Bloqueo de marea
El bloqueo de marea entre un par de cuerpos astronómicos en órbita conjunta ocurre cuando uno de los objetos alcanza un estado en el que ya no hay ningún cambio neto en su tasa de rotación en el transcurso de una órbita completa. (Esto también se denomina bloqueo gravitacional , rotación capturada y bloqueo de giro-órbita ). En el caso de que un cuerpo bloqueado por mareas posea una rotación síncrona , el objeto tarda tanto en girar alrededor de su propio eje como en girar alrededor de su compañero. . Por ejemplo, el mismo lado de la Luna siempre mira hacia la Tierra , aunque existe cierta variabilidad porque la órbita de la Luna no es perfectamente circular. Por lo general, solo elel satélite está sincronizado por marea con el cuerpo más grande. [1] Sin embargo, si tanto la diferencia de masa entre los dos cuerpos como la distancia entre ellos son relativamente pequeñas, cada uno puede estar bloqueado por las mareas entre sí; este es el caso de Plutón y Caronte .
El efecto surge entre dos cuerpos cuando su interacción gravitatoria ralentiza la rotación de un cuerpo hasta que se bloquea por marea. Durante muchos millones de años, las fuerzas de interacción cambian sus órbitas y velocidades de rotación como resultado del intercambio de energía y la disipación de calor . Cuando uno de los cuerpos alcanza un estado en el que ya no hay ningún cambio neto en su velocidad de rotación a lo largo de una órbita completa, se dice que está bloqueado por mareas. [2] El objeto tiende a permanecer en este estado cuando dejarlo requeriría agregar energía nuevamente al sistema. La órbita del objeto puede migrar con el tiempo para deshacer el bloqueo de marea, por ejemplo, si un planeta gigante perturba el objeto.
No todos los casos de bloqueo de marea implican una rotación síncrona. [3] Con Mercurio , por ejemplo, este planeta bloqueado por mareas completa tres rotaciones por cada dos revoluciones alrededor del Sol, una resonancia de giro-órbita de 3:2 . En el caso especial en el que una órbita es casi circular y el eje de rotación del cuerpo no está significativamente inclinado, como la Luna, el bloqueo de marea da como resultado que el mismo hemisferio del objeto giratorio esté constantemente mirando a su compañero. [2] [3] [4] Sin embargo, en este caso, la misma parte exacta del cuerpo no siempre mira a la pareja en todas las órbitas. Puede haber algún cambio debido a variaciones en la velocidad orbital del cuerpo bloqueado y la inclinación de su eje de rotación.
Considere un par de objetos que coorbitan, A y B. El cambio en la tasa de rotación necesaria para bloquear por marea el cuerpo B con el cuerpo más grande A es causado por el par aplicado por la gravedad de A sobre las protuberancias que ha inducido en B por las fuerzas de marea . [5]
La fuerza gravitacional del objeto A sobre B variará con la distancia, siendo mayor en la superficie más cercana a A y menor en la más distante. Esto crea un gradiente gravitatorio a través del objeto B que distorsionará ligeramente su forma de equilibrio . El cuerpo del objeto B se alargará a lo largo del eje orientado hacia A y, a la inversa, se reducirá ligeramente en dimensión en direcciones ortogonales a este eje. Las distorsiones alargadas se conocen como protuberancias de marea . (Para la Tierra sólida, estas protuberancias pueden alcanzar desplazamientos de hasta alrededor de 0,4 mo 1 pie 4 pulg. [6]) Cuando B aún no está bloqueada por mareas, las protuberancias viajan sobre su superficie debido a los movimientos orbitales, con una de las dos protuberancias de marea "altas" viajando cerca del punto donde el cuerpo A está sobre su cabeza. Para grandes cuerpos astronómicos que son casi esféricos debido a la autogravitación, la distorsión de marea produce un esferoide ligeramente alargado, es decir, un elipsoide axialmente simétrico que se alarga a lo largo de su eje mayor. Los cuerpos más pequeños también experimentan distorsión, pero esta distorsión es menos regular.
En (2) con la rotación invertida, la fuerza neta se opone a la dirección de la órbita del satélite, bajándola (desaceleración de marea).
