Texto redactado en euskara e traducido automaticamente por
Elia e sen posterior revisión.
VER ORIXINAL
A cara oculta da Lúa
2008/04/01
Azkargorta Aretxabala, Jon - Fisikan doktorea. Bilboko Ingeniaritza Goi Eskolako irakasle eta ikertzaileaEHU
Iturria:
Elhuyar aldizkaria
O tempo que tarda a Terra en formar una órbita ao redor do Sol é dun ano. O tempo que tarda a Terra en virar ao redor do seu eixo, en cambio, chámase día. Nun ano hai uns 365 días. Iso é moi coñecido. Pero sempre foi así? Pola súa banda, a Lúa forma una órbita ao redor da Terra, una vez ao mes, e tamén vira sobre o seu eixo una vez ao mes (27,32 días). Os dous son iguais! Noticias En consecuencia, a Lúa sempre nos mostra a mesma cara. Se miramos con certa atención ao ceo, sempre veremos esa diferenza: ás veces una parte iluminada e outra escura... pero sempre a mesma. Con todo, o Sol ilumina ou "ve" por igual a ambos os dous lados da Lúa, pero nós non: sempre mirando cara a nós está o mesmo lado da Lúa, tanto cando está iluminada como cando non.
A cara oculta da Lúa
01/04/2008 | Azkargorta Aretxabala, Jon | Doutor en Física
![](images/H241-037-01.jpg)
(Foto: De arquivo)
A Lúa existía antes de que o home xurdise, e sempre nos fascinou, durante miles de anos, pero nunca vimos o seu parte posterior.
En 1959 os soviéticos enviaron a misión Lúa-3 e conseguiron fotografar a parte traseira… aínda non se cumpriron 50 anos [1]. Como dixemos, desde a Terra nunca se pode ver esa parte posterior da Lúa, si non é nunha foto.
En principio non existe relación física entre a rotación dun corpo e a duración dunha órbita. Entón, por que a duración dun 'día' da Lúa coincide coa duración dun 'mes'? É casualidade? O capricho da Lúa?
Hai una razón e ten que ver coas mareas. Sabemos que na Terra o mar sobe e baixa dúas veces ao día. O motivo está explicado en profundidade no artigo [2], pero aquí vou facer un breve resumo:
![](images/H241-037-02.jpg)
Á esquerda, parte da Lúa que vemos. Á beira, o que non vemos, é dicir, o que oculta, míralle con tranquilidade e tranquilidade, porque nunca o verás no ceo da noite.
PLATAFORMA
Do mesmo xeito que a Terra atrae á Lúa, a Lúa tamén atrae á Terra. Pero debido ao tamaño da Terra, a zona próxima á Lúa sente maior atracción que a central e o mar achégase á Lúa. Por outra banda, a zona afastada da Lúa sente menos atraída que a central e o mar afástase da Lúa. Como consecuencia diso, a Terra sofre una "deformación", con dous lados da pleamar (G) e dúas da bajamar (B) simultaneamente na Terra (Figura 1).
A isto hai que engadir que a Terra rota unha vez ao día, por iso temos dúas pleamares cada día e dous bajamares cada día.
Do mesmo xeito que a Lúa crea as mareas na Terra, a Terra tamén as crea na lúa. Vale! Na lúa non hai mar pero os corpos sólidos se deforman tanto como líquidos, pero se deforman como una pelota de goma. A deformación da terra sólida que produce a Lúa é de poucos centímetros e nós non nos damos conta diso, pero os sismógrafos, por exemplo, detectan moi ben as mareas de terra. Pois na lúa tamén hai mareas sólidas e o chan sobe e baixa cada vez que se molesta a Lúa, é dicir, dúas veces ao mes.
Como afecta a Terra á rotación da Lúa
![](images/H241-037-03.jpg)
A Terra Deformada pola Lúa
a deformación está moi aumentada para que se resalte gráficamente. Tamén nos gráficos das páxinas seguintes
(Foto: G. Roia)
Se a Lúa fóra totalmente elástica, respondería 'enseguida' á atracción da Terra e a súa 'deformación' estaría aliñada coa Terra, como se mostra na figura 2A. Con todo, en todo o universo non hai material totalmente elástico, e a fricción interna e a inercia do material sólido fan que a resposta da Lúa prodúzase máis tarde, é dicir, cun atraso, como na figura 2B.
