¿Se está alejando lentamente la Tierra del Sol por la radiación solar?

Posiblemente, hay muchos factores que contribuyen a la velocidad orbital de la Tierra, entre ellos la presión de radiación. La idea de que la muy pequeña fuerza que ejerce la presión de radiación sobre los objetos puede afectar su órbita no es tan ridícula como parece. La presión de radiación es un factor importante en las órbitas de los asteroides de los cometas y otros cuerpos pequeños en el sistema solar. Su efecto es tan grande que una de las formas en que podríamos desviar un aseroide entrante es pintarlo, cambiar su albedo (una medida de cuán reflectante es una superficie) y causar un aumento o disminución de la presión de radiación en el asteroide lentamente. cambiando su curso. La diferencia es que la Tierra es mucho más grande y más densa que la mayoría de los cometas y tiene una relación superficie / masa mucho menor, lo que hace que la fuerza ejercida sobre la Tierra por la presión de radiación sea mucho menor por kilogramo.

Por lo tanto, hemos establecido que la presión de radiación solar puede afectar la órbita de los objetos en el sistema solar. Ahora la pregunta es si aleja a la Tierra. La respuesta es tal vez. Para responder definitivamente tenemos que saber un poco sobre la mecánica orbital.

La mecánica orbital es contraintuitiva al principio. Por ejemplo, comenzar desde una órbita circular que aumenta la velocidad en un punto de la órbita hace que aumente su altitud en el punto opuesto de la órbita. Llegar a este nuevo punto alto (llamado apoapsis) y aumentar la velocidad nuevamente hace que la altitud del punto más bajo (exactamente opuesto a la apoapsis llamada periapsis) aumente de altitud. Si desea alcanzar una órbita más grande, debe aumentar su velocidad, aumentar la altitud y hacer que viaje más despacio (está intercambiando energía kenítica por energía potencial).

Ahora, si somos la Tierra, la presión de ratificación solar no está haciendo que aumente la velocidad de la Tierra. Simplemente lo está alejando del sol, esto hace que la altitud de la Tierra aumente en un extremo de la órbita y disminuya en el punto opuesto, sin embargo, la presión de radiación no es una fuerza puntual, es decir, actúa a lo largo de toda la órbita de la Tierra causando una pequeña aumento de altitud con el tiempo.

Sin embargo, hay un efecto más que aún no hemos discutido y es grande. A medida que la Tierra se mueve a través de su órbita, su borde delantero golpea más fotones que su borde posterior (de la misma manera que golpea más gotas de lluvia cuando corre a través de la lluvia) Al golpear más fotones en el borde delantero del planeta VS el borde posterior hace que la Tierra imparta más impulso en los fotones que el que imparten los fotones en la Tierra, lo que hace que la velocidad orbital de la Tierra disminuya, lo que también hace que su altitud orbital disminuya. Este efecto es mucho más fuerte que el efecto de empuje directo de los fotones, causando una DISMINUCIÓN de la altitud neta como resultado de la presión de presión de radiación, sin embargo, esta disminución de altitud es extremadamente pequeña (pero medible), por lo que su efecto en la órbita de la Tierra es minúsculo.

Tl; dr: la presión de radiación solar afecta la órbita de la Tierra, sin embargo, la fuerza externa causada por la presión de radiación se ve contrarrestada por el efecto de retardo que tiene sobre la velocidad orbital de la Tierra, lo que hace que disminuya la altitud orbital de la Tierra en lugar de aumentarla.

El impulso de los fotones es pequeño y, aunque recibimos un impulso del sol en el lado de la luz del día, también recibimos un impulso en contra de la energía que se irradia en el lado nocturno. El resultado neto es minúsculo.

Un efecto mucho mayor en la altitud orbital es causado por la aceleración de las mareas.

La aceleración de marea es un efecto de las fuerzas de marea entre un satélite natural en órbita y el objeto primario que orbita. La aceleración provoca una recesión gradual de un satélite en una órbita programada lejos del primario, y una desaceleración correspondiente de la rotación del primario. El proceso finalmente conduce al bloqueo de las mareas, generalmente del primero más pequeño y luego del cuerpo más grande. El sistema Tierra-Luna es el caso mejor estudiado donde este proceso está conduciendo la órbita de la luna hacia afuera: las mareas levantadas por la luna en nuestros océanos están transfiriendo gradualmente la energía rotacional de la Tierra al movimiento lunar. Como consecuencia, cada año la órbita de la luna se expande unos 4 cm y la rotación de la Tierra se ralentiza en 0.000017 segundos.

Los dinámicos rusos Gregoriy A. Krasinsky y Victor A. Brumberg calcularon en 2004 que el sol y la Tierra se están separando gradualmente. El sol y la Tierra están literalmente empujándose unos a otros debido a su interacción de marea.

La masa de la Tierra está elevando una pequeña pero sostenida protuberancia de marea en el sol. Esto hace que la velocidad de rotación del sol disminuya en 3 milisegundos por siglo (0.00003 segundos por año). La distancia entre la Tierra y el sol está creciendo 15 cm por año porque el sol está perdiendo su momento angular. [1]

Esto y la expansión del espacio a 75 km por segundo por megaparsec moverán la órbita de la Tierra 40-50 millones de millas más lejos del Sol para cuando el Sol se convierta en un gigante rojo.

Notas al pie

[1] ¿Por qué la Tierra se aleja del sol?

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