很多人都有一個誤區(qū)，認(rèn)為月球遠(yuǎn)離地球是宇宙膨脹的直接表現(xiàn)。其實(shí)，這種想法是錯誤的。
在地月系這樣的宇宙尺度中，起主導(dǎo)作用的不是宇宙膨脹，而是萬有引力。
因?yàn)樵虑驅(qū)τ诘厍虻囊ψ饔卯a(chǎn)生的潮汐作用，月亮將其公轉(zhuǎn)的動能通過引潮力的途徑將能量轉(zhuǎn)化為潮汐能，天長地久，月球的動能逐漸的轉(zhuǎn)化為了地球上的潮汐能，它的動能逐漸減小。所以繞地球的周期漸漸變長，距離地球也越來越遠(yuǎn)。
在遙遠(yuǎn)的將來，宇宙膨脹終于會在地月系中起主導(dǎo)作用，但那是在很久以后（有人估計(jì)1萬億年），那時候地月系甚至宇宙還存在都沒有人敢保證。不管怎么樣，現(xiàn)在讓月球漸漸遠(yuǎn)離地球的原因不是宇宙膨脹而是月球?qū)Φ厍虻臄z動力。
10億年前，月亮不可能距離地球只有18000公里。簡單來說，由于地球表面大部分被海洋覆蓋，液態(tài)的海水在月球引力的作用下產(chǎn)生潮汐現(xiàn)象，大量海水在地球上靠近和遠(yuǎn)離月球的兩側(cè)向上拱起。再加上地球自轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)大于月球公轉(zhuǎn)速度，受到月球引力作用而拱起的海水會在地球自轉(zhuǎn)的帶動下偏向月球運(yùn)行的前方。這部分海水產(chǎn)生的對月球的引力，在月球圍繞地球公轉(zhuǎn)的方向上有一個微小的分量。正是這個分量，導(dǎo)致月球逐漸獲得能量，從而逐漸遠(yuǎn)離地球。同樣道理，被月球潮汐帶動的海水也一直在拖慢地球的自轉(zhuǎn)速度，因此地球上一天的長度正在越來越長。那么，月球遠(yuǎn)離地球的速度有多少呢？由于阿波羅登月時，宇航員在月面上架設(shè)了激光反射裝置，因此現(xiàn)在的天文學(xué)家能夠非常精確并且方便地測量地月之間的距離。1994年，Dickey等人在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章稱，目前月球遠(yuǎn)離地球的速度是每年3.82±0.07厘米。如果假設(shè)月球遠(yuǎn)離地球的速度始終保持在這個數(shù)值，那么10億年間地月之間的距離就會增加大約38200千米。而今天的地月平均距離大約是384400千米，因此在這個簡單假設(shè)之下，距今10億年前地月距離大約是今天的90%，但仍然有346200千米。或許有人會說，你怎么知道過去月球遠(yuǎn)離地球的速度就跟現(xiàn)在一樣呢？確實(shí)，這一點(diǎn)無論是從理論上還是從實(shí)際觀測中，都是得不到保證的。因?yàn)榈厍蛏虾Ｑ蟮臓顟B(tài)一直在不斷變化（板塊飄移神馬的……），因此由海洋潮汐導(dǎo)致的月球遠(yuǎn)離自然也應(yīng)該不斷變化才對。但是，我們是不可能跑回到10億年前去看月亮離地球有多遠(yuǎn)的。不過不要緊，科學(xué)家已經(jīng)在地層中找到了一些證據(jù)。地層中有些沉積物的形成過程會受到海洋中潮汐的影響，因此對這些所謂的“潮汐韻律層”（tidal rhythmite）進(jìn)行仔細(xì)分析之后，科學(xué)家可以推測出很久以前的潮汐周期。Williams在1990年對不同年代的沉積物進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，距今6.5億年前月球遠(yuǎn)離地球的速度是每年1.95±0.29厘米，而距今25億年前到距今6.5億年前，月球遠(yuǎn)離地球的平均速度是每年1.27厘米。1997年，Williams又對同一組數(shù)據(jù)進(jìn)行了重新分析，結(jié)果顯示距今6.5億年前至今，月球遠(yuǎn)離地球的平均速度為每年2.16厘米。請注意，這些數(shù)字都要小于目前每年3.82±0.07厘米的數(shù)值！因此，實(shí)際上，10億年前地球到月球的距離要比之前我們算出來的346200千米更遠(yuǎn)。1996年，Sonett等人在《自然》雜志上發(fā)表文章，他們通過研究多個地區(qū)的沉積物得出結(jié)論：距今9億年前的元古宙晚期，地球上的一天只有大約18個小時，當(dāng)時的一年長達(dá)481天。那么，當(dāng)時的月亮距離地球有多遠(yuǎn)呢？我沒有查到確切的數(shù)據(jù)出處，但有一個數(shù)據(jù)稱，距今9億年前月亮要比現(xiàn)在近21250英里，也就是大約34200千米——換句話說，當(dāng)時的地月距離大約是35萬千米。 月球不是規(guī)則球形，而是極直徑略小于月球赤道（以下簡稱“赤道”）直徑的天體。仔細(xì)觀察月球形狀，我們會發(fā)現(xiàn)它好像被人用拇指和食指捏住兩極“擠”過一樣。
