¿Por qué siempre vemos la misma cara de la Luna?

El otro día Joan Misram preguntaba por Facebook “¿por qué no podemos ver un lado de la Luna?“. Para que nadie se confunda, técnicamente esta pregunta es la misma que “¿por qué siempre vemos la misma cara de la Luna desde la Tierra?“. La respuesta es bastante interesante, pero antes vamos a dejar claro de qué cara estamos hablando.

La cara que vemos siempre (izquierda) y la que no vemos nunca (derecha). (Fuente)

Bueno, obviamente siempre vemos la misma cara porque la Luna no rota sobre sí misma. Duh.

Ah, craso error, voz cursiva. Si ese fuera el caso, llegaría un momento en el que la cara “visible” de la Luna se encontraría apuntando en la dirección opuesta a la Tierra y, por tanto, terminaríamos por ver la cara “oculta” en algún momento.

En realidad siempre vemos la misma cara de nuestro satélite porque la Luna tarda lo mismo en rotar una vez sobre sí misma que en dar una vuelta alrededor de la Tierra (un poco más de 27 días). El resultado es que siempre apunta hacia nosotros la misma parte de nuestro satélite, tal y como podéis ver en la parte izquierda de esta animación.

Así que, nada, ya lo sabéis. Hasta aquí la entrada de hoy, espero que os haya gus…

¡EH, EH, NO TAN DEPRISA! ¡Tú no te vas de aquí hasta que me digas cómo han llegado la Tierra y la Luna hasta esta situación!

Vaaaale, vaaaale, ya va…

Cuando dos cuerpos se orbitan entre sí aparecen fuerzas de marea que los deforman en la dirección a su centro de gravedad, provocando dos “bultos” en extremos opuestos del planeta. Esto se debe a que los extremos de los cuerpos más cercanos entre sí sufren una mayor fuerza gravitatoria que los extremos más alejados, así que el planeta o satélite es estirado en esa dirección (hablaba de esto en esta otra entrada sobre agujeros negros).

Aunque sea una versión muy simplificada, sirve para hacerse una idea de lo que está pasando. En este vídeo de la PBS hay una explicación más detallada y fiel a la realidad.

Aunque, ojo, estos dos bultos no rotan con el planeta. Son el resultado de la fuerza de marea, así que siempre están (o intentan estar) en el lugar donde ésta está aplicada: a lo largo de la línea imaginaria que une los dos cuerpos. Mientras el planeta o satélite rota, la parte de la superficie que transita esta zona se abulta y vuelve a su posición original a medida que se aleja. En este vídeo se puede ver con una mayor claridad lo que intento decir.

Pero habréis notado en el vídeo que, al contrario que en mi dibujo, los bultos de los dos cuerpos no están alineados. Aquí es donde viene lo curioso.

Como explicaba en esta otra entrada, hace 4.500 millones de años un cuerpo del tamaño de Marte chocó contra la Tierra poco después de que se formara y los escombros que quedaron en órbita a su alrededor fueron juntándose entre sí hasta dar lugar a nuestro satélite.

Al principio, la Luna se encontraba muchísimo más cerca de la Tierra. Hoy está a unos 384.000 kilómetros de distancia pero, en aquella época, la Luna daba vueltas a nuestro alrededor a una distancia de entre 19.000 y 30.000 kilómetros. Como resultado, si pudiéramos viajar en el tiempo hasta aquella época notaríamos la Luna tendría más o menos este aspecto en el cielo:

Muy “más o menos”.

La cuestión es que por aquél entonces tanto la Luna como la Tierra rotaban mucho más deprisa que hoy en día. Se estima que el día terrestre duraba unas 5 horas y, aunque no se sabe exactamente cuánto tardaba la Luna en dar una vuelta sobre su propio eje, se calcula que, al contrario de lo que ocurre hoy en día, nuestro satélite daba más de una vuelta sobre sí mismo cada vez que completaba una vuelta alrededor de la Tierra.

