Mengapa matahari tidak menarik bulan dari bumi?

10

Jika tarikan gravitasi matahari cukup kuat untuk menahan massa yang jauh lebih besar di tempat (semua planet) dan pada jarak yang jauh lebih besar (semua planet jauh dari matahari lalu bumi) mengapa tidak menarik bulan menjauh dari bumi?

the-sun orbit the-moon gravity earth TheDudeAbides
sumber
4
Jawaban singkat: Bumi jauh, jauh lebih dekat ke Bulan daripada Matahari.
HDE 226868
2
Tapi jalan Bulan selalu cekung ke arah Matahari; gaya gravitasi yang diberikan oleh Matahari di Bulan selalu lebih besar daripada tarikan Bumi di Bulan ...
DJohnM
gravitasi matahari ditunjukkan oleh efek matahari terhadap pasang surut.
com. Dimengerti
Terkait (mungkin bukan penipuan) .
peterh

Jawaban:

18

Mengapa matahari tidak menarik bulan dari bumi?

Jawaban singkat: Karena Bulan jauh lebih dekat ke Bumi daripada ke Matahari. Ini berarti percepatan gravitasi Bumi menuju Matahari hampir sama dengan percepatan gravitasi Bulan menuju Matahari.

Akselerasi Bulan menuju Matahari, memang sekitar dua kali lipat dari Bulan menuju Bumi, . Ini tidak relevan. Yang relevan adalah akselerasi ke bumi Bulan karena gravitasi dibandingkan dengan perbedaan antara akselerasi gravitasi Bumi dan Bulan, Percepatan relatif ini ke arah Matahari adalah gangguan kecil (kurang dari 1/87 th -GM⊕r−GM⊙R+r||R+r||3 a⊙,rel=-GM⊙(R+r−GM⊕r||r||3

a⊙,rel=−GM⊙(R+r||R+r||3−R||R||3)
besarnya) pada percepatan gravitasi Bulan menuju Bumi. Mengingat keadaan saat ini, Matahari tidak bisa menarik Bulan menjauh dari Bumi.


Jawaban yang lebih panjang:

Gaya gravitasi yang diberikan oleh Matahari di Bulan dua kali lebih besar dari yang diberikan Bumi di Bulan. Jadi mengapa kita mengatakan Bulan mengorbit Bumi? Ini memiliki dua jawaban. Salah satunya adalah bahwa "orbit" bukanlah istilah yang saling eksklusif. Hanya karena Bulan mengorbit Bumi (dan memang demikian) tidak berarti bahwa ia juga tidak mengorbit Matahari (atau Bimasakti, dalam hal ini). Itu benar.

Jawaban lainnya adalah bahwa gaya gravitasi apa adanya bukanlah metrik yang baik. Gaya gravitasi dari Matahari dan Bumi sama pada jarak sekitar 2.600 km dari Bumi. Perilaku jangka pendek dan jangka panjang dari suatu objek yang mengorbit bumi pada 2.700 km pada dasarnya sama dengan perilaku objek yang mengorbit bumi pada 250000 km. 260000 km di mana gaya gravitasi dari Matahari dan Bumi sama besarnya tidak ada artinya.

Metrik yang lebih baik adalah jarak di mana orbit tetap stabil untuk waktu yang sangat lama. Dalam dua masalah tubuh, orbit pada jarak apa pun stabil selama total energi mekanik negatif. Ini bukan lagi masalah dalam masalah multi-tubuh. Bola Hill adalah metrik yang agak masuk akal dalam masalah tiga tubuh.

Bola Hill adalah perkiraan bentuk yang jauh lebih kompleks, dan bentuk kompleks ini tidak menangkap dinamika jangka panjang. Objek yang mengorbit secara melingkar pada (misalnya) 2/3 dari jari-jari Hill sphere tidak akan bertahan lama dalam orbit melingkar. Orbitnya malah akan menjadi agak berbelit-belit, kadang-kadang mencelupkan sedekat dengan 1/3 dari jari-jari bola Hill dari planet ini, kali lain bergerak sedikit di luar bola Bukit. Objek itu lolos dari cengkeraman gravitasi planet ini jika salah satu dari penjelajahannya di luar bola Hill terjadi di dekat titik Lagrange L1 atau L2.

Dalam masalah N-body (misalnya, Matahari plus Bumi plus Venus, Jupiter, dan semua planet lainnya), bola Hill tetap merupakan metrik yang cukup baik, tetapi perlu sedikit diperkecil. Untuk objek dalam orbit prograde seperti Bulan, orbit objek tetap stabil untuk periode waktu yang sangat lama selama jari-jari orbital kurang dari 1/2 (dan mungkin 1/3) dari jari-jari bola Hill.

