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说好的永远在一起呢,谁在将月球推离地球?

2024-07-29科学

在「阿波罗」号登上月球的时候,宇航员在月球表面放置了一个反射镜(距离计)。随后,科学家朝这面镜子发射一道激光,用于测算地球和月球之间的距离。

计算得出,每年月亮和地球的距离大概会增加 3.78 厘米。

【 一、月球远离,「真凶」是谁?】

1695 年,埃德蒙·哈利着手专心研究彗星的轨迹。这可太费劲了,得有超强的耐心,不但计算量巨大,还得在一堆堆的古籍里慢慢找相关信息。过了十年,哈雷开始计算这颗彗星,还用自己名字给它命名,不过在此之前,他有了让人惊讶的发现。

从历史上日、月两次蚀的时间来看,月亮移动的速度似乎变了。

要是在两百年前,谁都不会觉得月球能有啥变化。好在哈雷那个时候,【自然哲学的数学原理】出来了,还有牛顿提出的「万有引力定律」,这让人们对世界懂得更多了。要是没啥证据能证明这是错的,那不管多难以置信,也得信这是真的。

所以啊,天文学家们急得不行,就想把这个谜团弄清楚。他们最先得出的结果是,月亮公转的速度一百年里增加了十秒。那 10 角秒是啥概念?也就才三百六十度的三分之一。这种变化小得很,也难怪人们到 17 世纪后期才发现。

天文学家通过这个估算出了月亮的轨道,得出的结果是月亮正在离咱们越来越远。

没人因为这就慌了神,要知道牛顿讲过,重力好比一根棍子,能掌控整个太阳系,也能掌控整个宇宙。所以呀,他们得做的,就是把那根棍子找出来,接着继续找那根棍子。

太阳成了他们头一个怀疑的对象,毕竟太阳个头最大,引力按理来说也最强。接下来就是离地球最近的金星。可接下来的计算结果让他们特别失望:太阳造成的阴影,也就是「摄动」,最多也就只能说明月亮移动的一半情况,金星的作用更是小得可怜。跟金星一比,火星小多了,离得也远多了,更没可能。

这一现象的解释或许能归结到地球自身。

哈雷观察到月亮的变化一个半世纪之后,人们认定让月亮从地球上移开的「真凶」是地球自身。

【 二、地月相吸,为何越来越 远?】

要是两个星球都属于同一个粒子,那地球的重力就没法把两个粒子推到另一个粒子那儿。可实际上,它们是一个大球,还能改变形状。要是你曾经在明月高照的晚上在沙滩上溜达过,那你肯定对这种变化印象深刻。

在同一个地方的海水,一天会涨潮两次。月亮把地表上的海水吸起来,让海水以长轴为中心,还以月亮为中心,弄出一个「水球」。白天的时候,长轴方向上海平面达到最高,这就是「潮」;一天里面,短轴方向的海平面是最低的,这就意味着是「汐」。

潮汐出现是由于月球的重力作用在地球的每一处,在物理学里,这种重力作用叫「潮汐力」。可以把它当成一种固态的「潮汐」,就算表面没海水,也能算是特别特别小的膨胀。

如今你们都退到海边了,可海平面还在往上升,连沙子都给淹了。记住哈,这时候地球在转,月亮也围着地球转。因为地球转得比月亮快得多,所以海平面最高的地方来不及回到原来位置,马上就跟着地球转跑到月亮前面去了。瞅瞅,月亮是不是在慢慢往西移?

这个超级大且鼓起来的水球,差不多能拿地球上独有的重力来「算一算」,而地球上的水呢,又被地球上的月亮给吸引了。因为地球有引力,月亮没法老老实实待在原来的轨道上,于是月亮就跑到了离地球远些、能量更高的轨道,这就是「潮汐加速」。

那地球呢?本来一直转着的它,由于身后有一大片海水,旋转的速度不自觉就慢了。像这样的情况,在地球的海洋里,时时刻刻都有,时间一长,这类情况就会越来越多,到最后,多到不能不管了。

要是你觉得地球的变化对咱们没啥意义,那根本就不可能。

咱们来瞅瞅月亮,月亮一开始不是冲着咱们的,它一开始就在自己转,不过因为它质量小,它的自转被地球引力给「弄没」了。月球上固态的潮汐,最后都在地球上固定住了,这就是「潮汐锁定」。