Debido a su cercanía a la Tierra, la Luna sufría una gran deformación debido a la fuerza de las mareas y la rápida rotación de nuestro satélite desvió la dirección de sus bultos gravitacionales fuera de la línea que une los centros de masas de los dos cuerpos. Esto está muy bien explicado en este vídeo de MinuteEarth.

El caso es que el extremo de esta Luna distorsionada que se encontraba más cerca de la Tierra sufría una fuerza gravitatoria mayor que el que está más alejado y esta fuerza extra que recibía la cara más cercana fue alineando los bultos con nuestro planeta… En tan sólo unos 1.000 años. Al mismo tiempo, esta misma fuerza ejercida sobre la cara más cercana de la Luna aplicaba un momento de fuerza en dirección contraria a la rotación de nuestro satélite, así que como consecuencia de esto la rotación de la Luna se fue ralentizando a medida que los bultos se alineaban con la Tierra.

Como podéis suponer, la velocidad de rotación de la Luna dejó de disminuir cuando los bultos de la Luna se alinearon con la Tierra porque en el momento en el que los dos apuntaron en dirección a nosotros, ya no había un bulto que experimentara una mayor fuerza gravitatoria que el otro fuera de esa línea imaginaria. Por tanto, llegados a este punto la velocidad de rotación de la Luna ya no podía disminuir más. Y así ha quedado hasta nuestros días.

O sea, que esa es la causa por la que vemos siempre la misma cara de la Luna: la velocidad de rotación de nuestro satélite fue disminuyendo hasta que los bultos provocados por las fuerzas de marea se alinearon con la Tierra, momento en el que la velocidad de rotación de la Luna igualó su periodo orbital a nuestro alrededor. A este fenómeno se le llama acoplamiento gravitacional o acoplamiento de marea.

Vaya, nuestro satélite es verdaderamente único, ¿eh?

Eeeeh… Bueno, la verdad es que hay un montón de satélites en el sistema solar que están acoplados gravitacionalmente a sus planetas.

Cuanto mayor sea la fuerza gravitatoria que ejerce un planeta sobre su satélite, más rápidamente alcanzará el estado de acoplamiento. Sabemos que los cuatro satélites principales de Júpiter (Ío, Ganímedes, Calisto y Europa) dan una vuelta alrededor del planeta en el mismo tiempo que tardan en dar una vuelta a su alrededor, así que si pudiéramos vivir en Júpiter veríamos no sólo una, sino cuatro Lunas enseñándonos siempre la misma cara. Los dos pequeños asteroides que dan vueltas alrededor de Marte, Phobos y Deimos, también han sufrido el mismo fenómeno porque, aunque sean diminutos (22 y 16 kilómetros de “diámetro”), dan vueltas alrededor del planeta rojo en una órbita muy cerrada (9.378 y 23.459 kilómetros).

De hecho, se conocen un montón de cuerpos acoplados gravitacionalmente… Uno de ellos incluso es un planeta que da vueltas alrededor de otra estrella.

Pero agarraos los pantalones, porque aún no hemos acabado con la Tierra y la Luna.

La Luna ejerce el mismo efecto “alineador de bultos” sobre la Tierra, pero a un ritmo muchísimo más modesto debido a su menor masa. Los bultos gravitacionales de la Tierra también están desviados respecto a la línea que deberían seguir y, poco a poco, la Luna los está orientando hacia donde deberían estar con su fuerza gravitatoria.

Mientras la Luna alinea los bultos terrestres, la velocidad de rotación de nuestro planeta disminuye y, por tanto, tarda más en dar una vuelta sobre su propio eje. ¡Eso significa que nuestros días se están alargando!

¡PERO QUÉ ME DICES!

Bueno, la Luna alarga nuestros días a un ritmo de unos 2,3 milisegundos por siglo. No impresiona demasiado, pero es muy importante porque un efecto que tiene este fenómeno es que, al tirar del bulto de la Tierra, la Luna recibe un pequeño tirón que aumenta su velocidad. Y, al aumentar su velocidad, nuestro satélite se mueve hacia una órbita ligeramente más alejada.

