Astronomia

In che modo l'utilizzo dell'energia delle maree influisce sulla luna?

In che modo l'utilizzo dell'energia delle maree influisce sulla luna?

Leggendo un'altra domanda Da dove ci risulta che la Luna si sta allontanando dalla Terra? Mi viene da chiedermi quale effetto ha la raccolta dell'energia delle maree per la produzione di elettricità sulla velocità con cui la luna acquisisce momento angolare?

Presumendo che i metodi di raccolta più comuni coinvolgano turbine sottomarine nelle zone di marea con acqua che scorre regolarmente in entrambe le direzioni (due volte al giorno).


È minuto e irrilevante. Senza la raccolta dell'energia delle maree, il movimento dell'acqua viene infine convertito in calore, ha un effetto di riscaldamento molto piccolo (ovvero è sommerso dal riscaldamento causato dal sole). Con la raccolta dell'energia delle maree, invece di riscaldare l'acqua, una piccola parte dell'energia viene convertita in elettricità (che viene poi convertita in luce o calore, alla fine l'energia diventa calore)

Le dighe di marea possono modificare i modelli di marea locali, il che potrebbe avere un effetto minimo sul movimento della luna, ma questo effetto è minuscolo.


Sole, luna, oceani: il potenziale dell'energia delle maree oceaniche

Gli oceani rappresentano oltre il 70% della superficie terrestre (vedi Fig. 1). [1] Servono come fonte di energia rinnovabile. L'energia degli oceani si presenta in varie forme: energia termica, energia cinetica da onde e maree, energia potenziale da mutevoli altezze delle maree, energia chimica compresi i depositi di combustibili fossili, energia da gradienti osmotici, nonché energia biologica sotto forma di biomassa. In definitiva, il Sole è la fonte della maggior parte di questa energia oceanica. Il calore del sole è la fonte diretta del trasferimento dell'energia termica dell'oceano e la distribuzione dell'energia termica dal sole contribuisce alla creazione delle onde del vento derivanti dal movimento del vento sugli oceani. L'energia chimica nei combustibili fossili proviene da fonti biologiche e gli esseri viventi alla fine si affidano al sole per l'energia. Le maree sono una fonte di energia oceanica che è influenzata più da altri due corpi, la terra stessa e la luna, che dal sole.


Energia delle maree: trascinare sulla luna?

Ho avuto modo di pensare a questo di recente, quando pensavo a vari sistemi di "energia rinnovabile" proposti basati sulla cattura dell'energia delle maree.

L'energia delle maree è, fondamentalmente, causata dall'interazione dell'energia cinetica di rotazione della terra/oceano, dell'energia cinetica dell'orbita lunare e dell'attrazione gravitazionale (energia potenziale gravitazionale) del sistema terra/luna.

Ora, mi rendo conto che l'effetto è probabilmente piuttosto piccolo, ma poiché l'energia delle maree viene convertita in altre forme di energia (ad esempio, anche senza alcun sistema di estrazione dell'energia creato dall'uomo, ci sarà una conversione naturale dell'energia delle maree in calore mentre le molecole d'acqua interagiscono con ciascuna altro, e con la costa e il fondo oceanico), tale energia deve essere sottratta da una o da tutta l'energia cinetica di rotazione della terra, l'energia cinetica orbitale della luna o l'energia potenziale gravitazionale del sistema terra/luna (che sarebbe si traducono in una minuscola diminuzione del raggio dell'orbita - ad esempio la luna "cade" lentamente nella terra).

Quindi, la domanda: l'interazione delle maree con la terra causa una graduale diminuzione della velocità o dell'altezza dell'orbita lunare, o della rotazione della terra (o di tutte e tre), e qualcuno ha provato a stimare per quanto tempo durerà un tale effetto? durare prima che la luna non possa più orbitare e cada nella terra (si spera che l'intervallo di tempo sia più lungo dei 5 miliardi di anni prima che il Sole si espanda e consumi la terra)?

I sistemi di estrazione dell'energia creati dall'uomo avrebbero qualche possibilità di accelerare il "trascinamento" sulla luna dagli effetti delle maree?


In che modo l'utilizzo dell'energia delle maree influisce sulla luna? - Astronomia

Perché le maree sono più alte non solo durante la Luna Nuova, ma anche durante la Luna Piena?

Capisco che questo abbia a che fare con l'allineamento del Sole, della Terra e della Luna, ma mi aspetterei che gli effetti gravitazionali della Luna sarebbero più deboli durante la Luna Piena poiché il Sole "tira" dalla direzione opposta?

Questa è un'ottima domanda! Le maree sono causate dalle forze di marea e la risposta alla tua domanda sta nella definizione di forza di marea. Una forza di marea è correlata alla gravità, ma non è la stessa cosa. È davvero la differenza tra la forza di gravità in due punti.