這一現(xiàn)象并不奇怪，因?yàn)樵诰眠h(yuǎn)的月球形成初期，月球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力可能使巖漿尚未冷卻的月球赤道地區(qū)“鼓”出一塊。然而，這只是關(guān)于月球形狀的種種假設(shè)之一，盡管人類已經(jīng)登上月球，但眾多的月球之謎仍有待科學(xué)家一一破解。
謎團(tuán)一橫截面像個橄欖球
早在18世紀(jì)末，法國數(shù)學(xué)家皮埃爾－西蒙·拉普拉斯就注意到，形狀不規(guī)則的月球自轉(zhuǎn)時會發(fā)生“顫抖”。
月球赤道直徑約3476千米，比極直徑約長4千米，說明月球形狀不規(guī)則的程度較輕微。
但參照月球27天7小時43分鐘11．5秒的自轉(zhuǎn)周期，赤道直徑與極直徑的長度差異仍比理想值大了一些。
“謎團(tuán)在于月球太扁了，”美國麻省理工學(xué)院地球物理學(xué)與行星科學(xué)教授瑪麗亞·T·朱伯告訴《紐約時報(bào)》記者。
20世紀(jì)六七十年代，太空探測器發(fā)現(xiàn)，處于月球與地球地心連線上的月球半徑被拉長，也就是說，如果沿赤道把月球分成兩半，截面不是正圓，而是像橄欖球一樣的橢圓，“球尖”指向地球。
但迄今無人能就月球當(dāng)前形狀的成因給出完全令人信服的解釋。
謎團(tuán)二兩面“長相”完全不同
一般認(rèn)為，45億年前，一個火星大小的天體撞擊地球，產(chǎn)生的部分碎片形成月球，但這也僅限于推測。
月球形狀的另一個謎團(tuán)是，月球面對地球一面在物質(zhì)構(gòu)成及外貌方面與背對地球一面差異很大：前者地殼比另一面地殼薄許多，并擁有由玄武巖構(gòu)成的廣闊平原，這些平原被稱為月海，這是很久以前月球表面火山噴發(fā)的結(jié)果。背對地球的一面地殼厚很多，有更多隕石坑，幾乎沒有月海。
一定程度上，月海中密度較高的玄武巖使月球的質(zhì)量中心不在幾何中心，偏離了約1．6千米。但是，遷移的發(fā)生過程尚不清楚。
“那將成為一個好的研究計(jì)劃，”加拿大約克大學(xué)天文學(xué)教授基莫·因納寧說。
法國人拉普拉斯在18世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)月球形狀不規(guī)則難能可貴，然而，他沒有看到的是，月球正在逐漸遠(yuǎn)離地球。
謎團(tuán)三正在逐漸遠(yuǎn)離地球
幾十年前“阿波羅”號登月時，宇航員在月球表面安放了一面鏡子。此后，科學(xué)家從地球上向這面鏡子發(fā)射激光，并通過激光往返時間測算月地距離。結(jié)果顯示，月球每年遠(yuǎn)離地球約3．8厘米。
現(xiàn)在的月球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期相同，所以它的一面總是朝向地球?？茖W(xué)家估計(jì)，和現(xiàn)在約38萬千米的距離不同，早期的月地距離可能只有約2．6萬千米。由于天體運(yùn)行軌道半徑與天體轉(zhuǎn)速有關(guān)，按照這一假設(shè)，1比1的自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)周期比可能解釋當(dāng)前月球形狀不規(guī)則的現(xiàn)象。
還有一些科學(xué)家假設(shè)，月球形成初期的自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)周期比為3比2，也就是公轉(zhuǎn)2周期間自轉(zhuǎn)3周，這種情況至多持續(xù)了幾億年，最后因?yàn)槌毕Χ赞D(zhuǎn)降速，自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)比穩(wěn)定為1比1。計(jì)算結(jié)果表明，這段自轉(zhuǎn)比公轉(zhuǎn)快的時期可能提供足夠的力，為月球形成目前的形狀準(zhǔn)備了條件。
