随着轨道慢慢变大,年复一年,月球就离我们越来越远了。虽然这个变化是非常微小的,但是日积月累,几百万年以后,月球也许会最终脱离地球的引力场,进入它的自己绕太阳运转的轨道。但这种情况出现的可能性很小,因为潮汐同样会影响地球。海水的波动会削减地球自转的速度,一百年的时间就可以让一天延长半分钟。照此推算,几百万年后,地球自转一周的时间会与月亮绕地球公转一周的时间相同,也就是说,一天和一个月的时间是相同的。当然,那个时候的一天要比现在的24小时长得多。一旦地球自转与月球公转同步起来,海潮就可以时刻对准月亮了,这样月亮就会开始被拉回地球的方向。从此,整个过程发生逆转,潮汐的运动将滞后于月球,使月球轨道慢慢缩小,从地球上看到的月球又会慢慢地大起来。

月球为什么不会完全脱离地球

用一句话解释这个现象,也很容易:月球绕地球公转一圈和月球自转一圈的时间,都是28天左右。想象一下,绕大树画个大圆圈,在大圆圈上均匀标出360个刻度。始终面对这棵大树走一圈,用360步走完。在大圆圈上每走1步,身体就倾斜1度。走完时身体也同时完成360度旋转,回到原位。也就是说,当你用同样的时间完成自转和公转时,你始终会一面对着大树。月球始终一面对着地球的现象也是如此。在天文学中,这叫同步自转。然而,这只是表面原因。

问题来了,是谁把月球变成了双面伊人?

位于美国亚利桑那州的图森行星科学研究所的一位研究员克拉克·查普曼认为,月球与地球之间的距离曾经比这还短。依据查普曼的说法,在46亿年前,地球和月亮形成之初,月亮围绕地球旋转一周只要7天时间。那时,如果有人在地球上能看见月亮升起的话,他会在地平线上看见一个巨大的月球。

以上是我对问题“月亮和地球之间距离越来越大。是不是我们所在宇宙膨胀引起的?”的回答,欢迎大家在评论中与我交流讨论。

资料图:图为月球背面南极艾特肯盆地(South Pole-Aitken
basin)的地貌卫星图片。(拖拽图片可查看大图)

地球和月球相互绕转,且相互具有万有引力,彼此都会给对方施加潮汐力。地球上的潮汐现象,就与月球对地球的引力有关。

任何运动的物体都有维持直线运动的趋势,这种性质叫做惯性,所以,做圆周运动的物体总有逃逸的趋势,也就是离开圆形轨道向着切线方向笔直地飞出去,就好像有力朝向远离圆心的方向拉着它,这个力就叫做离心力。

而由于地球、月球和太阳系的所有天体都是通过万有引力“连接而成的”,这就消除了宇宙膨胀对它们的任何影响。相对而言,一旦月球离开地球或稍微偏离地球时,万有引力也会让它“重新”回到原有的位置。所以,结合这两个因素,我们就不难理解,尽管宇宙在膨胀而地球与月球的距离几乎没有变化的原因了。

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“月球在绕地球转时,同样会受到地球带来的潮汐力。”周礼勇说,地球潮汐力的作用,是让月球正对和背对地球的面都鼓起来,让月球变扁了。

其实,月球正在慢慢地远离我们,大约每年3.8厘米,几万年之后,地球上的人们看到的月球将比今天的小。也许有一天,月球会彻底离开地球,但这种情况发生的可能性不大,因为月亮与地球之间的引力作用会平衡二者之间的距离。

永利游戏 1

■潮汐力难辞其咎

尽管月球上没有海水,月壳、月幔和月核却依然可以感受到潮汐力,并在月球内部形成不断涌动的固体潮。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦,转变为月壳内部的热能。这在几十亿年时间内,可以耗散月球部分动能。

有趣的是,是地球上的潮汐现象使月球距离我们越来越远。月球的引力作用于地球上的海水,但地球不是静止的,它不停地自转,当地球上朝向月亮的海平面受月亮吸引升高时,这片海域同时随着地球的自转远离了月球。这部分涨潮海水的万有引力对月球有吸引的作用,但这片海域又不是正对着月亮的,月球就被拉向了前方。这相当于拉大了月亮的公转轨道。

