지구와 달이 명왕성과 카론처럼 서로를 돌아 다니면 어떨까요?

지구와 달이 명왕성과 카론처럼 서로를 돌아 다니면 우리에게 무엇이 다른가?

그것들은 하지만 질량의 비율이 크게 다르기 때문에 달이 지구의 중심을 중심으로 회전하는 것처럼 보이지 않는 것처럼 보입니다.

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

명왕성과 카론의 비율이 상대적으로 작기 때문에, 두 몸이 궤도를 이룬 중심의 중심은 두 천체의 질량 중심 사이에 그려진 선상에있다. 그러나 지구와 달의 경우 지구가 비례 적으로 무겁기 때문에 시스템의 중심은 지구 외부에 도달하지 않고 지구 중심에서 약 4,500km 떨어져 있습니다 (아래 사진도 참조).

두 물체 중 하나가 다른 물체보다 상당히 큰 경우 (그리고 비교적 가까운 경우), 중심은 일반적으로 더 큰 물체 내에 위치합니다. 작은 물체로 일반적인 질량 중심을 공전하는 것처럼 보이지 않고, 큰 물체는 단순히 "흔들리는"것으로 보입니다. 지구 중심 시스템은 지구 중심에서 평균 4,671km 떨어진 지구 중심 에서 6,378km의 행성 반경에 해당합니다. 출처 : Wikipedia-Barycenter

이 회전식 시스템의 주요 효과는 위의 Wikipedia에서 인용 한 것처럼 지구가 궤도에서 "흔들리는"것처럼 보입니다.

@JeppeStigNielsen은 아래 주석에서 조석 잠금의 차이점에 대해 좋은 지적을합니다. Earth-Moon 시스템에서는 달만 정중하게 잠기 며 (이로 인해 지구에서 한쪽 면만 보이므로 지구에서 거의 절반 만 볼 수 있음), 명왕성-카론에서는 두 몸이 정식으로 잠 깁니다. 지구와 달 사이의 질량 비율이 높기 때문에 지구는 정체되어 있지 않지만 질량이 낮은 플루토-찰론 시스템은 질량이 낮을수록 카론이 궤도 운동과 일치하도록 명왕성의 회전을 천천히 변경했기 때문입니다.

바리 센트

명왕성-카론 부부는 궤도와 관련하여 지구-달 부부와 질적으로 다르지 않습니다 . 다른 답변에서 지적했듯이, 두 경우 모두, 두 몸은 서로를 중심으로 회전합니다.

보다 물리적 인 용어로, Earth-Moon 시스템의 무게 중심을 중심으로하는 참조는 지구 기하학적 중심을 기준으로하는 참조보다 "갈릴리 언 (Galilean) "입니다. 지터 "는 지구가 실제로 갈릴리가 아니라는 것을 보여줍니다. 대부분 지구 회전에 기인합니다. 지터는 푸코 진자 에서 가장 유명합니다) 그러나 회전을 설명하더라도 지구-달 바리 센트 주변의 지구 회전으로 인해 약간의 섭동이 발생합니다. (그리고 이것들을 고치면, 여전히 태양 주위의 지구 혁명, 실제로 태양계 바리 센트 주변 지구의 혁명으로 인해 일부가 생깁니다. 그런 다음 일부는 은하의 회전으로 인해 발생합니다. 하지만 탐지하기가 점점 어려워지고 있습니다.)

조수에 대하여

개별 회전 속도, 혁명과 동기화 할 수 있도록, 두 개의 둥근 몸이 서로를 공전 할 때, 그들은 "조석 고정"으로 이동하는 경향이 벌금 , 두 몸이 항상 서로 마주 같은 반구를 유지합니다. 명왕성과 카론이 그 단계에 있습니다. 달은 또한 지구와 단정하게 고정되어 있습니다 : 우리는 항상 같은 반구를 볼 수 있습니다 (사실 우리는 달의 반 이상을 조금 봅니다). 지구는 아직 잠기지 않았습니다 ... 그러나 궁극적으로 될 것입니다.

실제로 지구와 달은 서로 조력을 행사합니다. 이것은 궤도 속도를 고려하여 가장 쉽게 설명 할 수 있습니다. 큰 행성 주위의 아주 작은 위성 궤도는 위성의 고도에 의존하는 속도로 가야합니다. 위성이 멀수록 멀어 질수록 (예 : 저궤도 위성) 약 8km / s로 확대, 달은 여유롭게 1km / s로 이동합니다). 그러나 달은 상당히 부피가 크다. 반경은 1700km 이상이다. 즉, 달의 중심이 궤도에 적합한 속도로 이동하면 달의 반대편에있는 바위가 지구에서 1700km 떨어져있어 궤도에 비해 너무 빠르기 때문에 떠나고 싶어합니다. . 마찬가지로, 달의 근처에있는 바위는 지구와 1700km 더 가까워 너무 느리게 진행되고 있습니다.