L'attrazione gravitazionale tra due oggetti (diciamo la Terra e la Luna) diminuisce con la distanza. Ciò significa che la gravità della Luna tira più fortemente sul lato della Terra più vicino alla Luna e meno fortemente sul lato della Terra più lontano dalla Luna. Le forze di marea sul lato della Terra più vicino alla Luna spingono il materiale (principalmente acqua) verso la Luna. Le forze di marea dall'altra parte della Terra allontanano effettivamente il materiale dalla Luna. La deformazione risultante della Terra sembra la stessa quando la luna si trova ai lati opposti della sua orbita, come la luna piena e la luna nuova o il primo quarto e il terzo quarto, come mostrato nel diagramma in questa pagina. Ecco perché le maree intorno all'equatore sono più alte sia durante la luna nuova che durante la luna piena (marea primaverile).

Il Sole influenza anche le maree della Terra. Tuttavia, le forze di marea dovute al Sole sono circa la metà di quelle dovute alla Luna. Questo sembra strano, perché la gravità del Sole sulla Terra è molto più forte di quella della Luna. Ma ricorda che le maree riguardano la differenza tra l'attrazione della gravità ai lati opposti della Terra. Il raggio della Terra è una frazione molto piccola della distanza tra il Sole e la Terra, circa lo 0,005%. Di conseguenza, la differenza tra l'attrazione gravitazionale del Sole su entrambe le estremità della Terra è piccola. Al contrario, il raggio della Terra è circa l'1,7% della distanza tra la Terra e la Luna. Quindi, anche se la gravità della Luna non è forte come quella del Sole, le forze di marea lunari sono più forti delle forze di marea solare, quindi le maree lunari sono più forti delle maree solari.

Questa pagina è stata aggiornata l'ultima volta l'11 febbraio 2016.

Circa l'autore

Michelle Vick

Michelle è una studentessa del secondo anno di astronomia alla Cornell. Lavora con il professor Dong Lai per studiare le interazioni di marea tra nane bianche e buchi neri.


Se sei stato in riva al mare, potresti aver notato che il livello dell'acqua cambia durante il giorno. A volte l'acqua è alta, a volte l'acqua è bassa. Questo modello di aumento e diminuzione del livello del mare è noto come maree. Quando il livello dell'acqua è alto, lo chiamiamo alta marea. Quando il livello dell'acqua è basso, lo chiamiamo bassa marea. Tra l'alta e la bassa marea, le correnti di marea spostano l'acqua verso o lontano dalla riva. Gli scienziati hanno un nome speciale per la differenza di livello dell'acqua tra l'alta e la bassa marea. Lo chiamano il intervallo di marea. Ad esempio, se l'acqua è profonda 75 centimetri (cm) con l'alta marea e profonda 25 cm con la bassa marea, l'escursione della marea è di 50 cm (75 cm - 25 cm = 50 cm). La Figura 1, sotto, mostra l'alta e la bassa marea nella baia di Fundy, che si trova tra le province canadesi del New Brunswick e della Nuova Scozia.


Figura 1. La baia di Fundy ha una delle maree più grandi al mondo. La foto a sinistra mostra la costa con l'alta marea. La foto a destra mostra esattamente lo stesso posto con la bassa marea. L'intervallo di marea è la differenza di altezza dell'acqua tra l'immagine a sinistra (alta marea) e l'immagine a destra (bassa marea). (Credito immagine: Samuel Wantman, utente di Wikimedia Commons, 2013)

Le maree sono il risultato di un tiro alla fune gravitazionale tra Terra, Luna e Sole. la luna forza gravitazionale è leggermente più forte sul lato della Terra che è più vicino alla Luna che sul lato della Terra che è più lontano dalla Luna. Questa piccola differenza nella forza della forza gravitazionale della Luna trascina gli oceani della Terra in una forma ellittica. Di conseguenza, l'acqua "si accumula" negli oceani sui lati opposti della Terra, come mostrato nella Figura 2, di seguito. Le due estremità lunghe della forma allungata ed ellittica sono chiamate le rigonfiamento di marea. Le alte maree si verificano vicino a dove si trova ciascuna estremità del rigonfiamento di marea. Le basse maree si verificano nel mezzo, dove l'oceano è più sottile, a causa dell'accumulo di acqua nel rigonfiamento della marea.


Figura 2. Senza la Luna, il contorno della Terra sembrerebbe un cerchio se guardassi in basso verso il Polo Nord. Ma poiché la Terra ha una luna, le differenze nelle forze gravitazionali esercitate dalla Luna allungano gli oceani in una forma ellittica, creando un rigonfiamento di marea che sporge oltre il punto in cui si troverebbe l'oceano se la Terra non avesse la luna. Nota: Questa immagine non è in scala. In realtà, il rigonfiamento della marea è molto più piccolo di quanto mostrato qui. La Luna è anche molto più lontana dalla Terra.

Il rigonfiamento di marea punta sempre vicino a una linea immaginaria che collega la Terra e la Luna. Mentre la Terra ruota, diverse parti della Terra sono interessate dal rigonfiamento della marea. Questo è ciò che fa salire e scendere le maree. In molti posti ci sono due alte maree e due basse maree ogni giorno. Alcuni luoghi hanno due alte maree e due basse maree, ma una delle coppie di alta e bassa marea ha un'escursione di marea più piccola dell'altra. In altri luoghi, c'è solo un'alta marea e una bassa marea ogni giorno. Queste differenze sono spesso controllate dalla forma del fondale marino e della costa in un luogo particolare.