Orbit bulan tentang Bumi saat ini sekitar 1/4 dari jari-jari bola Bukit Bumi. Itu bahkan dalam batas paling konservatif. Bulan telah mengorbit Bumi selama 4,5 miliar tahun, dan akan terus melakukannya selama beberapa miliar tahun ke depan.

David Hammen
sumber
1
Saya terlalu sh | tf @ ced untuk memahami semua / semua ini. Tapi saya akan tetap memilihnya karena kedengarannya benar. Selamat malam.
iMerchant
Jawaban ini memiliki potensi tetapi tidak membahas paradoks yang tampak pada 1.) dengan jelas menyatakan apa perbedaan antara bola-Hill dan keseimbangan gravitasi. Saya pikir kuncinya di sini adalah bahwa sebagian besar akselerasi Matahari dikompensasi oleh akselerasi sentrifugal dari sistem Bumi-Bulan di sekitar matahari. Game yang sama kemudian untuk orbit di sekitar Bumi.
AtmosphericPrisonEscape
@AtmosphericPrisonEscape - Paradoks apa? Ini hanya paradoks yang nyata. Saya dengan jelas menyapa ini dengan pembaruan terakhir saya, menunjukkan bahwa percepatan gravitasi Bulan relatif terhadap Bumi selalu membumi, bahkan setelah memasukkan percepatan Matahari. Tidak perlu menggunakan gaya sentrifugal fiktif. ... (lanjutan)
David Hammen
Misalkan Bumi dan Bulan jatuh bersama dalam medan gravitasi seragam 600 mikro-g. Pertanyaan retoris: Apakah Bulan ditarik menjauh dari Bumi karena percepatan gravitasi Bulan ke Bumi hanya 270 mikro-g? Jawabannya adalah tidak. Tidak ada kejatuhan yang membedakan dalam medan gravitasi yang seragam itu dari medan gravitasi apa pun. Medan gravitasi Matahari pada satu AU sangat dekat dengan medan gravitasi seragam 600 mikro-g. Gradien gravitasi, deviasi lokal dari keseragaman, sangat kecil.
David Hammen
Intinya adalah yang valid dan benar, yang jauh lebih jelas daripada jawaban panjang Anda. Itu sebabnya saya bingung mengapa Anda menghindar dari kekuatan 'fiktif', seperti yang 1.) berikan intuisi 2.) diperlukan dalam menghitung permukaan Bukit.
AtmosphericPrisonEscape
4

Bulan mengorbit tentang Matahari, seperti halnya Bumi. Meskipun ini bukan perspektif biasa dari Bumi, plot lintasan Bulan menunjukkan Bulan dalam orbit elips tentang Matahari. Pada dasarnya Bumi, Bulan, sistem Matahari adalah (meta) stabil, seperti planet lain yang mengorbit Matahari.

adrianmcmenamin
sumber
Bulan tentu saja mengorbit Bumi, tidak seperti objek seperti 2016 HO3. Jadi saya tidak berpikir ini menjawab pertanyaan, dan dapat berfungsi hanya untuk membingungkan.
James K
Di mana saya mengatakan Bulan tidak mengorbit Bumi. Maksud saya berasal dari klasik VA Firsoff "The Old Moon and the New" - Bulan mengorbit Bumi dan Matahari.
adrianmcmenamin
2

Jika kita "menahan" Bumi dan "memindahkan" Matahari, Bulan tidak akan tinggal bersama Bumi, tetapi akan mengikuti Matahari. Ini adalah satu-satunya satelit di Tata Surya yang tertarik ke Matahari lebih kuat daripada planet inangnya sendiri:

Bulan kita adalah unik di antara semua satelit di planet-planet, sejauh itu adalah satu-satunya satelit planet yang jari-jarinya melebihi nilai ambang batas, yang berarti itu adalah satu-satunya satelit di mana percepatan gravitasi Matahari melebihi percepatan gravitasi planet tuan rumah. Akibatnya, itu adalah satu-satunya bulan di tata surya yang selalu jatuh ke arah Matahari.

