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

El Centre d’Observació de l’Univers, en Àger (Lleida), es una pequeña joya para los aficionados a la astronomía. Ubicado en un pequeño pueblecito de la sierra del Montsec, en pleno Prepirineo ilerdense, es de visita obligada para cualquier aficionado que viva en Cataluña o alrededores. El pasado fin de semana estuvimos vistándolo, y tras el típico pase de planetario y la proyección de las estrellas que se ven en ese momento en el cielo, viene el verdadero plato fuerte: la cúpula del planetario se abre por completo, mostrando la inmensidad del cielo del Montsec. Sencillamente impresionante. Pero hay más, ya que la guinda la pone la visita a uno de los tres telescopios que componen el Parc Astronòmic del Montsec, donde se permite a los visitantes realizar diversas observaciones.

Como el pasado domingo había luna llena, la observación se centró fundamentalmente en Venus, Júpiter y la propia Luna, ya que sólo se podían ver unas pocas estrellas. Mientras observábamos las montañas de la Luna, se comentó, entre otros datos, que sólo podemos ver una de sus caras. Un hecho ampliamente conocido, pero lo cierto es que nunca me había parado a pensar en el porqué.

Un rápido vistazo a internet revela que hay mucha confusión al respecto, y se habla comúnmente de que la rotación de la tierra y la Luna están sincronizadas. Sin embargo, aunque por ahí van los tiros, no es ésta la verdadera causa. En realidad es la Luna la que tiene lo que se conoce como rotación sincronizada, es decir que su periodo de traslación y de rotación son exactamente el mismo: 28 días. O para ser más precisos, 27 días y 3 horas. En otras palabras, la luna tarda exactamente lo mismo en dar una vuelta alrededor de la Tierra que sobre sí misma, por lo que siempre nos muestra la misma cara. Por si no lo acabáis de ver, este vídeo resulta muy claro:

 

La pregunta que se me vino a la cabeza inmediatamente es: ¿ocurre esto en todos los satélites? ¿Es un fenómeno casual? A priori, parece raro que el periodo de rotación y traslación hayan coincidido, así sin más.

Pues bien, la respuesta a la primera pregunta es un sí relativo, ya que aunque no en todos, ocurre en la mayor parte de los satélites del Sistema Solar, y en algunos satélites de exoplanetas y por tanto, como cabría esperar, no es un fenómeno casual. Se trata de un efecto conocido y que responde al nombre de “tidal locking” o acoplamiento mareal. Cuando se da este fenómeno, se habla de que el planeta y el satélite están acoplados, de ahí quizá la confusión que mencionaba antes. ¿Y en qué consiste este acoplamiento mareal? Pues en realidad es muy sencillo. Cuando un satélite orbita lo suficientemente cerca de su planeta, éste ejerce sobre el primero una fuerza gravitacional según las leyes de Newton, creando una cierta distorsión en la forma del satélite: se alarga a lo largo del eje que lo une con el planeta y se estrecha en el eje perpendicular, como se ve en el objeto verde de la figura de abajo.

Si la velocidad de rotación del satélite (Ω) es mayor que su velocidad de traslación (ω), la masa del satélite queda en desequilibrio respecto a la fuerza que ejerce el planeta sobre él, y por tanto la fuerza resultante tenderá a reducir su velocidad de rotación, como se ve en el objeto rojo. Del mismo modo, si Ω fuera menor que ω pasaría al contrario, y Ω aumentaría hasta igualarse con ω. Como decía antes, esté fenómeno se da para los principales satélites del sistema solar, excepto para las lunas más externas de los “gigantes gaseosos” (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) que orbitan demasiado lejos de sus planetas. Pero no es un fenómeno restringido a satélites. Durante años se pensó que Mercurio estaba acoplado al sol -en realidad tiene un ratio 3:2 que es estable por la excentricidad de su órbita – y un caso extremo es el del ex-planeta Plutón y su satélite Caronte, ya que ambos se encuentran mutuamente acoplados y siempre se muestran la misma cara. Se cree – aunque aún no ha podido ser demostrado – que las estrellas binarias están también acopladas entre sí y que Venus podría estarlo a la Tierra. Otro ejemplo curioso es el de la estrella Tau Boötis, acoplado al único planeta que se le conoce (aunque casi con seguridad el acoplamiento es mutuo).