Il Sole crea anche un rigonfiamento di marea perché la forza gravitazionale del Sole è un po' più forte sul lato della Terra rivolto verso il Sole di quanto non lo sia sul lato della Terra rivolto verso il Sole. A seconda di dove si trova la Luna nella sua orbita attorno alla Terra, i rigonfiamenti di marea creati dalla Luna e dal Sole possono allinearsi nella stessa direzione o annullarsi parzialmente l'un l'altro. Possiamo dire dove si trova la Luna nella sua orbita dal fasi della luna. La Luna ha quattro fasi primarie: nuova, primo quarto, piena e terzo quarto. Come mostrato nella Figura 3, sotto, i rigonfiamenti di marea creati dal Sole e dalla Luna si allineano nella stessa direzione alla luna nuova e alla luna piena, quando il Sole, la Terra e la Luna formano una linea. Questo crea un marea primaverile. Le maree primaverili hanno un intervallo di marea più ampio del normale (alta marea più alta e bassa marea più bassa). Quando la Luna è al primo quarto o al terzo quarto, il Sole, la Terra e la Luna formano una "L" e i rigonfiamenti di marea della Luna e del Sole formano un segno più (+). Questo crea un alta marea. Le maree di quadratura hanno un intervallo di marea più piccolo del normale (inferiore alta marea e più alto bassa marea).


Figura 3. (In alto) Le maree primaverili si verificano quando il Sole, la Terra e la Luna formano una linea, quindi il rigonfiamento di marea creato dal Sole (mostrato in giallo chiaro) e il rigonfiamento di marea creato dalla Luna (mostrato in azzurro) si allineano entrambi con l'un l'altro. Le maree primaverili hanno un'escursione di marea più ampia del normale. (In basso) Le maree di quadratura si verificano quando il Sole, la Terra e la Luna formano una forma a "L". Le maree di quadratura hanno un intervallo di marea più piccolo del normale. Nota: Questa immagine non è in scala. La Luna e il Sole sono molto più lontani dalla Terra di quanto mostrato qui. Il Sole è anche molto più grande.

In questo progetto di scienza dell'astronomia, confronterai l'intervallo di marea della luna piena e del primo quarto di luna per vedere quanto le fasi lunari influenzano le maree negli oceani della Terra.


Dissipazione dell'energia delle maree, paleotidi ed evoluzione del sistema Terra-Luna

Boris A. Kagan, Jürgen Sündermann, in Advances in Geophysics, 1996

2.2 Stime astronomiche della dissipazione dell'energia delle maree

Immaginiamo che la Terra in rotazione sia ricoperta da uno strato d'acqua di spessore costante. Se non ci fosse attrito, i rigonfiamenti dell'ellissoide di marea corrispondente alla seconda armonica sferica della marea oceanica sarebbero simmetrici rispetto alla linea che collega i centri di massa dei due corpi interagenti (la Terra e la Luna). La presenza di attrito sconvolge questa simmetria, causando un ritardo dei rigonfiamenti di marea rispetto all'istante del culmine della Luna. Poiché la velocità di rotazione della Terra, tuttavia, è maggiore della velocità angolare orbitale della Luna, i rigonfiamenti di marea sono davanti alla Luna di un certo angolo. Questo crea una coppia di marea tra la Terra e la Luna. Di conseguenza, l'energia cinetica della rotazione della Terra è parzialmente dissipata e parzialmente trasformata nelle energie cinetiche e potenziali del moto orbitale della Luna.

Come verrà mostrato nella Sezione 4, la dissipazione dell'energia mareale − E e l'accelerazione secolare della Luna n sono correlati secondo

dove M e M sono le masse della Luna e della Terra c è la distanza media tra loro ω e n sono le velocità angolari della rotazione della Terra e del moto orbitale della Luna e n è l'accelerazione secolare della Luna.

L'accelerazione secolare della Luna può essere determinata dai dati di (1) antiche osservazioni di eclissi lunari e solari, equinozi e occultazioni lunari (2) tempi telescopici di occultazioni di stelle nel percorso della Luna, eclissi solari e x27s contatto con il lembo del Sole (3) variazioni di marea degli elementi delle orbite dei satelliti e (4) sondaggi laser della Luna. Il primo tentativo di derivare n da antichi dati di eclissi è stata intrapresa da Fotheringham (1920) . La sua stima e altre stime ottenute dai dati nell'epoca pretelescopica sono riassunte nella Tabella I. Come si è visto, la disparità tra le determinazioni individuali è piuttosto ampia. Le cause sono la dubbia qualità del materiale, la difficoltà nella sua interpretazione e l'alto grado di correlazione tra n e ω ˙ quando entrambe queste quantità sono dedotte indipendentemente dalle stesse osservazioni (vedi Stephenson e Morrison, 1982).