宇宙膨胀对地月距离的影响

要解释月球自转变慢,潮汐力是最容易想到的因素。地球和月球相互绕转,且相互具有万有引力,彼此都会给对方施加潮汐力。地球上的潮汐现象,就与月球对地球的引力有关。住在海边的人,会发现海水一天有两次涨潮和落潮。一次是月亮在地球背面时,另一次是月亮在头顶时。周礼勇解释说,这是因为地球正对月亮的那面,受到的月球引力更强;背对月亮的那面,受到的月球引力较弱。引力的方向都朝着月球。而地球在绕月球转时,无论哪个点的离心力都一样。离心力的方向与月球施加于地球的引力方向相反。如此一来,地球背对月球的那面,受到的月球引力稍小于离心力,面对月球的那面月球引力稍大于离心力,最终两面都感受到一个离开地心方向的力。所以地球两侧的海水就涨起来了。

不过,潮汐力带来的摩擦耗散可能是有限的。

月球与地球之间的距离为36.2万-40.3万千米,这个距离是时刻变化的,因为月球绕地球运动的轨迹不是正圆形,而是椭圆形,有点像鸡蛋的形状。

永利游戏,综上所述,地月距离的变化主要是由于潮汐作用,而宇宙膨胀对地月距离的影响微乎其微。

永利游戏 2

如此一来,地球背对月球的那面,受到的月球引力稍小于离心力,面对月球的那面月球引力稍大于离心力,最终两面都感受到一个离开地心方向的力。所以地球两侧的海水就涨起来了。

如果你在游乐场里玩过快速旋转的电动玩具,或者坐过急转弯的汽车,你就会有体会了。围着地球转的月亮也有远离地球的趋势,但它受到的离心力刚好与地球对它的万有引力相平衡,所以它一直待在轨道上。现在,月球围绕地球公转一周需要27天。但是28亿年前,当月亮离地球比现在近得多时,它绕地球转一周只需要17天。

月球为什么会离地球越来越远

■同步自转只是表面原因

周礼勇解释说,这是因为地球正对月亮的那面,受到的月球引力更强;背对月亮的那面,受到的月球引力较弱。引力的方向都朝着月球。而地球在绕月球转时,无论哪个点的离心力都一样。离心力的方向与月球施加于地球的引力方向相反。

潮汐同样会影响地球。海水的波动会削减地球自转的速度,一百年的时间就可以让一天延长半分钟(这么说,几十亿年前,一天大概只有6个小时)。照此推算,几百万年后,地球自转一周的时间会与月亮绕地球公转一周的时间相同,也就是说,一天和一个月的时间是相同的。当然,那个时候的一天要比现在的24小时长得多。一旦地球自转与月球公转同步起来,海潮就可以时刻对准月亮了,这样月亮就会开始被拉回地球的方向。从此,整个过程发生逆转,潮汐的运动将滞后于月球,使月球轨道慢慢缩小。

请注意这里的关键词——月球背面。曾经无数次举头望明月的你,是否留意过,我们始终只能看到月亮有玉兔和月桂树的那一面?没错,千百年来月球始终只有一面对着地球,另一面始终背对地球。问题来了,是谁把月球变成了双面伊人?

然而,这只是表面原因。

随着轨道慢慢变大,年复一年,月球就离我们越来越远了。

“月球形成早期,自转速度比现在快多了。只有几个小时,而不是现在的28天左右。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇告诉科技日报记者,对地球而言,月球也曾是“多面伊人”。是数亿年来,月球自转速度不断变慢,慢到自转和公转周期几乎一样,才导致它始终一面对着地球。所以,根本原因在于,是谁给月球自转踩了刹车?

