电视节目里说到月亮正在朝远离地球向太阳靠近的方向移动。为什么会这样?这一现象又是什么时候被发现的呢?

月球逐渐远离地球吗(月球是在逐渐远离地球吗)(1)

月球的轨道(环绕地球的圆形轨道)的确是在以每年3.8厘米的速度变大。(月球的轨道半径为384,000公里。)然而我对月球正在越来越靠近太阳的说法无法苟同,它的确是在逐渐远离地球,所以在其运行到靠近太阳一侧的轨道上时它的确是离太阳更近了,但是在远离太阳的另一侧轨道它却是在逐渐远离太阳。

月球逐渐远离地球吗(月球是在逐渐远离地球吗)(2)

轨道变大的原因是月球引力引起的地球上的潮汐现象。因为地球面向月球的那一面离月球更近,所以它受到的引力比地球中心更强。同样地,地球背对月球的那部分受到的引力小一些。这种效应使得地球被拉伸,从而变得更像椭圆形。我们把地球受月球引力拉伸而突出的部分称为“潮汐隆起”。地球的地壳因此扭曲了几厘米,而最引人注目的影响还是海洋上的潮汐。

月球逐渐远离地球吗(月球是在逐渐远离地球吗)(3)

所有有质量的物体都会产生引力,地球上的潮汐现象对月球也有一个牵引力。由于地球的自转速度(每24小时自转一周)比月球轨道的自转速度(每27.3天自转一周)要快,所以潮汐力会“加速”月球,并把它推向更高的轨道。月球因为潮汐力而牵引着地球,减缓地球的自转。地球表面涨潮引起的潮汐摩擦力从地球吸收角动量且释放到月球的轨道上,使月球的轨道变大(但是有点奇怪的是,月球实际上因此移动得更慢!)

月球逐渐远离地球吗(月球是在逐渐远离地球吗)(4)

由于这个原因地球的自转速度正在减慢。一百年后的一天将比现在长2毫秒。

同样的过程也发生在数十亿年前,月球被地球的潮汐力逐渐拖慢了自转速度。这就是为什么月球总是以同一个表面朝向地球。这个过程被称为潮汐锁定,由于地球比月球大得多,这一过程在短短的几千万年间便使月球自转速度变得与公转周期一致。

月球逐渐远离地球吗(月球是在逐渐远离地球吗)(5)

许多物理学家都了解潮汐力对地月系统的影响。然而,在19世纪末,乔治·霍华德·达尔文(查尔斯·达尔文的儿子)却是第一个用数学方法计算出由于潮汐摩擦,月球轨道将如何演变的人。他通常被认为是现代潮汐演化理论的创始人。这就是这一理论的来源,但是它最初是如何测量出的呢?答案是相当复杂的,但是基于对这个问题的历史的一点研究,我已经尽力给出了我能给出的最好的答案。

月球逐渐远离地球吗(月球是在逐渐远离地球吗)(6)

我们有三种方法来测量潮汐摩擦力的影响。

*度量阴历月长随时间的变化。

这可以通过检查岩石中保存的潮汐沉积物的厚度来实现,这些沉积物被称为潮汐韵律层,它们可以留存数十亿年。虽然现存的数据只发现了最早9亿年前的潮汐韵律层。据我所知(我并不是地理学家!)对于它们的测量在90年代才开始。

*测量地球和月球之间距离的变化。

在现代这是通过阿波罗宇航员在月球表面留下的反射器反射激光来实现的。而70年代早期的测量结果相对不太准确。

*测量地球自转周期随时间的变化。

现如今地球的自转速度是用甚长基线干涉测量法测量的,这是一种使用许多相距很远的射电望远镜来测量的技术。利用VLBI,类星体(微小的、遥远的、明亮的射电天体)的位置可以非常精确地测量出来。由于地球的自转带动射电望远镜的天线转动,测量结果可以非常准确地告诉我们地球的自转速度。

月球逐渐远离地球吗(月球是在逐渐远离地球吗)(7)

然而,地球自转周期的变化首先是用日食来测量的。研究了几个世纪以来日食发生时间的天文学家发现,月球的轨道似乎在加速,但实际上却是地球的自转速度在减慢。埃德蒙·哈雷(Edmund Halley)于1695年首次注意到这种效应,理查德·邓索恩(Richard Dunthorne)于1748年首次测量到这种效应——尽管两人都没有真正理解他们所看到的是什么。我认为这是关于这种现象最早的发现。

月球逐渐远离地球吗(月球是在逐渐远离地球吗)(8)

拓展知识

由于潮汐锁定的原因,月球总是以同一面对着地球的。地球的自转速度也在不断减速,在以后的地球也会不会以同一面对着月球,形成地球“互锁”呢?

理论上是可以的,可惜时间不够了。50亿月后太阳会变成红巨星把地球吞噬,在那之前都不会出现这种情况。

那么,有没有哪个星球和它的卫星是互相以同一面对着对方呢?还真有,就是冥王星和它最大的卫星冥卫一,也叫卡戎。它们两者之间都是以同一面对着对方,形成“互锁”的现象。

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

,