Tabella I. Stime astronomiche dell'accelerazione del moto dell'orbita lunare secolare n ˙ e la dissipazione dell'energia delle maree − E ˙ , secondo diversi autori

Tipo di osservazioneAutori − n ˙ ″ ☾ / c y 2 − E ˙ × 10 12 W
Antiche osservazioni di eclissi lunari e solari, equinozi e occultazioni lunari Fotheringham (1920) 30.83.76
De Sitter (1927) 37.7 ± 4.14.60 ± 0.50
Newton (1970) 41.6 ± 4.35.08 ± 0.52
42.3 ± 6.15.16 ± 0.74
Stephenson (1972) 34.0 ± 2.04.15 ± 0.24
Muller e Stephenson (1975) 37.5 ± 5.04.58 ± 0.61
Muller (1975) 34.5 ± 3.04.21 ± 0.37
30.4 ± 3.03.71 ± 0.37
Muller (1976) 30.0 ± 3.03.66 ± 0.37
Stephenson (1978) 30.0 ± 3.03.66 ± 0.37
Newhall et al. (1983) 26.21 ± 2.03.20 ± 0.24
Ciyuan e Yau (1990) 26.03.17
Osservazioni telescopiche di occultazioni lunari, longitudine solare e passaggio di Mercurio attraverso il disco solare Spencer Jones (1939) 22.4 ± 0.882.76 ± 0.11
Van Flandren (1970) 52.0 ± 16.03.34 ± 1.95
Osterwinter e Cohen (1972) 38.0 ± 8.04.64 ± 0.98
Morrison (1973)42.0 ± 6.05.12 ± 0.73
Morrison e Ward (1975) 26.0 ± 2.03.17 ± 0.24
Van Flandren (1978, citato da Morrison, 1978)36.0 ± 4.04.39 ± 0.49
Morrison (1978) 26.0 ± 2.03.17 ± 0.24
Van Flandren (1981) 21.4 ± 2.62.61 ± 0.32
Variazioni negli elementi dell'orbita satellitare Cazenave (1982) 21.9 ± 1.62.67 ± 0.20
Palude et al. (1988) 25.4 ± 0.63.10 ± 0.07
Christodoulidis et al. (1988) 25.3 ± 0.63.08 ± 0.07
Cheng et al. (1990) 24.8 ± 0.83.03 ± 0.10
Palude et al. (1990) 26.0 ± 0.53.17 ± 0.06
Suono laser della luna Calame e Mulholland (1978) 24.6 ± 1.63.00 ± 0.20
Williams et al. (1978) 23.8 ± 4.02.90 ± 0.49
Ferrari et al. (1980) 23.8 ± 3.12.90 ± 0.38
Dickey et al. (1983) 25.3 ± 1.23.09 ± 0.15
Dickey (1987, citato da Burśa, 1987)24.9 ± 1.03.04 ± 0.12
Newhall et al. (1990) 24.9 ± 1.03.04 ± 0.12
Burśa (1990) 25.17 ± 0.83.07 ± 0.10

Le osservazioni telescopiche delle posizioni della Luna rispetto alle posizioni delle stelle in determinati istanti di tempo sono iniziate intorno al 1600 e sono continuate da allora. La serie di 250 anni di queste osservazioni, dal 1680 al 1930, è stata utilizzata da Spencer Jones (1939) per specificare la n valore. Questo valore ha costituito la base della stima astronomica della dissipazione dell'energia delle maree (2,76 × 10 12 W) derivata da Munk e MacDonald (1960) ed è diventato classico. È nettamente inferiore ai valori ottenuti da Van-Flandren (1970) e Osterwinter e Cohen (1972) dall'analisi di serie relativamente brevi di osservazioni di occultazione lunare. Ma è vicino (sebbene ancora più piccolo) a quelli dedotti da Morrison e Ward (1975) e Morrison (1978) da dati di 250 anni (a partire dal 1723) di registrazioni di istanti di contatto tra il disco di Mercurio e il lembo del Sole. Le ultime due stime sono considerate le più affidabili e le grandi differenze tra queste e altre stime rilevate dalle osservazioni telescopiche sono spiegate principalmente dall'influenza delle fluttuazioni decennali di n, che non può essere rimosso con la disponibilità di brevi serie di misurazioni.

Questa restrizione è inerente alle stime ottenute dall'analisi delle variazioni di marea degli elementi dell'orbita satellitare e dai sondaggi laser della Luna. Per mezzo della terza legge di Keplero

si può riferire un cambiamento nella distanza ċ tra la Terra e la Luna per n. Questo viene fatto usando i dati del suono laser di Moon's. Lo stesso vale per il calcolo n dai dati delle variazioni di marea degli elementi dell'orbita satellitare. In quest'ultimo caso, il valore di ċ non è misurato ma calcolato da una relazione tra la variazione della distanza Terra-Luna e i parametri (ampiezza e fase) della seconda armonica sferica della marea totale (oceano più terra solida). Questi parametri, a loro volta, sono determinati dalle variazioni osservate dell'inclinazione o della longitudine del nodo ascendente dell'orbita del satellite (Lambeck, 1977, 1980). Le stime di n ottenuti dai dati delle variazioni di marea degli elementi dell'orbita satellitare e dai dati dei sondaggi laser della Luna sono presentati anche nella Tabella I.

