Libración
Oscilación aparente de un cuerpo menor visto desde el cuerpo mayor que orbita
Las fases lunares y libraciones en 2019 en el hemisferio norte a intervalos de una hora, con música, títulos y gráficos complementarios
Durante un mes lunar, más de la mitad de la superficie de la Luna puede verse desde la superficie de la Tierra.
Imágenes simuladas de la Luna durante un mes, que muestran las libraciones en latitud y longitud . También se pueden ver las diferentes fases y la variación en el tamaño visual causada por la distancia variable con respecto a la Tierra.
Extensión teórica de la superficie lunar visible (en verde) debido a la libración, comparada con la extensión de la superficie lunar visible sin libración (en amarillo). La proyección es la proyección Winkel Tripel . El Mare Orientale , justo fuera de la región amarilla, se hace visible desde la Tierra gracias a la libración.
Libración diurna de la Luna observada efectivamente desde el principio hasta el final de una misma noche. Los dos ángulos se crean por la diferente posición del observador con respecto a la Luna debido a la rotación de la Tierra durante varias horas.

En astronomía lunar, la libración es la variación cíclica en la posición aparente de la Luna percibida por los observadores terrestres y causada por cambios entre los planos orbital y rotacional de la Luna. Hace que un observador vea hemisferios ligeramente diferentes de la superficie en diferentes momentos. Es similar tanto en causa como en efecto a los cambios en el tamaño aparente de la Luna debido a los cambios en la distancia . Es causada por tres mecanismos que se detallan a continuación, dos de los cuales causan una libración física relativamente pequeña a través de las fuerzas de marea ejercidas por la Tierra. Estas libraciones verdaderas también se conocen para otras lunas con rotación bloqueada .

El fenómeno muy diferente del movimiento de un asteroide troyano se ha llamado libración troyana ; y punto de libración troyano significa punto de Lagrangiano .

Libración lunar

La Luna mantiene un hemisferio de sí misma orientado hacia la Tierra, debido al bloqueo de mareas . Por lo tanto, la primera visión del lado oculto de la Luna no fue posible hasta que la sonda soviética Luna 3 llegó a la Luna el 7 de octubre de 1959, y Estados Unidos y la Unión Soviética realizaron más exploraciones lunares . Esta simple imagen es solo aproximadamente cierta: con el tiempo, un poco más de la mitad (alrededor del 59% en total) de la superficie de la Luna se ve desde la Tierra debido a la libración. [1]

La libración lunar surge de tres cambios de perspectiva debidos a: la órbita no circular e inclinada, el tamaño finito de la Tierra y la orientación de la Luna en el espacio. La primera de ellas se denomina libración óptica , la segunda se denomina paralaje y la tercera es la libración física . Cada una de ellas se puede dividir en dos contribuciones.  

Los siguientes son los tres tipos de libración lunar:

