月球作為地球唯一一顆天然衛(wèi)星,幾乎與地球同齡
40多億年來,它默默為地球承受了無數(shù)次小行星撞擊,地球生命能在38億間,從單細胞平穩(wěn)演化出今天的我們,月球居功至偉。
目前的天文學界認為,月球由是地球誕生之初,與一顆火星大小的天體,“忒伊亞”,撞擊后產(chǎn)生的碎片,在萬有引力作用下“凝結(jié)”而成的,為了進一步驗證這個“月球起源學說”的正確性,天文學家未來打算在地月系內(nèi),尋找當年撞擊后的殘余碎片。
不過今天我們要說的,不是月球的過去,而是月球的現(xiàn)在和未來
1969年7月21日,美國宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林,在月球上放置了第一個激光反射鏡,這個反射鏡在讓天文學家精確測定地月距離的同時,也讓天文學界發(fā)現(xiàn),月球正在遠離地球,具體速度為每年3.8厘米。而且“月球遠離地球”這一進程,從月球成為地球衛(wèi)星那一刻就開始了,在可以預見的未來,這一進程還將繼續(xù)。
那么月球為什么會遠離地球呢?
這個問題要從潮汐漲落說起,因為地球之所以潮漲潮落,就是因為月球引力在“拉扯”地球海洋,而這種持續(xù)數(shù)十億年的“拉扯”,一直在拖慢地球的自轉(zhuǎn)速度,導致地球上的一天越來越長,具體速率是每62500年,地球上的一天就會多出整整一秒鐘。
那么地球自轉(zhuǎn)變慢,和月球遠離地球又有什么關(guān)系呢?
這個問題需要用角動量守恒來解釋,簡而言之就是,地球和月球可以被看作是一個整體,這個整體在天文學中叫“地月系”。
地月系中的地球自轉(zhuǎn)速度,因為月球引力影響而變慢后,這部分力并不會憑空消失,而且會因為維持地月系角動量守恒,而轉(zhuǎn)移到月球身上,造成的結(jié)果就是月球遠離地球。
類似地月系一樣的角動量守恒,在日常生活中也能看到,舉個例子,花樣滑冰選手的身體在高速自轉(zhuǎn)時,只要張開手臂,自轉(zhuǎn)速度就會馬上慢下來,而一但收攏手臂,自轉(zhuǎn)速度又會很快升上去,這背后的原理就是角動量守恒。
在可以預見的未來,隨著月球的不斷遠離,它在天空中所占面積會越來也越小,10億年后,月球的視直徑就將明顯小于太陽,也就是說到那個時候,月球?qū)⒉蛔阋哉诒稳刻柟?,日全食也將永遠消失。
需要指出的是,月球并不會一直遠離地球
在50億年后的太陽系紅巨星時代,急劇膨脹的太陽體積會逼近火星軌道,而在這之前,當太陽逼近至地月系時,外側(cè)的月球就會因為恒星物質(zhì)的突然增多,而自轉(zhuǎn)速度變慢(因為有了恒星物質(zhì)的阻力)
自轉(zhuǎn)速度變慢的后果,就是無法保持足夠的“離心力”來對抗地球引力,因此到那個時候,月球就將撞上地球。
這背后的原理,和人造衛(wèi)星的運行原理也是相同的,因為近地軌道的人造衛(wèi)星雖然說是在太空中運行,但它的周圍仍然有著大量空氣分子,這些空氣分子會不斷減緩衛(wèi)星繞地球的公轉(zhuǎn)速度,而一旦衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)速度低于7.9km/s(也就是第一宇宙速度),地球引力就會將衛(wèi)星“拉扯”回來。
所以包括國際空間站在內(nèi)的眾多地球軌道設備,每隔一段時間,就需要額外的動力來提升自己的軌道,以此來保證自己不墜入地球。
而月球很明顯沒有任何“額外動力”,因此在幾十億年后的太陽系紅巨星時代,它只會在公轉(zhuǎn)速度速度降低后“墜向地球”
總結(jié)
不論是現(xiàn)在的月球遠離地球,還是未來的月球撞上地球,這些數(shù)十億間內(nèi),都不會對人類文明產(chǎn)生顯著影響的天文事件,注定都不會有太多人關(guān)心。