A conclusión é espectacular (figura 3): Cando a Terra atrae á Lúa, a forza ao lado A tende a facer virar a Lúa cara ás agullas do reloxo, mentres que a forza ao lado B fai virar a Lúa contra as agullas do reloxo. A forza ao lado A é algo maior, porque está máis preto da Terra, o que fai que a Terra faga virar á Lúa cara ás agullas do reloxo, ou o que é o mesmo, retarda a rotación da Lúa.
Até cando dura esta amortiguación? Pois a rotación da Lúa foise amortecendo aos poucos e durante miles de anos, até chegar na actualidade a unha posición de equilibrio, é dicir, a unha posición simétrica, onde o punto A e o punto B están situados na mesma dirección da Terra. Por iso, desde a Terra só vemos a zona A de a Lúa, porque a Terra sincronizou ou "freado" a rotación da Lúa desde hai tempo.
A maioría dos satélites naturais ou 'lúa' do sistema solar, do mesmo xeito que a nosa Lúa, están sincronizados; os satélites de Marte, Júpiter, Saturno, etc. teñen o mesmo período de rotación e órbita ao redor do planeta [3].
![](images/H241-037-04.jpg)
A Lúa deformada pola Terra. Á esquerda móstrase que a Lúa responde cun atraso á atracción da Terra. Á dereita, forzas que provocan a sincronización da Lúa coa Terra.
G. Roia
O Sol tamén xera forzas mareales que fixeron que as rotacións de Mercurio e Venus non se sincronizaron do todo, pero si están bastante amortecidas, son as máis próximas. O resto dos planetas están lonxe e o efecto é máis débil, pero existe.
Como afecta a Lúa á rotación da Terra
Se a Terra paralizou a rotación da Lúa, é lóxico pensar que a Lúa terá un efecto similar sobre a Terra. É certo. A Terra non mostra sempre a mesma diferenza á Lúa, é dicir, a Terra non está 'sincronizada', pero se está retardando.
Como a masa da Terra é moito maior que a da Lúa, haberá que pasar máis tempo ata que a Terra chegue a 'parar', pero niso está: A duración dun día na Terra era máis curta no pasado, é dicir, a Terra viraba máis rápido.
![](images/H241-037-05.jpg)
A Lúa sempre mostra a mesma cara á Terra, pero a Terra non á Lúa.
ESA
Hai estudos paleontológicos que foron lonxe no tempo e que demostran este resultado [5]: por exemplo, os fósiles coralinos teñen aneis ou capas de crecemento chamados ephitecas. Do mesmo xeito que nos troncos das árbores, cada anel mostra o crecemento da coral durante un ciclo dun ano. Estudos máis detallados demostraron que dentro de cada capa existen outras capas máis finas: son capas mensuais, dentro das cales hai outras capas aínda máis finas. As capas máis finas consideráronse como indicadores de crecemento diario. Contouse o número de capas finas dentro de una capa anual de fósiles coralinos da época Devónica do Paleozoico (fai 400 millóns de anos): 400 aneis. Pola contra, dentro do anel dun ano de coral-fósil de Garai Carbonífero (300 millóns de anos) hai 380 capas. Isto significa que a Terra viraba 400 veces ao ano na época devónica e facía 380 xiras ao ano no Carbonífero. Cada cal pode facer un pequeno cálculo e ver que na época devónica o día da Terra duraba unhas 22 horas e na época Carbonífera unhas 23 horas. Sabemos que actualmente dura unhas 24 horas.
Comprobouse o mesmo resultado con outros métodos, é dicir, que a Terra está cada vez máis retardada. De feito, coa precisión dos reloxos atómicos demostrouse que a duración do día é cada vez maior: 2,3 milisegundos por século [4].
Afastándose
Como se demostrou no apartado anterior, a Lúa exerce o mesmo efecto que a Terra sobre a Lúa: amortecer a rotación. A figura 4 mostra, á esquerda, a Terra e as forzas da Lúa sobre a Terra (A e B). Estas dúas forzas son as que están a frear a rotación da Terra, como se comentou no apartado anterior.
![](images/H241-037-06.jpg)
Do mesmo xeito que a Lúa, a Lúa retarda a rotación da Terra. A seguinte figura mostra as forzas que o provocan.