美國和法國的科學(xué)家利用1969年美國宇航員登月時放置在月球上的鏡子進(jìn)行測量的結(jié)果表明，28年來地球與月球的距離增加了一米多，美法兩國科學(xué)家是利用精確的時間測量法來測量月地之間距離變化的，這種方法將激光脈沖投射到鏡面上然后又反射回地面上的探測器，一個來回約為2.5秒鐘，不斷測量來回所用時間的變化，就可得知月地距離的變化。多次測量表明，地球與月球之間的距離由于地球表面上潮汐的磨擦作用每年增加將近4厘米。
為什么會出現(xiàn)這種情況呢？科學(xué)家認(rèn)為，在月球引力的作用下地球產(chǎn)生潮汐，這種潮汐運(yùn)動中的一部分能量就分散到地球的海洋里，由于這種能量的失去，月球系統(tǒng)的運(yùn)動就受到影響，這就是月球逐漸遠(yuǎn)離地球的原因。
這一結(jié)果也得到了其他科學(xué)家的印證。美國兩位地理學(xué)家通過對鸚鵡螺化石的研究，也發(fā)現(xiàn)月球確實(shí)正在遠(yuǎn)離地球。這兩個科學(xué)家觀察了現(xiàn)存的幾種鸚鵡螺化石的研究，發(fā)現(xiàn)其貝殼上的波狀螺紋具有樹木年輪一樣的功能，螺紋分許多隔，雖寬窄不同，但每隔上細(xì)小波狀生長線在30條左右，與現(xiàn)代農(nóng)歷一個月的天數(shù)完全相同。觀察發(fā)現(xiàn)，鸚鵡螺的波狀生長線每天長一條，每月長一隔。這種特殊生長現(xiàn)象使兩位科學(xué)家得到極大啟發(fā)，他們又觀察了古鸚鵡螺化石，驚奇地發(fā)現(xiàn)，古鸚鵡螺的每隔生長線數(shù)隨著化石年代的上溯而逐漸減少。而相同地質(zhì)年代的螺殼生長線卻是固定不變的。研究顯示，現(xiàn)代鸚鵡螺的貝殼上，生長線是30條；新生代漸新世的螺殼上，生長線是26條；中生代白堊紀(jì)是22條，侏羅紀(jì)是18條；古生代石炭紀(jì)是15條，奧陶紀(jì)是9條。由此推斷，在距今4.2億年前的古生代奧陶紀(jì)時，月亮繞地球一周只有9天。兩位地理學(xué)家又根據(jù)萬有引力定律等物理學(xué)原理，計(jì)算了那時月亮和地球之間的距離，得到結(jié)果是，在4億多年前，月球與地球之間的距離僅為現(xiàn)在的43%。
科學(xué)家們還對近3000年來有記錄的月蝕現(xiàn)象進(jìn)行了計(jì)算研究，結(jié)果也與上述推理完全吻合，證明月亮正在逐漸遠(yuǎn)去。
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月球起源猜想
分裂說：月球是地球的“親生女兒”，即月球是從地球中分裂出來的。在地球形成的早期，呈熔融態(tài)，自轉(zhuǎn)得飛快，赤道面上的一部分熔體被甩了出去，在行星際空間凝聚后形成月球，太平洋就是分裂出月球后留下的“疤痕”。
同源說：月球與地球是“兄弟”，它們在太陽星云凝聚過程中同時“出生”，月球是地球形成后剩下的殘余物質(zhì)所組成的。
俘獲說：月球是地球搶過來的“女兒”，即地球與月球由不屬于同一星云團(tuán)的物質(zhì)形成，外來的月球在飛過地球附近時被地球的強(qiáng)大引力所捕獲，最終成為一顆環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星。
撞擊說：目前獲得了大多數(shù)學(xué)者的支持。在太陽系形成早期，大約在相當(dāng)目前地月系統(tǒng)存在的空間范圍內(nèi)，形成了一個質(zhì)量相當(dāng)于現(xiàn)在地球質(zhì)量9/10的“原地球”和另一個火星大小的天體“原月球”。由于這兩個天體相距不遠(yuǎn)，因此有機(jī)會發(fā)生碰撞，不僅使“原地球”的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了偏斜，而且使“原月球”碎裂，一部分被“原地球”吸積并變成了地球的一部分。另一部分飛離的氣體塵埃物質(zhì)受地球引力的作用，呈盤狀分布在洛希限以外的空間，它們通過吸積，先形成一些小天體，然后像滾雪球一樣不斷吸積增長，最終形成現(xiàn)在的月球。
