysiikalla? Tarvitaanko taas Einsteinia ja gravitaatioaaltoja?

Ehkä parempi termi on "tidal locking". Kuukeloipa. Ei tarvita Einsteinia tai gravitaatioaaltoja. Isaac Newton riittää.

Koska kuulla on etu- ja takapuoli - viimeaikaisten maailman tapahtumien vuoksi on päivän - siis kuunselvää, minkä puolen kuu maahan näyttää.

Tarkalleen ottaen Kuu pyörii (inertiaalikordinaatistossa), mutta samassa ajassa kuin kiertää ratakierroksen, joten se kääntää aina (suunnilleen) saman puolen kohti Maata. Se johtuu vuorovesi-ilmiöstä, joka on selitettävissä klassisella mekaniikalla. Koska Maan ja Kuun painovoima on verrannollinen keskipisteestä mitatun etäisyyden neliöön, kummankin taivaankappaleen eri osiin kohdistuu hieman erisuuri voima. Se muokkaa pallomaiset kappaleet hieman soikeiksi.

Soikeus aikaansaa sen, että kappaleet hidastavat toistensa pyörmistä. Pyörimisen energia tai systeemin liikemäärämomentti ei voi hävitä, joten se menee rataliikeen energiaksi. Eli kappaleet etääntyvät toisistaan. Sitten, kun kappaleiden pyöriminen vuorovesilukkiutuu, energiaa ei enää siirry. Jos jostain syystä tilanne on se, että kappaleen kierros radallaan kestää vähemmän aikaa kuin pyörähdys akselinsa ympäri, energia siirtyy toiseen suuntaan.

Koska Kuu on paljon kevyempi kuin maa, painaen reilun sadasosan, sen pyöriminen on vuosimiljardien kuluessa lukkiutunut. Maankin pyöriminen on hidastunut huomattavasti, ja hidastuu jatkossakin, kunnes joskus jumalattoman pitkän ajan kuluttua Maankin vuorokausi on lukkiutunut Kuun kiertoaikaan.

Joissain tapauksissa lukkiutuminen voi tapahtua murtolukusuhteisiin, riippuen rataelementeistä. Esimerkiksi Merkurius pyörii 3 kertaa akselinsa ympri samassa ajassa kuin kiertää 2 kierrosta Auringon ympäri.

Kiitoksia Seppo ja Neutron, tiedän taas lisää. Uteliaisuuttani kysyn kuitenkin vielä: Jos lukkiutuminen johtuu siitä että kuu on ollut soikea niin onko se lukittumisen jälkeen palautunut palloksi? Ja miksi Maan pyöriminen hidastuu, vaiko sen takia että maata kiertää kuu?

Ei, koska se paikan funktiona vaihteleva vetovoima vaikuttaa edelleen.

Maan pyöriminen hidastuu siksi, että vuorovesivoima (eli gravitaation paikkariippuvuudesta johtuva voimien erotus planeetan eri osissa) venyttää Maata soikioksi (suunnilleen ellipsoidi), jonka pitempi akseli osoittaa Kuuta. Koska Maa pyörii akselinsa ympäri, se kääntää soikion pitempää akselia hieman pyörimissuunnassa eteenpäin. Maahan syntyy siis vuoksiaalto, joka koko ajan muljaa massoja. Maan pinnankorkeus vaihtelee noin 30 cm, merenpinnat metrin verran. Tuossa geometriassa Kuu vetää puoleensa sitä lähempänä itseään olevaa osaa. Ja koska Kuu on kiertosuunnassa hieman sen "takana", niin se vaikuttaa Maan pyörimistä hidastavasti. Vastaavasti se kuusta katsone "edellä" oleva pullistuma vetää Kuuta hieman rataliikkeen suuntaan, jolloin se saa lisää energiaa ja ajautuu kauemmaksi.

Minä voisin kertoa oman mielipiteeni tähän, jos sinua kiinnostaa kuulla se.

.