潮汐力难辞其咎

宇宙膨胀对地月距离的影响

(科技日报12月12日报道)12月8日2时23分,嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭,开始了奔月之旅。她肩负着沉甸甸的使命:首次实现人类探测器月球背面软着陆。

天长月久,月球自转周期和公转周期变得相差无几,最终有了我们在地球上看不到的“背面”。

​月球与地球之间的距离的确在慢慢变大,大约每年远离地球3.8厘米,几万年后,我们看到的月亮甚至会比太阳还小。但地月之间距离的改变并不是由于宇宙膨胀引起的,而是因为潮汐现象。最终月球并不会脱离地球的轨道,因为月亮与地球之间的潮汐作用和引力作用会平衡二者之间的距离。

“月球在绕地球转时,同样会受到地球带来的潮汐力。”周礼勇说,地球潮汐力的作用,是让月球正对和背对地球的面都鼓起来,让月球变扁了。尽管月球上没有海水,月壳、月幔和月核却依然可以感受到潮汐力,并在月球内部形成不断涌动的固体潮。这种固体潮导致月球幔层之间不断摩擦,转变为月壳内部的热能。这在几十亿年时间内,可以耗散月球部分动能。

“关键在于潮汐作用引起的摩擦作用发生在月球内部,这种过程只能耗散掉地球、月球这个系统的总机械能,而不能直接给月球自转踩刹车。”周礼勇说。

永利游戏 3

周礼勇解释说,月球在逐渐变扁的过程中,依然要在绕着地球公转的同时自转。想象在月球内部,有一条与地心和月心连线方向一致的长轴。长轴在瞬间是指着地心的,但由于月球要自转,下一瞬间这条长轴就会偏过去,不再指着地心。

我们知道,从地球到月球的平均距离约等于38.44万公里。根据哈勃定律,由于宇宙膨胀,月球离开地球的速率约为0.000000009公里/小时,换句话说,如果要使地球和月球之间的距离变化1公里,则大约需要12000年的时间。由此可见,这种变化是“微乎其微”,太小了。

住在海边的人,会发现海水一天有两次涨潮和落潮。一次是月亮在地球背面时,另一次是月亮在头顶时。

地球上的潮汐现象使月球距离我们越来越远。月球的引力作用于地球上的海水,但地球不是静止的,它不停地自转,当地球上朝向月亮的海平面受月亮吸引升高时,这片海域同时随着地球的自转远离了月球。这部分涨潮海水的万有引力对月球有吸引的作用,但这片海域又不是正对着月亮的,月球就被拉向了前方。这相当于拉大了月亮的公转轨道。

永利游戏 4

月球为什么不会完全脱离地球

这时,来自地球的潮汐力对月球这个长轴的两端都会产生力矩。这个力矩与长轴偏移过去的方向相反,也就是跟月球自转方向正好相反。这会直接改变月球自转的角动量,导致月球自转速度逐渐减慢。

永利游戏 5

用一句话解释这个现象,也很容易:月球绕地球公转一圈和月球自转一圈的时间,都是28天左右。

月球为什么会离地球越来越远

曾经无数次举头望明月的你,是否留意过,我们始终只能看到月亮有玉兔和月桂树的那一面?没错,千百年来月球始终只有一面对着地球,另一面始终背对地球。

月球是距离地球最近的星球。平常月亮距离地球大概是40多万公里,由于月球环绕地球运行是一个以一个轴心为主的椭圆形的轨道,因此,月球距离地球最远比最近时多5万公里。

想象一下,绕大树画个大圆圈,在大圆圈上均匀标出360个刻度。始终面对这棵大树走一圈,用360步走完。在大圆圈上每走1步,身体就倾斜1度。走完时身体也同时完成360度旋转,回到原位。

“月球形成早期,自转速度比现在快多了。只有几个小时,而不是现在的28天左右。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇告诉科技日报记者,对地球而言,月球也曾是“多面伊人”。是数亿年来,月球自转速度不断变慢,慢到自转和公转周期几乎一样,才导致它始终一面对着地球。

要解释月球自转变慢,潮汐力是最容易想到的因素。

同步自转只是表面原因

所以,根本原因在于,是谁给月球自转踩了刹车?

也就是说,当你用同样的时间完成自转和公转时,你始终会一面对着大树。月球始终一面对着地球的现象也是如此。在天文学中,这叫同步自转。

中科院国家天文台研究员平劲松和同事们研究发现,月核与月幔之间的流体属于超低粘性层,这意味着潮汐力所引发的月核与月幔之间的摩擦力很小,不至于耗散月球太多动能。

力矩才是直接刹车机制

两位天文学者都认为,最直接的刹车机制是地球与月球之间的力矩作用。力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向。

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