Ah, claro, por eso la Luna ya no está a 20.000 kilómetros de nosotros, se ha estado alejando desde que se formó.

Bien visto, voz cursiva. Hoy en día, la Luna se aleja de nosotros a un ritmo de 3.8 centímetros cada año.

Si juntamos toda esta información, que es a lo que quería llegar, resulta que en el futuro la Luna continuará alejándose y la rotación de la Tierra seguirá ralentizándose. Al final, llegará el día en el que la Luna tarde 47 días en dar una vuelta alrededor de la Tierra y tanto la Tierra como la Luna tarden el mismo tiempo en rotar sobre sí mismos. O sea, que la Luna tan sólo será visible desde una de las caras de la Tierra (aunque en esta situación tendríamos problemas mucho más graves de los que preocuparnos).

Pero, bueno, esto ocurrirá en 50.000 millones de años, así que no os preocupéis… La Tierra y la Luna seguramente habrán sido destruidos por el sol mucho antes.

 

 

¿Y qué mejor pasatiempos para pasar esos 50.000 millones de años que aguantar una y otra vez la publicidad que hago de mi libro? Probablemente ninguno.

En septiembre de 2015 publiqué un libro en el que hablo sobre la historia de la astronomía con la editorial Paidós y ahora está disponible en librerías tanto en España como en México y a través de internet por todo el mundo.

Así que, si os apetece saber cómo hemos llegado a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo, podéis hacer click sobre la siguiente imagen del libro, “El universo en una taza de café“, para ir a la entrada donde hablo del libro con más detalle:

 

 

28 pensamientos en “¿Por qué siempre vemos la misma cara de la Luna?”

  1. Estimado Jordi

    Comentarle que realicé mi votación por usted en Bitácoras 15, espero que sea el ganador por obra y gracia de nuestro Salvador.

    Ya la Biblia alaba la creación perfecta de dios, no hace falta leer la national geographic para darse cuenta de lo espectacular del cosmos, salgan a la playa, al parque, al monte, y admiren la creación divina. El acoplamiento de marea es el mecanismo divino que permite la existencia de la humanidad en estos tiempos. Sin ella, los ateos, los católicos, los participantes a los premios Bitácoras y los suscriptores de National Geographic no estarían en este mundo adorando a Satán. Pero juventud!!!! Aún están a tiempo de rectificar su torcida vida y abrazar la verdad de nuestro señor Cristo Jesus!!!

    Un abrazo desde Ecuador

    1. Hay que admirar,es verdad, la majestuosidad del Cosmos en todos sus rincones, en todos sus detalles, en las apreciaciones de la Astronomía, de la Geología, de la Biología, de la Física, de la Química,etc,etc, y no conformarse con ver solamente una piedra perdida en el camino por el simple hecho de creer que lo ha hecho un supuesto creador. Abre los ojos y la mente al infinito ,enriquécete de todas las posibilidades de la Vida y no bases tu vida en centrarte solamente en un supuesto creador . Sé aquel que se dice “¿qué es esto y cómo funciona?, en vez de ser aquel que se dice “!sólo Dios lo sabe!”. Lo primera es curiosidad natural y espíritu vivo ; lo segundo es curiosidad muerta y espíritu inerte. Un abrazo desde el Universo.

    2. No creo ni en Dios,
      ni tampoco en Satán
      pero sí que creo en cienciadesofá.

      El universo y nosotros mismos somos mucho más maravillosos de lo que nos creemos. No hace falta recurir a realidades transempíricas que más que solucionar, dificulran la comprensión de la realidad.

    3. Dios,la creacion del hombre,nada tiene que ver con la magnificencia de nuestro universo el cual es producto de un fenomeno natural y la evolucion durante billions of years a lo que vemos ahora y continúa evolucionando. El tal dios no es mas que un ser grotesco,vindictive,como la biblia lo pinta y que solo ha servido para castigar a lo que dicen es producto de su creacion y para que personas sin escrúpulos lo ocupen para sacar dinero y tomar ventaja de aquellos quienes han tenido la desgracia de creer en semejante mito.