Saattaa olla typerä kysymys mutta miksi maa ei lukkiudu auringon kanssa? ollaanko vaan liian kaukana ettei gravi riitä venyttämään mutta riittää pitämään radalla? Vai kävisikö niin hypoteettisessa tapauksessa missä kierretään ilman mitään häiriötekijöitä ääretön aika?

Jotenkin tuntuisi luonnolliselta että jos pysytään radalla niin lukkiutuminen on väistämätön viimeistään äärettömän ajan jälkeen

Noin tosiaan käy, ja vieläpä äärellisessä, mutta Auringon elinikään nähden hyvin pitkässä ajassa. Jossain vaiheessa (kai kymmenien miljardien vuosien kuluttua) Maa ja Kuu vuorovesilukkiutuvat. Sen jälkeen Auringon (jäänteiden, valkean kääpiön) paljon heikompi vuorovesivoima alkaa syämään systeemiltä liikemäärämomenttia. Kuu alkaa lähestymään maata. Jossain vaiheessa (älyttömän pitkän, mutta äärellisen, ajan kuluttua) Kuu tulee liian lähelle, hajoaa ja putoaa pieninä kappaleina pinnalle. Sen jälkeen Maan pyöriminen hidastuu vielä, kunnes se lukkiutuu vuoden kiertoon. En osaa arvioida kuinka kauan tuohon menee ja onko kuinka todennäköistä, että joku muu kappale häiritsee systeemiä oleellisesti ennen tuon tapahtumista (esim. heittää Kuun pois Maan ympäristöstä). Voi olla, että niinkin käy, kun puhutaan kymmenien miljardien vuosien aikaskaalasta (eli paljon pitemmistä kuin Aurinkokunnan tai koko maailmankaikkeuden tähänastinen ikä).

Suomi - Seppo_Pietikainen - suomi sanakirjan mukaan: Eppur si muove

Jos tämän Wikipedian suoman kaavan parametrit sanovat jollekulle jotakin, niin hommahan yksinkertaistuu kaavaansijoitukseksi.

Minkä akselin ympäri kuu pyörii, siis missä se sijaitsee? Jos se on kuun rajojen ulkopuolella voiko sitä sanoa "aidoksi" pyörimiseksi?

Eikö teoriassa Maapallo lukkiutuisi aurinkoon nähden eikä niinkään kuuhun nähden?

Ei ole lukkiutumiseen pääsyy se että kuu on ollut joskus sulaa ainesta maan kanssa mutta missä määrin kuun painovoimakeskittymä on valunut maapallon puolelle ja missä määrin se on vaikuttanut lukkiutumiseen?

Herranpieksut!
Oman akselinsa ympäri, tietenkin! Mitä ihmettä oikein kuvittelit?

Tuosa yhteydessä tarkoitin pyörimistä Kuun oman akselin (massakeskipisteen) suhteen. Mikä tahansa pyöriminen voidaan yhdistää äärettömän monella tavalla tasoliikkeestä ja pyörimisestä mielivaltaisen akselin suhteen. Vuorovesi-ilmiön fysiikka ei muutu siitä, että tarkastelukoordinaatistoa vaihdetaan.



Koska Kuun vuorovesivoima on paljon voimakkaampi kuin Auringon, Maa lukkiutuu ensin Kuuhun. Mutta Aurinko jatka hidasta vaikutustaan sen jälkeenkin, ja pudottaa Kuun Maahan ja lukitsee Maan (jonka osa Kuu siinä vaiheessa on) omaan kiertoonsa.



Ei sillä ole merkitystä, ovatko planeetan kokoiset kappaleet sulia vai kiinteitä. Kiinteän aineen rakenteellinen lujuus on joka tapauksessa pieni vuorovesivoimiin verrattuna ja kiinteä kappale muotoutuu kuin nestemäinen.

Tuo vuorovesivoima kyllä kääntää raskaimman puolen kohti Maata ja siten määrää Kuun asennon, koska Kuu on hieman epäsymmetrinen.