Bulan Selalu Berbelok Menuju Matahari

Victor Storm
sumber
1
Ini benar, tetapi itu tidak menjawab pertanyaan, yaitu "mengapa matahari tidak menarik bulan menjauh dari Bumi".
James K
1
@ JamesK: Ya, tapi pertanyaannya sepele dan sudah dijawab beberapa kali sementara titik ini sebagian besar tidak diketahui dan unik. Mengapa satelit GPS kita tidak ditarik oleh Matahari? Mengapa Bumi tidak ditarik menjauh dari Matahari oleh Bima Sakti? (Menguap) Mereka semua jatuh bebas, tidak ada kekuatan dalam Relativitas Umum.
Victor Storm
Re Jika kita "menahan" Bumi dan "memindahkan" Matahari, Bulan tidak akan tinggal bersama Bumi, tetapi akan mengikuti Matahari : Ini omong kosong. Re Ini adalah satu-satunya satelit di Tata Surya yang tertarik ke Sun kuat daripada planet tuan rumah sendiri ini tidak terjadi. Yupiter, Saturnus, dan Uranus memiliki beberapa bulan yang gaya gravitasinya disebabkan oleh Matahari lebih kuat daripada planet tuan rumah.
David Hammen
@DavidHammen Sudahkah Anda memeriksa tautan yang dikutip, Tn. "Mantan ilmuwan roket"? Mungkin omong kosong adalah apa yang Anda katakan daripada Kevin Brown dari MathPages.com.
Victor Storm
1

Saya setuju dengan jawaban Adrian. Jika Anda melihat orbit bulan, dalam arti yang sangat nyata ia mengorbit matahari lebih dari mengorbit bumi. Sistem Bumi / Bulan mengorbit matahari pada 30 KM / detik, Bulan mengorbit bumi sekitar 1 KM per detik. Kedua orbit tersebut cukup elips.

Seluruh sistem solars mengorbit di sekitar pusat Bimasakti, sehingga mengorbit lebih dari satu pusat massa bukanlah hal yang aneh. Orbits dapat ada di dalam orbit lain, dalam batas. Batas orbital kadang-kadang disebut sebagai Sphere of Influence http://en.wikipedia.org/wiki/Sphere_of_influence_%28astrodynamics%29

Jika bulan sedikit lebih dari dua kali lipat dari Bumi seperti sekarang, Bumi mungkin kehilangannya.

userLTK
sumber
2
Artikel yang Anda tautkan menjelaskan lingkup pengaruh Lagrange. Metrik yang bisa dibilang lebih baik adalah bola Hill. Dalam kasus Bumi yang mengorbit Matahari, diameter bola Bumi Bumi sekitar 60% lebih besar dari bola pengaruh Bumi. Bulan saat ini berada pada sekitar 1/4 dari jari-jari bola Bukit Bumi, jadi aman berlindung di dalamnya.
David Hammen
Menurut Wiki, hanya sekitar 1/2 hingga 1/3 dari Hill Sphere yang sebenarnya merupakan orbit yang stabil. en.wikipedia.org/wiki/Hill_sphere Saya setuju, bulan aman dan terlindungi, tetapi seluruh Bukit Bola tidak stabil. Saya mungkin terlalu murah hati dengan "sedikit lebih dari dua kali", perkiraan saya. Mungkin sedikit kurang dari dua kali jaraknya saat ini dan bumi bisa kehilangan bulan. Tapi saya pikir kita berdua sepakat, bulan stabil di mana ia dan akan stabil untuk jarak yang adil lebih jauh.
userLTK
0

Sekarang, jika Bulan perlu melarikan diri dari Bumi dan pergi ke Matahari, ia membutuhkan lebih banyak kecepatan untuk melakukannya. Ia tidak dapat lepas dari Bumi sampai kecepatannya cukup untuk melarikan diri. Perlu lebih banyak kecepatan.

Orbit Bulan mengelilingi Matahari pada dasarnya adalah sebuah lingkaran dengan radius 150 juta km. Orbitnya di sekitar Bumi hanya memiliki radius 400.000 km, sehingga efek Bumi hanyalah gangguan kecil darinya.

Melihat dari Matahari, Bulan memiliki orbit melingkar di sekitarnya, seperti Bumi, dan efeknya terhadap satu sama lain hampir dapat diabaikan.

Siddharth
sumber
-1

Hukum Newton: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_law_of_universal_gravitation

F = G * (m1 * m2) / d² adalah gaya gravitasi antara 2 hal massa m1 dan m2, dipisahkan oleh jarak d. G adalah konstanta gravitasi (saya tidak ingat nilainya).
-> F_earth / moon = F_moon / earth = G * (m_moon * m_earth) / d²
Hal yang sama untuk F_sun / moon

Anda akan melihat bahwa F_earth / bulan lebih besar dari kekuatan lainnya, jadi Bulan lebih tertarik oleh Bumi daripada Matahari.

sebastien finor
sumber