  2. Como siempre, o casi siempre, muy buen artículo. Además, me trae muy buenos recuerdos. En un (en mi opinión) my recomendable concurso, Saber y ganar. El presentador Jordi Hurtado hizo una pregunta, y después un comentario respecto a este tema. A mí me pareció que estaba equivocado y plantee una pregunta que podréis leer en este enlace.
    http://forum.lawebdefisica.com/threads/30543-Curiosidad-¿porque-las-mareas-frenan-a-la-luna?s=3055766550592ec677fc2f10d8f0cff4
    Como podréis ver quede como un autentico sabelotodo. O sea, un enterado de mucho cuidado. Primero me sorprendió la respuesta de mis colegas. Pase de la sorpresa a la incomprensión de las respuestas y mas adelante a sentirme frustrado con migo mismo. Finalmente y al cabo de un tiempo, tal vez un mes, empecé a entender el porque de la cuestión. Sentí una gran satisfacción al ver que podia entender coherentemente la cuestión.
    Tal vez también os interese este enlace sobre el mismo tema. Que lo disfrutéis.
    http://culturacientifica.com/2015/03/13/en-busca-del-dia-de-27-horas/
    Saludos.

  3. Nuevamente hago un comentario sobre la distancia que se ha alejado la Luna de nuestro planeta. El comentario anterior no tuvo respuesta, así que lo plantearé desde otra perspectiva: ¿El ritmo al que se aleja la Luna de la tierra ha sido siempre el mismo (3.8 cm por año)?

    1. No, no parece ser una cifra constante. Puede que en el pasado y por la influencia gravitatoria mayor de la tierra al estar la Luna a una menor distancia, ese ritmo de alejamiento haya sido menor. Puede que en el futuro (medio-lejano) la velocidad incremente.

  4. Lo que tengo entendido es que la Tierra rota sobre su eje pero con cierto angulo con respecto al ecuador. Y creo que la Luna tiene que ver con que la Tierra tenga ese aspecto.

    La pregunta es que si la Luna se alejara demasiado, la Tierra incrementará su ángulo hasta casi “caer” o rotar de una manera descoordinada, no?.

  5. Siempre he tenido una duda sobre lo de ver siempre la misma cara de la luna, y pregunto. De luna llena a luna nueva pasan 14 dias y es la mitad de su recorrido. ¿No tedria que haber hecho la mitad de su giro? ¿unos dias antes de luna nueva no se tedria que ver un poco la cara oculta?

  6. Muy buen artículo!
    Y puestos a rizar el rizo… ¿por qué Mercurio no se comporta igual que la Luna?
    El periodo de rotación de Mercurio es exactamente 2/3 del periodo de traslación con respecto al sol.

    Saludos

  7. Nadie sabe a ciencia cierta cómo se formó la Luna. Aquí dais demasiadas cosas por sentadas pero nadie lo sabe. Lo que vosotros barajáis es sólo una hipótesis pero nada más. No deberíais llamar ciencia a esto porque a los que pensamos de manera diferente se nos queda cara de tontos y no lo somos. La Luna es un cuerpo extraño con innumerables anomalías y nadie conoce su procedencia. Es todo lo que se puede decir sobre el origen de la Luna.

  8. La teoría de acoplamiento gravitacional entre la tierra y la luna, deja sin explicación el fenómeno de los días y noches. Ya que debería haber ocurrido lo mismo entre el sol y la tierra y por lo tanto, solo una cara de la tierra recibiría luz solar.

  9. Pobre Pendejo, @soldado de dios no entiendo como puede tomar en cuenta todos esos cuentos de la biblia y demas tonteria obscurantistas y fantasticas, si necesitas la national geografic porque lo que todo ser busca al comtemplar es la explicacion tecnica y veraz de todos los fenomenos de nuestro entorno, cosa que no hace la biblia porque son solo una acumulacion de inventos tontos te fueron inculcando hasta este punto de idiotez, donde ccrees que todo es real y tu fuente de apoyo, por gente tan idiota como tu hemos avanzado tan poco en el cosmos.

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