이 현상은 대칭입니다. 지구는 또한 달의 조력을 경험합니다. 실제로 지구와 달은 중력 지구 달 커플의 조력을 경험합니다. 이것은 물에 힘이 가해 물이 움직일 때 조수를 일으킨다. 암석은 암석이기 때문에 정상 상태에서 유동적이지 않기 때문에 움직일 수는 없지만 너무 단단합니다.

조력은 어스-달 혁명을 위해 27 일보다 빠르게 회전하는 지구에 대항하여 반대 방향으로 회전 에너지가 천천히 소멸됩니다.이 중 일부는 어스-문 중력 결합에 주입되어 이들을 분리시킵니다. 서로 (우주 탐사선과 아폴로 임무의 반사판 덕분에 측정되었습니다. 달은 매년 약 38mm의 속도로 우리를 피하고 있습니다). 나머지는 이동하는 물로 인한 마찰로 인해 손실되어 결국 우주로 방출되는 열로 변환됩니다.

결론 : 지구의 회전 속도가 느려집니다. 예를 들어, 공룡의 날 (새가 아닌 큰 것)에는 하루가 약 22 시간 지속되었을 것입니다. 둔화는 시간 유지 서클 주위에서 ΔT 로 알려져 있습니다 .

하나...

지구가 달과 함께 잠긴 상태에서도 조수가있을 것입니다. (적어도 그 시점에 여전히 액체 물이 있다면 주어진 것은 아닙니다. 태양 에너지 출력이 급격히 50 억 년 감소 할 것으로 예상되기 때문에 주어진 것은 아닙니다) 지금부터). 실제로, 태양-지구 커플은 또한 조력을 생성합니다. Earth-Moon 조력은 약 2 배 강하므로 달에 의한 조석은 더 크지 만, 조그만 잠긴 상황에서는 여전히 태양에 의해 유발 된 조석을 관찰해야합니다.

(달이 없다면 지구는 궁극적으로 하루의 하루 길이를 사용하여 궁극적으로 태양과 365 일의 회전으로 잠기 게 될 것입니다. 매우 긴 기간이지만, 특히 혼합 된 다른 행성이있어 매우 복잡한 상황을 초래하기 때문에 이것은 여전히 ​​광범위하게 공개 된 연구 인 것으로 보입니다.)

TLDr 답변 :

두 답변 모두 매우 좋습니다. 이 재미 있지만 엉뚱한 시나리오에서 모든 가정을 살펴보고 싶다면 몇 가지 세부 사항을 고려해야합니다.

이미 언급했듯이, 크기의 비율은 81 대 1이 아닌 8 대 1이므로 달의 카론은 하늘에서 훨씬 클 것입니다. 약간의 압축으로 인해 밀도가 약 10 배인 달은 같은 거리를 가정 할 때 여전히 2.1 배 더 커져 밤하늘에서 4 배 밝게 빛날 것입니다. 보름달은 매우 인상적입니다. 아마도 그것이 큰 교과서라면 읽을만큼 충분히 밝을 것입니다. (일부 사람들은 이제 달빛으로 읽을 수 있다고 주장하지만 대부분의 사람들은 달빛이 충분히 밝지 않을 수 있지만 4 배 더 밝을 수는 없습니다.

일식이 더 빈번 해지고 약 2 배 더 오래 지속될 것입니다. 달이 햇빛을 차단하기 때문에 지구가 약간 더 차가울 것이라고 생각할 수 있습니다. 우리를 향한 달빛이 비추는 낮에는 피크 온도가 거의 400도이며 온도가 표면에서 약간의 열을 방출한다는 것은 어렵지 않습니다. 많지는 않지만 일부. 여기 에 대한 질문따라서 태양으로부터의 열의 약 1 / 2,500 배인 에너지 (태양 일식 손실 무시)의 4 배가 조금 넘는 밤, 보름달 동안 밤에는 1/10도 정도로 운동 할 수 있습니다. 확실히 많지는 않지만 민감한 기기를 가진 사람이라면 누구나 측정 할 수 있습니다. 달의 밝기와 크기는 온도에서 1 도의 약 1/10 (C가 아님)보다 더 두드러 질 것입니다.