Tutti tranne un valore di n ottenuti da Cazenave (1982) sono vicini e, inoltre, sono in buon accordo con le stime più attendibili di Morrison e Ward (1975) e Morrison (1978) addotte dai dati delle osservazioni telescopiche. Questo risultato è impressionante, ma si ricorderà che ci sono fluttuazioni decennali di n con la scala temporale di 1030 anni, e quindi l'affidabilità delle stime dell'accelerazione di marea media lunare, basate sull'analisi di misurazioni telescopiche e satellitari a breve termine, rimane ancora discutibile. Al riguardo, il fatto che queste coincidano sostanzialmente con le recenti stime ottenute da Newhall et al. (1983) e Ciyuan e Yau (1990) da osservazioni antiche a lungo termine è incoraggiante.


L'estrazione di energia dalle maree oceaniche influenzerà l'orbita della luna nel LUNGO periodo?

La conservazione dell'energia dice che qualsiasi energia estratta dalle maree del nostro oceano dovrebbe provenire da qualche parte. Poiché queste maree sono un effetto gravitazionale dovuto alla luna, sembrerebbe che la fonte di energia estratta sia quell'effetto gravitazionale, quindi qualsiasi rimozione di energia dalle maree avrebbe un effetto sul bilancio energetico dell'orbita Terra/Luna e altererebbe quell'orbita . Quindi sorge la domanda, cosa sarebbe il lungo termine effetto di tale estrazione di energia hanno nel corso di molti, molti millenni?

Modifica: è un peccato che le mie precedenti ricerche su questo argomento qui non abbiano prodotto i collegamenti visualizzati in "Link correlati" dopo aver pubblicato questa domanda in quanto sembra che sia così quasi una domanda duplicata. dirò quasi qui perché non ho incluso nella domanda la mia motivazione per pubblicare questa domanda adesso. Di recente stavo leggendo l'articolo Physics in the Real Universe: Time and Spacetime di George FR Ellis del Dipartimento di Matematica, Università di Cape Town, (che tra l'altro è un'ottima lettura), dove afferma

"Ma il punto centrale di questo articolo è che la maggior parte dei modelli non sono deterministici, processi imprevedibili irreversibili e le proprietà emergenti prenderanno parte alla determinazione della curvatura dello spazio-tempo su scale relativamente piccole, anche l'attività umana lo fa (quando spostiamo oggetti massicci)."

Il sistema Terra/Luna stesso è probabilmente l'oggetto più massiccio che potremmo muovere, e l'uso di generatori di maree farebbe proprio questo! Pensaci. Cambiare la Terra/Orbita cambierebbe la curvatura locale dello spaziotempo (come sottolineato da Ellis), che avrà un effetto finale sui sistemi stellari vicini. Quindi umanità lo fa? influenzare altri mondi nella nostra galassia, molto di più del semplice invio informazione come segnali radio/TV! È un po' stimolante (e umiliante) rendersi conto che possiamo alterare la curvatura dello spaziotempo nella nostra galassia, non è vero?

Ad ogni modo, la sua menzione di "spostare oggetti enormi" mi ha fatto venire in mente questa domanda, quindi l'ho pubblicata.

Sembra che ho eliminato troppi dettagli dal mio articolo originale (off line) per questa domanda prima di pubblicarla (in origine era finita due pagine di verbosità!). Qui ne riporterò alcuni, il più importante dei quali è che sto cercando gli effetti a lungo termine (sia globali che locali) dal posizionamento di un generatore di energia elettrica in un luogo specifico. Per esempio:

Le maree nelle vicinanze di un generatore sarebbero influenzate dalla sua presenza, poiché il generatore estrae parte dell'energia che avrebbe mantenuto la marea com'era prima del generatore (un effetto che conosco di prima mano dopo la costruzione di un grande serbatoio sopravento al ranch della mia famiglia. Ha ridotto le nostre precipitazioni annuali di oltre il 40%, come osservato in oltre 60 anni di record!). Il generatore potrebbe anche estrarre energia a una velocità maggiore (localmente) rispetto alle perdite per attrito originali. Questo flusso alterato influenza le interazioni gravitazionali locali con la luna? Quali sarebbero gli effetti a lungo termine?

Mentre estraeva energia durante il flusso di marea, il generatore applicava forze alla Terra dove era attaccato alla Terra. Questi fornirebbero una forza di spinta/trazione a qualsiasi faglia geologica vicina. Se queste forze "solleticanti" inducessero un evento geologico (un terremoto o un'eruzione vulcanica per esempio) potrebbero esserci cambiamenti su larga scala nella distribuzione della terra solida. Quale effetto a lungo termine avrebbe questo sull'orbita Terra/Luna?

Le polemiche che circondano la descrizione dei "2 rigonfiamenti" sono state una sorpresa per me, quindi mi trovo in modalità "recupero". La mia immagine mentale è stata quella proposta dalla pagina NOAA qui che si riflette anche sulla pagina Wikipedia, Tide. La pagina di Wikipedia Theory of Tides fornisce una buona descrizione alternativa utilizzando l'analisi armonica che include diversi buoni collegamenti esterni che ho cercato di digerire. Ad esempio, il documento Understanding Tides di Steacy Hicks fornisce un'identificazione molto leggibile delle frequenze primarie coinvolte in un'analisi armonica del problema e A Manual of the Harmonic Analysis and Prediction of Tides di Paul Schureman fornisce uno sguardo storico sull'applicazione dell'armonica analisi applicata alle maree.

