Lua e terra

A rotação síncrona é um conceito usado em astronomia para descrever a característica que ocorre quando um corpo celeste está girando sobre si mesmo e em órbita ao redor de outro corpo celeste, e a velocidade de rotação é a mesma que a velocidade de translação orbital .

A rotação síncrona tem um efeito muito peculiar: o corpo celeste em rotação síncrona mantém o mesmo hemisfério apontando para seu parceiro ao redor do qual está orbitando. O exemplo mais conhecido é, sem dúvida, a rotação síncrona da Lua em torno da Terra.

Animação mostrando a rotação síncrona da Lua (esquerda) vs a Lua sem rotação (direita).

Rotação síncrona e acoplamento de maré

A rotação síncrona entre dois corpos celestes ocorre como consequência do chamado acoplamento de maré. Embora não haja marés em outros planetas, pelo menos não marés oceânicas como as conhecemos na Terra, a rotação síncrona ocorre de forma semelhante em muitos satélites naturais do Sistema Solar .

Geralmente, os satélites são muito menores em tamanho do que os planetas que orbitam e apenas os satélites alcançam rotação síncrona, mas em teoria, se a diferença de massa entre os dois corpos e a distância entre eles for pequena, ambos devem atingir a rotação síncrona entre si ; isso pode ser observado em alguns sistemas estelares binários.

No caso específico da Lua, tanto a rotação em seu eixo quanto a translação em torno da Terra têm duração de 27,33 dias (embora a duração do ciclo lunar seja de 29,53 dias). Por ter a mesma duração, não importa quando observamos a Lua, sempre veremos a mesma face .

O outro lado que não vemos, ou o lado oculto, foi observado pela primeira vez em 1959 na missão soviética Luna 3 ou E-2A (em russo Луна-3)

Lado oculto da Lua, com mais crateras por ter sido mais exposto a meteoritos.

Mecanismo

Vamos considerar dois objetos que co-orbitam entre si, A e B, de forma que A seja o maior corpo e gere rotação síncrona no corpo B. Para que isso aconteça, o corpo A deve modificar a rotação que o corpo B teria na gravidade equilíbrio sozinho.

Primeiro, a força da gravidade em A cria uma distorção na forma do corpo B. O corpo B é alongado na direção da gravidade, fazendo com que perca sua forma esférica. A deformação cria um gradiente gravitacional , maior no eixo de deformação. Este efeito pode ser menor ou maior dependendo da massa de B e da massa e força da gravidade de A.

Um início da formação de ambos os corpos, o corpo B seria muito mais rápido rodar sobre si mesmo, e com o passar do tempo a gravidade de uma iria retardar a velocidade de rotação B .

O momento angular de todo o sistema AB é mantido durante o acoplamento, de modo que a redução da velocidade de rotação em B é acompanhada por um aumento de igual magnitude na velocidade de translação até que se tornem iguais e um hemisfério de B seja bloqueado olhando para A. Um torque seria criado.

O efeito da gravidade de B em A também produziria o acoplamento da rotação e translação de A, mas como a massa de B é muito menor, esse efeito levaria muitos anos para ser concluído. Na verdade, com o uso de relógios atômicos, estimou-se que a Lua reduz a velocidade de rotação da Terra em 15 microssegundos a cada ano; cada ano que passa tem 15 microssegundos a menos dias.

A esta velocidade, o acoplamento da Terra à Lua não estará completo antes do Sol se apagar.