  • La libración óptica , la libración combinada de la libración longitudinal y latitudinal produce un movimiento del punto subterráneo y una visión oscilante entre las partes visibles temporalmente de la Luna, durante una órbita lunar. Esto no debe confundirse con el cambio del tamaño aparente de la Luna debido al cambio de distancia entre la Luna y la Tierra durante la órbita elíptica de la Luna , o con el cambio del ángulo de posición debido al cambio en la posición del eje inclinado de la Luna, o con el movimiento oscilante observado de la Luna debido a la posición relativa del eje inclinado de la Tierra durante una órbita de la Luna. [2]
    • La libración en longitud resulta de la excentricidad de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra; la rotación de la Luna a veces se adelanta y a veces se retrasa respecto de su posición orbital. La libración lunar en longitud fue descubierta por Johannes Hevelius en 1648. [3] Puede alcanzar una amplitud de 7°54′ . [4] La libración longitudinal permite a un observador en la Tierra ver a veces más al oeste y al este de la Luna respectivamente en diferentes fases de la órbita de la Luna. [2]
    • La libración en latitud resulta de la inclinación axial de la Luna (aproximadamente 6,7°) entre su eje de rotación y su eje orbital alrededor de la Tierra. Esto es análogo a cómo las estaciones de la Tierra surgen de su inclinación axial (aproximadamente 23,4°) entre su eje de rotación y su eje orbital alrededor del Sol. A Galileo Galilei se le atribuye a veces el descubrimiento de la libración lunar en latitud en 1632, [3] aunque Thomas Harriot o William Gilbert podrían haberlo hecho antes. [5] Nótese las leyes de Cassini . Puede alcanzar 6°50′ de amplitud. [4] Los 6,7º dependen de la inclinación de la órbita de 5,15º y de la inclinación ecuatorial negativa de 1,54º. La libración latitudinal permite a un observador en la Tierra ver más allá del polo norte y el polo sur de la Luna en diferentes fases de la órbita de la Luna. [2]
  • La libración de paralaje depende tanto de la longitud como de la latitud del lugar de la Tierra desde donde se observa la Luna.
    • La libración diurna es la pequeña libración diaria, una oscilación debida a la rotación de la Tierra , que lleva al observador primero a un lado y luego al otro lado de la línea recta que une los centros de la Tierra y la Luna, lo que permite al observador mirar primero alrededor de un lado de la Luna y luego alrededor del otro, ya que el observador está en la superficie de la Tierra, no en su centro. Alcanza menos de 1° de amplitud. [4]
  • La libración física es la oscilación de la orientación en el espacio en torno a una rotación y precesión uniformes. Existen libraciones físicas en torno a los tres ejes. Su tamaño es de aproximadamente 100 segundos de arco. Visto desde la Tierra, esto equivale a menos de 1 segundo de arco. Las libraciones físicas forzadas se pueden predecir dada la órbita y la forma de la Luna. Los períodos de las libraciones físicas libres también se pueden predecir, pero no sus amplitudes y fases.

Libración física

También llamada libración real, a diferencia de la libración óptica de tipo longitudinal, latitudinal y diurna, la orientación de la Luna presenta pequeñas oscilaciones de la dirección polar en el espacio y rotación alrededor del polo.

Esta libración se puede diferenciar entre libración forzada y libración libre. La libración forzada es causada por las fuerzas ejercidas durante la órbita de la Luna alrededor de la Tierra y el Sol, mientras que la libración libre representa oscilaciones que ocurren durante períodos de tiempo más largos.

Libración física forzada

Luna llena en libraciones opuestas

Las leyes de Cassini establecen que:

  1. La Luna gira uniformemente sobre su eje polar manteniendo un lado hacia la Tierra.
  2. El plano ecuatorial de la Luna está inclinado con respecto al plano eclíptico y precesa uniformemente a lo largo del plano eclíptico.
  3. El nodo descendente del ecuador en la eclíptica coincide con el nodo ascendente del plano de la órbita.

Además de la rotación uniforme y la precesión uniforme del plano del ecuador, la Luna tiene pequeñas oscilaciones de orientación en el espacio sobre los 3 ejes. Estas oscilaciones se denominan libraciones físicas. Aparte de la inclinación de 1,5427º entre el ecuador y la eclíptica, las oscilaciones tienen un tamaño de aproximadamente ±100 segundos de arco. Estas oscilaciones se pueden expresar con series trigonométricas que dependen de los momentos de inercia lunares A < B < C . [6] Las combinaciones sensibles son β = ( C – A )/ B y γ = ( B – A )/ C . La oscilación sobre el eje polar es más sensible a γ y la dirección bidimensional del polo, incluida la inclinación de 1,5427°, es más sensible a β . En consecuencia, las mediciones precisas de las libraciones físicas proporcionan determinaciones precisas de β =6,31 × 10 −4 y γ =2,28 × 10 −4 . [7]

La colocación de tres retrorreflectores en la Luna mediante el experimento Lunar Laser Ranging y dos retrorreflectores mediante los rovers Lunokhod permitió una medición precisa de las libraciones físicas mediante el láser de alcance a la Luna.

Libración física libre

Una libración física libre es similar a la solución de la ecuación reducida para ecuaciones diferenciales lineales. Los períodos de las libraciones libres se pueden calcular, pero se deben medir sus amplitudes. El método de medición de distancias por láser lunar proporciona las determinaciones. Las dos libraciones libres más grandes fueron descubiertas por O. Calame. [8] [9] Los valores modernos son:

  1. 1,3 segundos de arco con un período de 1056 días (2,9 años) de rotación alrededor del eje polar,
  2. un bamboleo elíptico de 74,6 años del polo de tamaño 8,18 × 3,31 segundos de arco, y
  3. una rotación de 81 años del polo en el espacio que tiene un tamaño de 0,03 segundos de arco. [10]

El núcleo fluido puede provocar un cuarto modo con un período de alrededor de cuatro siglos. [11] Se espera que las libraciones libres se atenúen en tiempos muy cortos en comparación con la edad de la Luna. En consecuencia, su existencia implica que debe haber uno o más mecanismos estimulantes.