小质量的月亮已经受控了,大质量的地球也正在被掌控当中。

月亮靠着潮汐的力量,从地球上「弄走」了好多能源,直到潮汐力量「胳膊肘往外拐」,科学家预计,这样的过程起码得持续上百亿年。

那时候,潮起潮落还有月升月落,都会变成久远的过往,历法会彻底变样:一天和一个月的时长一样,都是当下(24 小时)的 47 倍,一年还不到 8 天。在咱们太阳系离得近的邻居里头,就有这么一对例子:冥王星跟它的月亮。

这两颗星星质量差不多,离得也近,它们商量好了,围着同一个质心打转,好比两个人一块儿跳舞。质量差别太大的体系可不「公平」,不但会被「锁住」,还会被大星体的潮汐力给压成圆形,接着压成喷泉,就像木星、土星的一些卫星那样。

【 三、月球曾有多近,海洋知道 、答案】

月亮离咱们越来越远啦,这表明它以前离咱们挺近的。要是再往后退老长一段距离,对它们的进化就有影响。这就是为啥如今天文学家还对地球和月亮系统间加速的潮汐感兴趣,因为这或许能帮咱弄明白月亮起源的秘密。

这种大胆的推测,是天文学家最爱干的事儿,他们观察的东西跨越的时空太多了,能观察到的证据又特别少。要是你了解他们计算宇宙的方式,还有他们怎么从数十光年研究到数十亿光年的,肯定会吓一跳。相较而言,在地球和月球上弄出个平行的过去,根本不算啥。

月球跟地球之间的距离,能通过一种特别准的测量办法来测:阿波罗号上有台测距器,测出来地球和月亮之间的距离,每年会增长 38 毫米,这才是地球跟月亮平均距离的千万分之一。从这方面,咱们能推算出地球的旋转速度,它每一百年会增加 2.3 毫秒。

要是这种速率一直不变,那咱们能轻轻松松算出恐龙时代一天有多长:在六千五百万年前它们灭绝的时候,地球大约转了二十五分钟。可惜的是,因为地球旋转速度放慢和减速不是一样的,所以没法根据现有的资料推想过去的情况。

那咱们怎么才能晓得地球在远古时候是咋自转的呢?天文学者发现了个更得力的伙伴,就是地质学者和古生物学家。

理论上来说,自打地球上有了海洋,潮汐效应就一直不停地影响着地球,还在地表岩石上留了印子。可咱没证据能证明,因为地壳活动,好多上古时候的岩石都让岩浆给吞掉啦。

从那些由原核菌沉淀形成的层状石头记录来看,地球上早在 25 亿年之前,就很明显受到潮汐的作用了。地质学家研究古代被海潮侵蚀的沉积物,把它们叫做「海潮韵律层」。

发现九亿年前,地球每天只有 18 小时,一年有 481 天;还有一块六亿两千万年前的海潮韵律层显示,当时一天是 21.9 小时,一年是四百来天,差不多十三个月。

地球和月球之间存在的潮汐作用,跟地球上大陆跟海洋的分布有着紧密联系。

从冰期转为间冰期,潮汐的强度变化特别大,从上古时候的大陆一直到如今的大陆,潮汐强度都有了极大的改变。

如今,地球的转动速度处于历史最低,在这之前,地球的转动速度还要更低。除了沉积岩,远古时候的有机体也给咱们提供了知晓生物节律的头绪。

珊瑚礁和贝壳都是地球上的动物,在合适的环境里,它们白天和晚上差别很大,季节上的差异也不小。

所以啊,一年的时光,能依据生长的痕迹去判别。当下的珊瑚礁,一年差不多有 360 条处于生长期的条纹,这体现了日夜的交替,可泥盆纪的珊瑚礁呢,却只有 400 条生长期的条纹。更有意思的是,要是把四亿到六千五百万年之间的贝壳化石,依照时间先后排一排,就能看出,越古老的化石,其发育的纹路也就越多。

月亮的运行轨迹老是变来变去,在地球上给古代生命留下了点线索。月亮还促成了地球上生命的出现。由于月球体积特别大,它的运行轨迹很快就定下来了,这就是地球上生物众多的缘由。

月亮虽然离地球远了,可它还在咱跟前。天文学家觉得,再过二十亿年,太阳会把地表的海水都给蒸发没了,而且月球的速度会更慢。等到四十五亿年后,太阳把地球吞了,地球和月球的关系就结束了,世界会变得特黑。