G. Roia
Por outra banda, a parte dereita da imaxe mostra a Lúa e as forzas que ambas as partes da Terra exercen sobre a Lúa (A' e B'), que son reaccións das anteriores, exactamente iguais pero opostas.
As forzas A' e B' que soporta a Lúa teñen un compoñente (e o principal) na dirección da Terra, pero teñen outro compoñente perpendicular a esta dirección. A forza 'A' sobe un pouco e a forza 'B' baixa, pero a forza 'A' é algo maior porque a Terra está máis cerca que a B. Por tanto, outra consecuencia das forzas mareales é que a Lúa ten una aceleración tangencial ( a t ) ou que está a aumentar a súa velocidade. Se se aumenta a velocidade, a forza centrífuga da súa órbita tamén aumenta, o que provoca un aumento do radio da órbita. Así, co paso dos anos, a Lúa está a afastarse da Terra e o seu 'mes' é cada vez máis longo.
Os físicos din que a enerxía non se produce nin se borra, é dicir, consérvase, pero se cambia dun tipo a outro: Se a rotación da Terra e a Lúa está a retardarse, a enerxía cinética irá perdendo, aínda que esta enerxía está a converterse en enerxía potencial a medida que a Lúa e a Terra afástanse.
De feito, a órbita da Lúa non é un círculo nin una elipse, senón que vai crecendo aos poucos como una espiral. Medicións exactas demostraron que a Lúa se está afastando case catro centímetros ao ano [6].
![](images/H241-037-07.jpg)
(Foto: De arquivo)
Até cando durará esta desaceleración da rotación da Terra? E até cando a Lúa estará afastada da Terra? Calcúlase que a Lúa seguirá afastándose até aumentar nun sesenta por cento a distancia actual. Para entón a rotación da Terra estará retardada e a duración do día será a mesma que o mes da Lúa, e ambas serán dun cincuenta e cinco días [7] (o día desta frase é a duración do día actual). Nese momento, a deformación da Terra e a da Lúa serán simétricas respecto da dirección entre ambas, é dicir, a Terra, vista desde a Lúa, sempre mostrará a mesma cara e manterá a outra en segredo, pero ata que isto ocorra tardaranse miles de millóns de anos.
Como xurdiu, un misterio aínda
Si en lugar de avanzar no tempo retrocedemos, os cálculos móstrannos que fai dous mil millóns de anos distánciaa Terra-Lúa era moito menor, varias veces máis longa que o radio terrestre. Este cálculo resucita una vella pregunta dos científicos: cal é a orixe da Lúa?
Diversas teorías serviron paira comprender a orixe da Lúa. Una primeira teoría di que a Lúa e a Terra eran dous corpos e que a Lúa se separou da Terra porque a Terra viraba demasiado rápido [8]. Esta teoría explica por que as pedras procedentes da Lúa e as pedras terrestres teñen una antigüidade xeolóxica similar. A datación das pedras lunares demostrou que tiñan uns 4.500 millóns de anos, do mesmo xeito que as pedras terrestres, polo que ambas teñen a mesma idade. Esta teoría explica tamén por que a densidade da Lúa (3,3 g/cm 3 ) é similar á da superficie terrestre, pero non similar á do núcleo terrestre. Con todo, esta teoría ten varios ocos: necesítase una rotación moi rápida paira distribuír así a Terra (unhas 3 horas) e ademais o plano da órbita da Lúa quedaría cerca do plano do ecuador terrestre, como a maioría dos satélites naturais do resto dos planetas (como máximo 1º ou 2º), pero a órbita da Lúa ten una inclinación moi elevada respecto ao ecuador (uns 24º). Por outra banda, a proporción de masa da Lúa respecto da Terra é moi elevada (1:81). Todos os satélites naturais do Sistema Solar posúen unhas proporcións de masa moi pequenas respecto do seu planeta (ao redor de 1:10.000) e a da Lúa, que é a máis grande do Sistema Solar.