Véase también

Referencias

  1. ^ Spudis, Paul D. (2004). "Moon". World Book en la NASA . Archivado desde el original el 3 de julio de 2013. Consultado el 27 de mayo de 2010 .
  2. ^ abc SVS, NASA (18 de agosto de 2021). «SVS: fase lunar y libración, 2020». Inicio - NASA Scientific Visualization Studio . Consultado el 1 de junio de 2022 .
  3. ^ por Jacqueline Bergeron, ed. (2013). Lo más destacado de la astronomía: tal como se presentó en la XXI Asamblea General de la IAU, 1991. Springer Science & Business Media. pág. 521. ISBN 978-9401128285.
  4. ^ abc Ratkowski, Rob; Foster, Jim (31 de mayo de 2014). "Libración de la Luna". Imagen del día de las ciencias de la Tierra .
  5. ^ Stephen Pumfrey: Mapas de la Luna de Harriot: nuevas interpretaciones. Notas Rec. R. Soc. 63, 2009, doi:10.1098/rsnr.2008.0062.
  6. ^ Eckhardt, Donald H. (1981). "Teoría de la libración de la Luna". La Luna y los Planetas . 25 (1): 3–49. Bibcode :1981M&P....25....3E. doi :10.1007/BF00911807. ISSN  1573-0794. S2CID  123650603.
  7. ^ Williams, James G.; Konopliv, Alexander S.; Boggs, Dale H.; Parque, Ryan S.; Yuan, Dah-Ning; Lemoine, Frank G.; Goossens, Sander; Mazarico, Erwan; Nimmo, Francisco; Weber, Renée C.; Asmar, Sami W. (2014). "Propiedades del interior lunar de la misión GRAIL: Propiedades del interior lunar". Revista de investigación geofísica: planetas . 119 (7): 1546-1578. doi : 10.1002/2013JE004559 . S2CID  7045590.
  8. ^ Calame, O. (1976). "Determinación de las libraciones libres de la Luna, de l'analyse des medidas de distancias por láser". Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Série B (en francés). 282 (5): 133-135. Código bibliográfico : 1976CRASB.282..133C.
  9. ^ Calame, O. (1976). "Libraciones libres de la Luna determinadas mediante un análisis de mediciones de alcance láser". La Luna . 15 (3–4): 343–352. Bibcode : 1976Moon...15..343C . doi : 10.1007/BF00562246 . S2CID  119505889.
  10. ^ Rambaux, N; Williams, JG (2011). "Las libraciones físicas de la Luna y la determinación de sus modos libres" (PDF) . Mecánica celeste y astronomía dinámica . 109 (1): 85–100. Código Bibliográfico :2011CeMDA.109...85R. doi :10.1007/s10569-010-9314-2. S2CID  45209988.
  11. ^ Viswanathan, V.; Rambaux, N; Fienga, A.; Laskar, J.; Gastineau, M. (2019). "Restricción observacional sobre el radio y la oblatividad del límite entre el núcleo y el manto lunar". Geophysical Research Letters . 46 (13): 7295–7303. arXiv : 1903.07205 . Código Bibliográfico :2019GeoRL..46.7295V. doi :10.1029/2019GL082677. S2CID  119508748.
Busque libración en Wikcionario, el diccionario libre.
  • Libración de la Luna del sitio web educativo From Stargazers to Starships
  • Imagen astronómica del día: 13 de noviembre de 2005: animación en cámara lenta de la Luna a lo largo de un ciclo completo, presentada por la NASA
  • Libración: 2 años en 2 segundos: 24 fotografías de la luna llena tomadas durante dos años, compiladas en una animación (enlazada en la página) que muestra la libración de la Luna y las variaciones en el diámetro aparente.
  • Observación de las zonas de libración lunar
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