Non capisco o sono affatto d'accordo con questa polemica! L'immagine dei "2 rigonfiamenti" è decisamente un modello idealizzato non direttamente utilizzabile per prevedere le maree. È solo questo, e idealizzato modello. Tuttavia, fornisce informazioni su molti aspetti del problema, oltre a fornire numeri reali che sono necessario per un'analisi armonica, in particolare le frequenze dominanti. Questo mi dice che il modello "2 rigonfiamenti" è fondamentalmente richiesto, quindi è implicito che il paradigma "2 rigonfiamenti" non è vero sta andando troppo lontano.


Risposte e risposte

Non compiti qui, ma solo curiosità.

Stavo leggendo che su Titano ci sono fiumi di metano, e che almeno uno è lungo 400 km. Ora stavo pensando alla terra e alla luna, immagina che la luna diventi esattamente una copia della terra, mantenga tutte le sue caratteristiche e diventi il ​​diametro della luna, quindi ha le stesse montagne/fosse oceaniche in proporzione al diametro della luna , acqua alla stessa profondità. Ora la luna ruota come la terra ed è inclinata sul suo asse, e la terra si muove intorno alla luna come la luna intorno alla terra. L'acqua rimarrebbe negli oceani e nei fiumi/laghi duplicati con maree più pronunciate, o verrebbe trascinata in un polo del pianeta?

Sai come si formano le maree?

Comunque, il segreto per pensare scientificamente alle cose è non lasciarsi distrarre dai dettagli.
Quindi puoi semplicemente mettere una piscina poco profonda, in un habitat, sulla Luna e misurare le maree - e vedere se l'acqua vuole rimanere nella piscina come sulla Terra o se è più solita traboccare i bordi e assumere una forma diversa.

Nota: tutto ha maree, non solo acqua e non solo liquidi.
Le forme dei liquidi di superficie dipendono da molte cose: i buchi che riescono a riempire sono il contributo principale (sebbene miliardi di anni in contatto significhino che l'acqua colpisce anche i buchi).
La gravità inferiore consente un maggiore movimento attraverso la superficie - meno energia per far cadere un'onda più in alto sulla spiaggia, ad es.
Le rotazioni rapide influenzano le correnti - ecc.

La situazione di Titan è piuttosto speciale.

Benvenuto in PF
Vuoi sapere cosa?

Sai come si formano le maree?

Comunque, il segreto per pensare scientificamente alle cose è non lasciarsi distrarre dai dettagli.
Quindi puoi semplicemente mettere una piscina poco profonda, in un habitat, sulla Luna e misurare le maree - e vedere se l'acqua vuole rimanere nella piscina come sulla Terra o se è più solita traboccare i bordi e assumere una forma diversa.

Nota: tutto ha maree, non solo acqua e non solo liquidi.
Le forme dei liquidi di superficie dipendono da molte cose: i buchi che riescono a riempire sono il contributo principale (sebbene miliardi di anni in contatto significhino che l'acqua colpisce anche i buchi).
La gravità inferiore consente un maggiore movimento attraverso la superficie - meno energia per far cadere un'onda più in alto sulla spiaggia, ad es.
Le rotazioni rapide influenzano le correnti - ecc.

La situazione di Titan è piuttosto speciale.

I fiumi su Titano hanno avuto molto tempo per interagire con la superficie per formare depressioni.
Non vedo perché ti aspetteresti che le maree lo impediscano - ricorda che ci sono sia basse maree che alte maree e che il liquido è ancora in contatto con la superficie, quindi può ancora eroderla.

Capisco la maggior parte di quello che hai già detto, la domanda potrebbe essere strana e vaga. Grazie per la risposta. Immagino che mi stessi chiedendo quanto siano forti le forze di marea terrestri sulla luna, e il modo migliore in cui potrei pensare di visualizzarlo era con l'acqua.

Il mio pensiero era che la luna è abbastanza piccola rispetto alla terra e influenza ancora l'acqua in modo molto evidente. Capisco che le forze di marea della terra schiacciano la luna e viceversa, ma per me è più difficile capire le forze in azione. L'acqua sulla luna sembrava un buon modo per visualizzarla. Da quello che hai detto penso di sopravvalutare la forza di queste forze. La loro capacità di creare maree ha a che fare con la grande quantità di acqua su cui agisce, giusto?

Quindi nella tua piscina poco profonda ci sarebbero cambiamenti lievi ma misurabili o cambiamenti visivi sorprendenti?

Capisco quello che stai dicendo sul fiume. La prossima volta che faccio una domanda cercherò di raderla prima con il rasoio di Occam.