그 질량의 달은 이미 언급했듯이 지구의 회전 속도를 상당히 느리게 할 것이지만, 우리는 이것에 대해 몇 가지 생각을해야합니다. 달이 형성되었을 때, 지구의 반경은 지구 반경의 약 3-5 배에 달했습니다. 출처. 그것은 언덕 구 밖에 있으며, 달의 형성은 지구가 매우 빠르게 회전하도록하여 효과 (빠르게 회전하는 지구, 매우 강력한 음력 조력)는 여전히 존재하지만 음력 조수는 10 배 더 커질 것입니다. 지진이 발생했을 때 달의 질량이 10 배인 달이 3 ~ 3의 지구 반경에있을 때 달은 형성하는 동안 많은 각 운동량을 갖지 않기 때문에 지구 주위를 조그마한 회전으로 빠르게 정착합니다. 지구의 조석 효과가 10 배 더 크면 지구의 조석 팽창으로 인해 지구에서 10 배 정도 달이 지구에서 멀어 질 것입니다. 그러나 동시에 조석 항력이 느려집니다. 지구도 10 배나 큽니다 (약 10 배 정도의 속도라고 가정).

따라서 기본적으로 달과 지구는 현재의 시스템을 따르지만 질량이 10 배인 달보다 약 10 배 빠르게 진행됩니다. 추정치 (여기)는 달이 조력 잠금 장치로 들어가기에 충분한 속도로 지구를 늦추기까지 약 500 억 년이 걸릴 것으로 예상됩니다. 따라서 10으로 나누면 오늘날 조력 잠금 장치에 매우 가깝습니다. 지구는 매우 느리게 회전 할 것입니다. 달은 또한 지구에서 약간 멀어 졌을 것이며 아마도 태양의 섭동으로 인해 더 혹독한 궤도를 가지고있을 것이고 아마도 완전히 탈출했을 것입니다. 이것은 내가 시도하고 싶지 않은 복잡한 수학입니다 (달의 현재 질량에서 달이 탈출하거나 지구가 조그만 잠금되기 전에 태양이 붉은 거인으로 갈 것입니다. ' 아마도 더 이상 사건이 아니며 달이 사라지거나 달이 더 먼 곳, 더 긴 궤도를 가지고 있으며 지구가 거의 잠기지 않았거나 닫혔습니다. 달이 탈출하면, 우리는 나중에 우리와 충돌하거나 지구를 뛰어 넘어 궤도를 움직일 수있는 거대한 지구 궤도를 가지고있을 것입니다. 효과와 단순히 달이없는 효과는 엄청납니다.

조석 고정 대 달 / 지구 탈출에 대한 토론 여기

우리가 전체 조석 잠금, 29.5 일 (정현파가 아닌 음파) 및 달을 약간 더 멀리 가정하면 1 개의 지구 회전에 대해 30 일에서 40 일 정도를 볼 수 있습니다. 그것은 날씨 시스템과 계절에 절대 혼란을 줄 것입니다. 낮과 밤은 여름보다 겨울보다 더 큰 영향을 미치며 일부 지역은 강우 때문에 괜찮을 수 있지만 여름은 덥습니다. 진화는 아마도 그것에 적응할 수 있지만, 나에게는 재미있게 들리지 않습니다. 거리가 멀어지면 달이 밤 하늘에서 4 배가 아닌 3 배가됩니다. 당신은 여전히 ​​6 개월의 태양과 6 개월의 밤을 기둥에서 얻을 수 있지만 대부분의 지구에서 이것은 낮과 밤이 긴 급진적 인 변화 일 것입니다.

다른 가능한 효과, Obliquity (달이없고, 아마도 더 큰 빙하기 드라이버)는 여기를 참조 하십시오 . 또한 지구에 여전히 달이 있지만 달이 더 길어진 궤도에 있다면 달이 appogee와 perogee로 들어오고 나갈 때 조수가 계속 남아있을 것입니다. 사진 참조

출처

결론은 우리가 생각하지는 않지만 다른 크기의 달은 실제로 상당히 많이 바뀌는 것입니다. 더 작은 달은 지구에서 더 느리게 이동하고 지구는 아마도 두 번째 달을 포착 할 수있을 것입니다. 달이 더 작을 경우, 더 큰 불확실성 변화로 인해 더 공격적인 빙하기와 기후 변화가있을 수 있습니다. 거대한 영향이 여전히 비슷한 방식으로 발생하지만 더 적은 양의 파편이 발생한다고 가정하면 (이해하지는 않지만 척 할 수 있습니다), 작은 달은 지구의 회전 속도를 늦추지 않았으며 지구는 상당히 회전 할 수 있습니다 24 시간 대신 10 시간 또는 15 시간으로 조금 더 빠릅니다. 그 효과는 상당히 중요합니다.