Neden hep aynı ay yüzünü görüyoruz?
Dünyanın yerçekimi alanının gelgit kuvveti, aydaki katı gelgitin yükselmesine neden olarak ayın şeklinin bir futbol topuna benzer küresel olmayan bir nesneye dönüşmesine neden olur. Bu etkinin boyutu, yaklaşık 20x20 cm veya 4 metre olan yeryüzündeki katı gelgitin yaklaşık 20 katıdır. Ay ilk oluştuğunda, dünyaya şimdi olduğundan daha yakındı, bu yüzden gelgit genliği daha güçlü.
Dahası, o sırada ay sıcak bir durumdaydı ve dünyanın yerçekimi alanının uyguladığı gelgit deformasyonuna daha güçlü tepki verdi. Sonuç, doğal olarak ayın şeklinin küresel olmaktan uzak olmasıdır. Ay başlangıçta şu an olduğundan daha hızlı dönüyordu, bu yüzden 3 ila 4 milyar yıl önce kendi dönme ekseni etrafında döndüğü kadar hızlı dünyanın yörüngesinde dönmedi.
Aşağıdaki resim Clementine 1 uydusundan ve ayın mükemmel bir küreden nasıl deforme olduğunu gösteriyor. Renkler, farklı alanların mükemmel küreden kaç kilometre farklı olduğunu gösterir. Kırmızı, yüzeyin dışa doğru çıkıntı yaptığı anlamına gelir; mavi, küresel yüzeyden içe doğru içbükey anlamına gelir. Ayın dünyaya bakan tarafı dışa doğru çıkıntı yapar.
Bununla birlikte, uzun yıllar boyunca, küresel olmayan aya etki eden yerçekimi gelgit kuvveti, küresel olmayan şeklini stabilize eder ve ayın dönme enerjisinin sürtünme yoluyla dağılmasına neden olur. Yerçekimi gelgit kuvveti, ayı deforme etmek için büyük miktarda enerji tüketir ve bu enerji, aydaki kayalar arasındaki sürtünme nedeniyle kaybedilerek katı gelgitler meydana gelir. Ay, futbol şeklindeki küresel olmayan bir nesneye dönüşmüş olabileceğinden, ayın bir kısmı dünyaya her zaman ayın diğer kısımlarından biraz daha yakındır.
Ay dünyanın etrafında döndüğünde, dünyaya daha yakın olan kısım bir "tutamaç" oluşturur ve dünyanın çekim alanı onu "yakalayabilir" ve Ay'a biraz daha büyük bir kuvvet uygular. Güneşin Merkür'ü 2: 3 orbital rezonansa senkronize etmesine yardımcı olan Merkür'de de benzer deformasyonlar mevcuttur. Ay ve diğer gezegenlerin daha büyük uyduları için, benzer deformasyonlar 1: 1 rezonansa neden olur, bu nedenle ayın aynı tarafı her zaman gezegene bakar.
Bu nedenle, sürekli gelgit deformasyonunun etkisi altında, ay ilk termal erime durumunda deforme olur ve dünyanın gelgit kuvveti alanının etkisi altında katılaşır. Bu koşulların birleşimi, ayın yörüngesinde bir milyar yıldan fazla sürmesi için tercih edilen bir yönlendirme sistemi ile sonuçlandı.
Gelgit kilidi
Gelgit kilitlemesi (aynı zamanda eşzamanlı dönme ve tutsak dönme olarak da bilinir), bir çift ortak yörüngeli cismin uzun vadeli etkileşiminin, en az birinin dönme hızının gök cismi (bir gezegen gibi) ile ikinci gök cismi etrafındaki yörünge arasına girmesine neden olduğu anlamına gelir. Artık açısal momentumun net aktarımı olmadığında üretilen etki. İkinci gök cismi etrafındaki bir yörünge sırasında, "net aktarım yok" koşulunun karşılanması gerekir.
Bu, bir yörüngede devir ve dönme hızının her zaman tamamen senkronize olduğu anlamına gelmez, çünkü yörünge sırasında bazı ileri ve geri transferler olabilir. Bu etki, yeterince uzun bir süre boyunca ortak bir yörüngedeki nesneler arasındaki yerçekimi gradyanından (gelgit kuvveti) kaynaklanır. Yörüngenin eksantrikliğinin ve eğik açısının sıfıra yakın olduğu özel durumda, gelgit kilidi, dönen nesnenin bir yarım küresinin her zaman ortak yörüngede dönen nesnesine bakmasına neden olur Bu etkiye senkron dönüş denir.
Örneğin, ayın aynı tarafı her zaman dünyaya bakar, çünkü ayın yörüngesi tamamen yuvarlak değildir, bu nedenle bir miktar denge hareketi olacaktır. Eşzamanlı dönüşte, gelgit tarafından kilitlenmiş bir gök cismi, ortak bir yörüngede dönen gök cismi olduğu sürece kendi ekseni etrafında dönmesi gerektiği kadar sürer. Normalde, sadece uydular gelgitler tarafından daha büyük gök cisimlerine kilitlenebilir. Bununla birlikte, iki gök cismi arasındaki kalite farkı ve aralarındaki mesafe görece küçükse, o zaman her iki gök cismi de gelgit tarafından başka bir gök cismi üzerine kilitlenebilir. Pluto ve Charon böyledir.
