La Luna se aleja un poco más de la Tierra cada año: un físico explica por qué

La Luna se aleja 3,8 centímetros más de la Tierra cada año. Los científicos miden la distancia haciendo rebotar rayos láser en espejos colocados allí por sondas espaciales y astronautas.

Al medir el tiempo que tarda la luz en viajar a la Luna y regresar, los científicos pueden saber con mucha precisión la distancia a la Luna y cómo cambia esta distancia.

La distancia a la Luna cambia a lo largo de un mes a medida que orbita la Tierra. Nuestro satélite natural se encuentra típicamente a 385,000 km de la Tierra, pero su órbita no es un círculo perfecto y cambia aproximadamente 20,000 km a medida que orbita la Tierra. Este cambio explica por qué algunas lunas llenas son un poco más grandes que otras; estas se llaman superlunas.

Como investigador en astrofísica, me interesa el movimiento y la interacción de objetos como planetas, estrellas y galaxias. Los movimientos de la Tierra y la Luna tienen muchas consecuencias interesantes, y estudiar cómo se mueven a lo largo del tiempo puede ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo ha cambiado cada uno a lo largo de los 4,500 millones de años transcurridos desde su formación.

Fuerzas de marea

Entonces, ¿por qué la Luna se aleja cada vez más? Todo se debe a las mareas.

Las mareas se originan por la diferencia de gravedad entre los objetos. La fuerza de gravedad ejercida por la Luna es aproximadamente un 4% mayor en el lado de la Tierra que mira hacia ella que en el lado opuesto, ya que la gravedad se debilita con la distancia.

Esta fuerza de marea hace que los océanos se agiten formando dos protuberancias que apuntan hacia la Luna y se alejan de ella. Esto se debe a que la fuerza gravitacional que el satélite ejerce sobre la Tierra no es una fuerza promedio uniforme en todas partes. La gravedad lunar es más intensa en el lado más cercano a la Tierra, lo que crea una protuberancia de agua que apunta hacia ella. Es más débil en el lado opuesto, lo que deja otra protuberancia de agua que se encuentra rezagada respecto al resto de la Tierra.

A medida que la Tierra gira, estas protuberancias se mueven y siguen apuntando hacia la Luna debido a su atracción gravitatoria. En Nueva York o Los Ángeles, el nivel del agua puede variar aproximadamente 1.5 metros debido a estas protuberancias de marea.

Estas protuberancias líquidas no se alinean del todo con la Luna; la “guían” un poco porque la Tierra gira y las arrastra hacia adelante. Estas protuberancias también ejercen una atracción gravitatoria sobre la Luna. La protuberancia más cercana al satélite no solo la atrae hacia el centro de la Tierra, sino que también la adelanta ligeramente en su órbita, como el impulso que recibe un coche deportivo al tomar una curva.

Esta atracción hacia adelante, causada por la protuberancia de marea más cercana, acelera la Luna, lo que a su vez aumenta el tamaño de su órbita. Imaginemos a un jugador de béisbol conectando un jonrón. Si batea la pelota más rápido en el home, se elevará aún más en el cielo.

En resumen, la gravedad del abultamiento de marea más cercano a la Tierra empuja a la Luna hacia adelante, lo que aumenta el tamaño de su órbita y se aleja ligeramente de la Tierra. Este efecto es muy gradual y solo se detecta, en promedio, a lo largo de años.

¿La creciente distancia de la Luna afecta a la Tierra?

La Luna gana impulso a medida que su órbita se agranda. Imagina girar un peso atado a una cuerda. Cuanto más larga sea la cuerda, mayor será el impulso del peso y más difícil será detenerlo.

A medida que aumenta el momento orbital de la Luna, disminuye el momento de rotación de la Tierra. Este cambio hace que el día se alargue ligeramente.

Pero no se preocupen, estos efectos son muy pequeños: 3.8 centímetros al año, comparados con una distancia de 384,000 km, es solo el 0.00000001% anual. Seguiremos teniendo eclipses, mareas y días de 24 horas durante millones de años.

¿La Luna estaba más cerca de nosotros en el pasado?

Los días de la Tierra eran más cortos en el pasado.

La Luna probablemente se formó hace unos 4,500 millones de años, cuando una Tierra joven fue golpeada por un protoplaneta del tamaño de Marte, lo que provocó que una gran cantidad de material fuera arrojado al espacio.

Con el tiempo, ese material formó la Luna, que inicialmente estaba mucho más cerca de la Tierra. En aquel entonces, la Luna se veía mucho más grande en el cielo. Una simulación de la NASA de la colisión entre la Tierra primitiva y un protoplaneta ahora destruido que probablemente creó la Luna.

Al examinar conchas de almejas fosilizadas en busca de material que muestre sus patrones de crecimiento diario, los paleontólogos encontraron evidencia de que hace 70 millones de años, cerca del final de la época de los dinosaurios, el día duraba solo 23.5 horas, tal como lo predijeron los datos astronómicos.

¿Qué pasará en el futuro?

Entonces, ¿la Luna logrará finalmente escapar de la atracción gravitatoria de la Tierra a medida que se aleja?

Si avanzamos decenas de miles de millones de años en el futuro, la rotación de la Tierra podría ralentizarse hasta quedar atrapada por las mareas con la Luna. Esto significa que la Tierra tardaría tanto en girar como la Luna en orbitar. En ese momento, la Luna dejaría de alejarse y solo se vería desde un lado de la Tierra. Un vídeo de la NASA muestra cómo el Sol podría aparecer como un gigante rojo dentro de miles de millones de años:

Pero dos cosas impedirán que eso suceda. Primero, dentro de unos mil millones de años, el Sol brillará más y evaporará los océanos. Luego, no habrá grandes abultamientos de agua por mareas que alejen la Luna. Unos miles de millones de años después, el Sol se expandirá hasta convertirse en una gigante roja, probablemente destruyendo la Tierra y la Luna.

Pero estos eventos son tan lejanos que no tienes que preocuparte por ellos. Simplemente disfruta de las mareas en la playa, los eclipses solares y nuestra hermosa Luna.

Stephen DiKerby es investigador postdoctoral en Física y Astronomía en laUniversidad Estatal de Michigan.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.