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El satélite de la Tierra, la Luna, es un cuerpo pequeño que sigue un camino orbital regular alrededor de la esfera del planeta. Ella tiene un lado constantemente orientado hacia la Tierra, porque su rotación se sincroniza con el ciclo de la rotación de la Tierra. La Luna orbita nuestro planeta una vez cada 28 días y tiene algún efecto sobre las mareas y protuberancia ecuatorial. Sin embargo, ella no orbita el Sol, incluso con el aumento de su masa. Diversos factores determinan por qué la Luna queda en órbita alrededor de la Tierra y no del Sol.
El origen de la luna
La hipótesis fue levantada de que la Luna resultó de una gran colisión entre la Tierra y un cuerpo del tamaño de Marte hace más de 4,6 millones de años. Los restos de la colisión se unieron y formaron la masa sólida de la Luna que vemos hoy. El hecho de que la Tierra tiene un satélite, como resultado de la colisión significa que la trayectoria del cuerpo del tamaño de Marte se acercó a la Tierra y no al Sol. Si se hubiera acercado al Sol, podría haber sido capturado como un satélite , siempre que las circunstancias adecuadas para la órbita existieran.
La formación de la Luna
La colisión entre la Tierra y el impacto del cuerpo tuvo que contener la velocidad y el ángulo correcto para que la Luna se formara. Si ese ángulo fuera un poco menor, el cuerpo habría alcanzado de raspón, dejándolo continuar su impulso hacia el espacio, donde podría haber sido capturado por la atracción gravitacional del Sol. Debido al golpe de raspón, el cuerpo impactante se desintegró, enviando las grandes rocas del tamaño de pequeñas lunas a una altitud de 22 Km. Las lunas quedaron dentro del campo gravitacional de la Tierra, donde se agregaron y congelaron en el cuerpo mucho más grande de la Luna.
Condiciones orbitales
La nueva Luna que se formó como resultado de la colisión tuvo que seguir ciertas leyes de la física para mantenerse en órbita alrededor de la Tierra. Su masa se sumó a 1/8 de la Tierra. Su velocidad, como la de hoy, equivale a cerca de un kilómetro por segundo en su viaje alrededor de la Tierra, mientras que la velocidad de nuestro planeta alrededor del Sol equivale a 30 kilómetros por segundo. Sin embargo, la Luna se desplaza a la misma velocidad alrededor del Sol que alrededor de la Tierra, manteniéndose en equilibrio. La distancia media de la Luna en relación a la Tierra es de aproximadamente 383 Km y su perfil de rotación se asemeja al de un círculo de 12 lados curvos.
La bola de Hill
El astrónomo estadounidense George William Hill calculó que para que un cuerpo menor orbite otro mayor debe residir en un volumen de espacio donde el cuerpo principal domina la influencia gravitacional sobre el menor en lugar de cualquier otro objeto distante. La gravedad del cuerpo principal y la del secundario deben ser calculadas junto con la fuerza centrífuga que se mueve alrededor del Sol en la misma órbita de la Tierra. Los tres factores, los dos cálculos gravitacionales y la fuerza centrífuga, cuando se suman, determinan si la Luna puede mantenerse en órbita o no. La esfera terrestre de Hill tiene un radio de 1,5 millones de kilómetros y el radio de la esfera de Hill de la Luna mide 400.000 kilómetros, lo que mantiene la luna "presa" a la Tierra, impidiéndole escapar al Sol.