Có thể một mặt trăng liên tục có một mặt đối diện với ngôi sao của nó trong khi quay quanh một hành tinh?

Ví dụ; Có khả năng nào mặt trăng luôn có một mặt đối diện với Mặt trời trong khi quay quanh Trái đất không? Và nếu vậy thì chu kỳ ngày sẽ như thế nào?

Tôi đã làm toán, nó khá dễ dàng. Nếu chúng ta lấy quả cầu Hill , đó là ước tính cho quỹ đạo xa nhất có thể, và tôi sẽ chỉ chạy toán học trên quỹ đạo tròn. Các quỹ đạo elip khó hơn để đặt cộng hưởng.

$3\frac{r^3}{a^3} = \frac{m}{M}$$a$$r$$m$$M$

$\frac{r^3}{R^3} = \frac{m}{M}$

Nửa ngoài của Hill Sphere dù sao cũng không ổn định lâu dài trong các hệ thống thực, do đó, Mặt trăng phải trải qua một lực thủy triều mạnh hơn từ ngôi sao mà hành tinh của nó quay quanh so với hành tinh của nó, nó cần phải ở bên ngoài ổn định khu vực quỹ đạo trên khắp hành tinh, ít nhất là bội số của 2,88.

Không có cách nào để bất kỳ mặt trăng nào trong bất kỳ hệ thống nào bị khóa chặt với ngôi sao của nó và không phải là hành tinh.

Mặt trăng bị khóa chặt với Trái đất. Do trường hấp dẫn phụ thuộc vào khoảng cách, nên lực hấp dẫn của Trái đất không ảnh hưởng đến mặt trăng một cách đồng đều: phía xa nhất không bị thu hút mạnh như phía gần nhất, đây là những hiệu ứng thủy triều. Điều này làm cho mặt nặng nhất của mặt trăng đối mặt với trái đất, tức là mặt trăng bị khóa chặt với trái đất. Mặt trời ở xa hơn nhiều (~ 360 lần). Điều đó có nghĩa là sự khác biệt trong vectơ trường hấp dẫn từ mặt trời trên mặt trăng (tức là hiệu ứng thủy triều) thấp hơn nhiều. Do đó, nếu một vật thể bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn, nó sẽ như vậy đối với vật thể mà nó quay quanh. Nếu chúng ta ở gần mặt trời đến mức mặt trăng sẽ bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi tác động thủy triều của mặt trời so với mặt trời, chúng ta sẽ ở rất gần rằng mặt trăng sẽ không còn quay quanh Trái đất nữa vì nó sẽ bị kéo đi bởi mặt trời.

Vì vậy, không, một mặt trăng sẽ không bị khóa chặt với một ngôi sao. Tuy nhiên, nếu một mặt trăng hoàn toàn đối xứng hình cầu (và rắn), thì nó sẽ không thể bị khóa chặt. Sau đó, bằng cách cực đoan trùng hợp ngẫu nhiên nó có thể có một chu kỳ quay thiên văn tương tự như chu kỳ quỹ đạo của hành tinh của nó quanh mặt trời.

Có những vật thể bị khóa chặt với các ngôi sao, ví dụ Sao Thủy. Sao Thủy quay quanh mặt trời trong 87 ngày và nó quay quanh trục của nó trong 87 ngày. Điều đó có nghĩa là ở một phía của Sao Thủy luôn luôn là ban ngày và mặt khác luôn là đêm, không có chu kỳ ngày đêm trên Sao Thủy. Sao Thủy thực sự nằm trong cộng hưởng quỹ đạo, xem bên dưới.