当地时间7月22日下午,印度最新的探月任务“月船2号”月球探测器于当日从印度安得拉邦Sriharikota的Satish Dhawan太空中心顺利发射

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据外媒报道称,“月船2号”将飞行两个月,然后在距月球表面100公里的圆形轨道上定位

从那里,着陆器将与主着陆器分离,并在月球南极附近的表面软着陆,如果成功着陆,印度将成为全球第四个在月球软着陆的国家

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“月船2号”软着陆月球过程示意图

而也是在今年,1月3日,我国嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面,并传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图

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图片来自:探月工程数据发布与信息服务系统

从嫦娥奔月的传说到万户飞天,我们的祖先不断展现对宇宙的浪漫想象和探索激情,而全世界范围内的目光也没有从月球上移开,虽然两者相隔有38万公里,但月球仍然是离地球最近的天体

所以很自然的,月球也影响着我们生活的世界,持续反射太阳的光以及它对地球施加的引力引起潮汐

但是关于月球可以影响生物的进化,你是不是一头雾水?让我们从一种鱼开始讲起

银汉鱼(grunion)与“Grunion Run”

美国加利福尼亚州的银汉鱼分布于美国俄勒冈州、加州圣地牙哥至墨西哥下加利福尼亚沿岸,体呈长梭型,略侧扁,头短,鳍长略大于体高;吻尖突,两腭略等长;主上腭骨窄小,其末端不达眼前缘;前主上腭骨之上突起甚短,短于眼径;齿小而尖,并成小窄齿带,上腭之内列齿较大

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背鳍两分离,第一背鳍较小,具9枚硬棘,其起点位于体背中央之略后;第二背鳍具1棘及12枚软条,臀鳍具1棘及23枚软条,其基底大于第二背鳍;胸鳍胸位,略与头长等长,末端不达腹鳍基底;腹鳍中腹位;尾鳍深开叉;体被细圆鳞,13纵列,一纵列约有鳞77枚

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体淡绿色,体侧具一银色纵带,鳃盖黄色,体长可达45公分

当然银汉鱼最闻名的是它独特的产卵习性,在春夏之季(三月~八月),每逢满月和新月,银汉鱼会在四个持续的夜晚随着最高的潮水冲上沙滩产卵,整个过程将会延续几个小时

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它们尽最大努力游到远离海水的沙坡,雌鱼弯曲着身体,用自己的尾鳍把半湿的流沙挖出一个小巢,然后扭动着把自己半埋入沙粒中,头部尖尖地竖立,接着向这个小巢中产卵

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雄鱼绕住母鱼进行授精,每个小巢最多会有八条雄鱼提供授精,雄鱼一旦完成一次就迅速返回海中,并随着下一次波浪返回,这样的过程一般只有30秒左右

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产卵季节一般发生在三月至八月之间,偶尔发生在二月和九月,产卵旺季是三月末与六月初,成年鱼一般以十五天为一个周期进行一次持续四天的产卵

雌鱼可在每个产卵季节进行六次产卵,每次约产下1600~3600只卵,个体大的雌鱼甚至产出更多

鱼卵在每月最高潮汐阶段被存放于沙粒中,此后可于潮汐低落时期不受干扰安全保存,鱼卵处于饱含海水的沙粒中,并在下一次潮水到来之前孵化

当下一次潮水回归的时候,激烈的海浪淹没沙粒,使表层沙粒松动跃起,鱼苗会返回大海;这个变化发生在产卵后10天左右的时候

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很明显,如果没有月球的影响,银汉鱼这样的生殖周期将是无法实现的,也不会有风靡加州的“Grunion Run”, 在开放的季节里,16岁以上的成人只要持有加州钓鱼证(California sport fishing license)就能进行捕捉

接着我们把目光转向影响银汉鱼繁衍生息大事的月球

适应“潮流”的银汉鱼

我们知道涨潮是地球上的海洋表面受到太阳和月球的万有引力(潮汐力)作用引起的涨落现象,潮汐的变化与地球、太阳和月球的相对位置有关,并且会与地球自转的效应叠加

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地球 - 月球的距离如图所示,相对于地球和月球的大小进行缩放

地球上的海水或江水,受到太阳、月球的引力以及地球自转的影响,在每天早晚会各有一次水位的涨落,这种现象,早称之为潮,晚称之为汐

海面上升达最高时,称为满潮(High water)﹔

海面下降至最低时,称为干潮(Low water)。

由干潮至满潮的期间,称为涨潮(Flood)﹔

而由满潮至干潮的期间,则称为落“退”潮(Ebb);

自某一次满潮至下一次满潮,或由某一次干潮至下一次干潮的时间, 称为潮汐的周期(Period of tide);

满潮与干潮之海面高度差称为潮差(Tidal range)

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在大多数的地区,潮汐主要为半日潮,它的周期是12小时25.2分钟,正好是太阴潮汐日的一半,也是月球至下一次中天所需的一半时间,也是地球上同一个地点因为自转,再一次正对着月球的周期

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从上到下依次为半日潮、混合潮以及全日潮

因为月球公转与地球自转方向相同,但地球自转速度快于月球公转,使涨潮被地球自转带着跑

这使得当前每一年月球轨道约推离地球38毫米,而地球的一日延长约23微秒,因为月球对地球引力的作用,将地球视作一固态整体,相较于背对月球一侧的海水更被拉近月球,因此背对月球一侧的海水形同“升高”了,这造成两端的潮汐隆起与每天两次的涨潮,即全日潮

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半日潮的潮差(在半天之内水域的最高和最低位置的变化)各自有两个星期或14天周期的不同变化,在新月和满月,当太阳、月球和地球的在一条线上,也就是朔望,太阳和月亮的潮汐力叠加,潮汐的潮差会达到最大,称为大潮(spring tide)

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当月球在上弦或下弦的位置,从地球看到的太阳和月球相距90度,使两者的合力效果最小,在月相周期的这种位置上,潮汐的潮差最小,称为小潮(英文neap tide)

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而这也解释了为什么涨潮现象同时发生在地球离月球最近的海面和离月球最远的海面这两个区域,从而使球形的海平面变成纺锤体形

月球与地球之间的距离变化也影响到潮汐的高度,当月球在近地点,潮汐的潮差会增加,而在远地点时潮汐的潮差会减少,每7.5个朔望月,新月或满月会和近点月重合,会造成近点月大潮使潮汐的潮差达到最大

月球与银汉鱼总结

每年3~8月大潮,每月月圆后的第2~4日晚上,潮水刚开始涨潮时,银汉鱼雌鱼就开始了下一代的繁衍工作,然后于下一浪潮回流时退回海里,鱼卵在温暖潮湿的沙中过10天左右卵内胚胎才开始发育

此时潮流水位较低不至于淹没鱼卵,当下一次大潮来临时,沙粒中刚孵化的小鱼随潮水回到大海,目前已知的仅有两种银汉鱼种类表现出与潮汐同步的繁殖行为

而涨潮则是因为月球和太阳的引力都会引起海洋潮汐,但月球的影响较大,当月球、地球和太阳成直线时出現大潮,在其他时候,太阳和月亮部份抵消,所以潮汐幅度较小

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