你敢相信吗?月球正在以每年3.8厘米的速度远离地球,恐龙看到的月亮恐怕真的比我们看到的要大一些,月球最终会脱离地球去流浪吗?
地月之间的平均距离约为384400多公里,这一数据是通过激光测距技术得来的。人类第一次精确探测地月距离的历史可以追溯到20世纪中叶,随着科技的进步,特别是激光技术的发明与应用,科学家开始尝试使用激光来测量地月距离。
这一方法的原理是精确测定激光脉冲从地面观测站到月面反射器的往返时间,由于光速在真空中是恒定的,因此通过测量时间可以推算出地月距离。
1962年,人类首次成功接收到月面反射回来的激光脉冲,这为激光测距拉开了序幕。此后,随着技术的不断改进和完善,激光测距成为测量地月距离最精确的手段。
然而,离奇的事情发生了,月球在每年同一位置与地球的距离竟然不一样,大约有3.8厘米的差距,而且这个差距不具备周期性,是一直在增长的。也就是说,月球这颗地球唯一的自然卫星正在远离我们。
为什么会这样?
首先我们要知道,月球为什么会绕着地球转。
根据万有引力定律,质量越大的物体对其他物体的引力作用越强。由于地球的质量远大于月球,因此地球对月球施加了一个强大的引力,使得月球被束缚在地球的引力范围内,并沿着一定的轨道绕地球运动。
此外,月球绕地球转动也是地月系统达到动态平衡的结果。在这种平衡状态下,月球既不会坠入地球,也不会逃离地球的引力范围。月球在绕地球转动的过程中,同时受到地球引力和自身惯性的共同影响,这使得月球能够保持一个相对稳定的轨道。
但是这种稳定只是相对的,地球和月球之间的力比较复杂,潮汐力也是地月相互作用的引力一种。
月球虽然相对于地球很轻,但是它相对于地表的海水很重。它能把海水吸起来,然后形成周期性的潮涨潮落,所以大海上即便没有风,也会有浪。
但是月球围绕地球公转的速度海浪是追不上的,因为海浪与海浪之间有摩擦,这样就形成了一个奇怪的现象,即月球与地球海浪之间的作用力和月心与地心的连线不是重合的,而是有一个夹角。这个夹角给了月球一个阻力,让月球的公转速度变慢。
按理来讲,卫星变慢后,它与地球的引力不变,但是离心力变小,这样卫星的轨道应该变低,然后公转速度加快。速度在变慢,轨道又变低,直到降落到地球上。很多人造卫星需要定期升轨,因为地球的大气层边界是非常高的,即便在400公里高度依旧有少量的物质对人造卫星产生阻力。
奇怪的是,月球没有逐渐靠近地球,反而离地球越来越远,这是为什么?
因为月球“偷”了地球一样东西——角动量。
地球有自转,这个自转加上地月之间的引力,会带着月球公转。同样是在潮汐的作用下,地球的角动量转化到了月球上,这样就把能维持月球的公转速度以极其缓慢的速度增加,让月球距离地球越来越远。
也就是说,月球远离地球是地球自转引起的,每年3.8厘米这个数字并不小,1亿年就是3.8万公里。当然这个远离并不是匀速的,但是可以肯定的是,恐龙看到的月亮要比人类看到的大不少。
月球会因此而逃离地球的束缚吗?
其实并不会,因为地球的自转速度在下降,如果只计算潮汐耗散,那么最终地月系统会达到一个平衡,月球也不会跑了。
这个系统的角动量是守恒的,问题是还有一种正在不断的消耗地球自转的能量,那就是磁场。地磁产生与地球自转是有很大关系,有了这个磁场,太阳风的离子才不会把大气层吹散,但是创造一个磁场也是要消耗能量的,而消耗的就是地球自转的能量。
地球为什么会自转?
这个能量是地球形成的时候就有的。地球的形成源于一个巨大的星云,这个星云由气体和尘埃组成,在重力的作用下,星云开始收缩并逐渐聚集形成行星,其中包括地球。由于角动量守恒的原理,星云在收缩过程中其旋转速度会逐渐加快,最终使得形成的地球具有自转的特性。
此外,地球在形成早期经历了许多小天体的碰撞和合并,这些碰撞也为地球的自转提供了动力。
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