Ancora caldo all'interno della Luna: riscaldamento delle maree nella parte più profonda del mantello lunare

Questa è una concezione artistica della struttura interna della Luna basata su questo risultato scientifico. Credito: Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone

(Phys.org) —Un team di ricerca internazionale, guidato dal Dr. Yuji Harada del Planetary Science Institute, China University of Geosciences, ha scoperto che c'è uno strato estremamente morbido nelle profondità della Luna e che il calore è effettivamente generato nello strato da la gravità della Terra. Questi risultati sono stati ottenuti confrontando la deformazione della Luna misurata con precisione da Kaguya (SELENE, Selenological and Engineering Explorer) e altre sonde con stime calcolate teoricamente. Questi risultati suggeriscono che l'interno della Luna non si è ancora raffreddato e indurito, e anche che è ancora riscaldato dall'effetto della Terra sulla Luna. Questa ricerca offre la possibilità di riconsiderare come sia la Terra che la Luna si sono evolute dalla loro nascita attraverso l'influenza reciproca fino ad ora.

Quando si tratta di chiarire come nasce e cresce un astro come un pianeta o un satellite naturale, è necessario conoscerne il più precisamente possibile la struttura interna e lo stato termico. Come possiamo conoscere la struttura interna di un astro lontano da noi? Possiamo ottenere indizi sulla sua struttura interna e sul suo stato indagando a fondo come la sua forma cambia a causa di forze esterne. La forma di un corpo celeste che viene modificata dalla forza gravitazionale di un altro corpo è chiamata marea. Ad esempio, la marea oceanica sulla Terra è un fenomeno di marea causato dalla forza gravitazionale tra la Luna e il Sole e la Terra. L'acqua del mare è così deformabile che il suo spostamento può essere facilmente osservato. Quanto un astro può essere deformato dalla forza di marea, in questo modo, dipende dalla sua struttura interna, e soprattutto dalla durezza del suo interno. Viceversa, significa che l'osservazione del grado di deformazione ci permette di conoscere l'interno, che normalmente non è direttamente visibile ad occhio nudo.

La Luna non fa eccezione, possiamo conoscere l'interno del nostro satellite naturale dalla sua deformazione causata dalla forza di marea della Terra. La deformazione è già stata ben nota attraverso diverse osservazioni geodetiche. Tuttavia, i modelli della struttura interna della Luna derivati ​​da ricerche passate non potevano spiegare la deformazione osservata con precisione dai suddetti programmi di esplorazione lunare. Pertanto, il team di ricerca ha eseguito calcoli teorici per capire quale tipo di struttura interna della Luna porta al cambiamento osservato della forma lunare.

Questo è il diagramma del modello della forma della Luna che cambia a causa della forza gravitazionale della Terra. Mostra in particolare la forma deformata dal fatto che il movimento della Luna verso la Terra è fuori dal cerchio completo. Per chiarezza, disegna deformato più grande del reale. Credito: Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone

Ciò su cui si è concentrato il team di ricerca è la struttura nelle profondità della Luna. Durante il programma Apollo, sono state effettuate osservazioni sismiche sulla Luna. Uno dei risultati dell'analisi riguardante la struttura interna della Luna basata sui dati sismici indica che il satellite è considerato composto principalmente da due parti: il "nucleo", la porzione interna costituita da metallo, e il "mantello", il porzione esterna costituita da roccia. Il team di ricerca ha scoperto che la deformazione mareale della Luna osservata può essere spiegata bene se si presume che ci sia uno strato estremamente morbido nella parte più profonda del mantello lunare. Gli studi precedenti hanno indicato che esiste la possibilità che una parte della roccia nella parte più profonda all'interno del mantello lunare possa essere fusa. Questo risultato della ricerca supporta la suddetta possibilità poiché la roccia parzialmente fusa diventa più morbida. Questa ricerca ha dimostrato per la prima volta che la parte più profonda del mantello lunare è morbida, basata sull'accordo tra i risultati dell'osservazione e i calcoli teorici.

Inoltre, il team di ricerca ha anche chiarito che il calore è generato in modo efficiente dalle maree nella parte molle, più profonda nel mantello. In generale, una parte dell'energia immagazzinata all'interno di un corpo celeste per deformazione mareale viene trasformata in calore. La generazione di calore dipende dalla morbidezza degli interni. È interessante notare che il calore generato nello strato dovrebbe essere quasi al massimo quando la morbidezza dello strato è paragonabile a quella che il team ha stimato dal confronto sopra dei calcoli e delle osservazioni. Questa potrebbe non essere una coincidenza. Piuttosto, lo strato stesso è considerato mantenuto poiché la quantità di calore generata all'interno dello strato morbido è squisitamente ben bilanciata con quella del calore che fuoriesce dallo strato. Mentre la ricerca precedente suggerisce anche che una parte dell'energia all'interno della Luna a causa della deformazione mareale viene trasformata in calore, la presente ricerca indica che questo tipo di conversione dell'energia non si verifica uniformemente nell'intera Luna, ma solo intensamente nello strato morbido . Il team di ricerca ritiene che lo strato morbido stia ora riscaldando il nucleo della Luna poiché il nucleo sembra essere avvolto dallo strato, che si trova nella parte più profonda del mantello e che genera calore in modo efficiente. Si aspettano anche che uno strato morbido come questo possa aver riscaldato efficacemente anche il nucleo in passato.