Una segunda teoría di que a Lúa se orixinou noutro lugar, que facía outra órbita ao redor do Sol e que ao pasar xunto á Terra quedou atrapada total ou parcialmente pola gravidade da Terra [9]. Esta teoría explica por que a proporción másica da Lúa é moito maior que a doutros satélites naturais e por que teñen distintas composicións. O titanio, o vanadio e outros metais lixeiros son moito máis abundantes na superficie da Lúa que na Terra, mentres que o ferro é moito menor que na Terra. Esta teoría explica tamén por que a órbita da Lúa ten un ángulo tan pequeno (uns 5º) respecto da elíptica, moi inferior ao ecuador terrestre. Con todo, esta teoría tamén ten lagoas: non é fácil atrapar un corpo no espazo, xa que se necesitan ángulos e distancias moi precisas e necesítase una gran perda de enerxía nun determinado período de tempo. Quizá a Lúa rompese cando estaba preto da Terra e parte caeu nela e a outra quedaba en órbita. As probabilidades deste fenómeno son escasas, pero é posible.
![](images/H241-037-08.jpg)
(Foto: PLATAFORMA)
Una terceira teoría sostén que ambas xurdiron simultaneamente na mesma rexión do espazo ou moi preto, pero que non chegaron a reunirse [10]. Esta teoría evita este suceso pouco probable da captura aleatoria, pero non explica por que teñen composicións tan diferentes. Se ambos nacen xuntos e na mesma rexión do espazo, deberían ter composicións similares.
A cuarta teoría que se está impondo na actualidade é una combinación das anteriores, é dicir, un protoplaneta (Theia) de tamaño similar a Marte sufriu un violento choque co protolor fai 4.500 millóns de anos [11]. Este terrible choque deixou una gran cantidade de residuos ao redor da Terra que durante millóns de anos foron condensándose até formar a Lúa. Isto pode explicar por que a masa da Lúa é tan grande con respecto á Terra, por que ten una órbita tan inclinada con respecto ao ecuador e menos inclinada con respecto á eclíptica, por que ten una composición tan diferente e por que ten una idade similar á da Terra. Con todo, as condicións dun choque deste tipo deben ser moi concretas e especiais (masas, velocidades e ángulos dos dous planetas), e si non se cumpren exactamente até o último detalle, as consecuencias da colisión son moi diferentes: os dous corpos poden quedar pegados, pegar una parte e o outro pode escapar ou atraer, pero pode escapar sen choques.
Nos cálculos non é difícil establecer condicións previas ao choque paira conseguir os efectos desexados. Así, os modelos matemáticos poden simular e reproducir case calquera suceso. Pero que probabilidades teñen de que todas estas condicións prodúzanse á vez?
A verdade é que aínda hai moitos misterios ao redor da Lúa.
Referencias:
[1] Barandiaran, M. e Irazabalbeitia, I.
"Pequeno paso paira un home...", Elhuyar Zientzia eta Teknika, 01/11/1989. http://www.zientzia.net/elhuyar.asp
[2] Susaeta, T.
"Marea gora, marea behera", Elhuyar Zientzia eta Teknika, 01/02/1999. http://www.zientzia.net/elhuyar.asp
[3] "Tidal locking", Wikipedia, the free encyclopedia. http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_locking
[4] Ocean Tides and the Earth's Rotation, IERS Special Bureau for Tides http://bowie.gsfc.nasa.gov/gfc/tides/intro.html
[5] Trefil, J.S.
Un científico á beira do mar , Editorial Planeta, 1989. Capítulo 5, "A outra cara da lúa", pp. 66-80.
[6] Measuring the Moon's Distance, Apollo Laser Ranging Experiments Yield Results, LPI Bulletin, 72. nº Agosto 1994 http://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/SEhelp/ApolloLaser.html
[7] Gladman, B. et ao.,
"Synchronous Locking of Tidally Evolving Satellites", Icarus 122: 166, (1996), pp. 166-192.
[8] Binder, S.A.
"On the origin of the moon by rotational fission", The Moon, Vol. 11, setembro-outubro 1974, pp. 53-76.
[9] E.U. Mitler
"Formation of an iron-poor moon by partial capture, or: Yet another exotic theory of lunar origin", Icarus, vol. 24, febreiro 1975, pp. 256-268.
[10] Stevenson, D.J.
"Origin of the moon - The collision hypothesis", Annual review of earth and planetary sciences, vol. 15 (A88-18742 06-91), 1987, pp. 271-315.
[11] Canup, R.; Asphaug, E.,
"Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation",
Nature 412 (2001): 708-712.
Azkargorta Aretxabala, Jon
Servizos
241
2008
Seguridade
037
Premios; Astronomía
Dossier
Servizos