Vuorovesilukkiutuminen

Vuorovesilukkiutuminen (engl. tidal locking) on ilmiö, jossa taivaankappaleen kiertoaika keskuskappaleen ympäri ja pyörähdysaika oman akselinsa ympäri ovat vuorovesivoimien vaikutuksesta tahdistuneet keskenään. Tällainen lukkiutuminen on tavallista suurimassaisen keskuskappaleen lähellä. Jos ajat ovat tahdistuneet suhteessa 1:1 (esimerkiksi Maata kiertävä Kuu), kiertolainen kääntää aina saman puolen keskuskappaletta kohti. Tahdistuminen voi tapahtua muussakin suhteessa, esimerkiksi 3:2 (Aurinkoa kiertävä Merkurius).

Kuun lukkiutuminen suhteessa 1:1 

Kuu kääntää aina saman puolen Maata kohti. Libraation vuoksi Maasta kyetään näkemään hiukan yli puolet Kuun pinnasta, mutta 41 % jää kokonaan näkymättömiin (Kuun Maahan näkymätön puoli).

Merkuriuksen lukkiutuminen suhteessa 3:2 

Merkuriuksen kiertoaika (87 d 23,3 h) ja pyörähdysaika (58 d 17,5088 h) ovat lukkiutuneet suhteessa 3:2 niin, että kiertäessään kaksi kierrosta Auringon ympäri Merkurius pyörähtää ympäri kolme kertaa. Pitkään sen luultiin kääntävän aina saman puolen Aurinkoa kohti, koska harvat mahdolliset havaintohetket sattuivat planeetan ollessa samassa asennossa keväällä ja syksyllä.

Muita tunnettuja vuorovesilukkiutumisia 
Pluto ja sen kuu Kharon ovat lukinneet toistensa pyörimisen 1:1-resonanssiin. Marsin molemmat kuut sekä Jupiterin, Saturnuksen, Uranuksen ja Neptunuksen monien kuiden joko tiedetään tai oletetaan olevan vuorovesilukittuneita.

Spektrimittausten mukaan Tau Bootis -järjestelmässä tähti ja planeetta kääntävät aina saman puolen toisiaan vastaan.

Vuorovesilukkiutuminen tähdillä 

Hyvin lähellä toisiaan kiertävät kontaktikaksoistähdet vuorovesilukitsevat toisensa. Myös monien muiden lähekkäisten kaksoistähtien oletetaan olevan vuorovesilukittuja.
Aurinkoa pienemmälle punaiselle kääpiölle on ominaista, että se lukitsee lähellä kiertävän planeetan joko resonanssiin tai kääntämään saman puolen itseään kohti. Punaisen kääpiön lähellä
elokehässä lämpötilaltaan Maata vastaavalla etäisyydellä punaisen kääpiön planeettaan kohdistamat vuorovesivoimat saattavat olla kymmeniä kertoja suurempia kuin Aurinkoa kiertävän Merkuriuksen radalla. Alle 20 kertaa Merkuriuksen radalla vallitsevaa vuorovesivoimaa suurempi voima riittää lukitsemaan planeetan.

Vuorovesilukkiutumiseen kuluva aika 

Planeetan tai kuun vuorovesilukkiutuminen keskuskappaleen vetovoimasta kääntämään aina saman puolensa kohti keskuskappalettaan vie ajan

jossa

 pyörimisnopeus alussa, kierrosta sekunnissa

 radan isoakselin puolikas 
 satelliitin inertiamomentti
 satelliitin kulutusfunktio (yleensä vaikeasti arvioitava)
 gravitaatiovakio
 planeetan massa
 satelliitin massa
 satelliitin Loven luku (yleensä vaikeasti arvioitava)
 satelliitin säde

 ja  tunnetaan yleensä huonosti, paitsi tiedetään että Maan Kuulle . Karkeasti voidaan arvioida , joka monesti antaa yliarvioituja pyörimisen lukkiutumisaikoja.

jossa
 satelliitin tiheys
 painovoima satelliitin pinnalla
 satelliitin jäykkyys, joka on karkeasti 3 Nm-2 kivisille
ja  4 Nm-2 jäisille kappaleille.

Kaava tuottaa lukkiutumiselle aikoja jopa dekadin (kymmenkertaisella) epätarkkuudella.

Kaavaa voidaan yksinkertaistaa, kun oletetaan, että  ja pyörähdysaika on 12 tuntia. Useimmat asteroidit pyörähtävät kerran 2 tunnissa–2 päivässä.

massa kilogrammoina, etäisyys metreinä, μ on Nm-2. μ voi olla 3 Nm-2 kivisille ja  4 Nm-2 jäisille kappaleille.

Vuorovesilukkiutuminen nopeutuu suurella vauhdilla säteen kasvaessa. Pienemmät kappaleet lukkiutuvat hitaammin kuin suuremmat. Esimerkki tästä lienee se että Saturnuksen kuu Hyperion pyörii epäsäännöllisesti, mutta kauempana oleva Japetus on vuorovesilukkiutunut Saturnukseen nähden.

Vuorovesilukkiutumisen säde 

,missä 

Rt=aika vuorovesilukkiutumiselle
P0= alkuperäinen pyörimisaika, esimerkiksi 13,5 tuntia
t =tarkasteltava aikaväli, esimerkiksi maan ikä 4,6 miljardia v
Q =maalle noin 13, mutta usein tämä lähellä 100:aa
M =keskuskappaleen massa

Katso myös 
 Kryovulkanismi
 Vuorovesilämpeneminen
 Vuorovesilukkiutunut planeetta

Lähteet 

Aurinkokunta