This is estimate value of the Moon’s interior viscosity structure replicate well the observational results in this research. The viscosity is one of the indicator of tenderness/hardness. For reference, the density structure and seismic velocity based on previous study are added. Credit: National Astronomical Observatory of Japan

Concerning the future outlook for this research, Dr. Yuji Harada, the principle investigator of the research team, said, "I believe that our research results have brought about new questions. For example, how can the bottom of the lunar mantle maintain its softer state for a long time? To answer this question, we would like to further investigate the internal structure and heat-generating mechanism inside the Moon in detail. In addition, another question has come up: How has the conversion from the tidal energy to the heat energy in the soft layer affected the motion of the Moon relative to the Earth, and also the cooling of the Moon? We would like to resolve those problems as well so that we can thoroughly understand how the Moon was born and has evolved."

Another investigator, Prof. Junichi Haruyama of Institute of Space and Aeronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency, mentioned the significance of this research, saying, "A smaller celestial body like the Moon cools faster than a larger one like the Earth does. In fact, we had thought that volcanic activities on the Moon had already come to a halt. Therefore, the Moon had been believed to be cool and hard, even in its deeper parts. However, this research tells us that the Moon has not yet cooled and hardened, but is still warm. It even implies that we have to reconsider the question as follows: How have the Earth and the Moon influenced each other since their births? That means this research not only shows us the actual state of the deep interior of the Moon, but also gives us a clue for learning about the history of the system including both the Earth and the Moon."


How Do the Phases of the Moon Affect the Tides?

You may have heard about how the Moon generates the tides. You may even know that high spring tides occur during a full or new Moon, and that low neap tides occur during a quarter Moon (when the Moon appears as a semicircle). But how does it really work? Nothing is changing about the Moon during these times except how much of it is lit up, right? Let&rsquos find out!

Problem

Where do spring and neap tides come from?

Materials

  • Scissors
  • Colored construction paper (yellow, blue, green, and grey/white are good colors)
  • Glue
  • Pen or marker

Procedure

  1. Cut out a Sun, Earth, and Moon from your construction paper. Cut an oval out of blue construction paper, then trim off the two sides to make a circle. Save the crescents you trimmed off of the oval&mdashyou&rsquoll use these as the spring tides. Cut out even smaller slivers to represent neap tides. If you want, you can cut out continents in green construction paper and glue them on the Earth. Draw a dotted line through the middle to represent the equator.
  2. The Moon is about 1/4th the diameter of the Earth. In reality, the Sun is many times larger than the Earth, but since it&rsquos far away and for the purposes of this experiment, just cut out a circle about as big as the Moon.
  3. Put the Sun, Earth and Moon on a table to represent the solar system. The Sun is far away (much farther than you&rsquod be able to show on a table), so put it at one end of the table. Place the Earth so that if you continued the line of the equator, you would run into the Sun. The Moon orbits the Earth, so place it next to the Earth.
  4. Now we will create a spring tide. First, figure out where the Moon is when it&rsquos full. Hint: sunlight is what illuminates the face of the Moon and makes it appear as a full circle from the Earth. In which position must the Moon be in relation to the Sun and Earth to make this happen?
  5. Now, place one of the spring tide crescent trimmings on the side of the Earth facing the moon.
  6. There are spring tides on the other side, too, so place the other piece of &ldquotide&rdquo on the side of the Earth opposite the Moon. What do you notice about the orientation of the Sun, Moon, and Earth during the spring tide?
  7. Move the Moon so that it&rsquos in a position where it will be &ldquonew,&rdquo or completely dark when viewed from Earth. What do you notice about the orientation of the Sun, Moon, and Earth?
  8. Now, where is the Moon oriented in relation to the Sun and Earth when it is a quarter? Place your neap tide crescents with one facing the Moon, and the other on the opposite side. Remember that a &ldquoquarter moon&rdquo is when the Moon looks like a semicircle from Earth. We call this a quarter moon because only 1/4 th of the Moon is illuminated (don&rsquot forget the half of the Moon that you can&rsquot see!).
  9. Compare the positions of the Sun, Moon, and Earth during spring tides and neap tides. Why might this affect the tides?

Risultati

A full moon is when the Moon is opposite of the Earth, relative to the Sun. The new moon is when the Moon is on the same side of the Earth as the Sun. Quarter moons are on either side of the Earth, 90 degrees from the position of full or new moons. Spring tides only happen when the Moon, Earth, and Sun are lined up.

Phases of the Moon happen because of the way that the Sun lights it up. A new moon occurs when the Moon is directly between the Earth and the Sun. A full moon occurs when the Moon is directly opposite of (180 degrees from) this position. A quarter moons occurs when the Earth, Moon, and Sun form a 90 degree angle. Crescent and gibbous moons occur between these phases.

Both the Moon and the Sun exert gravitational force on Earth&rsquos oceans. During spring tides, since the Moon and the Sun are aligned, they exert gravitational force on the tides at the same time and in the same direction. However, when the Sun and Moon are at right angles to each other during quarter moons, the forces of gravity partially cancel each other out. The Sun&rsquos gravity is much, much stronger than the Moon&rsquos, but it&rsquos farther away, and the difference between one side of the Earth and the other is relatively small, too. This causes neap tides.

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