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O satélite da Terra, a Lua, é um corpo pequeno que segue um caminho orbital regular em torno da esfera do planeta. Ela tem um lado constantemente voltado para a Terra, porque sua rotação sincroniza-se com o ciclo da rotação da Terra. A Lua orbita nosso planeta uma vez a cada 28 dias e tem algum efeito sobre as marés e protuberância equatorial. No entanto, ela não orbitar o Sol, mesmo com o aumento da massa dele. Diversos fatores determinam por que a Lua fica em órbita ao redor da Terra e não do Sol.
A origem da Lua
A hipótese foi levantada de que a Lua resultou de uma grande colisão entre a Terra e um corpo do tamanho de Marte há mais de 4,6 milhões de anos. Os restos da colisão se uniram e formaram a massa sólida da Lua que vemos hoje. O fato de que a Terra tem um satélite, como resultado da colisão significa que a trajetória do corpo do tamanho de Marte aproximou-se da Terra e não o Sol. Se ele tivesse se aproximado do Sol, ele poderia ter sido capturado como um satélite, desde que as circunstâncias certas para a órbita existissem.
A formação da Lua
A colisão entre a Terra e o impacto do corpo teve que conter a velocidade e ângulo correto para que a Lua se formasse. Se esse ângulo fosse um pouco menor, o corpo teria atingido de raspão, deixando-o continuar seu impulso para o espaço, onde ele poderia ter sido capturado pela atração gravitacional do Sol. Devido ao golpe de raspão, o corpo impactante se desintegrou, enviando grandes rochas do tamanho de pequenas luas a uma altitude de 22 Km. As luas ficaram dentro do campo gravitacional da Terra, onde elas se agregaram e congelaram no corpo muito maior da Lua.
Condições orbitais
A nova Lua que se formou como resultado da colisão teve que seguir certas leis da física para se manter em órbita ao redor da Terra. A sua massa se somou a 1/8 da Terra. Sua velocidade, como a de hoje, equivale a cerca de um quilômetro por segundo em sua viagem ao redor da Terra, enquanto que a velocidade do nosso planeta em torno do Sol equivale a 30 quilômetros por segundo. Ainda assim, a Lua desloca à mesma velocidade em torno do Sol que ao redor da Terra, mantendo-se em equilíbrio. A distância média da Lua em relação à Terra é cerca de 383 Km e seu perfil de rotação se assemelha ao de um círculo de 12 lados curvos.
A esfera de Hill
O astrônomo americano George William Hill calculou que para que um corpo menor orbite outro maior ele deve residir em um volume de espaço onde o corpo principal domina a influência gravitacional sobre o menor, ao invés de qualquer outro objeto distante. A gravidade do corpo principal e a do secundário devem ser calculadas juntamente com a força centrífuga que se move em torno do Sol na mesma órbita da Terra. Os três fatores, os dois cálculos gravitacionais e a força centrífuga, quando somados, determinam se a Lua pode se manter em órbita ou não. A esfera terrestre de Hill tem um raio de 1,5 milhões de quilômetros e o raio da esfera de Hill da Lua mede 400.000 quilômetros, o que mantém a lua "presa" a Terra, impedindo-a de escapar para o Sol.