Dlaczego Księżyc ucieka z Ziemi z powodu pływów? Czy jest to typowe dla innych księżyców?

Po przeczytaniu pytań i odpowiedzi Czy księżyc porusza się dalej od Ziemi i bliżej Słońca? Dlaczego? o falach przenoszących energię na Księżyc i wypychających ją z Ziemi, mam pytanie:

Jak ta energia jest faktycznie przenoszona na Księżyc? Stworzenie pływów wymaga energii, więc spodziewałbym się, że powinna ona pobierać energię z Księżyca, spowalniać go i powodować, że ostatecznie spadnie na Ziemię. Dlaczego tak się nie dzieje?

Wreszcie, jeśli jest to ogólny mechanizm, czy inne księżyce krążące wokół planet o powierzchni cieczy i powodujące pływy oddalą się od planet macierzystych?

Właściwie to całkiem proste.

Księżyc tworzy pływy. Z powodu przypływów woda wypycha się w kierunku Księżyca (a także po przeciwnej stronie).

Ale Ziemia obraca się również dość szybko (raz dziennie), szybciej niż Księżyc krąży wokół Ziemi (raz w miesiącu). Między obracającą się Ziemią a wodnistym wybrzuszeniem tworzonym przez pływy występuje tarcie. Obrót Ziemi „chce” szybciej obrócić wybrzuszenie.

W efekcie obrót Ziemi ciągnie wybrzuszenie pływowe do przodu - wybrzuszenie jest zawsze nieco przed Księżycem. Kiedy Księżyc znajduje się na południku, fala już maleje.

Więc na Ziemi jest trochę dodatkowej masy wodnej, nieco przed Księżycem. Ta wodnista wypukłość oddziałuje grawitacyjnie z Księżycem.

Ma to dwa efekty:

• spowalnia rotację Ziemi, stopniowo zasysając z niej energię (Księżyc ciągnie wybrzuszenie, a zatem Ziemia „wraca”)
• energia ta jest zrzucana do ruchu orbitalnego Księżyca, skutecznie „ciągnąc” go do przodu

Kiedy zrzucisz energię ruchu na orbitujące ciało, osiada ono na wyższej orbicie - wyższa orbita oznacza więcej energii. Dlatego transfer energii z obrotu Ziemi na orbitę Księżyca stopniowo zwiększa orbitę Księżyca.

Dzieje się tak tylko dlatego, że Ziemia wiruje szybciej niż Księżyc ją okrąża. Gdyby Ziemia była przyporządkowana pływowo do Księżyca (wirując dokładnie tak szybko, jak Księżyc ją okrąża), wówczas przeniesienie nie nastąpiłoby. Gdyby Ziemia obracała się wolniej niż orbita Księżyca, wówczas transfer byłby przeciwny (od ruchu orbitalnego Księżyca do obrotu Ziemi).

Uwaga: wbrew intuicji satelita o większej energii faktycznie porusza się wolniej, ale na wyższej orbicie. Dodatkowa energia idzie na podniesienie orbity, a nie na przyspieszenie jej prędkości. Dlaczego tak się dzieje, jest cała „inna dyskusja”.

Prawidłowo zidentyfikowałeś, że siły pływowe przenoszą energię z Ziemi na Księżyc. Energia ta powoduje, że orbita Księżyca staje się większa, co spowalnia ją.

Jest to nieco sprzeczne z intuicją, ale jeśli się nad tym zastanowić, Ziemia obraca się z prędkością 1 obrotu na dzień. Księżyc okrąża Ziemię z okresem około 27,3 dni. Gdyby przyspieszyła, jej orbita faktycznie by się zmniejszyła, przybliżając ją do Ziemi.

Aby odpowiedzieć na ostatni punkt, wszystkie inne księżyce powodują przypływy na ich planetach macierzystych i oddalają się od nich, ale efekty są znacznie mniejsze z powodu większej różnicy rozmiarów. Układ Ziemia / Księżyc jest unikalny w Układzie Słonecznym, ponieważ stosunek wielkości ciał jest stosunkowo blisko siebie.